《安全系统工程》

一、       概论

1.      系统的属性：整体性、相关性、目的性、有序性、环境适应性。

2.      可靠性：指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

3.      可靠度：衡量系统可靠性的标准。它是指系统在规定时间内完成规定功能的概率。

4.      不可靠度是指系统在规定的条件下和规定时间内不能完成规定功能的概率。

5.      可靠性工程要解决的是如何提高系统可靠度，使系统在其寿命周期内正常运行，圆满完成其规定功能的问题。

6.      安全是指达到可接受的伤亡和损失的状态。

7.      系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体称为系统。

8.      安全系统的特点：系统性 开放性 确定性与非确定性 有序和无序的统一体 突变性或畸变性。

9.      系统工程：以系统为研究对象，以达到总体最佳效果为目标，为达到这一目标而采取组织、管理、技术等多方面的最新科学成就和知识的一门综合性的科学技术。

10.  安全系统工程：采用系统工程的基本原理和方法，识别、分析系统中的危险因素，评价并控制系统风险，使系统的安全性达到预期目标的工程技术。

11.  安全系统工程的研究对象：人子系统，机器子系统，环境子系统构成的“人—机—环境”系统。三个子系统之间相互影响、相互作用的结果使系统总体安全性处于某种状态。安全系统工程的研究对象就是这三者各自及其相互之间的关系。

12.  安全系统工程的研究内容：系统安全分析、系统安全评价、系统决策与事故控制。

13.  安全系统工程的研究方法：从系统整体出发的研究方法，本质安全方法，人—机匹配法，安全经济方法，系统安全管理方法。

14.  安全系统工程最大的优点：减少事故的发生。

15.  安全系统工程的优点：它可以使以预防为主的安全工作从过去凭直观、经验的传统方法，发展成为能预测事故的定性及定量方法。

16.  安全系统工程的应用特点：整体性、预测性、层序性、择优性、技术与管理的融合性。

17.  安全系统工程的产生：首先，事故具有鲜明的反面教育的作用；其次，事故是一种特殊的科学实验；最后，事故也是诞生新的科学技术的催化剂。通过对事故信息、资料的收集、整理、分析、研究，也就是充分开发利用“事故资源”，安全系统工程应运而生。

时间：20世纪60年代初

地点：美、英等工业发达国家

背景：军事领域、核工厂、化工系统、民用工业

18.  安全系统工程的发展：我国在20世纪70年代初，清华大学研究系统的可靠性和安全系统工厂，天津化工厂设计爆炸品时使用了该方法。20世纪80年代，各部门、企业开始使用安全系统工程的原理和方法。

一、       系统安全分析

系统安全分析

系统中固有的危险因素

系统采取的防范措施

初始的 直接的 诱发事故的危险因素

与系统有关的人 设备 环境及其他因素

能根除或控制某种特殊危险因素的措施

控制危险因素的措施及实施措施的最优方法

危险因素失控下采取的安全防范措施

(一) 系统安全分析的内容与方法

系统安全分析的目的是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施消除系统故障或事故。

系统安全分析是从安全角度对系统中的危险因素进行分析，主要分析导致系统故障或事故的各种因素及其相关关系，通常包括如下内容：

1）   对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查与分析；

2）   对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析；

3）   对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析；

4）   对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查与分析

5）   对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查与分析

6）   对危险因素一旦失控，为防止伤害和损失的安全防护措施进行调查与分析

(二) 常用的系统安全分析方法(7种)：

安全检查表分析SCA（Safety Checklist Analysis）

预先危险分析法PHA（Preliminary Hazard Analysis）

故障类型和影响分析FMEA（Failure Modes and Effects Analysis）

危险性和可操作性研究HAZOP（Hazard and Operability Analysis）

事件树分析ETA（Event Tree Analysis）

事故树分析FTA（Fault Tree Analysis）

系统可靠性分析SRA（System Reliability Analysis）

因果分析CCA（Cause-Consequence Analysis）

(三) 系统安全分析方法的选择：

根据实际情况考虑如下几个方面的问题：

  ① 分析的目的（a. 查明系统中所有的危险源并列出清单；b. 掌握危险源可能导致的事故，列出潜在事故隐患清单；c. 列出降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单；d. 将所有危险源按危险大小排序；e. 为定量的危险性评价提供数据）

  ② 资料的影响

  ③ 系统的特点

  ④ 系统的危险性

(四) 安全检查表 SCL（Safety Check List）

安全检查是运用常规例行的安全管理工作及时发现不安全状态及不安全行为的有效途径，也是消除事故隐患、防止伤亡事故发生的重要安全管理手段之一。

检查的性质可分为普遍检查、专业性检查和季节性检查等。

安全检查的内容主要是查思想，查管理，查隐患，查事故处理。

安全检查表：用系统工程的方法发现系统以及设备及其装置和操作管理、工艺组织措施中的不安全因素，并列成表格进行分析。

安全检查表分析法的核心是安全检查表的编制和实施。

根据用途和安全检查表的内容，安全检查表可分为以下几种类型：

（1）    审查设计的安全检查表；

（2）    厂级的安全检查表

（3）    车间的安全检查表

（4）    工段及岗位的安全检查表

（5）    专业性安全检查表

安全检查表的编制依据：

（1）    有关法律、法规、标准、规程、规范及规定。

（2）    本单位的经验。

（3）    国内外事故案例。

（4）    系统安全分析的结果。

编制人员组成：熟悉系统安全分析的本行业专家（包括生产技术人员）、管理人员记忆生产第一线有经验的工人。

安全检查表的编制方法：首先要确定检查对象与目的；剖切系统；分析可能的危险性；制定检查表。

安全检查表的特点：

（1）    通过预先对检查对象进行详细调查研究和全面分析，所制定出来达到安全检查表比较系统、完整，能包括控制事故发生的各种因素。可避免检查过程中的走过场和盲目性，从而提高安全检查工作的效果和质量。

（2）    安全检查表是根据有关法规、安全规程和标准制定的，因此，检查目的明确，内容具体，易于实现安全要求。

（3）    对所拟定的检查项目进行逐项检查的过程，也是对系统危险源辨识、评价的过程。既能准确地查出隐患，又能得出确切的结论，从而保证了有关法规的全面落实。

（4）    检查表是与有关责任人紧密联系的，所以易于推行安全生产责任制。检查后能够做到事故清、责任明、整改措施落实快。

（5）    安全检查表是通过问答的形式进行检查的过程，使用起来简单易行。

(五) 预先危险分析PHA（Preliminary Hazard Analysis）

预先危险性分析主要用于新系统设计、已有系统改造之前的方案设计、选址阶段，在人们还没有撞我该系统详细资料的时候，用来分析、辨识可能出现或已经存在的危险因素，并尽可能在付诸实施之前找出预防、改正、补救措施，消除或控制危险因素。

预先危险性分析的特点在于系统开发的初期就可以识别、控制危险因素，用最小的代价消除或减少系统中的危险因素，从而为制定整个系统寿命期间的安全操作规程提出依据。

通过PHA能够并应该做到：识别出系统中可能存在的所有危险源；识别出危险源可能导致的危害后果，并根据风险程度对其分级；确定风险控制措施。

危险源是指导致事故的根源。它的3个要素：潜在危险性、存在状态和触发因素。

风险是特定危害性事件的可能性及其后果的结合。

系统风险就是系统中所有可能发生的危害性事件的风险总和。

风险控制需要从降低事故发生的可能性和降低事故后果的严重程度两方面入手。具体地说，可以采取预防性措施降低事故发生的概率，采取保护性措施及应急性措施降低事故后果的严重程度。

预先危险分析的步骤：

预先危险分析包括准备、审查和结果汇总3各阶段。

1.      准备阶段

对系统进行分析之前，要收集有关资料和其他类似系统以及使用类似设备、工艺物质的系统的资料。

2.      审查阶段

①通过对方案设计、主要工艺和设备的安全审查，辨识其中主要的危险因素，也包括审查设计规范和采取的消除、控制危险源的措施。

②按照预先编制的安全检查表进行审查 

 审查内容：㈠ 危险设备、场所、物质

          ㈡ 有关安全设备、物质间的交接面。如物质的相互反应 火灾爆炸的发生及传播，控制系统等。

          ㈢ 对物质、设备有影响的环境因素。如地震、洪水、高低温、潮湿、振动等

          ㈣运行、试验、维修、应急程序。如人失误后果的严重性，操作者的任务。设备布置及通道情况，人员防护等。

          ㈤ 辅助设施。如物质产品储存，试验设备 人员训练 动力供应等

          ㈥ 有关安全装备。如安全防护设施，冗余系统及设备 消防系统 安全监控系统 个人防护设备。

③根据审查结果确定系统中的危险因素，研究其产生原因和可能发生的事故。根据事故原因的重要性和事故后果的严重程度，确定危险因素的危险等级。

在进行PHA时一般将风险分成4级：

  I级：安全的，暂时不能发生事故，可以忽略。

  II级：临界的，有导致事故的可能性，事故处于临界状态，暂时不会造成人员伤亡和财产损失，但应采取措施予以控制。

  III级：危险的，可能导致事故发生、造成人员伤亡或财产损失，必须立即采取措施进行控制。

  IV级：灾难性的，会导致事故发生、造成重大人员伤亡或巨大财产损失，必须立即采取措施加以消除。

3.      结果汇总阶段

汇总审查结果，根据风险等级，按轻重缓急制定风险控制措施。可以将分析结果汇总成PHA结果表。

(六) 故障类型、影响分析FMEA（Failure Modes and Effects Analysis）

（1）故障类型和影响分析是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。这种分析方法首先找出系统中各子系统或元件可能发生的故障及类型查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除控制这些影响的措施。

故障发生：系统、子系统、元件在运行过程中由于性能低劣不能完成规定的功能称为故障发生。

故障类型：是由不同故障机理显现出来的各种故障现象的表现形态。可表述为故障出现的方式或对操作的影响。

（2）分析程序：故障类型和影响分析包括四个方面：

㈠掌握和了解对象系统:

⑴了解作为分析对象的系统、装置、设备

⑵确定分析系统的物理边界，划清对象系统、装置、设备与子系统、设备的界线，圈定所属的元素

⑶确定系统的边界，明确两方面的问题

1）分析时不需要考虑的故障类型、运行结果、原因或防护装置

2）最初的运行条件或元素状态

⑷收集元素的最新资料，包括其功能、与其他元素之间的功能关系等

㈡对系统元件的故障类型和产生原因进行分析

对系统元素的故障类型进行分析时，要将其看做是故障原因产生的结果。

⑴若分析对象是已有元素，则可根据以往运行经验或试验情况确定元素的故障类型

⑵若分析的对象是设计中的新元素，则可以参考其他类似元素的故障类型，或者对元素进行可靠性分析来确定故障类型

一般来说一个元素至少有4种可能的故障类型：

1）意外运行

2）运行不准时

3）停止不及时

4）运行期间故障

元素的故障是故障原因对元素功能影响的结果。故障原因从内部原因和外部原因两个方面来分析

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