《安全系统工程》第1章(XXXX)

安全系统工程SafetySystemEngineering安全系统工程课程简介安全系统工程是一门新兴的边缘学科，也是安全科学的重要内容。安全系统工程是以系统论、信息论、控制论为理论基础，以系统工程、可靠性工程的原理和方法为手段，以安全管理、安全技术、职业健康为载体，对研究对象中的危险性进行辨识、分析、评价与控制，实现安全目标的一门科学技术。课程从安全系统工程的基本概念出发；讲述危险源辩识与系统安全分析的原理和方法；研究危险评价与危险控制的基本理论、方法与实践。第一章概论1、系统工程的基本概念;2、安全系统工程的概念、研究对象、任务、实施步骤与研究内容;3、安全系统工程发展过程。第一节系统工程的基本概念•一、系统的概念•二、系统工程的概念一、系统的概念•1.系统的定义•2.系统的特性•3.系统的分类•4.系统的描述第一节系统工程的基本概念1.系统的定义(1/2)系统概念的由来：早期的认识：古人对于很多事物只能看到一些局部或表面现象，而不能纵观整体，不可能有系统的概念。工业化革命以后：随着工业革命的开始，科学技术取得了突飞猛进的发展，特别是现代工业的发展，人们对事物的认识逐步从局部联系，了解事物的整体，从表面现象了解事物的实质，以此产生和形成了科学的系统概念。系统概念的广泛性：贯穿于科学研究、生产技术、社会生活各个方面。大到宇宙、小到基本粒子；从科学技术到社会生活均采用系统的概念。第一节系统工程的基本概念1.系统的定义(2/2)系统论（GeneralSystemTheory）的创始人奥地利的贝塔郎菲(Bertalanffy，Ludwigvon)（1901～1972）指出：系统的定义可以确定为处于一定的相互关系中，并与环境发生关系的各组成部分的总体。我国科学家钱学森对系统的定义为：把极其复杂的研究对象称为‘系统’，即由相互作用和互相依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个‘系统’本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统定义为：“系统是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。”第一节系统工程的基本概念2、系统的特性（4大特征）1）整体性整体性系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素有机结合起来的整体。整体性系统根本点在于系统具有各组成部分自身所没有的整体性能。整体的性质和规律只存在于组成它的各要素相互作用、相互联系中。如事故是由人们的不安全行为，物的不安全状态，环境的不安全条件和管理失误相互作用造成的。因此，我们从整体出发，可以调整和协调各要素之间的关系，局部服从整体，以整体效果最优为目的。2）相关性相关性系统各要素之间是有机联系、相互作用和相互制约的，某一要素的变化会影响另一些要素的变化。如人的不安全行为可以造成物的不安全状态和环境的不安全条件，也是管理不善的表现。反之，物和环境的不安全因素也可引起人的不安全行为，增加管理难度。总之，组成要素之间是相互依赖不可分割的。第一节系统工程的基本概念2、系统的特性（4大特征）3）目的性目的性系统通常都具有某种特定的目的，完成某一项功能。如某一除尘系统是为了改善作业环境、保障作业人员健康为目的的。4）环境适应性任何系统都处在一定的物质环境中,并与外界环境发生物质、能量和信息交换（系统是开放的）。系统必须适应外界环境的变化,并与之保持最佳适应状态。如对事故的控制要适应经济、技术、教育和管理水平的条件，从经济上合理、技术上可行等方面考虑控制事故的方法。系统必须具有以下几个条件：①必须有两个以上的元素（子系统）组成；②元素之间互有联系和作用；③元素有着共同的目的和特定的功能；④元素受外界环境和条件的影响。第一节系统工程的基本概念3、系统的分类（3大类）系统可以从不同角度分为许多种，按系统的属性可以把系统分为以下几类：(1)自然系统由自然物质形成的系统，如太阳系、生态系统、海洋、矿藏等。(2)人造系统由人类设计和改造的系统，包括由人们从加工自然物中获得的工程系统，如工具、设备、机器和由一定的制度、组织、程序构成的社会系统及科学体系等系统，如经济管理、行政管理、安全管理系统、社会系统等。(3)复合系统由人造系统和自然系统相结合的系统，也称人一机系统。如交通控制、航空导航、气象预报、生产、人机、环境、材料系统和安全系统等。。第一节系统工程的基本概念4.系统的描述系统............X1X2X3XnY1Y2Y3YnXY环境反　　馈),.....,,(321MXXXXfYn根据此模型，得方程组：111231(,,,......,)nyfxxxxm121232(,,,......,)nyfxxxxm123(,,,......,)nnnnyfxxxxm从以上可知，只有调整、协调输入之间的关系，考虑环境因素的影响，并予以控制和改善，才能得到理想的输出结果。系统是具有输入和输出的有机整体，其过程是输入能量、物质及信息，在系统中进行处理以后，输出新的能量、物质及信息，并利用反馈对系统进行有效的控制。上述过程处在一定的环境之中，并与环境进行物质、信息及能量的交换。第一节系统工程的基本概念二、系统工程•1、工程•2、系统工程•3、系统工程的理论基础•4、系统工程方法论•5、系统工程的发展和应用第一节系统工程的基本概念1、工程工程：是将自然科学原理应用到各系统中而形成的学学科的总称。如机械工程、水电工程、环境工程、安全工程等；又如管理工程、系统工程、人机工程等。前者为实体工程，即所谓“造物学”学问的狭义工程概念。后者为软体工程，即所谓“过程”学问的“广义”工程概念。但无论是“狭义”的工程，还是“广义”的工程，都是指为完成某一特定目标，应用科学知识对系统进行改造、更新、创造的过程。第一节系统工程的基本概念2、系统工程（1/3）1）系统工程的定义系统工程是对系统进行合理规划、研究、设计和运行管理的思想、步骤、组织和技巧等的总称，它是以实现系统最优化为目的的一门基础科学。2）系统工程特点：①系统工程是属于工程技术，但主要是组织管理的技术；②系统工程是解决工程活动全过程的工程技术，是对系统进行优化的技术；③系统工程对所有系统都具有普遍适用性，它是一门综合性组织管理的技术和方法，犹如乐队指挥，戏剧导演。第一节系统工程的基本概念3）系统工程的命名钱学森教授指出：“正如工程技术各有专业一样，系统工程也还是一个总类名称，因体系性质不同，还可以再分为门类，如工程体系的系统工程叫工程系统工程，生产企业或企业体系的系统工程叫经济系统工程，……”。这种命名原则为系统工程在各专门领域的应用和发展提供了基础条件。4）广义系统工程与狭义系统工程在系统工程学中，有人把对系统的分析、综合、模拟和最优化等称为“狭义”的系统工程。把对系统进行合理的研制、设计、运用等项工作采取的思想、程序、组织、方法等内容称为“广义”的系统工程。但两者的共同目的都是使系统最优化。2、系统工程（2/3）第一节系统工程的基本概念依照学科的不同，目前大体有十四类，且各自具有不同的学科基础。表1系统工程的分类系统工程的专业特有的学科基础系统工程的专业特有的学科基础工程系统工程工程设计社会系统工程社会学、未来学科研系统工程科学学计量系统工程计量学企业系统工程生产力经济学标准系统工程标准学信息系统工程信息学、情报学农业系统工程农事学军事系统工程军事科学行政系统工程行政学经济系统工程政治经济学法治系统工程法学环境系统工程环境科学安全系统工程控制论、教育学教育系统工程教育学2、系统工程（3/3）第一节系统工程的基本概念系统工程是一门边缘学科，其基本理论分为两大类理论基础、分支理论基础。系统工程的共同理论基础是奠定和发展系统工程理论和方法的专业知识。如运筹学、控制论、信息论、计算科学等，其发展为系统工程提供了理论、方法和手段，对系统分析、综合、优化、控制提供了可靠理论依据和手段。系统工程的分支理论基础是系统工程实践中所需的专业知识。它是系统工程应用到某一特定领域时所需的特殊理论基础。如安全系统工程，是系统工程在安全领域中的应用，它必须以安全工程为其理论基础，才能解决生产过程中的安全问题，并使之达到最优化状态。3、系统工程的理论基础第一节系统工程的基本概念4、系统工程的研究方法（系统工程的方法论）系统工程思考问题和处理问题的步骤、思维过程和方法一般叫做系统工程的方法论。美国学者霍尔1969年提出的系统工程“三维结构体系”作为系统工程方法论的基础。“三维结构体系”是由逻辑维、时间维和知识维组成的三维空间结构。社会科学工程技术法律医学数学计算机规划阶段规划阶段拟定方案分析阶段运筹阶段系统实施运行阶段更新阶段时间维知识维逻辑维摆明问题指标设计系统综合系统分析最优化决策实施计划第一节系统工程的基本概念4、系统工程的研究方法（系统工程的方法论）从以上分析可以看出，系统工程方法论既把研究对象作为一个整体，又把每个研究过程看作一个整体，如时间维中规划阶段需采用逻辑的思考过程，从整个时间阶段来看也需采用逻辑维的步骤，这就是系统工程方法论的基本指导思想。将上述7个逻辑步骤和7个时间工作阶段归纳起来，就可以构成系统工程的活动矩阵，如表1-1所示。第一节系统工程的基本概念5、系统工程的发展和应用系统思想虽然在古代已形成，但作为一门学科，直到本世纪50年代才形成；60年代以后，由于技术的进步和电子计算机的迅速发展，促进了系统工程的广泛应用；70年代以来，系统工程的应用已远远超出了传统工程的概念，从工程系统进入到技术系统和社会系统。例如印度的“城市规划”、墨西哥的“农业系统工程”、前苏联的“国民经济计划自动化估算系统”等都采用了系统工程的方法和手段。我国应用系统工程时间虽然不长，但已受到普遍的重视和欢迎。在全面质量管理，计划评审技术，库存管理，价值工程等方面的应用都取得了显著效果，在生态、区域、能源规划和人口控制、教育系统，以及各类工程系统中也得到了较好的应用。第一节系统工程的基本概念第二节安全系统工程的概念一、安全系统工程的定义二、安全系统工程的研究对象三、安全系统工程的任务与实施步骤四、安全系统工程的研究内容第二节安全系统工程的概念一、安全系统工程的定义（1/2)1、安全（Safety）安全解释为：“安全条件；安全、保险装置；免除损害，伤害或损失”。从职业安全与安全工程学的角度来看，安全可以定义为：消除能导致人员伤害、疾病、死亡，或引起设备财产的破坏和损失，以及危害环境的条件。2、安全系统（SafetySystem）有了安全和系统的概念，我们不难给安全系统下定义：安全系统是以人为中心，包括安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等部分组成，以消除伤害、疾病、损失，实现安全生产为目的的有机整体，它是生产系统的一个重要组成部分。安全系统的特点：安全系统是以人为中心，包括技术、管理等部分组成的有机体；安全系统的目的是实现安全生产；安全系统是生产系统的组成部分，安全依附于生产之中；安全系统与生产系统中其他子系统相互联系，并贯穿于其他子系统中。安全系统处于一定的环境条件中，并受其影响。第二节安全系统工程的概念一、安全系统工程的定义（2/2)3、安全系统工程（SafetySystemEngineering）安全系统工程是系统工程学的一个重要分支，它是应用系统工程学的原理和方法，以安全管理、安全技术、职业健康为基础，对研究对象中的危险进行辨识、分析、评价与控制，协调安全系统中各组成部分之间的关系，使系统或生产过程达到最佳安全状态的一门综合性技术科学。由此可以得出安全系统工程的特点：安全系统工程是系统工程在安全工程学中的应用，安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学；对系统进行辨识、分析、评价和控制是安全系统工程的核心内容；安全系统工程是一门综合性的边缘学科；安全系统工程追求整个系统或系统运行过程的安全性；安全系统工程的目的是使系统达到最优化安全状态。第二节安全系统工程的概念安全系统工程就是以“人一机一环境”系统为研究对象，运用系统工程的理论与方法，辨识、分析、评价、控制系统或生产过程中的危险性或安全性。“人、机、环境”系