第三章安全系统工程

第三章安全系统工程第一讲安全系统工程基础与事故的致因理论[教学目的]通过本讲的学习，使同学们了解安全系统工程内容与发展概况。掌握工伤事故的定义、构成要素、发展阶段，掌握多米诺骨牌理论、轨迹交叉论以及事故原因分析。理解事故因果类型、系统理论。[教学重点]1．工伤事故2．事故的致因理论3．事故原因分析[教学难点]1．工伤事故的定义2．事故原因分析第一节安全系统工程基础一、概念及内容（一）概念安全系统工程就是应用系统工程的原理和方法、分析，评价及消除系统中的各种危险，实现系统安全的一整套管理程序和方法体系。（二）内容主要内容包括以下四个方面：1、系统安全分析充分认识系统的危险性。可以分析到不同程度，可以是初步的或详细的，也可以是定性的或定量的。2、系统安全预测3、系统安全评价4、安全管理措施根据评价结果，对照已经确定的安全目标，对系统进行调整，对薄弱环节和危险因素增加有效的安全措施，使系统的安全性达到安全目标所要求的水平。二、发展概况1、二战时，“曼哈顿计划”中使用系统工程方法；2、1957年，哥德和迈克尔合著“系统工程学”一书；3、1962年，BSD第62-41文“发展空军弹道导弹的系统安全工程”；4、1965年，西雅图召开安全系统工程学术讨论会；5、1977年，MIL-STD-882A，成为所有系统安全程序都须遵守的标准；6、1982年，我国劳动部召开安全系统工程座谈会。第二节事故的致因理论一、工伤事故1、定义企业的职工为了生产和工作，在生产时间和生产活动区域内，由于受生产过程中存在的危险因素的影响，或虽然不在生产和工作岗位上，但由于企业的环境、设备或劳动条件等不良，致使身体受到伤害，暂时地或长期地丧失劳动能力的事故。2、构成要素三项要素：伤害部位、伤害种类、和伤害程度。3、类别20类4、主要影响因素（1）人的原因（2）物的原因（3）管理的原因（4）环境的原因5、发展阶段（1）孕育阶段事故处于无形阶段，人们可以感觉到它的存在，不能指出具体形式。（2）生长阶段基础原因——管理缺陷——发生不安全状态、行为——隐患（3）损失阶段生产中的危险因素被偶然事件触发而发生事故。二、事故模式理论事故模式理论是人们对事故机理所作的逻辑抽象或数学抽象，说明事故的发生，发展过程和后果的理论。（一）事故因果类型1、连锁型一个因素促成下一个因素发生，下一个因素又促成再下一个因素发生，彼此互为因果，互相连锁导致事故发生，见图3-1。2、多因致果型多种各自独立的原因在同一时间共同导致事故的发生，见图3-2。3、复合型某些因素连锁、某些因素集中，互相交叉，复合造成事故。（二）多米诺骨牌理论事故的发生有如五块平行摆放的骨牌，第一块倒下后引起后面的牌连锁式地倒下，见图3-3。五块牌依次是：M——人体本身P——按人的意志进行的动作，人为过失H——危险D——事故A——伤害（三）系统理论系统理论把人、机械和环境作为一个系统，研究人、机械、环境之间的相互作用、反馈和调整，从中发现事故的致因，揭示出预防事故的途径。具有代表性的是瑟利模型。（四）轨迹交叉论基本思想：当人的不安全行为和物的不安全状态在各自发展过程中，在一定时间发生了接触（交叉），能量逆流于人体时，伤害事故就会发生。事故模型见图3-5。（三）事故原因分析人、物、环境的因素是造成事故的直接原因；管理是事故的间接原因，但却是本质原因。[小结]主要讲述了安全系统工程的概念、内容及发展概况，事故致因理论的各种学说。事故致因理论是重点，尤其是轨迹交叉论。[思考题]1、列出生活中你常见到的10种以上类别的事故。2、为什么说管理是导致事故发生的本质原因？[作业题]1、安全系统工程的研究内容包括哪几个方面？2、事故类别有哪些？3、介绍轨迹交叉论的中心思想。第二讲系统安全分析与预测方法[教学目的]通过本讲的学习，使同学们了解系统安全分析方法以及系统安全预测方法的分类。掌握回归分析预测法与灰色预测法。[教学重点]1.回归分析预测法2.灰色预测法[教学难点]1．灰色预测法第三节系统安全分析方法系统安全分析是安全系统工程的核心内容，是安全评价的基础。一、安全检查表法是一种使用普遍、方法简单、效果明显的分析方法。制订安全检查表，依据此表实施安全检查和诊断。核心是检查表的编制和实施。二、事件树分析一种时序逻辑的事故分析方法。按照事故的发展顺序，分成阶段，一步一步地分析，每一步都从成功和失败两种可能后果考虑，直到最终结果为止。所分析的情况用树枝图表示。三、事故树分析它是从一个可能的事故开始一层一层地逐步寻找引起事故的触发事件、直接原因和间接原因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系，用逻辑图把这些原因以及它们的逻辑关系表示出来。是重要分析方法，也称故障树分析（FaultTreeAnalysis）。通过定性分析，确定导致事故发生的最小割集和最小径集，以及基本事件的结构重要度。通过定量分析，可以确定顶上事件的发生概率，以及基本事件的概率重要度和临界重要度。四、预先危险性分析（PreliminaryHazardAnalysis，PHA）在一个系统或子系统设计、施工、生产之前，对系统存在的危险类别、出现条件及可能造成的结果，进行宏观概略分析。五、故障类型影响和致命度分析（FMEA）采取系统分割的概念，根据实际需要分析的水平，把系统分割成子系统或进一步分割成元件。然后逐个分析元件可能发生的故障和故障呈现的状态，进一步分析故障类型对子系统以至整个系统产生的影响，最后采取措施解决。第四节系统安全预测方法一、概述根据历史资料，对安全生产发展的趋势或可能的结果进行事先的推测和估计。1、按预测对象范围划分（1）宏观预测整个行业、一个省区，一个局（2）微观预测一个厂的生产系统或子系统2、按预测时间划分（1）长（远）期预测五年以上（2）中期预测一年以上五年以下（3）短期预测一年以内二、回归分析预测法是一种从事物变化的因果关系出发的预测方法。基本方程式：y=a+bx式中y——因变量x——自变量a,b——回归系数22222xnxxynyxbxnxyxyxa例：P108P110二、灰色预测法邓聚龙教授提出的一种新的系统理论灰色系统预测是从灰色系统的建模、关联度及残差辨识的思想出发，所获得的预测方法。厂矿企业预测事故，一般选用GM（1，1）模型，是一阶的一个变量的微分方程模型。1、灰色预测建模方法设原始离散数据序列)0()0(2)0(1)0(,,Nxxxx，对其进行一次累加生成处理Nkxxkiik,,2,1,1)0()1(以生成序列)1()1(2)1(1)1(,,Nxxxx建立灰色生成模型)1()1(axdtdx称为一阶灰色微分方程，记为GM(１，１)，式中a,μ为待辨识参数。设参数向量TNNtxxxyaa)0()0(3)0(2,,,,][和1212)1(1)1()1(1)1(2xxxxNNB则由下式求得最小二乘解：NTTyBBBa1)(ˆ时间响应方程式aeaxxak)(ˆ)1(1)1(1离散响应方程aeaxxakk)(ˆ)1(1)1(1式中)0(1)1(1xx将)1(1ˆkx计算值累减还原，即得到原始数据的估计值。)1()1(1)0(1ˆ-ˆˆkkkxxx2．预测模型的后验差检验记0阶残差为：)0()0()0(1ˆiixx，i=1，2，……，n式中)0(ˆix是通过预测模型得到的预测值。残差均值niin1)0()0(1残差方差niins12)0(21)(1原始数据均值niixNx1)0(1原始数据方差niixxNs12)0(22)(1后验差比值c：21ssc小误差概率P：2)0()0(6745.0PsPi3．灰色预测举例P113-114三、马尔柯夫预测若事物未来发展及演变仅受当时状况的影响，即具有马尔柯夫性质。初始状态向量为：],,,,[)0()0(3)0(2)0(1)0(sssssn状态转移概率矩阵为nmnnnnPPPPPPPPPP212222111211即有10≤Pij≤12niijP1一次转移向量s(1)为s(1)=s(0)P二次转移向量s(2)为s(2)=s(1)P=s(0)P2类似地s(k+1)=s(0)P(k+1)2．举例P115[作业题]1、常用的系统安全分析法有哪些？第三讲灰色综合评价法[教学目的]通过本讲的学习，使同学们理解灰色综合评价法的理论依据，掌握灰色综合评价模型及其应用。[教学重点]1.灰色综合评价模型2.灰色综合评价模型的应用[教学难点]1．灰色综合评价模型第五节系统安全评价（灰色综合评价法）灰色综合评价的实质是利用灰色关联度作为测度的一种综合评价法。一、理论依据1、灰色关联指事物之间的不确定关联，或系统因子之间，因子对主行为之间的不确定关联。2、关联系数设有n+1个因素，随时刻t=1，2，……m所取的数值列如下：x0={x0(1),x0(2),……,x0(m)}x1={x1(1),x1(2),……,x1(m)}……xn={xn(1),xn(2),……,xn(m)}指定x0作为参考数列，其余数列x1，x1，…，xn为比较数列。设给定的n+1个因素的数列经过无量纲化处理，记为：)(,),2(),1('0'0'0'0mxxxx)(,),2(),1('1'1'1'1mxxxx……)(,),2(),1(''''mxxxxnnnn其中，'0x为参考数列，'ix（i=1,2,…,n）为比较数列。定义xi与x0在t时刻的关联系数为)()(maxmax)()()()(maxmax)()(minmin)(''0''0''0''00kxkxkxkxkxkxkxkxkikiiiikii式中ξ——为分辨系数，一般取ξ=0.53．关联度比较数列xi与参考数列x0的关联度mkiikmr100)(1二、灰色综合评价模型1．评价模型R=A×L式中R——n个对象的综合评价结果矩阵，R=[r1,r2,…,rn]，其中ri表示第i个对象的综合评价结果。A——m个评价指标的权重分配矩阵，A=[a1,a2,…,an]，其中ak表示第k个评价指标的权重，11mkkaL——各指标的评价矩阵，而且)()()()2()2()2()1()1()1(212121mlmlmlllllllLnnn式中，)(kli为第i个对象第k个指标与第k个最优指标的关联系数。2．计算步骤（1）确定最优指标集为v*，则**2*1*mvvvv其中，*kv为第k个指标在诸对象中的最优值。构造矩阵：nmnnmmvvvvvvvvvD2111211**2*1式中，ikv——第i个评价对象中第k个指标的原始值。由于评价指标相互之间具有不同的量纲和数量级，需对原始指标值进行无量纲化处理。（2）计算综合评价结果设经无量纲化处理后的原始数据为imiiikeeeE,,,21。最优指标集为{E*}，],,,[**2*1*meeeE。以{E*}作为参考数列，将ikE作为比较数据列，则可求得第i个评判对象与第k个最优指标的关联系数)(ki，则综合评价结果矩阵R=A×L可用关联度表达为：mkikikar1)(根据关联度ri的数值，可排出各评判对象的优劣次序。当被评判对象各指标间分为不同层次时，需采用多层次综合评价模型，其框图如图3-22所示。三、应用举例P123-125[作业题]1、安全系统灰色评价的步骤是什么？