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1、安全系安全系统工程工程 Safety System Engineering北京科技大学北京科技大学 谢振振华课课 程程 内内 容容1.绪论绪论2.系统安全基本原理系统安全基本原理3.系统安全分析系统安全分析4.事故树分析事故树分析5.系统安全评价系统安全评价6.系统安全预测系统安全预测7.安全决策安全决策1 绪绪 论论1.1 安全系统工程的产生与发展过程安全系统工程的产生与发展过程1.2 安全系统工程的定义安全系统工程的定义1.3 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1.4 安全系统工程的优点安全系统工程的优点1.5 安全系统工程的方法论及应用安全系统工程的方法论及应用1.1 安全系统工程的产
2、生与发展过程安全系统工程的产生与发展过程安全工作的产生和发展安全工作的产生和发展 安全是人类生存和发展的基本需求之一安全是人类生存和发展的基本需求之一，安全问题是随着生产的产生而产生，随，安全问题是随着生产的产生而产生，随着生产的发展而发展的。着生产的发展而发展的。石器时代石器时代：简单的防护措施，如头盔、手简单的防护措施，如头盔、手套等。套等。青铜器和铁器时代：青铜器和铁器时代：防护器械，防火、防防护器械，防火、防中毒、防瓦斯、防冒顶等安全防护技术。中毒、防瓦斯、防冒顶等安全防护技术。安全工作的产生和发展安全工作的产生和发展如天工开物中，有用大竹竿凿去中节插入煤中如天工开物中，有用大竹竿凿去
3、中节插入煤中进行通风，排除瓦斯，预防中毒的措施，并用支护进行通风，排除瓦斯，预防中毒的措施，并用支护防止冒顶等。防止冒顶等。其它：病源诸候论、本草纲目中的记载。其它：病源诸候论、本草纲目中的记载。防火技术防火技术防火技术防火技术是人类最早的安全技术之一。我国人民在是人类最早的安全技术之一。我国人民在与火灾的长期斗争中积累了丰富的经验。早在公元与火灾的长期斗争中积累了丰富的经验。早在公元前前700年，周朝人所著的周易一书中就有年，周朝人所著的周易一书中就有“水水火相忌火相忌”、“水在火上既济水在火上既济”的记载，说明了用水的记载，说明了用水灭火的道理。在古希腊和罗马帝国时期就设立了以灭火的道理。
4、在古希腊和罗马帝国时期就设立了以维持社会治安和救火为主要使命的禁卫军和值班团。维持社会治安和救火为主要使命的禁卫军和值班团。安全工作的产生和发展安全工作的产生和发展18世纪工业革命以来：由于使用蒸汽作为动力，世纪工业革命以来：由于使用蒸汽作为动力，发生许多发生许多锅炉爆炸事故锅炉爆炸事故，促使人们研究锅炉的，促使人们研究锅炉的结构、材料、工作压力和炉内除垢问题。美国结构、材料、工作压力和炉内除垢问题。美国于于1925年制定了受压容器标准。年制定了受压容器标准。我国于我国于1998年曾发生多起锅炉爆炸事故，引起年曾发生多起锅炉爆炸事故，引起国家高度重视。国家高度重视。19世纪末到世纪末到20世纪
5、初，资本主义迅速发展，工世纪初，资本主义迅速发展，工伤事故和职业病日益严重，各国政府纷纷制定伤事故和职业病日益严重，各国政府纷纷制定安全法令，国际劳动局安全法令，国际劳动局(ILO)于于1919年成立。年成立。安安全技术逐步形成为一个综合性学科。全技术逐步形成为一个综合性学科。安全工作的产生和发展安全工作的产生和发展n20世世纪纪以以后后，工工业业发发展展速速度度加加快快，环环境境污污染染和和重重大大事事故故相相继继发发生生，给给社社会会带带来来了了极极大大危危害害。如如1952年年11月月，英英国国发发生生了了“伦伦敦敦烟烟雾雾事事件件”；1961年年9月月，日日本本富富山山市市氯氯气气中中
6、毒毒事事件件。1984年年12月月3日日，印印度度博博帕帕尔尔农农药药厂厂中中毒毒死死亡亡的的人人数数达达2347人人，受受重重伤伤的的人人数数达达34万万。1986年年4月月26日日，前前苏联切尔诺贝利核电站爆炸。苏联切尔诺贝利核电站爆炸。n新新世世纪纪：提提出出了了“可可持持续续发发展展”战战略略，劳劳动安全卫生的重要性更应得到加强动安全卫生的重要性更应得到加强。两类安全工作方法两类安全工作方法问题出问题出发型发型问题发问题发现型现型事后处理，安全工作落后于生产，事后处理，安全工作落后于生产，为传统安全工作方法。为传统安全工作方法。安全工作做在事故发生之前，安安全工作做在事故发生之前，安全
7、系统工程的工作方法。全系统工程的工作方法。两类安全工作方法两类安全工作方法n问题出发型的缺陷：问题出发型的缺陷：1.（1）安全属性问题不明确，）安全属性问题不明确，“安全第一安全第一”；2.（2）分析问题不深入，凭经验和感知处）分析问题不深入，凭经验和感知处理问题；理问题；3.（3）缺乏系统性，头痛医头、脚痛医脚）缺乏系统性，头痛医头、脚痛医脚；4.（4）难于定量，定性概念多。）难于定量，定性概念多。安全系统工程的发展过程安全系统工程的发展过程 安全系统科学是现代科学技术发展的产物。安全系统科学是现代科学技术发展的产物。n1947年，美国航空科学院发表了一篇题为年，美国航空科学院发表了一篇题为
8、“安全工程安全工程”的论文，最早提出了系统安全的的论文，最早提出了系统安全的概念。概念。n1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星。年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星。美国在卫星研究中屡次发生事故，逐渐认识美国在卫星研究中屡次发生事故，逐渐认识到系统安全的重要性。到系统安全的重要性。n美国于美国于1962年提出了年提出了“导弹火箭系统安全工导弹火箭系统安全工程学程学”，1969年年7月又发表了安全系统工程月又发表了安全系统工程计划标准计划标准MIL-STD-882，首次奠定了安全系首次奠定了安全系统工程的概念。统工程的概念。安全系统科学的发展过程安全系统科学的发展过程n1965年，美国波音公
9、司和华盛顿大学在西雅图召年，美国波音公司和华盛顿大学在西雅图召开安全系统工程专门学术讨论会，开展了安全性、开安全系统工程专门学术讨论会，开展了安全性、可靠性的分析和评价研究。可靠性的分析和评价研究。n英国以原子能公司为中心，从英国以原子能公司为中心，从60年代中期开始建年代中期开始建立核电站的可靠性数据库及评价工作。立核电站的可靠性数据库及评价工作。n1972年，美国发生三里岛核电站泄漏事故。年，美国发生三里岛核电站泄漏事故。1974年，美国原子能委员会发表了年，美国原子能委员会发表了“拉氏报告拉氏报告”，采，采用了事件树和事故树的分析方法进行安全评价。用了事件树和事故树的分析方法进行安全评价
10、。n日本从日本从70年代引进安全系统工程的方法，并发展年代引进安全系统工程的方法，并发展很快。如化工厂六阶段安全评价法。很快。如化工厂六阶段安全评价法。n当前，安全系统工程已普遍引起各国的重视。国当前，安全系统工程已普遍引起各国的重视。国际安全系统工程学会每两年举办一次年会。际安全系统工程学会每两年举办一次年会。1 绪绪 论论1.1 安全系统工程的产生与发展过程安全系统工程的产生与发展过程1.2 安全系统工程的定义安全系统工程的定义1.3 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1.4 安全系统工程的优点安全系统工程的优点1.5 安全系统工程的方法论及应用安全系统工程的方法论及应用1.2 安全系统
11、工程的定义安全系统工程的定义n安全安全(Safety)：包括人身安全和设备安全。安包括人身安全和设备安全。安全为不致对人的身体造成伤害、精神构成威胁全为不致对人的身体造成伤害、精神构成威胁或使财物导致损失的状态。安全是指人的身心或使财物导致损失的状态。安全是指人的身心免受外界因素危害的存在状态免受外界因素危害的存在状态(即健康状况即健康状况)及其及其保障条件。安全具有相对性，美国安全工程师保障条件。安全具有相对性，美国安全工程师学会安全专业术语词典：安全是导致损伤学会安全专业术语词典：安全是导致损伤的危险度是能够容许的，较为不受损害的威胁的危险度是能够容许的，较为不受损害的威胁和损害概率低的通
12、用术语。和损害概率低的通用术语。n系系统(System)：由人、设备等相互作用、相互由人、设备等相互作用、相互依赖的两个或两个以上要素所组成的具有一定依赖的两个或两个以上要素所组成的具有一定结构和独立功能的有机整体。结构和独立功能的有机整体。古代朴素系统思想的应用古代朴素系统思想的应用n系系统思想是思想是现代代系系统科学科学(20世世纪60年代年代)的的基石基石。n古希腊：德谟克利特、亚里士多德等提出了古希腊：德谟克利特、亚里士多德等提出了整体性、目的性、组织性的系统观点；我国整体性、目的性、组织性的系统观点；我国古代天文学、中医理论、孙子兵法等。古代天文学、中医理论、孙子兵法等。n工程建筑：
13、工程建筑：北宋丁渭修复皇宫中，挖街取土，北宋丁渭修复皇宫中，挖街取土，输水运输、渣土填埋输水运输、渣土填埋(最优原则最优原则)。战国时秦。战国时秦国李冰父子修建都江堰：分水、分流、引水国李冰父子修建都江堰：分水、分流、引水工程及工程及120个附属渠堰工程。个附属渠堰工程。系系 统统 的的 属属 性性n系系统属性属性：1.整体性，各元件根据整体要求按照一整体性，各元件根据整体要求按照一定方式构成的一个集合体。定方式构成的一个集合体。n整体功能大于各部分功能之和；整体功能大于各部分功能之和；n系统整体联系的统一性；系统整体联系的统一性；n不要求每一个要素都具有良好的性能。不要求每一个要素都具有良好
14、的性能。2.相关性，系统各要素之间是有机联系相关性，系统各要素之间是有机联系和相互制约的，且具有一定的规律性。和相互制约的，且具有一定的规律性。系统的属性及组成系统的属性及组成3.目的性，具有特定的功能。目的性，具有特定的功能。4.环境适应性，它必然要与周围环境发生环境适应性，它必然要与周围环境发生物质、能量和信息的交换，以适应外部物质、能量和信息的交换，以适应外部环境的变化。环境的变化。n系系统的的组成成：输入、处理和输出。输入、处理和输出。n系系统的的类型型：n生产系统生产系统物质流；物质流；n管理系统管理系统信息流信息流。系统的分类及系统工程的定义系统的分类及系统工程的定义n系系统的的分
15、分类：n自然系统与人造系统自然系统与人造系统n封闭系统与开发系统封闭系统与开发系统n静态系统与动态系统静态系统与动态系统n黑色系统、白色系统、灰色系统黑色系统、白色系统、灰色系统n工程工程(Engineering)：服务于特定目的的服务于特定目的的各项工作的总体。各项工作的总体。n系系统工程工程：以系统为研究对象的工程。以系统为研究对象的工程。系统工程的定义系统工程的定义n基本内容基本内容：系统的模型化及最优化。系统的模型化及最优化。n系系统工程的目的工程的目的：n最合理地确定目标和任务；最合理地确定目标和任务；n最好地完成任务；最好地完成任务；n最有效地运用。最有效地运用。n注意：注意：系统
16、工程与一般工程技术的系统工程与一般工程技术的区别。区别。安全系统工程的定义安全系统工程的定义n安全系安全系统工程工程：采用系统工程的原理和方法，采用系统工程的原理和方法，识别、分析和评价系统中的危险性，并根据其识别、分析和评价系统中的危险性，并根据其结果调整工艺、设备、操作、管理、生产周期结果调整工艺、设备、操作、管理、生产周期和投资费用等因素，使系统所存在的危险因素和投资费用等因素，使系统所存在的危险因素能得到消除或控制，使事故的发生减少到最低能得到消除或控制，使事故的发生减少到最低程度，从而达到最佳安全状态。程度，从而达到最佳安全状态。n简言之，安全系统工程就是用系统工程的知识、简言之，安
17、全系统工程就是用系统工程的知识、方法和手段解决生产中的安全问题。方法和手段解决生产中的安全问题。n目的：目的：防止事故，保证人身财产安全。防止事故，保证人身财产安全。1 绪绪 论论1.1 安全系统工程的产生与发展过程安全系统工程的产生与发展过程1.2 安全系统工程的定义安全系统工程的定义1.3 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1.4 安全系统工程的优点安全系统工程的优点1.5 安全系统工程的方法论及应用安全系统工程的方法论及应用1.3 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1）系统安全原理：）系统安全原理：事故的基本概念，事故发生的规律性及原因，事故预防的基本对策，系统能量、系统可靠性、系统
18、信息处理等与事故的关系，事故致因理论。2）系统安全分析）系统安全分析：是安全系统工程的核心内容，包括事故的统计分析，安全检查表、预先危险性分析、故障类型和影响分析、事件树分析、事故树分析、因果分析、管理疏忽和危险树分析、可操作性研究等系统安全分析方法。安全系统工程的内容安全系统工程的内容3）系统安全评价：）系统安全评价：安全评价是对系统存在的危险性进行定性和定量分析，得出系统存在的危险性及其程度，寻求系统的最佳安全状态。包括定性安全评价、火灾爆炸危险评价法、可靠性安全评价、作业条件的危险性评价、模糊综合评价等。4）安全预测和决策：）安全预测和决策：预测系统发生事故的可能性，对系统安全及措施进行
19、决策。有回归分析预测、灰色系统预测法等。5）安全措施：）安全措施：提出危险预防及控制的措施。1.4 安全系统工程的优点安全系统工程的优点1.通过分析可以了解系统的薄弱环节及危险性导致事故的条件。2.通过评价和优化技术，可以找出最佳的事故预防方法。3.不仅适用于工程，也适用于管理。4.可以促进各项标准的制定和有关可靠性数据的收集。5.可以迅速提高安全工作人员的水平。6.最大优点是预防和减少事故。1 绪绪 论论1.1 安全系统工程的产生与发展过程安全系统工程的产生与发展过程1.2 安全系统工程的定义安全系统工程的定义1.3 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1.4 安全系统工程的优点安全系统工程
20、的优点1.5 安全系统工程的方法论及应用安全系统工程的方法论及应用1.5 安全系统工程的方法论及应用安全系统工程的方法论及应用1.研究方法的整体化研究方法的整体化 n整体观念。系统安全要贯穿到规划、设计、整体观念。系统安全要贯穿到规划、设计、制造、使用、维护等各阶段。制造、使用、维护等各阶段。2.技术应用上的综合化技术应用上的综合化n应用多种学科技术，深刻、全面地了解和掌应用多种学科技术，深刻、全面地了解和掌握所研究的对象。握所研究的对象。3.安全管理科学化安全管理科学化n安全工作中的规划、组织、控制和决策称为安全工作中的规划、组织、控制和决策称为安全管理，安全系统工程的主要任务体现了安全管理
21、，安全系统工程的主要任务体现了安全管理科学化的主要特征。安全管理科学化的主要特征。安全系统工程在我国的应用安全系统工程在我国的应用n20世世纪纪70年年代代末末期期，钱钱学学森森教教授授提提出出了了系系统统工工程程以以后后，我我国国安安全全研研究究和和管管理理人人员员开开始始研研究究并并应应用用安安全全系系统统工工程。程。n1982年，我国首次组织了安全系统工程讨论会。年，我国首次组织了安全系统工程讨论会。n目目前前，安安全全系系统统工工程程在在交交通通、煤煤炭炭、化化工工、冶冶金金、能能源源、航航空空航航天天等等部部门门得得到到了了广广泛泛应应用用，成成立立了了中中国国安安全全科科学学学学会会等等学学术术机机构构，有有许许多多相相关关学学术术期期刊刊和和专专著著。安安全全检检查查表表、事事故故树树等等安安全全分分析析方方法法和和安安全全评评价价技技术术得得到到了了普普遍遍应应用用；计计算算机机也也应应用用于于安安全全系系统统工工程程，可可用用于于事事故故统统计计分分析析、事事故故树树分分析析、安安全全预预测测、安安全全评评价、安全专家系统、安全管理信息系统等方面。价、安全专家系统、安全管理信息系统等方面。