人因工程学郭伏教学课件15资料

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1、第十五章 劳动安全与事故预防,2/115,Northeastern University,本 章 内 容,事故及其危害 人机系统的安全性分析与评价 事故产生的原因 事故预测与预防 案例：浮动床离子交换器的运行、使用及事故预防,3/115,Northeastern University,第一节 事故及其危害,一、危险、安全与事故的含义 （一）危险与安全的概念 （1）危险。危险是可能导致事故的状态，或事故的前提条件，或发生事故的必要条件。是一种已存在的或潜在的条件，其发生可导致意外事故。也就是说，危险是任何可以导致人员伤害、疾病或死亡的或导致设备的损伤或损失的实际或潜在的状况。一般用危险性来表示.

2、,4/115,Northeastern University,危险性-是指某种危险源导致事故、造成人员伤亡或财物损失的可能性。 一般地，危险性包括危险源导致事故的可能性和一旦发生事故造成人员伤亡或财物损失的后果严重程度两个方面的问题。在定量地描述危险源的危险性时，采用危险度作为指标；在概率地评价危险源的危险性时，一般认为： 危险度危险源导致事故的概率事故后果严重度。,（1）危险,5/115,Northeastern University,传统定义：不发生导致人身伤害、职业病、死亡或引起设备或财产损失，或危害环境的状态或条件。 现在定义：所谓安全，就是没有超过允许限度的危险。或者说：发生导致人身

3、伤害、职业病、死亡或引起设备或财产损失，或危害环境的程度没有超过允许的限度。 设S代表安全性，D代表危险件，则应有S=1-D。,（2）安全,6/115,Northeastern University,事故是指人在实现其目的行动过程中，突然发生的、迫使其有目的的行动暂时或永久终止的一种意外事件。 事故是在生产或生活中人们不期望发生的导致人员伤害、死亡，导致设备或财产损失和破坏，以及环境危害的偶然事件（随机事件）或突发事件。 事故有生产事故和非生产事故之分。本章讨论生产事故。,（二）事故的定义,7/115,Northeastern University,（1）事故的因果性 事故因果性是说，一切事故

4、的发生，都是事故原因相互作用的结果。并且多数事故的原因都是可以认识的。 （2）事故的偶然性和必然性 事故具有偶然性和突发性的特点，在一定条件下可能发生、也可能不发生，是随机事件，即事故的偶然性。 事故的因果性又表明事故有其发生的必然性。长时期构成事故发生的条件，就必然会造成事故的发生。,(二)事故的特性,8/115,Northeastern University,(3）事故的潜在性和预测性 事故在未发生之前，似乎一切都处于“正常”和“平静”状态，但并不是不发生事故。相反，此时事故正处于孕育和生长阶段。这就是事故的潜在性。 正是事故有孕育和生长的过程，在这个过程中，必然有某些信息出现，这正是事故

5、的预测性。,(二)事故的特性,9/115,Northeastern University,发生事故后，或造成人员伤害、死亡，或导致设备、财产损失和破坏，或危害环境，对个人、家庭、社会都会带来巨大危害。 2002年，全国共发生各类事故1073434起，死亡139393人，其中 一次死亡3-9人的重大事故2629起，共死亡10054人； 一次死亡10-29人的特大事故116起，共死亡1718人； 一次死亡30人以上的特别重大事故12起，共死亡623人。,三、事故的危害,10/115,Northeastern University,2002年全国各类死亡人数所占比例为：道路交通：78.4%；水上交通

6、：0.33%；铁路5.96%；民航：0.10%；工矿企业10.71%；消防火灾：1.72%；农机：2.2%；其它0.52%。 这些事故的危害是巨大的，每年给全国十万余个家庭带来不幸，每年都造成数万个孤儿和寡母。,三、事故的危害,11/115,Northeastern University,职业病的危害也是不容忽视的。据1996年底统计资料，仅全国省属以上国有煤矿尘肺病患者高达17.5万人，已累计死亡53722人。据对20世纪90年代尘肺病死亡人数的分析，每年大约有3000人左右死于尘肺病。我国每年为职业病要支付巨额的医疗费用，造成的损失也是巨大的。,三、事故的危害,12/115,Northea

7、stern University,第二节人机系统安全性分析与评价,一、系统安全分析 系统安全分析是从安全的角度对人-机-环境系统中的危险因素进行的分析，它通过揭示可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关系来查明系统中的危险源，以便采取措施消除或控制它们。 系统安全分析的目的是查明危险源以便在系统运行期间内控制或根除危险源。,13/115,Northeastern University,调查分析以下内容： （1）可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险 源及其相互关系。 （2）与系统有关的环境条件、设备、人员及其它有关因素。 （3）利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特 殊危

8、险源的措施。 （4）对可能出现的危险源的控制措施及实施这些措施的最好 方法。 （5）对不能根除的危险源失去或减少控制可能出现的后果。 （6）一旦对危险源失去控制,为防止伤害和损害的安全防护措 施。,1、系统安全分析的内容,14/115,Northeastern University,2、系统安全分析方法,方法很多，常用的方法主要有以几种： （1） 检查表法 (Checklist)； （2） 预先危害分析 (Preliminary Hazard Analysis，PHA)； （3）故障类型和影响分析 (Failure Model and Effects Analysis，FMEA)； （4）危险

9、性和可操作性研究（Hazard and Operability Analysis，HAZOP）； （5） 事件树分析 (Event Tree Analysis，ETA)； （6） 故障树分析 (Fault Tree Analysis，FTA)； （7） 因果分析(Cause-Consequence Analysis,CCA)。,15/115,Northeastern University,（一）概述 事故树（Fault Tree Analysis，缩写为FTA）也称故障树，在日本称为FTA安全工学，是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，是安全系统工程中重要的分析方法之一。它能对各种系统的危险

10、性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。 FTA作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认和广泛采用。 事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，是用逻辑门联接的树图。事故树分析法是一种图形演绎方法，在对系统分析时，围绕系统不希望发生的失效事件，做层层深入的分析，直至追踪到引起失效事件发生的全部原始原因为止。,二、事故树分析法,16/115,Northeastern University,（1）确定所要分析的系统 确定系统中所包含的内容及其边界范围，明确影响系统安全的主要因素。 （2）熟悉系统 详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。 （3）

11、调查系统发生的事故 调查所要分析的系统过去和现在所发生过的各类事故，收集国内外同类系统曾发生过的所有事故，找出本系统事故发生的规律，设想给定系统可能要发生的事故。,（二）分析步骤,17/115,Northeastern University,（二）分析步骤（续）,（4）确定顶上事件 所谓顶上事件就是要分析的对象事件。对于某一确定的系统，可能发生多种事故，但究竟以那一种事故作为分析的对象？一般来说要确定那些易于发生且后果严重的事故作为事故树分析的顶上事件。 （5）调查原因事件 从人、机、环境出发调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。 （6）绘制事故树图 采用规定的符号，从顶上事件起，一级一级找

12、出直接原因事件，按其逻辑关系，绘制出事故树图。,18/115,Northeastern University,（二）分析步骤（续）,（7）定性分析 按事故树结构，利用布尔代数化简事故树，求取事故树最小割集或最小径集，分析基本事件的结构重要度，根据定性分析的结论，确定预防事故发生的措施。 （8）定量分析 确定各基本事件发生的失误率，并计算其发生的概率，标在事故树上，并求出顶上事件发生的概率，分析各基本事件的概率重要度。根据定量分析结果对系统进行风险分析，以确定安全投资方向。 （9）进行安全评价 根据损失率的大小评价该类事故的危险性。目前我国FTA一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效

13、果。,19/115,Northeastern University,（三）事故树编制,1事故树中的事件的几种概念 （1）顶上事件 这是人们最不希望发生的失效事件（或故障事件），是使系统不能正常工作的故障表现形式，是分析故障发生的原因、发生的概率以及可能产生的影响的最终事件，是失效分析的起点。 （2）中间事件 导致顶端事件发生，且还需要再分解的因素，包括系统组成部分自身性质的变化以及系统外界因素，统称为中间事件。在图中，置于矩形块中并除去顶端事件之外的事件均为中间事件，也称为相对最终事件。 （3）基本事件 导致系统或部件发生失效的、最基本的、无需再分解的事件。在图中,置于圆圈中的均为基本事件。,

14、20/115,Northeastern University,（三）事故树编制（续）,2.事故树符号及意义 事故树中使用的符号通常分为事件符号和逻辑门符号两大类，常用的绘制事故树的符号在表15-1中介绍。,21 /115,22/115,Northeastern University,2、故障树的编制,故障树的编制方法一般分为两类，人工编制和计算机辅助编制。 人工编制故障树的常用方法是演绎法，它是通过人的思考来分析顶上事件是怎样发生的。 在编制时首先确定顶上事件，找出直接导致顶上事件发生的各种可能的因素或因素的组合，也就是中间事件，在顶上事件与直接导致其发生的中间事件之间，根据其逻辑关系相应地绘

15、制上逻辑门。然后依此方法再对每个中间事件进行分析，找出导致其发生的直接原因，逐级向下演绎，直到不能分析的基本事件为止。,23/115,Northeastern University,图15-1 煤矿井下斜巷运输事故树图,举例:（1）煤矿井下斜巷运输事故树,24/115,Northeastern University,（2）砂轮伤害事故的事故树图,图15-2 砂轮伤害事故的故障树图,25/115,Northeastern University,（3）锅炉结垢事故树,图15-3 锅炉结垢事故树图,26/115,Northeastern University,1.布尔代数运算法则 在事故树分析中常用

16、逻辑运算符号（ ，）将各个事件连接起来，此连接式称为布尔代数表达式。在求最小割集时，要用布尔代数运算法则，化简代数式。这些法则见表15-2所示。,（四）布尔代数运算法则及事故树的数学表达式,27/115,Northeastern University,28/115,Northeastern University,2事故树的数学表达式 为了进行事故树定性、定量分析，需要建立数学模型，写出它的数学表达式。把顶上事件用布尔代数表现，并自上而下展开就可得到布尔表达式。 例如：有某事故树如图15-4所示。,29/115,Northeastern University,30/115,Northeastern University,31/115,Northeastern University,（五）最小割集的概念和求法 （1）最小割集的概念。能够引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小割集。换言之，如果割集中任一基本事件不发生，顶上事件就绝不发生。一般割集不具备这个性质。例如本事故树中 是最小割集， 是割集，但不是最小割集。 （2）最