安全系统工程课件-张景林

1《安全系统工程》E_MAIL：[e-mail]2导学内容一、课程特点二、学习内容三、方法技巧四、重点难点3一、课程特点安全系统工程是以安全科学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段，对系统风险进行分析、评价、控制，以期实现系统及其全过程安全目标的科学技术。它是现代科技发展的必然产物，涉及自然科学和社会科学，是安全科学学科的重要分支。4系统工程以系统为研究对象，是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。一、课程特点5安全系统工程是采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统存在的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。其主要技术手段有系统安全分析、系统安全评价、安全决策与事故控制。一、课程特点6安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学，它是工业企业劳动安全卫生领域的系统工程，它追求的是整个系统的安全和系统全过程的安全，其重点是系统危险因素的识别、分析，系统风险评价和系统安全决策与事故控制，其预期安全目标是将系统风险控制在人们能够容忍的限度以内。一、课程特点7二、学习内容本课程是一门专业理论课，学习内容主要集中于基础理论的学习。首先必须了解安全系统工程的几个基本概念，研究对象和研究内容，掌握“人-机-物”系统各要素之间的关系。其次要了解事故树分析理论，理解基本概念的理论意义与实际作用，掌握事故树分析方法，特别运用事故树方法进行了定性、定量分析。8二、学习内容学习过程中要了解国内现行的安全评价方法，认识评价方法的特点与适用范围，学会运用几种最常用的安全评价方法。本课程的学习内容还包括系统安全评价方法的介绍。系统安全评价是系统安全工程的学科理论运用于实践并指导实践的最好例证。9在上述内容基础上，还应该了解安全决策过程与决策要素，掌握安全决策方法，学习模糊决策在实际工作中的使用方法。二、学习内容10三、方法技巧1主动参与主动参与到教学活动中去，而不是过多地依赖教师的帮助，变被动接收为主动思考。勤做笔记，特别是对难点、疑点及时做记录。11三、方法技巧2预习与复习做好预习可以使同学带着问题听课，能更深入、有目的的学习，增加学习效果；另外，“温故而知新”，课后的学习可以极大地加深理解效果，有助于知识吸收。12加强课后的相关资料收集，特别是查找存在疑问的知识点或感兴趣的资料，可以弥补课堂内所没有的内容，深化了知识点的学习。三、方法技巧3资料收集134理论联系实际将安全系统工程中的理论与实际的工程项目联系起来，与实际的安全技术问题联系起来，有目的的分析研究问题。三、方法技巧14四、重点难点1重点（1）安全系统工程、系统、系统工程的概念（2）事故树编制、定性定量分析（3）安全评价程序（4）安全评价方法运用，（DOW，MOND）（5）安全决策过程、模糊决策（评价）方法152难点（1）安全系统工程的学科体系（2）事故树编制过程及基本事件选取（3）事故树的简化（布尔运算）（4）最小割集、最小径集算法（5）顶上事件概率的算法四、重点难点162难点（6）安全评价方法特点及适用范围（7）安全评价方法运用，（DOW，MOND）（8）模糊数学理论、决策（评价）方法17第一章概论教学内容：1、系统工程的基本概念、理论和方法、可靠性工程方法；2、安全系统工程的基本概念、目标、研究方法和研究内容；3、安全系统工程的发展历史与趋势；4、安全系统工程的应用特点。181、理解基本概念、了解安全系统工程与系统工程、可靠性工程的关系，安全系统工程的目标、研究内容、研究方法；2、了解安全系统工程的发展历史与现状；3、了解安全系统工程的应用特点。基本要求：19第一节基本概念一、系统、系统工程二、可靠性、可靠度、可靠性工程三、安全系统与安全系统工程四、安全系统工程201、系统的概念（系统是系统工程的研究对象）系统就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。2、分类自然系统与人造系统、封闭系统与开放系统、静态系统与动态系统、实体系统与概念系统、宏观系统与微观系统、软件系统与硬件系统3、作为系统,具备的特性一、系统、系统工程21(l)整体性系统是由两个或两个以上相互区别的要素(元件或子系统)组成的整体。构成系统的各要素虽然具有不同的性能,但它们通过综合、统一(而不是简单拼凑)形成的整体就具备了新的特定功能,就是说，系统作为一个整体才能发挥其应有功能。所以,系统的观点是一种整体的观点,一种综合的思想方法。(2)相关性构成系统的各要素之间、要素与子系统之间、系统与环境之间都存在着相互联系、相互依赖、相互作用的特殊关系,通过这些关系,使系统有机地联系在一起,发挥其特定功能。22(3)目的性任何系统都是为完成某种任务或实现某种目的而发挥其特定功能的。要达到系统的既定目的,就必须赋予系统规定的功能，这就需要在系统的整个生命周期,即系统的规划、设计、试验、制造和使用等阶段,对系统采取最优规划、最优设计、最优控制、最优管理等优化措施。23(4)有序性系统有序性主要表现在系统空间结构的层次性和系统发展的时间顺序性。系统可分成若干子系统和更小的子系统,而该系统又是其所属系统的子系统。这种系统的分割形式表现为系统空间结构的层次性。另外,系统的生命过程也是有序的,它总是要经历孕育、诞生、发展、成熟、衰老、消亡的过程,这一过程表现为系统发展的有序性。系统的分析、评价、管理都应考虑系统的有序性。24(5)环境适应性系统是由许多特定部分组成的有机集合体,而这个集合体以外的部分就是系统的环境。系统对环境的作用：系统从环境中获取必要的物质、能量和信息,经过系统的加工、处理和转化,产生新的物质、能量和信息,然后再提供给环境。环境对系统的作用：环境也会对系统产生干扰或限制,即约束条件。环境特性的变化往往能够引起系统特性的变化,系统要实现预定的目标或功能,必须能够适应外部环境的变化。研究系统时,必须重视环境对系统的影响。254、系统的功能结构为了实现系统自身的正常运行和功能，系统需要以一定的方式构成，应具有保持和传递能量、物质和信息的特征。系统种类繁多，根据控制论观点，系统由三部分组成，即输入、处理和输出。输出处理反馈输入系统功能结构示意图265、系统工程概念系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。①系统工程属工程技术范畴,主要是组织管理各类工程的方法论,即组织管理工程;②系统工程是解决系统整体及其全过程优化问题的工程技术;③系统工程对所有系统都具有普遍适用性。27系统工程是20世纪50年代发展起来的一门新兴科学,它是以系统为研究对象,以现代科学技术为研究手段,以系统最佳化为研究目标的科学技术。它是发展很快、应用很广的一门管理科学,它的广泛应用为管理学的发展,为各行各业、各个领域管理现代化提供了基本理论和方法。6、系统工程所属各子学科的命名28二、可靠性、可靠度、可靠性工程1.可靠性可靠性是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。规定的条件都是设计规定的,规定的功能也是设计赋予的。2.可靠度可靠度是衡量系统可靠性的标准,它是指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。系统在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能的概率就是系统的不可靠度。293.可靠性工程可靠性工程就是研究系统可靠性的工程技术。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。30三、安全系统与安全系统工程1、对安全的理解和认识安全是人们经过抽象思维确定的一个概念或理念。目前所见到的文献对安全这个概念的诠释普遍存在两个问题:一个是缺乏科学的严密性;二是安全一词太大众化了,以致不管人们如何下定义,都很难包容一般意义上的安全理念的内涵。311)安全是相对的思想安全的模糊性、不确定性和相对性。安全意味着可以容忍的风险程度。特定危害性事件发生的可能性与后果的结合安全是通过对系统的危险性和允许接受的限度相比较而确定，安全是主观认识对客观存在的反应，这一过程可用下图加以说明。真实系统安全标准认识比较？安全322).安全表述安全表述的是一个复杂物质系统的动态过程或状态,过程或状态的目标是人物将不会受到伤害或损失。安全也可表述的是人们的一种理念,即人物将不会受到伤害和损失的理想状态。安全也可表述的是一种特定的技术状态,即满足一定安全技术指标要求的物态。3).安全属性安全一词所涉及的纷繁复杂因素与它的自然属性和社会属性有着密切的关系。33（1）安全的自然属性可以从两个方面来讨论:一是安全是人的生理与心理需要,或者说由生命及生的欲望决定了的自我保护意识,这是天生的,是安全存在的主动因素。二是人类对天灾的无奈以及新陈代谢生老病死的规律不可抗拒,使人们不得不把生命安全经常提到议事日程,这虽然是被动因素,但它与前一个主动因素相结合,就决定安全是自古以来人类生活、生存、进步的永恒的主题。34（2）安全的社会属性a.自从人类有组织活动以来,社会安定、有序、进步始终是各社会阶段追求的目标,而这一目标实现的重要标志之一就是安全。这是社会促动安全的主动因素。人类的社会活动、经济活动、交通和环境一方面本身在不断制造事故，另一方面也通过技术和管理措施不断消除隐患，减少事故。被动因素b.人伦智的观点。人伦是在一个人群(社会性的结合)中发生的。夫妇、父子、兄弟、朋友、同事构成人际关系,人际以诚相待,共谋生命的延续、生活的充实,并以此抵制惟利是图就称为人伦智。主动因素35安全的自然属性与社会属性中都存在着很强的促动安全的主动因素,这是安全科学发展的基础。安全问题纷繁复杂的关系正是由于安全问题的自然属性与社会属性的交融,正像人是社会的一样,而社会的复杂性正是安全问题复杂的根本原因之一。安全定义：从三个方面来阐述：一、安全表述的是一个复杂物质系统的动态过程或状态，过程或状态的目标是人物将不会受到伤害或损失。二、安全也可以表述的是人们的一种理念，即人物不会受到伤害和损失的理想状态。三、安全也可以表述的是一种特定的技术状态，即满足一定的安全技术指标要求的物态。362、安全系统及其特点安全问题是一个复杂的系统工程问题。或者说解决安全问题要用系统工程的理论和方法。“安全系统”的歧义。其实“安全系统”这个定义能否成立,关键还在于它的特殊性和客观性。所谓特殊性就是指它与一般系统的区别。客观性特殊性或个性：37(1)系统性。与安全有关的影响因素构成了安全系统。a.由于安全系统中各因素之间,以及因素与目标之间的关系多数有一定灰度,所以安全系统是灰色系统。b.人－机－环境的复杂系统,其典型的因素及其关系可如图1-1所示。图1-1安全系统典型的组成因素及其关系图38人--机--环境的提法是考虑了安全问题的空间跨度和时间跨度两个方面。如此说来,即便是一台设备,如果把它的制造安全与使用安全考虑进来,也仍然是人--机--环境的复杂系统。c.安全系统的目标不是寻求最优解。这是因为安全系统目标的多元化,以及安全目标的极强相对性、时间依赖性与其理想化理念很难协调,所以安全系统的目标解是具有一定灰度的满意解或可接受解。39(2)开放性。安全系统是客观存在的。这是因为安全系统是建立在安全功能构件的物质基础之上。但同时安全系统总是寄生在客体(另一个系统)中。在处理方法上,如果把客体看成一个黑匣子,安全系统是通过客体的能量流、物流和信息流的流入一流出的非线性变化趋势,确认安全和事故发生的可能性,因此安全系统具有开放性特点。开放性不仅是安全系统在动态中保持稳定存在的前提,也是安全系统复杂性及安全--事故转换发生的重要机制。40(3)确定性与非确定性。“确定性”是指制约系统演化的规则是确定性的,不含任何随机性因素。确定性的特征是演化方向及演化结果是确定的,可精确预测。“非确定性”或者具有演化方向和演化结果不确定,或者具有刻画事物运动特征的特征量不能客观精确地确定的特征。非确定性包括随机性和模糊性。41a.“随机性”可能有两个方面的来源:一是在不含任何