安全系统工程 过程装备与安全工程系 李眉眉 2008年9月. 教材 安 全 系 统 工 程 张景林 崔国璋 主编 煤炭工业出版社. 参考书1、安全系统工程 左左东红东红 贡凯贡凯青青 编编著著 化学工化学工业业出版社出版社 20042004年年2、安全系统工程 汪元汪元辉辉 主主编编 天津大学出版社天津大学出版社 19991999年年3、安全评价（第3版） 国家安全生国家安全生产监产监督管理局督管理局编编 煤炭工煤炭工业业出版社出版社 20052005年年 . 第一章 概论•基本概念•安全系统工程研究对象和研究内容•安全系统工程的产生与发展•安全系统工程的应用特点. 1.1 基本概念•危险、安全、事故、风险•安全系统工程•系统和系统工程•可靠性、可靠度、可靠性工程•安全系统与安全系统工程. •危险：指危害或危害因素，系统中的特定危险事件发生的可能性和严重性的结合。
•安全：指免遭不可接受危险的伤害实质是防止事故，消除导致死亡、伤害、急性职业危害及各种财产损失发生的条件•事故：指造成人员死亡、伤害、职业病、财产损失或其他损失的意外事件•风险：指危险、危害事故发生的可能性与危险、危害事故严重程度的综合度量 安全系统工程 以安全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 . • 安全系安全系统统工程工程是采用系是采用系统统工程的方法工程的方法对对生生产产中各中各环节环节的安全性或危的安全性或危险险性性进进行行定性或定量定性或定量的的分析，然后再分析，然后再进进行行综综合合评评价，并价，并给给以控制，使以控制，使系系统统中中发发生的事故减少到最低限度，从而达到生的事故减少到最低限度，从而达到最佳安全状最佳安全状态态• 安全系安全系统统工程工程是安全科学中的重要是安全科学中的重要组组成部分它主要是研究事故它主要是研究事故产产生的原因、生的原因、规规律，从而律，从而对对其其进进行行预测预测，将可能，将可能发发生的事故生的事故进进行消除；或行消除；或对对已已经发经发生的事故找出原因吸取教生的事故找出原因吸取教训训，避免同，避免同类类事故的重复事故的重复发发生。
生 系统和系统工程•系系统统：由相互作用和相互依：由相互作用和相互依赖赖的若干的若干组组成部分成部分结结合成的具有特定功能的合成的具有特定功能的有机整体有机整体– –整体性：各要素通整体性：各要素通过统过统一形成新的功能；一形成新的功能；– –相关性：各要素相互相关性：各要素相互联联系、相互依系、相互依赖赖、相互作用；、相互作用；– –目的性：目的性：为为完成任完成任务务而而发挥发挥系系统统特定功能；特定功能；– –有序性：有序性：发发展的展的时间顺时间顺序性和各子系序性和各子系统统空空间结间结构的构的层层次性；次性；– –环环境适境适应应性：相互影响、作用、吸收、性：相互影响、作用、吸收、约约束•系系统统工程工程：以系：以系统为统为研究研究对对象，以象，以现现代科学技代科学技术为术为研究手段，以系研究手段，以系统统最佳化最佳化为为研究目研究目标标的科的科学技学技术术；是；是组织组织管理系管理系统统的的规规划、划、设计设计、制造、、制造、试验试验和使用的科学方法和使用的科学方法 . 可靠性、可靠度、可靠性工程•可靠性：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 •可靠度：衡量系统可靠性的标准，指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。
•可靠性工程：研究系统可靠性的工程技术解决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 安全系统与安全系统工程•安全的自然属性：安全是人的生理和心理的需要；对自然规律的不可抗拒性；•安全的社会属性：人类的社会经济活动直接或间接影响安全；•安全的动力学特征：–安全系安全系统统是物是物质质系系统统–安全系安全系统统是非是非线线性系性系统统–熵熵作作为为研研究究安安全全过过程程发发展展趋趋势势的的重重要要概概念念和和方法方法 . 安全系统的特点•系统性---与安全有关的影响因素构成了安全系统•开放性---安全系统寄生在另一系统（客体）中•确定性与非确定性•有序与无序的统一•突变性或畸变性. •安全系统工程：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 1.2 安全系安全系统工程研究工程研究对象和研究内容象和研究内容•研究对象：人子系统、机器子系统、环境子系统，相互联系相互制约•研究内容：系统安全分析、系统安全评价、安全决策与事故控制•方法论：系统整体出发、本质安全方法、人-机匹配法、安全经济方法、系统安全管理方法. 安全工程研究内容•系系统统安全分析安全分析：使用系：使用系统统工程的原理和方法，工程的原理和方法，辨辨别别、分析系、分析系统统存在的危存在的危险险因素，并根据因素，并根据实际实际需要需要进进行定性、定量描述的方法。
行定性、定量描述的方法•系系统统安全安全评评价：价：以系以系统统安全分析安全分析为为基基础础，通，通过过评评价掌握系价掌握系统统的事故的事故风险风险大小，并与安全指大小，并与安全指标标相比相比较较，从而，从而对对主要的危主要的危险险因素采取控制措施因素采取控制措施•安全决策与事故控制：安全决策与事故控制：从系从系统统的完整性、相关的完整性、相关性、有序性出性、有序性出发发，，对对系系统实统实施全面、全施全面、全过过程的程的安全管理，安全管理，实现对实现对系系统统的安全目的安全目标标控制 安全系统工程的方法论• •从系从系统统整体出整体出发发的研究方法：的研究方法：从从系系统统的整体考的整体考虑虑解决安解决安全全问题问题的方法、的方法、过过程和目程和目标标把优优化思路化思路贯贯穿到系穿到系统统的的规规划、划、设计设计、研制和使用等各个、研制和使用等各个阶阶段• •本本质质安全方法安全方法 ：：研究研究实现实现系系统统本本质质安全的方法和途径安全的方法和途径• •人机匹配法人机匹配法 ：：在影响系在影响系统统安全的各种因素中安全的各种因素中 , , 至至关重要的是人关重要的是人- -机匹配。
机匹配 从安全的目从安全的目标标出出发发, , 考考虑虑人人- -机匹配机匹配, , 以及采用人以及采用人- -机匹配的理机匹配的理论论和方法是安全系和方法是安全系统统工程方法的重要支撑点工程方法的重要支撑点• •安全安全经济经济方法方法 ：：安全的投入与安全安全的投入与安全( (目目标标) )在一定在一定经济经济、、技技术术水平条件下有水平条件下有对应对应关系• •系系统统安全管理方法：安全管理方法：安全系安全系统统工程从学科的角度工程从学科的角度讲讲是技是技术术与管理相交叉的横断学科与管理相交叉的横断学科 1.31.3 安全系安全系统工程工程产生与生与发展展 安全系安全系统统工程的工程的发发展展过过程大致程大致经历经历了四个了四个阶阶段：段：1 1．．军军事装事装备备零部件的可靠性和安全性零部件的可靠性和安全性问题问题研研究始自2020世世纪纪5050年代末期美国的年代末期美国的军军事工事工业业 2 2．工．工业业安全管理开始引用系安全管理开始引用系统统工程方法如工程方法如6060年代初年代初应应用事故用事故树树分析法（分析法（FTAFTA））和故障和故障类类型影响分析法（型影响分析法（FMEAFMEA））等。
等 3 3．从．从6060年代中期开始，引用系年代中期开始，引用系统统工程工程计计划的划的方法，方法，对对系系统统开开发发的各的各阶阶段，如段，如计计划划编编制、开制、开发发研究、制造研究、制造标标准、操作程序等准、操作程序等进进行安全行安全评评价 4 4．．7070年代以后是安全管理和工程广泛使用系年代以后是安全管理和工程广泛使用系统统工程方法，形成了安全系工程方法，形成了安全系统统工程学科工程学科 . •安全系统工程产生于20世纪60年代初美英等工业发达的国家；•于1962年美国空军提出“弹道导弹系统安全工程”，制定了“武器系统安全标准”1963年提出“系统安全程序”；•1964年美国道化学公司发表了化工厂“火灾爆炸指数评价法”，英国帝国化学公司在次基础上开发了蒙德评价法；•在我国，研究从20世纪70年代末开始 1.41.4 安全系安全系统工程的工程的应用特点用特点 系统性预测性层序性择优性技术与管理的融合性. 第二章 系统安全分析•概述•安全检查及安全检查表•预先危险性分析•故障类型和影响分析•危险性和可操作性研究•事件树分析. 2.1 概述•系系统统安全分析安全分析是是为为了保了保证证系系统统安全运行，安全运行，查查明明系系统统中的危中的危险险、有害因素，以便采取相、有害因素，以便采取相应应措施措施消除系消除系统统故障或事故。
故障或事故•系系统统安全分析的内容安全分析的内容•系系统统安全分析的具体目的安全分析的具体目的•危危险险、有害因素及辨、有害因素及辨识识•系系统统安全分析的方法安全分析的方法•系系统统安全分析方法的安全分析方法的选择选择 . 2.1.1 系统安全分析的内容•对对可能出可能出现现的初始的、的初始的、诱发诱发的及直接引起事故的及直接引起事故的各种危的各种危险险因素及其相互关系因素及其相互关系调查调查分析；分析；•对对与系与系统统有关的有关的环环境、境、设备设备、人、人员员及因素及因素调查调查分析；分析；•对对能利用适当的能利用适当的设备设备、、规规程、工程、工艺艺或材料控制或材料控制或根除某种特殊危或根除某种特殊危险险因素的措施因素的措施进进行分析；行分析；•对对控制措施及控制措施及实实施的最好方法施的最好方法调查调查分析；分析；•对对不能根除的危不能根除的危险险因素失去或减少控制可能出因素失去或减少控制可能出现现的后果的后果调查调查分析；分析；•失控失控时为时为防止防止伤伤害和害和损损害的害的安全防安全防护护措施措施调查调查分析 2.1.2 系统安全分析的具体目的•对系统中所有危险源，查明并列出清单；•掌握危险源可能导致的事故，列出潜在事故隐患清单；•列出降低危险性的措施和需要深入研究部位的清单；•将所有危险源按危险大小排序；•为定量的危险性评价提供数据。
•危险因素：能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素•有害因素：能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损害的因素–危危险险、有害因素的分、有害因素的分类类–危害辨危害辨识识的主要内容的主要内容–危害辨危害辨识识的原的原则则–危害辨危害辨识识的方法的方法–重大危重大危险险源及其辨源及其辨识识2.1.3 危险、有害因素及辨识. 危险、有害因素的分类•按导致事故的直接原因分类 «生产过程危险和有害因素分类与代码»（GB/T13861-1992）–物理性危物理性危险险有害因素（有害因素（1515类类）防）防护护缺陷等缺陷等–化学性危化学性危险险有害因素（有害因素（5 5类类）自燃有毒性）自燃有毒性–生物性危生物性危险险有害因素（有害因素（5 5类类）致害）致害动动植物植物–心理、生理性危心理、生理性危险险有害因素（有害因素（6 6类类）禁忌作）禁忌作业业–行行为为性危性危险险有害因素（有害因素（4 4类类）指）指挥挥失失误误等等–其他危其他危险险有害因素（有害因素（4 4类类））. •参照事故类别进行分类 «企业职工伤亡事故分类» （GB6441-1986）分为20类，如物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、放炮、火药爆炸、化学性爆炸、物理性爆炸、中毒和窒息、其他伤害。
• «职业病范围和职业病患者处理办法的规定»分为：生产性粉尘、毒物、噪声与振动、高温、低温、辐射、其他危害因素危险、有害因素的分类. 危害辨识的内容•厂址厂址——工程地工程地质质、地形、水文气象、消防；、地形、水文气象、消防；•总总平面布置平面布置——功能分区、防火功能分区、防火间间距、道路距、道路•运运输线输线路及路及码头码头——危危险险品装卸区品装卸区•建（构）筑物建（构）筑物——结结构、防火防爆、采光构、防火防爆、采光•生生产产工工艺过艺过程程——湿度、湿度、压压力、速度力、速度•生生产设备产设备装置、化工装置、化工设备设备装置装置•机械机械设备设备——运运动动零部件、操作条件零部件、操作条件•电电气气设备设备——触触电电、火灾、爆炸、静、火灾、爆炸、静电电、雷、雷电电•危危险险性性较较大大设备设备、有害作、有害作业业部位、管理部位、管理设设施等施等. 危害辨识的原则•科学性—科学的安全理论作指导•系统性—子系统之间的相关和约束关系•全面性—正常生产运转、开车、停车、检修等•预测性—分析触发事件. 危害辨识的方法•直观经验法•系统安全分析方法. 重大危险源及其辨识•重大危险源：指长期或临时地生产、加工、搬运、使用或储存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。
•重大危险源分为：生产场所重大危险源、储存区重大危险源•重大危险源的危险等级分为四级•参照«重大危险源识别» （GB18218-2000）进行辨识 2.1.4 系统安全分析的方法•安全检查表法(Safety Checklist)•预先危险性分析(PHA)•故障类型和影响分析(FMEA)•危险性和可操作性研究(HAZOP)•事件树分析(ETA)•事故树分析(FTA)•因果分析(CCA). •根据分析的目的•根据收集资料的多少、详尽程度和内容的更新程度•根据分析系统的复杂程度和规模，工艺类型及操作类型•根据危险性的高低（表2-1）当系统的危险性较高时，通常采用系统、严格、预测性的方法2.1.5 系统安全分析方法的选择. 安全检查是对工程、系统的设计、装置条件、实际操作、维修等进行详细检查以识别所存在的危险性2.2 安全检查及安全检查表. 安全检查的目的•使操作人员保持对工艺危险的警觉性；•对需要修订的操作规程进行审查；•对设备和工艺变化可能带来的任何危险性进行识别；•评价安全系统和控制的设计依据；•对现有危险性的新技术应用进行审查；•审查维修和安全检查是否充分 安全检查的性质和内容•安全检查的性质：普遍检查、专业检查、季节性检查。
•安全检查的内容–查查思想思想–查查管理管理–查隐查隐患患–查查事故事故处处理理. 安全检查所需资料•相关的法规和标准；•以前类似的安全分析报告；•详细工艺和装置说明，带控制点的工艺流程图（P&IDS）和工艺流程图（PID）；•开、停车及操作、维修、应急规程；•事故报告、未遂事故报告；•以往工艺检修报告；•工艺物料性质，毒性及反应活性等资料 安全检查表•安全检查表的形式：危险等级划分表、安全性评价项目表、安全性评价检查表•安全检查表的类型：审计设计用、厂级、车间级、工段及岗位级、专业性•“三同时”原则：新建、改建和扩建的厂矿企业，革新、挖掘的工程项目，都必须与相应的安全卫生设施同时设计、同时施工和同时投产•安全检查表的编制（表2-2）. 安全检查表的特点•比比较较系系统统和完整，能包括控制事故和完整，能包括控制事故发发生的各种生的各种因素，可避免盲目性，从而提高安全因素，可避免盲目性，从而提高安全检查检查工作工作的效果和的效果和质质量；量；•根据有关法根据有关法规规、安全、安全规规程和程和标标准制定，准制定，检查检查目目的明确，内容具体，易于的明确，内容具体，易于实现实现安全要求；安全要求；•对对系系统统危危险险因素辨因素辨识识、、评评价和制定出措施的价和制定出措施的过过程，能准确程，能准确查查出出隐隐患并得出确切患并得出确切结论结论；；•推行安全生推行安全生产责产责任制；任制；•简单简单易行，易掌握和接受，可易行，易掌握和接受，可经经常自我常自我检查检查。
安全检查表编制举例•蒸汽锅炉安全检查程序表 •蒸汽锅炉爆炸事故安全检查表（蒸汽锅炉安全检查表）. •预先危险性分析主要用于新系统设计、已有系统改造之前的方案设计、选址阶段，在没有掌握该系统详细资料的时候，用来分析、辨识可能出现或已经存在的危险因素，并尽可能在付诸实施之前找出预防、改正、补救措施，消除或控制危险因素•其特点是在系统开发的初期识别、控制危险因素，用最小的代价消除和减少系统中的危险因素，从而为制定整个系统寿命期间的安全操作规程提出依据2.3 预先危险性分析. •准备阶段：收集资料•审查阶段：安全审查，辨识主要危险因素，审查设计规范和采取的消除控制危险源的措施；研究主要危险因素产生原因和可能发生的事故，根据其严重程度，确定危险因素的危险等级（安全Ⅰ级、临界Ⅱ 级、危险Ⅲ 级、灾难Ⅳ 级）•结果汇总阶段：主要事故及产生原因、可能的后果、危险性级别、相应的措施2.3.1 预先危险性分析的程序. 1、限制能量或采用安全能源代替危险能源如限速装置、低电压设备、安全设备等2、防止能量外泄，如自动温度调节器、保险丝、气体检测器等3、防止能量散逸，如绝缘材料、安全带等4、在能量的放出路线和时间上采取措施，如安全禁止标志、防护性接地等。
5、能量放出缓冲装置，如冲击吸收装置等2.3.2 危险性的控制. 危险性的控制6、在能量源上采取防护措施，如防护罩等7、在能量和人与物之间设立防护措施，如玻璃视镜8、对人体采取防护措施，如头盔、安全靴9、提高耐受能力，如选用耐久性材料10、降低损害程度的措施，如救援活动等 •事故发生原因：盛装硫化氢的压力容器泄漏或破裂；化学反应中硫化氢过剩；反应装置供料管线泄漏或破裂；在连接硫化氢储罐和反应装置的过程中发生泄漏表2-3）•危险程度划分为Ⅲ级和Ⅳ级2.3.3 应用实例-硫化氢输送系统. 硫化氢意外泄漏危险性控制•考考虑虑一种低毒性物一种低毒性物质质在需要在需要时产时产生硫化生硫化氢氢工工艺艺；；•开开发发一套收集和一套收集和处处理理过过剩硫化剩硫化氢氢的系的系统统；；•采用硫化采用硫化氢氢泄漏泄漏报报警装置；警装置；•现场储现场储存最小量硫化存最小量硫化氢氢，不会，不会输输送、送、处处理理过过量；量；•开开发发符合人机工程学要求的符合人机工程学要求的储储罐罐连连接程序；接程序；•设设置水封系置水封系统统封封闭储闭储罐；罐；•将将储储罐布置在罐布置在远远离其他道路、方便离其他道路、方便输输送的地方；送的地方；•培培训员训员工掌握工掌握应应急程序。
急程序 •鞍山钢铁公司针对高炉拆装工程进行预先危害分析表2-4）2.3.3 应用实例-高炉拆装工程. 分组讨论•燃气热水器的预先危险性分析–危危险险因素因素（分析表）（分析表）–触触发发事件事件–事故原因事故原因–事故情况事故情况–事故事故结结果果–危危险险等等级级–预预防措施防措施. •FMEA是一种系统安全分析归纳方法•系统的子系统或元件在运行过程中可能会发生不同类型的故障 FMEA找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响，以及最终对系统的影响，提出消除或控制这些影响的措施2.4 故障类型和影响分析. •系统、子系统或元件在运行过程中，由于性能低劣而不能完成规定的功能，因而发生故障•一个系统或一个元件有多种故障类型•一般机电产品设备常见的故障类型（表2-6）2.4.1 故障类型. •掌握和了解对象系统，确定边界条件•对系统元件的故障类型和产生原因进行分析（意外运行、运行不准时、停止不及时、运行期间故障）•故障类型对系统和元件的影响•汇总结果和提出改正措施2.4.2 FMEA分析步骤. •系统或装置的工艺流程图（P&IDS）；•设备、配件一览表；•设备功能和故障模式方面的知识；•系统或装置功能及设备故障处理方法知识。
2.4.3 FMEA需要的资料. 2.4.4 故障类型等级划分. •电机运行系统故障类型和影响分析（电机运行系统）•空气压缩机储罐的故障类型和影响分析（储气罐故障分析）2.4.5 应用实例. •FMECA是一种定量分析方法•FMECA包括故障类型和影响分析，及危险度分析两部分•故障类型的危险度是用概率-严重度来评价概率指故障类型发生的概率，严重度指故障后果的严重程度•严重度：2.4.6 故障类型和影响、危险度分析. •HAZOP是1974年由英国帝国化学工业公司（ICI)开发•应用系统的审查方法来审查新设计或已有工厂的生产工艺和工程总图，以评价因装置、设备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响•由各相关邻域的专家组成小组成员共同完成2.5 危险性和可操作性研究 . •危险性和可操作性研究（HAZOP）研究的侧重点是工艺部分或操作步骤各具体值，它的基本过程是以引导词为引导，对过程工艺状态的变化（偏差）加以确定，找出装置及过程中存在的危害 •意意图图：工：工艺艺某一部分完成的功能，一般用流程某一部分完成的功能，一般用流程图图表示•偏离：与偏离：与设计设计意意图图的情况不一致，分析中运用的情况不一致，分析中运用引引导词导词系系统统地地审查审查工工艺艺参数来参数来发现发现偏离。
偏离•原因：原因：产产生偏离的原因生偏离的原因•后果：偏离后果：偏离设计设计意意图图所造成的后果所造成的后果•引引导词导词：：对设计对设计意意图图定性或定量描述的定性或定量描述的简单词简单词语语用于两类类工工艺艺参数：参数：概念性参数概念性参数（如反（如反应应、、混合等）、混合等）、具体参数具体参数（如温度、（如温度、压压力等）•工工艺艺参数：生参数：生产产工工艺艺的物理或化学特性，如反的物理或化学特性，如反应应、、浓浓度、温度、度、温度、压压力、流量等力、流量等2.5.1 基本概念和术语. •研究准备：明确目的、建立研究小组、收集各种设计图纸、流程图、工厂平面图等、制定研究计划•审查阶段（图2-3）•编制分析结果报告2.5.2 HAZOP的研究步骤 . •磷酸氢二铵（DAP）工艺系统危险性与可操作性研究•工艺系统图（图2-4）•分析结果（表2-13）2.5.3 应用实例. •ETA是从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果• 原理：每个系统都由若干元件组成，每一个元件对规定的功能存在具有（成功）和不具有（失败）两种可能按照系统的结构顺序，从初始元件开始，由左向右分析各元件成功和失败两种可能，直到最后一个元件为止。
2.6 事件树分析. 分析步骤•确定初始（因）事件并进行分类；•找出与初始事件有关的环节事件（初始事件后的其他原因事件）；•画事件树（从初始事件画一条水平线到第一个环节事件，末端画一垂直线，线上端表示成功，下端表示失败）；•简化事件树并进行定量化；•说明分析结果 事件树分析的注意事项•确定初因事件时有效利用平时的安全检查表、巡视结果、未遂事件和故障信息，以及相似系统的数据资料；•选择初因事件时，重点放在对系统安全影响大、发生频率高的事件上；•在根据事件树分析结果制定对策时，要优先考虑事故发生频率高事故影响大的项目 •当系当系统统的的事故事故发发生概率生概率是由是由组组成系成系统统的作的作业过业过程中各程中各阶阶段安全措施的程序段安全措施的程序错误错误或失或失败败概率的概率的逻辑积逻辑积表示表示时时，其，其对应对应措施是使措施是使发发生事故的各生事故的各阶阶段中任何一段中任何一项项安全措施成功即可；安全措施成功即可；•当系当系统统的事故的事故发发生概率是由构成系生概率是由构成系统统的作的作业过业过程中各事故程中各事故发发生的生的逻辑逻辑和和表示表示时时，需采取的，需采取的对对策是使可能策是使可能发发生事故的所有生事故的所有阶阶段中安全措施都段中安全措施都成功。
成功 事件树分析举例•应用举例（反应器的温度控制）•例1 有一个泵和两个串联阀门组成的物料输送系统物料沿箭头方向顺序经过泵A、阀门B和阀门C设泵A、阀门B和阀门C的可靠度分别为0.95、0.9、0.9求系统的成功概率事件树1)•例2 有一个泵和两个并联阀门组成的物料输送系统（同上），求系统的成功概率事件树2). 第三章 事故树分析•事故树分析概述•事故树的编制•事故树的定性分析•事故树的定量分析•基本事件的重要度分析•事故树的模块分割和早期不交化•事故树分析的应用实例. •事故树分析是安全系统工程分析中运用最为广泛、普遍的一种分析方法•事故树表示导致灾害事故各种因素之间的逻辑关系图，由事件符号和逻辑符号组成•事故树分析又称为故障分析，是一种演绎的系统安全分析方法；它从顶上事件开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因为止 •19611961年美国年美国贝尔贝尔研究所的研究所的维维森首森首创创了了FTAFTA，，用于研究民兵式用于研究民兵式导弹发导弹发射控制系射控制系统统的安全性的安全性评评价•美国波音公司的哈斯美国波音公司的哈斯尔尔等人采用等人采用电电子子计计算机算机进进行行FTAFTA辅辅助分析和助分析和计计算。
算•19741974年美国原子能委年美国原子能委员员会会应应用用FTAFTA对对商用核商用核电电站站进进行行风险评风险评价•目前，目前， FTAFTA可可应应用于宇航、核工用于宇航、核工业业、、电电子子电电力、力、化工、机械、交通等化工、机械、交通等领领域，域，进进行故障行故障诊诊断和分断和分析，指析，指导导系系统统的安全运行，的安全运行，实现实现系系统优统优化化设计设计3.1 事故树分析概述. •FTAFTA是一种是一种演演绎绎推理法推理法把系统统可能可能发发生的事生的事故与其各种原因之故与其各种原因之间间的的逻辑逻辑关系用事故关系用事故树树的的树树形形图图表示，清晰地表达了系表示，清晰地表达了系统统内各事件内各事件间间内在内在联联系，并指出了系，并指出了单单元故障元故障与与系系统统事故事故间间的的逻辑逻辑关系，便于找出系关系，便于找出系统统的薄弱的薄弱环节环节；；•灵活性灵活性强强，，对对人人- -机机- -环环境因素境因素综综合合进进行分析；行分析；•分析中分析中发现发现和解决和解决问题问题，提高系，提高系统统安全性；安全性；•FTAFTA可定量可定量计计算复算复杂杂系系统发统发生事故的概率，生事故的概率，为为改善和改善和评评价系价系统统安全性提供定量依据。
安全性提供定量依据3.1.1 事故树分析的特点. •准准备阶备阶段：段：确定分析系确定分析系统统的范的范围围，明确影响系，明确影响系统统安全的主要因素；收集系安全的主要因素；收集系统统的相关的相关资资料和数料和数据；据；调查调查系系统统曾曾经经或可能或可能发发生的事故生的事故•编编制事故制事故树树：：确定确定顶顶事件、事件、调查调查所有原因事件、所有原因事件、编编制事故制事故树树•定性分析：定性分析：求最小割集或最小径集、求最小割集或最小径集、结结构重要构重要度，确定安全保障措施度，确定安全保障措施•定量分析：定量分析：计计算算发发生概率、概率重要度、关生概率、概率重要度、关键键重要度，重要度，进进行行风险风险分析，确定安全投分析，确定安全投资资•分析的分析的总结总结和和应应用：用：为为安全性安全性评评价和价和设计设计提供提供依据3.1.2 事故树分析步骤. •事件及事件符号–结结果事件：果事件：由其他事件或事件由其他事件或事件组组合所合所导导致的致的事件，位于事件，位于逻辑门逻辑门的的输输出端，用矩形表示出端，用矩形表示包括包括顶顶事件、中事件、中间间事件；事件；–底事件：底事件：导导致其他事件的原因事件，位于事致其他事件的原因事件，位于事故故树树的底部，是的底部，是逻辑门逻辑门的的输输入事件，包括基入事件，包括基本原因事件（本原因事件（圆圆形）、省略事件（菱形）；形）、省略事件（菱形）；–特殊事件：特殊事件：需要表明其特殊性或引起注意的需要表明其特殊性或引起注意的事件，包括开关事件（房形）、条件事件事件，包括开关事件（房形）、条件事件（（椭圆椭圆形）；形）；3.1.3 事故树的符号及意义. •逻辑门及其符号–与与门门：表示：表示仅仅当所有当所有输输入事件都入事件都发发生生时时，，输输出事件才出事件才发发生的生的逻辑逻辑关系；关系；–或或门门：表示至少一个：表示至少一个输输入事件入事件发发生生时时，，输输出出事件就事件就发发生的生的逻辑逻辑关系；关系；–非非门门：：输输出事件出事件为输为输入事件的入事件的对对立事件；立事件；–特殊特殊门门：：ØØ表决表决门门：表示：表示仅仅当当输输入事件有入事件有mm个或个或mm个以上事个以上事件同件同时发时发生生时时，，输输出事件才出事件才发发生。
生 Ø异或异或门门：表示：表示仅仅当当单单个个输输入事件入事件发发生生时时，，输输出事件才出事件才发发生Ø禁禁门门：表示：表示仅仅当条件事件当条件事件发发生生时时，，输输入事入事件的件的发发生才生才导导致致输输出事件的出事件的发发生Ø条件与条件与门门：表示：表示输输入事件不入事件不仅仅同同时发时发生，生，而且必而且必须满须满足条件足条件A A，，输输出事件才出事件才发发生Ø条件或条件或门门：表示：表示输输入事件中至少有一个入事件中至少有一个发发生，生，满满足条件足条件A A的情况下，的情况下，输输出事件才出事件才发发生逻辑门逻辑门符号）符号）•转转移符号：表示部分事故移符号：表示部分事故树树的的转转入和入和转转出出. •人工编制•计算机辅助编制•举例说明3.2 事故树的编制. 3.2.1 事故树的人工编制•编制事故树的规则–考考虑虑风险风险大大的事故事件作的事故事件作为顶为顶事件；事件；–合理确定合理确定边边界条件界条件，明确，明确规规定被分析系定被分析系统统与与其他系其他系统统的界面，作合理的假的界面，作合理的假设设；；–事故事故树编树编制制应应逐逐级进级进行，行，不允不允许许跳跳跃跃，不允，不允许门许门与与门门直接相直接相连连，保，保证逻辑证逻辑关系的准确性；关系的准确性；–确切描述确切描述顶顶事件（定事件（定义义、状、状态态等）等）•编制事故树的方法：演绎法，从顶事件开始，分析其原因，逐级向下演绎。
3.2.2 事故树的计算机辅助编制•合成法（Synthetic Tree Method） 一种一种规规范化的方法，范化的方法，针对针对系系统统硬件事故而硬件事故而编编制，关制，关键键是建立系是建立系统统典型的典型的子事故子事故树树分析部件事故模式的基部件事故模式的基础础上，用上，用计计算机程序算机程序对对子事子事故故树进树进行行编辑编辑用于解决用于解决电电路系路系统统•判定表法 (Decision Table) 把每个部件的把每个部件的输输入入输输出事件的关系出事件的关系列成判定列成判定表，表，从从顶顶事件出事件出发发根据判定表中根据判定表中间间事件追踪到事件追踪到基本事件基本事件为为止，从而制成事故止，从而制成事故树树适用于带带反反馈馈和自和自动动控制的系控制的系统统 3.2.3 事故树编制举例•压力容器爆炸事故树的编制•油库燃爆事故树的编制（事故树图）•硝酸热交换器系统事故树的编制–系系统统工工艺图艺图（系（系统简图统简图））–系系统输统输入入输输出关系出关系图图（（输输入入输输出关系出关系图图））–判定表判定表：（高，正常，零）：（高，正常，零）= =（（+1+1，，0 0，，-1-1）） （正常，故障，停（正常，故障，停转转））= =（（N N，，F F，，B B））（（判判定表）定表）–事故事故树树（事故（事故树树））–规规范化事故范化事故树树（（规规范化）范化）. •结构函数•最小割集•最小径集•最小割集和最小径集在事故树分析中的作用3.3 事故树的定性分析. •结构函数 事故事故树树有有n n个相互独立的基本事件，个相互独立的基本事件， 表示表示基本事件的状基本事件的状态变态变量，量， 表示事故表示事故树顶树顶事件的事件的状状态变态变量量3.3.1 结构函数. 结构函数的性质（一）１、当事故１、当事故树树中基本事件都中基本事件都发发生生时时，，顶顶事件必然事件必然发发生；当所有基本事件都不生；当所有基本事件都不发发生生时时，，顶顶事件必事件必然不然不发发生。
生２、当某一基本事件２、当某一基本事件 由不由不发发生生转变为发转变为发生生时时（其他基本事件固定（其他基本事件固定为为某状某状态态），），顶顶事件可能事件可能维维持不持不发发生状生状态态，也可能，也可能转变为发转变为发生状生状态态３、由任意事故３、由任意事故树树描述的系描述的系统统状状态态，可以用全部，可以用全部基本事件作成基本事件作成“ “或或” ”结结合的事故合的事故树树表示系表示系统统的的最劣状最劣状态态（（顶顶事件最易事件最易发发生），也可以用全部生），也可以用全部基本事件作成基本事件作成“ “与与” ”结结合表示的最佳状合表示的最佳状态态（（顶顶事件最事件最难发难发生）生）. ４、由n个二值状态变量 构成的事故树，其结构函数对所有状态变量都可以展开为：结构函数的性质（二）. 事故树结构函数•若取尽所有状态变量 的所有状态 或1，则含n有个基本事件的事故树的结构函数可展开为：. •由“与门”结合的事故树的结构函数决定于基本事件中的最小状态值：•由“或门”结合的事故树的结构函数决定于基本事件中的最大状态值：（图示）. •割集：在事故树中引起顶事件发生的基本事件的集合，也称截集或截止集。
•最小割集：如果割集中任意去掉一个基本事件后就不是割集，这样的割集为最小割集最小割集是引起顶事件发生的充分必要条件3.3.2 最小割集. 求最小割集的方法之一布尔代数法•以集合为研究对象的集合代数，以线路分析为形式进行研究的开关代数，以命题为研究对象的逻辑代数，三者有机融合，通过概括和抽象就是布尔代数•若干个具有某种属性的固定事物的全体叫做一个集合集合运算有其本身的运算符号•布尔代数的化简（规则）. 布尔代数法化简步骤•第一步：建立事故树的布尔表达式从顶事件开始，用下一层事件代替上一层事件，直至顶事件被所有的基本事件代替•第二步：将布尔表达式化为析取标准式•第三步：化析取标准式为最简析取标准式•第四步：由最小割集把原事故树化简为等效事故树 素数法化简• •将每一个割集中的基本事件用一个素数表示，将每一个割集中的基本事件用一个素数表示，该该割集用割集用所属基本事件所属基本事件对应对应的素数的乘的素数的乘积积表示，表示，则则一个事故一个事故树树若若有有N N个割集，就个割集，就对应对应有有N N个数– –素数表示的割集是最小割集，与素数表示的割集是最小割集，与该该素数成倍的数表素数成倍的数表示的割集不是最小割集；示的割集不是最小割集；– –在在N N个割集中去掉上面确定的最小割集和非最小割个割集中去掉上面确定的最小割集和非最小割集，再找素数乘集，再找素数乘积积的最小数，的最小数，该该数表示的割集数表示的割集为为最最小割集；小割集；– –重复上述步重复上述步骤骤，直至在，直至在N N个割集中找到个割集中找到N1N1个最小割个最小割集集 ，，N2N2个非最小割集个非最小割集 ，且，且N1+N2=NN1+N2=N为为止。
止 分离重复事件法化简•事故事故树树中无重复的基本事件，求出的割集中无重复的基本事件，求出的割集为为最最小割集，小割集，仅对仅对含有重复基本事件的割集化含有重复基本事件的割集化简简即即可设设N N表示事故表示事故树树的全部割集，的全部割集，N1N1表示含有表示含有重复基本事件的割集，重复基本事件的割集，N2N2表示不含重复事件的表示不含重复事件的割集，割集， 表示全部最小割集表示全部最小割集– –求出求出N N ，，若事故若事故树树没有重复的基本事件，没有重复的基本事件，则则 ；；– –检查检查全部割集，将全部割集，将N N分成分成N1N1和和N2N2两两组组；；– –化化简简含有重复基本事件的割集含有重复基本事件的割集N1N1为为最小割集最小割集 ；；– –则则. •例3-3 用布尔代数法求图3-12所示事故树的最小割集事故树） （等效事故树）. 补充例题•例1、 求所示事故树的最小割集，并画出用最小割集表示事故树的等效图事故树) （等效事故树）. •行列法于1972年由富塞尔和文西利提出，又称下行法或富塞尔算法。
•理论依据：事故树“或门”使割集的数量增加，而不改变割集内所含事件的数量； “与门”使割集内所含事件数量增加，而不改变割集的数量求最小割集的方法二行列法. 行列法求取最小割集•方法：首先从顶事件开始，顺序用下一事件代替上一层事件，过程中凡“或门”连接的输入事件按列列排列，用“与门”连接的输入事件按行行排列；逐层向下直到顶事件全部为基本事件表示为止；最后列写的每一行基本事件集合，经化简若集合内元素无重复出现，且各集合间没有包含关系，这些集合就是最小割集 •例3-4 用行列法求图3-12所示事故树的最小割集行列法求解步骤）. 补充例题•例2、用行列法求例1所示的事故树的最小割集事故树）. •1974年由富塞尔、亨利和马斯鲍尔提出的一种求最小割集的程序--MOCUS原理与行列法相似，将行列代换过程用矩阵变换来代替•首先确定矩阵包含的行列数•再求割集矩阵•利用布尔代数化简•求出最小割集并上机计算求最小割集的方法三矩阵法. 1、矩阵大小的确定•定定义义矩矩阵阵 ，矩，矩阵阵的每一行的每一行为为事故事故树树的一个割集或径集假定第的一个割集或径集假定第i i门门的第的第j j个个输输入用入用变变量量 表示，求割集矩表示，求割集矩阵阵的的行数行数mm可按下可按下式式计计算：算：– – 为为第个第个i i门输门输入事件的数量；入事件的数量；– – 为为 第第i i个个门门的第的第j j个个输输入入变变量，当量，当输输入入变变量量为为基基本事件本事件时时 ，当，当输输入入变变量是量是门门K K时时 ；；– – 为门为门i i的的变变量，如果是量，如果是紧紧接接顶顶事件事件T T的的门门，， 即即为为矩矩阵阵的行数的行数mm。
•矩矩阵阵的列数就是某个割集或径集所含事件的的列数就是某个割集或径集所含事件的 最最多数目设设第第i i门门的的 第第j j个个输输入入变变量用量用 表表示，根据示，根据门门i i的的类类型，型，计计算割集矩算割集矩阵阵列数列数n n：：– – 为为第个第个i i门门的第个的第个j j输输入入变变量，当量，当输输入入变变量量为为基本基本事件事件时时 ，当，当输输入入变变量是量是门门K K时时，， ；；– – 为门为门i i的的变变量，如果是量，如果是紧紧接接顶顶事件事件T T的的门门，， 即即为为矩矩阵阵的列数的列数n n 2、求割集矩阵•步步骤骤：在矩：在矩阵阵的第一行第一列即的第一行第一列即CM(1,1)CM(1,1)位置上位置上写上写上顶顶事件事件T T下的第一个下的第一个门门的名称；按的名称；按规则规则代代替直到全部基本事件代替了替直到全部基本事件代替了顶顶事件事件为为止；止；这这是是矩矩阵阵中的每一行即中的每一行即为为所求的割集。
所求的割集•符号符号规规定：定：. 3、替换规则• •规则规则1 1：：设设在割集矩在割集矩阵阵 位置上是位置上是门门WW，，则则在在该该位置上以位置上以门门WW的第一个的第一个输输入替代，即入替代，即• •规则规则2 2：当：当门门WW是是“ “与与门门” ”时时，在矩，在矩阵阵的的 位置上依次写上位置上依次写上WW门门的第的第2 2，，3 3，， 个个输输入，即入，即• •规则规则3 3：当：当WW是是“ “或或门门” ”时时，在矩，在矩阵阵的的 位置上按下式位置上按下式规规定的符号定的符号输输入：入：• •根据以上根据以上规则规则逐步逐步进进行，最后得到以基本事件行，最后得到以基本事件为为元素的元素的矩矩阵阵，其各行基本事件将作，其各行基本事件将作为为元素构成一个割集元素构成一个割集对对割割集化集化简简即可求最小割集即可求最小割集 •例3-5 用矩阵法求图3-12所示事故树的割集和最小割集。
•只要某些基本事件不发生顶事件就不会发生，这些不发生的基本事件的集合称为径集（或通集、路集）•在同一事故树中，不包含其他径集的径集称为最小径集最小径集中任意去掉一个基本事件后就不再是径集•最小径集是保证顶事件不发生的充分必要条件3.3.3 最小径集. 求最小径集的方法一对偶树法•根据对偶原理，成功树顶事件发生，其对偶树（事故树）顶事件不发生•步骤：首先将事故树变换成其对偶的成功树（将原事故树中的逻辑或门改成逻辑与门，将逻辑与门改成逻辑或门，把全部事件变成事件补的形式），然后求出成功树的最小割集，即为所求事故树的最小径集•例3-6 用对偶树法求图3-12事故树的最小径集成功树）. •将事故将事故树树的布的布尔尔代数式化代数式化简简成最成最简简合取合取标标准式准式，，式中最大式中最大项项便是最小径集便是最小径集•若最若最简简合取合取标标准式准式中含有个中含有个mm最大最大项项，，则该则该事事故故树树便有便有mm个个最小径集最小径集•求求图图3-123-12所示的最所示的最简简合取合取标标准式准式求最小径集的方法二布尔代数法. •用行列法计算事故树最小径集，与计算事故树最小割集的方法类似•首先从顶事件开始，顺序用下一事件代替上一层事件，过程中凡“与门”连接的输入事件按列列排列，用“或门”连接的输入事件按行行排列；逐层向下直到顶事件全部为基本事件表示为止；最后得到的每一行基本事件集合都是事故树的最小径集。
求最小径集的方法三行列法. •最小割集表示系统的危险性最小割集越多，说明系统的危险性越大；•最小割集表示顶事件发生的原因组合；•每个最小割集代表一种事故模式，为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施少事件的最小割集比多事件的最小割集容易发生，应优先考虑采取安全措施；•利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度，方便计算顶事件发生的概率3.3.4 最小割集在事故树分析中的作用. •最小径集表示系统的安全性每一个最小径集都是保证事故树顶事件不发生的条件，是采取预防措施，防止发生事故的一种途径；•通过最小径集选取确保系统安全的最佳方案；•判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概率如果事故树中或门多，则最小径集的数量就少，定性分析最好从最小径集入手3.3.5 最小径集在事故树分析中的作用. •定量分析：确定基本事件的发生概率，求出事故树顶事件的发生概率，与系统安全目标值进行比较和评价，当计算值超过目标值时，需采取防范措施•基本假设：基本事件之间相互独立；基本事件和顶事件都只考虑两种状态；故障分布为指数函数3.4 事件树的定量分析. •基本事件的发生概率包括系统的单元（部件或元件）故障概率及人的失误概率等。
•工程上往往用基本事件发生的频率代替概率3.4.1 基本事件的发生概率. 一、系统的单元故障概率•1、可修复系统的单元故障概率：. . •MTBF为平均故障间隔期，指相邻两次故障间隔期内正常工作的平均时间：. •2、不可维修系统的单元故障概率：•单元、部件的故障率数据（表3-10）. 二、人的失误概率•人的失人的失误误概率通常是指作概率通常是指作业业者在一定条件下和者在一定条件下和规规定定时间时间内完成某内完成某项规项规定功能定功能时时出出现现偏差或失偏差或失误误的概率的概率，表示人的失，表示人的失误误的可能性大小的可能性大小•人的失人的失误误大致有以下五种情况：忘了做某大致有以下五种情况：忘了做某项项工工作；做作；做错错了某了某项项工作；没有采取相工作；没有采取相应应的工作步的工作步骤骤；没有按程序完成某；没有按程序完成某项项工作；没有在工作；没有在预预定定时时间间内完成某内完成某项项工作•一般根据人的一般根据人的不可靠度不可靠度与人的可靠度互与人的可靠度互补补的的规规则则，，获获得人的失得人的失误误概率 人的失误率预测方法•19611961年斯温和年斯温和罗罗克提出的克提出的T-HERPT-HERP：：–调查调查被分析者的作被分析者的作业业程序；程序；–分解成分解成单单个作个作业业；；–再把再把单单个作个作业业分解成分解成单单个个动动作；作；–适当适当选择选择每个每个动动作的可靠度；作的可靠度；–单单个个动动作的可靠度之作的可靠度之积积表示每个操作步表示每个操作步骤骤的的可靠度。
如果各个可靠度如果各个动动作存在非独立事件，作存在非独立事件，则则用条件概率用条件概率计计算；算；–各操作步各操作步骤骤可靠度之可靠度之积积表示整个程序可靠度；表示整个程序可靠度；–该该程序人的失程序人的失误误概率概率为为1 1减可靠度减可靠度 •作业者的基本可靠度为：. •由于受作业条件、作业者自身素质及作业环境影响，基本可靠度会降低利用修正系数加以修正后，作业者单个动作的失误概率为：. •假设事故树中不含有重复的或相同的基本事件，各基本事件相互独立，则顶事件发生概率根据下式计算：3.4.2 顶事件的发生概率. 1、状态枚举法•设事故树有n个基本事件，且状态组合数为2n个顶事件的发生概率是结构函数为1的概率顶事件发生概率定义为：. •例3-7 试用状态枚举法计算图3-15所示事故树的顶事件发生概率 2、最小割集法. 3、最小径集法. •例3-8 以图3-12事故树为例，试用最小割集法、最小径集法计算顶事件的发生概率 4、化相交集为不交集求顶事件发生概率. 不交积之和定理. •例3-9 以图3-12事故树为例，用不交积之和定理进行不交化运算，计算顶事件的发生概率 一、最小割集逼近法•用最小割集逼近法求解例3-85、顶事件发生概率的近似计算. 二、最小径集逼近法求顶事件发生概率的上、下限。
三、平均近似法. 四、独立事件近似法：若最小割集相互独立，其对立事件也是相互独立事件 •基本事件的重要度：一个基本事件对顶事件发生的影响大小•事故树中基本事件的发生对顶事件的发生有着影响程度取决于两个因素：一是各基本事件发生概率的大小；二是各基本事件在事故树模型结构中处的位置3.5 基本事件的重要度分析. •1、基本事件的结构重要度系数 当事故树中某个基本事件的状态由不发生变为发生，除基本事件以外的其余基本事件的状态保持不变时，顶事件由不发生变为发生，其结构函数表示为：3.5.1 基本事件的结构重要度. •基本事件发生直接引起顶事件发生，基本事件这一状态所对应的割集叫“危险割集”基本事件的危险割集的总数为：. •基本事件的结构重要度系数定义为：. •2、基本事件的割集重要度系数. 定性判断准则•单单事件事件最小割（径）集中的基本事件最小割（径）集中的基本事件结结构重要构重要度最大；度最大；•仅仅在同一最小割（径）集中出在同一最小割（径）集中出现现的所有基本事的所有基本事件件结结构重要度相等；构重要度相等；•两个基本事件两个基本事件仅仅出出现现在基本事件个数相等的若在基本事件个数相等的若干最小割集中，在不同最小割（径）集中出干最小割集中，在不同最小割（径）集中出现现次数相等的基本事件的次数相等的基本事件的结结构重要度相等；构重要度相等；出出现现次数多的次数多的结结构重要度大，出构重要度大，出现现次数少的次数少的结结构重构重要度小。
要度小•两个基本事件两个基本事件仅仅出出现现在基本事件个数不等的若在基本事件个数不等的若干最小割（径）集中干最小割（径）集中则则基本事件基本事件结结构重要度构重要度大小依下列条件而定待大小依下列条件而定待续续））. –若它若它们们重复在各最小割集中出重复在各最小割集中出现现次数相等，次数相等，则则少事件最小割集中出少事件最小割集中出现现的基本事件的基本事件结结构重构重要度大；要度大；–在少事件最小割集中出在少事件最小割集中出现现次数少的，与多事次数少的，与多事件最小割集中出件最小割集中出现现次数多的基本事件比次数多的基本事件比较较，，则则用下式近似判用下式近似判别别：：. •事故树的概率重要度分析是依靠各基本事件的概率重要系数大小进行定量分析•概率重要度分析表示第i个基本事件发生概率的变化引起顶事件发生概率变化的程度•若所有基本事件的发生概率都等于1/2，则基本事件的概率重要度系数等于其结构重要度系数3.5.2 基本事件的概率重要度. •关键重要度分析表示第个i基本事件发生概率的变化率引起顶事件发生概率的变化率3.5.3 基本事件的关键重要度. 例题•例3-10 以图3-12事故树模型为例，计算各基本事件的结构重要度系数、割集重要度系数、概率重要度系数、关键重要度系数。
等效事故树） . . 结论•结结构重要度系数构重要度系数是从是从事故事故树结树结构构上反映基本事上反映基本事件的重要程度，件的重要程度，为为系系统统安全安全设计设计者者选选用部件可用部件可靠性及改靠性及改进进系系统统的的结结构提供依据；构提供依据；•概率重要度系数概率重要度系数反映基本事件反映基本事件发发生概率的生概率的变变化化对顶对顶事件事件发发生概率的影响，生概率的影响，为为降低基本事件降低基本事件发发生概率生概率对顶对顶事件事件发发生概率的生概率的贡贡献大小提供依据；献大小提供依据；•关关键键重要度系数重要度系数从从敏感度敏感度和基本事件和基本事件发发生概率生概率大小大小反映反映对顶对顶事件事件发发生概率大小的影响，比前生概率大小的影响，比前两者更能准确地反映基本事件两者更能准确地反映基本事件对顶对顶事件的影响事件的影响程度 3.6 事件树的模块分割和早期不交化. •用事故树分析蒸汽锅炉超压引爆•事故树的定性分析–求最小割集（径集）求最小割集（径集）–结结构重要度分析构重要度分析•事故树的定量分析–求求顶顶事件概率事件概率–求概率重要度系数求概率重要度系数–求关求关键键重要度系数重要度系数3.7 事件树分析的应用实例. 锅炉超压事故树分析1、建立事故树2、求最小割集（径集）（成功树）3、结构重要度分析4、求顶事件概率（根据3-19式）5、求概率重要度系数（根据3-30式）6、求关键重要度系数（根据3-32式）. 第三章小结（一）•事故事故树树分析的概念、特点、分析步分析的概念、特点、分析步骤骤；；•事件符号、事件符号、逻辑门逻辑门符号及其意符号及其意义义；；•事故事故树树的人工的人工编编制和制和计计算机算机辅辅助助编编制；制；•事故事故树树的定性分析的定性分析– –结结构函数的定构函数的定义义和性和性质质– –最小割集及其化最小割集及其化简简（布（布尔尔代数法、行列法、矩代数法、行列法、矩阵阵法）法）– –最小径集及其化最小径集及其化简简（（对对偶偶树树法、布法、布尔尔代数法、行列代数法、行列法）法）– –最小割集和最小径集在事故最小割集和最小径集在事故树树分析中的作用分析中的作用– –基本事件的基本事件的结结构重要度构重要度. 第三章小结（二）•事故树的定量分析–基本事件的基本事件的发发生概率生概率–顶顶事件的事件的发发生概率（状生概率（状态态枚枚举举法、最小割集法、最小割集法、最小径集法、不交法、最小径集法、不交积积之和定理、近似之和定理、近似计计算）算）–基本事件的概率重要度分析基本事件的概率重要度分析–基本事件的关基本事件的关键键重要度分析重要度分析. 第三章 思考题•思考题3（图3-20） （图3-21）•思考题4（图3-22）•思考题5（图3-23）•思考题6•思考题7（图3-24）. 第四章 系统安全评价•安全评价概述•概率评价法•指数评价法•单元危险性快速排序法•生产设备安全评价方法•安全管理评价•系统安全综合评价法•安全评价方法实例. 4.1 安全评价概述•安全评价：也称危险评价或风险评价。
是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事故和急性职业危害的可能性及其严重程度，提出安全对策建议，从而为工程、系统制定防范措施和管理决策提供科学依据 . 安全评价的目的• 促进实现本质安全化生产• 实现全过程安全控制• 建立系统安全的最优方案，为决策提供 依据• 为实现安全技术、安全管理的标准化和 科学化创造条件. 安全评价的意义•安全评价是安全生产管理的一个必要组成部分 安全第一，预防为主”是我国安全生产的基本方针•有助于政府安全监督管理部门对生产经营单位的安全生产实行宏观控制 •有助于安全投资的合理选择 •有助于提高生产经营单位的安全管理水平 •有助于生产经营单位提高经济效益 . •风险应考虑两个方面：一是受害程度或损失大小；二是造成某种损失或损害的难易程度•风险=不可靠性×损害•风险=危险源/安全防护•风险率=PU，P指某一事项发生的概率；U为事项发生的效用（一般为负），一般考虑费用、利益、损害三个方面风险的定义. 安全评价的内容•安全评价是利用安全系统工程原理和方法识别和评价系统、工程存在的风险的过程，这一过程包括危险、有害因素识别及危险和危害程度评价两部分。
•（安全评价的基本内容）•考虑社会环境影响和安全管理的系统安全评价程序（图4-2）. 安全评价分类•安全预评价：根据建设项目可行性研究报告的内容，分析和预测该建设项目可能存在的危险、有害因素的种类和程度，提出合理可行的安全对策措施和建议•安全验收评价：在建设项目竣工验收之前、试生产运行正常之后，通过对建设项目的设施、设备、装置实际运行状况及管理状况的安全评价，查找该建设项目投产后存在的危险、有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全对策措施及建议 •安全安全现现状状评评价价：：针对针对系系统统、工程的（某一个生、工程的（某一个生产经营单产经营单位位总总体或局部体或局部的生的生产经营产经营活活动动的）安的）安全全现现状状进进行的安全行的安全评评价，通价，通过评过评价价查查找其存在找其存在的危的危险险、有害因素，确定其程度，提出合理可、有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全行的安全对对策措施及建策措施及建议议•安全安全专项评专项评价价：：针对针对某一某一项项活活动动或或场场所，所，如特如特定的行定的行业业、、产产品、生品、生产产方式、生方式、生产产工工艺艺或生或生产产装置等装置等，存在的危，存在的危险险、有害因素、有害因素进进行的安全行的安全评评价，目的是价，目的是查查找其存在的危找其存在的危险险、有害因素，确、有害因素，确定其程度，提出合理可行的安全定其程度，提出合理可行的安全对对策措施及建策措施及建议议。
如危如危险险化学品化学品专项专项安全安全评评价等 安全评价程序•准备阶段（安全评价的程序）•危险、有害因素识别与分析•定性、定量评价•安全对策措施•评价结论及建议•安全评价报告的编制. 安全评价的依据•安全标准：实质是确定危害度，定量化的风险率或危害度是否达到期望的安全程度，需要有一个界限、目标或标准进行比较即安全标准确定方法有统计法、风险与收益比较法•依据的主要法规：《中华人民共和国劳动法》、 《中华人民共和国安全生产法》、 《中华人民共和国矿山安全法》、 国家安全生产监督管理局《安全评价通则》、 《危险化学品管理条理》等 . 安全评价原理•从系统的观点出发，把系统中影响安全的因素用集合性、相关性、阶层性协调•类推评价和概率推断准则利用先导事件的发展规律来评价迟发事件的发展趋势如果发生事件的概率为小概率事件，推断系统是安全的•惯性原理（趋势外推原理）：针对稳定的系统而言，根据事物的发展带有一定的延续性来推断系统未来发展趋势 安全评价的原则•合法性（政策性、严肃性、权威性）•科学性•公正性•针对性. 安全评价的限制因素•评价方法•评价人员的素质和经验•对象（系统）的复杂程度•资料和数据的充分性. •概率评价法是一种定量评价法。
求出系统发生事故的概率，再计算风险率，以风险率的大小确定系统的安全程度•系统危险性的大小取决于事故发生的概率和造成后果的严重度•风险率表示单位时间内事故造成损失的大小：R=SP，其中S=事故损失/事故次数为严重度，P=事故次数/单位时间为事故发生概率4.2 概率评价法. •平均故障间隔期：元件在两次相邻故障间隔期内正常工作的平均时间•平均故障率：元件在单位时间内发生故障的平均值•可靠度：元件在规定时间内和规定条件下完成规定功能的概率•不可靠度（故障概率）：4.4.1 元件的故障概率及其求法. •串联元件组成的系统：用逻辑或门表示，任意一个元件故障都会引起系统发生故障4.2.2 元件的联接及系统故障概率计算. •并联元件组成的系统，用逻辑与门表示，是并联的几个元件同时发生故障，系统就会故障 •（反应器失控容器爆炸事故树图）例、求顶事件发生概率. •例、某反应器内进行放热反应，当温度超过一定值后，会引起反应失控而爆炸为及时移走反应热，在反应器外面安装夹套冷却水系统试计算这一装置发生超温爆炸的故障率、故障概率、可靠度和平均故障间隔期假设操作周期为1年反应器示图）4.2.3 系统故障概率的计算举例. 例、反应器的超温防护系统解：1、查表得出各元件的故障率 2、计算各元件得可靠度和故障概率 3、根据串并联关系，求系统的可靠度、故障概率、平均故障间隔期. •指数指数评评价法价法以以物物质质系数系数为为基基础础，以火灾爆炸指，以火灾爆炸指数作数作为为衡量一个化工企衡量一个化工企业业安全安全评评价的价的标标准。
准•物物质质系数系数：表述物：表述物质质由燃由燃烧烧或其他化学反或其他化学反应应引引起的火灾、爆炸中起的火灾、爆炸中释释放能量大小放能量大小的内在特性的内在特性•根据工厂所用原材料的一般化学性根据工厂所用原材料的一般化学性质质，，结结合它合它们们具有的具有的特殊危特殊危险险性性，再加上，再加上进进行工行工艺处艺处理理时时的的一般和特殊危一般和特殊危险险性性，及，及量方面的因素量方面的因素，，换换算算成成火灾爆炸指数火灾爆炸指数，然后按指数划分，然后按指数划分危危险险等等级级，，根据不同等根据不同等级级确定在建筑确定在建筑结结构、消防构、消防设备设备、、电电气防爆、气防爆、检测仪检测仪表、控制方法等方面的安全要表、控制方法等方面的安全要求4.3 指数评价法. •美国道化学公司火灾爆炸危险性指数评价法：以工艺过程中物料的火灾、爆炸潜在危险性为基础，结合工艺条件、物料量等因素求取火灾爆炸指数，进而求出经济损失，以经济损失评价生产装置的安全性•依据：以往事故的统计资料、物质的潜在能量、现行安全措施的状况评价程序）4.3.1 火灾爆炸指数评价法. 评价目的•真实地量化潜在火灾爆炸和反应性事故的预测损失；•确定可能引起事故发生或使事故扩大的设备或单元；•向管理部门通报潜在的火灾爆炸危险性；•使工程技术人员了解各工艺部分可能造成的损失，并帮助确定减轻潜在事故严重性和总损失的有效而经济的途径。
准备资料•装置或工厂的设计方案；•火灾、爆炸指数危险性分级表；•火灾、爆炸指数计算表（表4-5）；•安全措施补偿系数表（表4-6）；•工艺单元风险分析汇总表；（汇总表）•工厂风险分析汇总表；•有关装置的更换费用数据；. 评价步骤一：选择评价单元•潜在化学能（物质系数）；•工艺单元中危险物质的数量一般，所处理的易燃可燃或化学性物质的量至少为454kg或0.454平方米；•资金密度（每平方米美元数）；•操作压力和操作温度；•导致火灾、爆炸事故的历史资料；•对装置操作起关键作用的单元 二、确定物质系数MF•物质系数（MF）表述物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾爆炸中释放能量大小的内在特性•物质系数根据由美国消防协会规定的物质可燃性Nf和化学活性（或不稳定性）Nr，可直接查表 Nf 和Nr是针对正常温度环境而言的，当温度超过60摄氏度时，物质系数要进行修正 危险物品性能参数•闪点：液体有限的挥发，在其表面上方与空气形成混合物时，点火可发生闪燃（一闪即灭）的最低温度•燃点：物品在空气中点火发生燃烧，移去火源仍能继续燃烧的最低温度•自燃点：可燃物质不需要外来火源即发生燃烧的最低温度•另外还有爆炸极限、最小引爆电流、防爆能力等性能参数。
混合物的物质系数•工艺单元内混合物质应按“在实际操作过程中所存在的最危险物质”原则来确定；•浓度相等时，以其中最大物质系数作为工艺单元的物质系数；•高浓度物质的物质系数作为工艺单元的物质系数；•若混合的生成物的物质系数高，生成物的物质系数作为工艺单元的物质系数 三、计算一般工艺危险系数F1•一般工一般工艺艺危危险险性性是是确定事故确定事故损损失大小的主要因失大小的主要因素素，包括六，包括六项项内容：放内容：放热热反反应应、吸、吸热热反反应应、物、物料料处处理和理和输输送、封送、封闭单闭单元或室内元或室内单单元、通道、元、通道、排放和泄漏排放和泄漏•放放热热反反应应：从：从轻轻微放微放热热反反应应（如加（如加氢氢、水合、、水合、硫化等）到特硫化等）到特别强别强烈放烈放热热反反应应（如硝化反（如硝化反应应））取取值值从从0.3~1.250.3~1.25•吸吸热热反反应应：取：取值值0.2~0.40.2~0.4如反应应器中器中发发生吸生吸热热反反应应取取0.20.2，，电电解取解取0.20.2，煅，煅烧烧取取0.40.4 一般工艺危险系数•物料处理与输送：取0.25~1.05易燃或液化石油气类物料在管线上装卸取0.5；人工加料取0.5。
•封闭或室内单元：取0.25~0.9如在封闭区域闪点以上处理易燃液体取0.3•通道：取0.2~0.35如操作面积大于925平方米，且通道不符合要求取0.35•排放和泄漏控制：取0.25~0.5如单元周围为可排放泄漏液的平坦地取0.5 四、计算特殊工艺危险系数F2•特殊工艺危险性是影响事故发生概率的主要因素•特殊工艺危险性包括十二项内容，如毒性物质、负压操作、燃烧范围或其附近的操作、粉尘爆炸、释放压力、低温、易燃和不稳定物质的数量、腐蚀、泄漏、明火设备的使用、热油交换系统、转动设备•基本系数及以上各项相加得单元特殊工艺危险系数 特殊工艺危险系数•负压操作：适用于空气泄入系统会引起危险的场所，绝对压力小于500mmHg•粉尘爆炸：指含粉尘处理单元，如粉尘输送、混合、粉碎和包装等•低温：考虑碳钢或其他金属在其延展或脆性转变温度以下时，可能存在的脆性问题•易燃和不稳定物质的数量：根据工艺或贮存中的气体、液体、固体或粉尘的量查表而得 特殊工艺危险系数•泄漏-接头和填料：泵、压盖密封处可能产生轻微泄漏时取0.1；单元中有玻璃视镜、波纹管或膨胀节时取1.5•热油交换系统：根据交换介质的使用温度和数量来确定。
•转动设备：大于600马力的压缩机、大于75马力的泵等取0.5 五、确定单元危险系数F3•单元危险系数等于一般工艺危险系数和特殊工艺危险系数的乘积，即. 六、计算火灾爆炸指数F&EI•火灾爆炸指数用来估算生产过程中事故可能造成的破坏情况；•火灾爆炸指数等于物质系数和单元危险系数的乘积，即F&EI=MF×F3；•道七版将火灾爆炸指数划分为5个危险等级，分别为最轻（1~60）、较轻（61~96）、中等（97~127）、很大（128~158）、非常大（>159），以便了解单元火灾、爆炸的严重度；. 七、确定暴露面积•暴露半径：R=0.84×F&EI（英尺）• R=0.256×F&EI（米）•暴露区域面积：S=πR*R. 八、确定暴露区域内财产的更换价值•更换价值=原来成本×0.82×价格增长系数（指数表）•系数考虑事故时有些成本不会被破坏或无需更换，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等 九、确定危害系数•危害系数由单元危险系数（F3）和物质系数（MF）按图4-10来确定，它代表单元中物料泄漏或反应能量释放所引起火灾、爆炸事故的综合效应•如果单元危险系数（F3）的数值超过8.0，以来8.0确定危害系数；. 十、计算最大可能财产损失•事故造成的最大可能财产损失： 基本基本MPPDMPPD= =暴露区域的更暴露区域的更换换价价值值× ×危害系数危害系数. 十一、安全措施补偿系数的计算•考虑的安全措施分成三类：工艺控制（C1）、物质隔离（C2）、防火措施（C3）；•单元安全措施补偿系数： C= C1× C2 × C3. 安全补偿措施•工艺控制：应急电源、冷却装置、抑爆装置、紧急停车装置、计算机控制、惰性气体保护、操作规程/程序、活性化学物质检查；•物质隔离：遥控阀、备用泄料装置、排放系统、联锁装置；•防火措施：泄漏检测装置、钢质结构、消防水供应、灭火装置、灭火系统、电缆保护。
十二、确定实际最大可能财产损失•实际最大可能财产损失（实际MPPD）等于基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数的乘积；•实际最大可能财产损失表示采取适当的防护措施后造成的财产损失；. 十三、最大可能工作日损失•最大可能工作日损失（MPDO）可由图4-11根据实际查出；•实际MPPD是按1986年的美元给出的，因涨价因素应将其转换为现今的价格•化学工程装置价格指数的相对值指数表） . •实际MPPD (X)与MPDO(Y)之间的方程式：. •停产损失（BI）估算：十四、停产损失. •ICI Mond 法是基于物质系数法，在道化学公司的火灾、爆炸危险指数评价法基础上，考虑对系统安全的影响因素更加全面•该法扩充内容包括：–增加毒性的概念和增加毒性的概念和计计算；算；–发发展了展了补偿补偿系数；系数；–增加几个特殊工程增加几个特殊工程类类型的危型的危险险性；性；–能能对较对较广范广范围围内的工程及内的工程及储储存存设备进设备进行研究4.3.2 英国帝国化学公司蒙特法. 蒙特法的评价步骤1、确定需要评价的单元（评价步骤）2、计算道氏综合指数. 3、计算综合危险性指数再判断危险程度蒙特法的评价步骤. 4、采取安全措施后对综合危险性重新评价 计算抵消后的危险性等级公式：蒙特法的评价步骤. 蒙特法的几点说明（一）•特殊工艺危险值除包括道氏法中的几项指标外，增加了腐蚀、接头和垫圈造成的泄露、振动、基础、使用强氧化剂、泄露易燃物的着火点、静电危害等因素；•量危险值是生产过程中与物质状态无关的、单元中关键材料的量，以质量表示；•设备布置危险值是指当设备发生事故时，对其临近设备所造成的影响，包括火灾、爆炸、设备倒塌、倾覆以及设备喷出的有害物等；. 蒙特法的几点说明（二）•毒性危险值是蒙特法的一个指数，是由于维修、工艺过程失控、火灾、各种泄露而引起毒物外漏。
毒性的大小用毒物的阈限值(TLV)表示毒性指数分为单元毒性指数U即单元中物质的毒性(TLV)和主毒性指数C即单元毒性指数乘以量危险值 蒙特法的几点说明（三）•采取的安全措施分为降低事故率和降低严重度两种•容器抵消系数包括设备设计、解决泄漏、检测系统、废料处理等因素造成的影响；•工艺过程控制措施包括采用报警系统、备用施工电源、紧急冷却系统、情报系统、水蒸气灭火系统、抑爆装置、计算机控制等；. •安全态度包括企业领导人的态度、维修和安全规程、事故报告制度等；•防火措施包括建筑防火、设备防火等；•隔离措施包括隔离阀、安全水池、单向阀等；•消防活动包括与友邻单位协作，以及消防器材、灭火系统、排烟装置等 . •步骤一、单元划分• 建议按工艺过程划分为如下单元：供料部分；反应部分；蒸馏部分；收集部分；破碎部分；泄料部分；骤冷部分；加热/制冷部分；压缩部分；洗涤部分；过滤部分；造粒塔；火炬系统；回收部分；存储装置的每个罐、储罐、大容器；存储用袋、瓶、桶盛装的危险物质的场所4.4 单元危险性快速排序法. 步骤二、确定物质系数和毒性系数• •危危险险物物质质的物的物质质系数系数• •健康危害系数健康危害系数• •毒性系数毒性系数按表按表4-164-16. 步骤三、计算一般工艺危险性系数(GPH)•放热反应（表4-17）•吸热反应：燃烧（加热）、电解、裂解等吸热反应取0.20；利用燃烧为煅烧、裂解提供热源时取0.40。
•存储和输送：危险物质的装卸取0.50；在仓库、庭院用桶、运输罐储存危险物质时储存温度在常压沸点之下取0.30，沸点之上取0.60 •封闭单元：在闪点之上、常压沸点之下的可燃液体取0.30，在常压沸点之上的可燃液体或液化石油气取0.50•其他方面：用桶、袋、箱盛装危险物质，使用离心机，在敞口容器中批量混合，同一容器用于一种以上反应等取0.50 以上工艺过程对应的分数值之和得出一般工艺危险性系数 步骤四、计算特殊工艺危险性系数(SPH)•根据工艺温度、负压情况、在爆炸范围内或爆炸极限附近操作、操作压力大小、是否低温、危险物质的数量、腐蚀情况、接头或密封处泄漏情况等八种工艺条件，得出对应分数值之和为特殊工艺危险性系数 步骤五、计算火灾、爆炸指数•火灾、爆炸指数：火灾、爆炸指数：•毒性指毒性指标标：：. 步骤六、评价危险等级. •以高压气体设施的安全评价为例•设备安全评价要点：安全标志、仪表和操作显示判读方法、阀门及管线（包括安全阀等）、警报系统；•操作运转：操作方法、操作规程、教育训练；•环境：仪表室、操作现场、设备布置与现场环境；•维护检修：维护部门的职责、安全检查；4.5 生产设备安全评价方法. •安全管理评价是评价企业的安全管理体系及管理工作的有效性和可靠性，评价企业预防事故发生的组织措施的完善性，评价企业管理者和操作者素质的高低及对不安全行为的可控程度。
•包括安全管理评价内容和方法4.6 安全管理评价. 安全管理评价内容•1、现代安全管理方法的应用 安全检查表、事故树分析、事件树分析、预先危险性分析、故障类型及影响分析、ABC分析法、生物节律、行为科学与心理学、人机工程、信息管理、PDCA、目标管理、三级危险点网络管理、计算机管理、电化教学、安全评价. 安全管理评价内容•2、安全教育形式：新职工进厂三级教育、特种作业人员教育、变换工种教育、复工教育、中层以上干部教育、复训教育、班组长教育、全员教育•3、规划计划与安全工作目标：长远工作规划、年度工作计划、安全技术措施计划、厂长任职目标均应有安全工作目标. 安全管理评价内容4、职能部门安全指标分解：生产、技术、财务、计划、基建、动力、行政、保卫、设备、运输、分厂与车间、供应、劳资、教育部门应有安全分解指标5、安全生产责任制：厂长或经理、副厂长或副经理、总工程师、总经济师、总会计师、工会主席、职能科室负责人、车间主任、厂属集体企业负责人. 安全管理评价内容6 6、安全生、安全生产规产规章制度：安全生章制度：安全生产检查产检查（教育、（教育、奖惩奖惩）制、）制、伤伤亡事故管理制、危亡事故管理制、危险险作作业审业审批制、批制、特种作特种作业设备业设备管理制、管理制、动动力管力管线线管理制、化工管理制、化工物品及毒品管理制、物品及毒品管理制、“ “三同三同时时” ”评审评审制、制、职业职业病及病及职业职业中毒管理制、承包合同安全中毒管理制、承包合同安全评审评审制、制、临时临时性性审审批制批制7 7、各工种操作、各工种操作规规程：操作程：操作规规程文本、程文本、现场违现场违章章操作率、防操作率、防护护用品穿戴不合格率、特种作用品穿戴不合格率、特种作业业人人员员持持证证率、安全知率、安全知识识抽抽试试合格率合格率. 安全管理评价内容8 8、安全档案：工、安全档案：工伤伤事故档案、安全教育档案、事故档案、安全教育档案、违违章章记录记录档案、安全档案、安全奖惩奖惩档案、档案、隐隐患及整改档患及整改档案、安措案、安措项项目档案、特种目档案、特种设备设备及危及危险设备记录险设备记录、、特种作特种作业业及危及危险险作作业业人人员员健康档案、工健康档案、工业卫业卫生生档案、防档案、防尘尘防毒防毒设备设备档案档案9 9、安全管理、安全管理图图表：表：历历年工年工伤伤事故事故频频率率图图、危、危险险点分布点分布图图、厂区通道管、厂区通道管线线布置布置图图、配、配电电系系统统与与接地网布置接地网布置图图、安全管理信息反、安全管理信息反馈图馈图、安全、安全结结构网构网络络体系体系图图、多、多发发性性伤伤害与重大害与重大伤伤亡事故的亡事故的事故事故树图树图、有害作、有害作业业点分布点分布图图、工、工伤伤事故控制事故控制图图；；. 安全管理评价内容1010、、“ “三同三同时时” ”审审批批项项目：新建改建目：新建改建扩扩建建项项目、目、技技术术改造改造项项目、目、设备设备更新更新项项目、新技目、新技术术、新材、新材料、新工料、新工艺艺、新、新设备设备；；1111、事故、事故处处理理“ “三不放三不放过过” ”：事故原因分析不清、：事故原因分析不清、未采取防范措施、事故未采取防范措施、事故责责任者和群众未受教育；任者和群众未受教育；1212、安全工作、安全工作“ “五同五同时时” ”：年度工作：年度工作计计划、季度划、季度月（份）月（份）计计划、生划、生产调产调度会度会议议、、车间车间（分厂）（分厂）生生产产会会议议、安全会、安全会议议、安全、安全员员例会、年度工作例会、年度工作总结总结、年、年终终安全安全评评比；比；. 安全管理评价内容13、安全措施费用检查：企业近三年固定资产原值、更新改造费总数、安措费用总数、实际提取数、上一年安排安措项目名称；14、安全机构与人员配备：安全机构名称、安技人员总数。
•系统安全综合评价原理如图4-16所示（原理图）•以具有燃烧与爆炸危险性的典型危险源为评价对象4.7 系统安全综合评价法. 评价模式•1 1、能量危、能量危险险系数系数•2 2、作、作业环业环境内的危境内的危险险度度. •3 3、不安全、不安全隐隐患系数患系数K K值值的大小取决于作的大小取决于作业环业环境境内内设备设设备设施的施的安全状况安全状况、、完好率完好率、、作作业环业环境条境条件件、、人文安全管理人文安全管理等等综综合因素 •4 4、系、系统统危危险险性（度）性（度）评评估估• 根据安全根据安全评评价价结结果，确定果，确定对对象危象危险险等等级级 •活性碳生产线安全评估（工艺流程） 原材料：优质原煤、煤焦油 评估单元：破碎、球磨工段 混合、压缩、炭化工段 活化工段 催化剂生产、制药工段 4.8 安全评价方法实例. 活化工段危险性定量评价•1、物质系数的确定 CO的物质系数：MF=6•2、一般工艺危险值的确定 GPH=1.0（基本）+1.0（放热反应）+0.8（搬运）+0.9（无隔离）+0.35（疏散）=4.05 不考虑吸热过程、液体排放及飞溅。
•3、特殊工艺危险值的确定•SPH=1.0（基本）+0.8（有毒物质）+0.8（可燃范围内）+0.18（可燃或不稳定物质的数量）+0.75（腐蚀性）+1.5（泄漏）+0.5（旋转设备）=5.53•4、单元危险系数• F3=GPH×SPH=22.40活化工段危险性定量评价. •5、火灾爆炸指数 F&EI=F3×MF=22.4 ×6=134.38•6、道氏综合指数 D=MF × GPH × M ×(SPH+L)=151 其中L为单元的布置危险值；M为评估单元的特定物质危险值（取基本系数1.0）活化工段危险性定量评价. •7、火灾荷载系数 工段上所有燃爆物质的总热值除以总占地面积， G=360000kcal/m2 •8、单元毒性指数 U=9 •9、设备内爆炸指数 E=3（中等）•10、气体爆炸指数 A=266•11、综合危险性指数 R=7829活化工段危险性定量评价. 活化工段危险性定量评价•1212、、修正后的修正后的综综合危合危险险性指数性指数 R R值值危危险险等等级级分分类类中属中属“ “极端危极端危险险” ”. 部分安全分析评价方法的对比•（评价方法对比表）. 第四章 思考题•9、解：（1）氯乙烯的物质系数 MF=24 健康危害系数 Nh=2 毒性系数 Tn=125 （2）计算 GPH=1.1 存储和输送：0.6 封闭单元：0.5. （（3 3））计计算算 SPH=2.84SPH=2.84• 工工艺艺温度：温度：0.60.6• 在爆炸范在爆炸范围围内或爆炸极限附近操作：内或爆炸极限附近操作：0.50.5• 操作操作压压力：力：0.390.39• 危危险险物物质质的数量：的数量：1.251.25• 腐腐蚀蚀：：0.10.1（（4 4））计计算火灾、爆炸指数算火灾、爆炸指数 F=193.5F=193.5（（5 5）毒性指）毒性指标标 Ts=75 T=9.88Ts=75 T=9.88结论结论：：该储该储罐区的危罐区的危险险等等级为级为ⅢⅢ级级。
第五章 安全决策•概述•安全决策过程与决策要素•定性属性的量化•安全决策方法•模糊决策（评价）. 5.1 概述•决策决策：以：以对对事物事物发发展展规规律及主客律及主客观观条件的条件的认识认识为为依据，依据，寻寻求并求并实现实现某种某种最佳（最佳（满满意）准意）准则则和和行行动动方案方案而而进进行的活行的活动动广义义含含义义包括包括抉抉择择准准备备、、方案方案优选优选和和方案方案实实施施等全等全过过程•现现代决策学起始于代决策学起始于19471947年，以期望效用年，以期望效用值值理理论论为标为标志•决策学的三个决策学的三个阶阶段：段：– –决策的决策的规规范化、程序化；范化、程序化；– –决策的数学化、模型化、决策的数学化、模型化、计计算机化；算机化；– –硬技硬技术术与与软软技技术术的的结结合，即定量与定性的合，即定量与定性的结结合；合；. 名词术语•准准则则（（CriterionCriterion）：）：衡量和判断事物价衡量和判断事物价值值的的标标准，常以准，常以属性或目属性或目标标的形式出的形式出现现•效用效用（（UtilityUtility）：）：决策的基本准决策的基本准则则是是效用效用，效用，效用的的实质实质是是价价值值的定量表述的定量表述。
•指指标标（（GoalGoal）：）：能数量化的能数量化的准准则则•属性属性（（AttributeAttribute）：）：物物质质客体的客体的规规定性，决策定性，决策中指中指备选备选方案固有的方案固有的特征、品特征、品质质或性能或性能•安全决策安全决策：通：通过对过对系系统过统过去、去、现现在在发发生的事故生的事故进进行分析的基行分析的基础础上，运用上，运用预测预测技技术术的手段，的手段，对对系系统统未来事故未来事故变变化化规规律律做出合理判断的做出合理判断的过过程 科学决策符合的标准•决策应有明确的目标，关键对所要解决的问题作出正确的诊断与分析；•决策执行结果能够实现确定的决策目标，既拟定决策方案；•实现决策目标所需的代价要小；•决策执行后所产生的副作用要尽量小，可形成多目标决策或拟定预防措施与应急措施 安全决策的类型•系系统统安全管理决策安全管理决策：解决安全方：解决安全方针针、政策、、政策、规规划、安全管理体制、法划、安全管理体制、法规规、、监监督督监监察等•工程工程项项目建目建设设的安全决策的安全决策：：对项对项目的安全目的安全论证论证、、审审核与安全核与安全评评价包括选选址、布局、址、布局、结结构、工构、工艺过艺过程、程、设备设备布置、物布置、物资贮资贮运、厂内交通、防运、厂内交通、防火防爆等的决策。
火防爆等的决策•企企业业安全管理决策安全管理决策：主要：主要预测预测和和预预防事故；人、防事故；人、机、机、环环境是分析的境是分析的对对象和决策的依据象和决策的依据•事故事故处处理决策理决策：：调查调查、分析、、分析、处处理、改善和改理、改善和改进对进对策 现代安全管理决策具有的特点动态性系统化信息化实用化. 安全决策分析方法1、确定型决策明确目标一个确定的自然状态两个或以上的抉择方案计算不同方案的益损值. 2、非确定型决策分析•决策问题有两种以上自然状态，哪种可能发生是不确定的•类型包括风险型决策、竞争型决策、大自然的对策•当决策问题自然状态的概率能确定，但要冒一定的风险，称为风险型决策；如果自然状态的概率不能确定，称为完全不确定型决策 3、风险型决策分析 每一种方案都会遇到几种不同的可能情况，对可能性的大小引入概率的概念，依据不同概率所拟定的多个决策方案中，不论选择哪一种都要承担一定的风险 . 风险型决策问题的条件明确的目标两种或以上的自然状态计算益损值估算概率两种或以上的决择方案. 4、决策树分析法 运用树状图或鱼刺图来分析和选择决策方案的一种系统分析方法。
决策树把影响安全决策方案的有关因素（如自然状态、事故发生概率、安全教育、人的因素等）画成一个树状图，从左向右横向展开，计算决策结点期望值，再进行最优方案的修正 5.2 安全决策过程与决策要素一、决策过程（决策过程）–提出决策问题–明确目标（准则、辨识原理）–构成模型并估计参数–分析并评价–实施或重新评价. 二、决策要素•决策决策单单元和决策者元和决策者：决策者提出：决策者提出问题问题，，规规定定总总任任务务和和总总需求，确定价需求，确定价值值判断和决策判断和决策规规划，提划，提供供倾倾向性意向性意见见，抉，抉择择最最终终方案并方案并组织实组织实施决策策单单元包括决策者、决策分析者、信息元包括决策者、决策分析者、信息处处理理设设备备；；•准准则则（指（指标标）体系）体系：具有：具有层层次次结结构构（准（准则则体系）体系）•决策决策结结构和构和环环境境：：标标明决策明决策问题问题的的输输入入类类型、型、数量、决策数量、决策变变量（量（备选备选方案）集、属性集、方案）集、属性集、标标度度类类型及其关系；型及其关系；•决策决策规则规则：最：最优规则优规则和和满满意意规则规则 三、安全决策的步骤•确定目标：目标的界定、分解、量化。
量化指标包括风险率、严重度、安全系数、事故率、时间域、空间域等•确定决策方案：应用加权法等对各个方案排序•潜在问题或后果分析：人身安全、人的精神思想和行为等方面潜在问题•实施与反馈：制定实施规划，达到预期效果 5.3 定性属性的量化•属性：物质客体的规定性，凡能表示客体性质、功能、行为等均是其属性决策中的属性指备选方案固有的特征、品质或性能•购置某战斗机的6种属性：最大航速f1、自由航程f2、最大净载重量f3、购置费f4、可靠性f5、机动灵活性f6•属性的量化等级. 一、量化方法•集值统计原理广集专家意见，改善定性属性量化的有效性 •评价值轴上的分布P(z)表示评价者对属性取值的把握性和属性值的可靠性 . 二、属性函数规范化1、多属性决策问题（MADMP）的各属性函数 之间普遍存在下述3个方面的问题：–无公度性无公度性–变变化范化范围围不同不同–对对抗性抗性 归一化处理：对各属性值经过规范化处理后，其变化范围均在[0，1]之间 规范化处理算法•一、线性变换法：. •二、S形变换法：. 三、权重及其量化方法•权重表征子准则或因素对总准则或总目标影响、作用大小的量化值。
•权重系数按照其要表征的属性分解成重要性权、信息量权、重复性权和可靠性权 1、重要性权•对于子准则（因素）的相对地位、作用，以及政策导向、激励等决策者的期望性因素，根据专家或决策者的相对重要性信息进行量化 相邻比较法求重要性权•将同层次所有子准则按照上层准则（或总准则）的相对重要性排序；（举例）•求相邻准则的相对重要性比值，即 •最后按 求归一化权重系数，其中 . 2、信息量权重•信息量权重：各准则值所包含的信息量的不同从而产生不同影响的量化值•当某些准则值在各被评价方案之间差异较大时，其分辨能力较强，包含的信息量多，它们在综合评价、最终决策中的作用大，其信息权重系数较大 变异系数法求信息权系数•求各准则的方差：•求各准则值的变异系数：•归一化变异系数：. 3、独立权系数. 4、组合（综合）权重. 5.4 安全决策方法•根据决策环境，考虑属性量化程度，把多属性决策（MADM）问题区分为确定性和非确定性决策，相应的方法有确定性多属性决策方法、定性与定量相结合的决策方法、模糊多属性决策方法。
一、确定性多属性决策方法•多属性决策方法是对属性及方案信息进行处理选择的过程•基础依据是决策矩阵A、属性f和（或）方案x的偏好信息（倾向性）•决策矩阵由决策分析人员给出，它提供分析决策问题的基本信息，其元素可以量化、非定量化、模糊确定性多属性决策的决策矩阵多为定量化 1、优势法•过程：从备选方案集 中任取两个方案 ，若决策者认为 劣于 ，则剔去 ，保留 ；若无法区分两者的优劣时，皆保留将留下的非劣方案与R中的第三个方案 作比较，如果劣于 则剔去前者，如此进行下去，经过n-1步后便确定非劣解集 2、连接法（满意法）•决策者对表征方案的每个属性提供一个可接受的最低值，称为切除值只有当一个方案的每个属性值均不低于对应的切除值时，该方案才能保留即•切除值的确定按下式：. 3、分离法•方案中至少有一个属性值超过切除值就被保留，不要求每个属性值都超过切除值，即被接受方案满足：. 应用举例•某生产线安全技术改造方案所涉及的各种因素的集合如表（5-2）•决策矩阵为. 二、评分法•根据预先规定的评分标准对各方案所能达到的指标进行定量计算比较，从而对各个方案排序。
•评分标准：优、良、中、差、最差•评分方法：专家打分后求平均•评价指标体系：技术指标、经济指标、社会指标•计算评价目标的加权系数（判断表）•计算总分：总分高者为首选方案. 三、决策树法•决策树分析方法又称概率分析决策方法，是一种有序的概率图解法，是风险决策的基本方法之一•决策树的结构：由决策点、方案结点、结果节点、方案分支、概率分支等组成决策树）•优点：显示决策过程；能把风险决策的各个环节联系成统一整体，易于比较各种方案的优劣；可定性或定量分析 决策步骤•绘绘制决策制决策树树•计计算概率算概率值值和收益和收益值值•计计算概率点的收益期望算概率点的收益期望值值•确定最确定最优优方案方案. 决策树法的应用举例•某厂因生产需要，考虑是否自行研制一个新的安全装置如果需要评审（评审费5000元），评审通过概率为0.8接下来若采用“本厂独立完成”形式，研制费2.5万元，成功概率为0.7；若采用“外厂协作”形式，研制费4万元，成功概率为0.99无论那种形式，研制成功有6万元收益决策树）. 四、技术经济评价法•1、技术评价 确定评价的技术项目和评价指标集 明确各技术指标的重要程度 分别对各个技术指标评分 进行技术指标总评价（技术价小于0.6的方案不可取）. 2、经济评价•按成本分析的方法，求出各方案的制造费用 确定该方案的理想制造费用 确定经济价（经济价的许用值为0.7）. 3、技术经济综合评价•相对价法：相对价W值越大，方案的技术经济综合性能越好，一般应取W>0.65–均均值值法法–双曲双曲线线法法•优度图法：图中每个方案的技术价和经济价构成的点反映了方案的优度；当技术价、经济价均等于1时的交点为理想优度。
五、稀少事件的风险估计•稀少事件指发生的概率非常小的事件，一般定义为100年才可能发生一次事故的事件，即. 稀少事件的发生概率及风险度. 稀少事件的对比风险•绝对风险：对某一可能发生事件的概率及其后果的估计•对比风险：分为两种，一种是对于发生概率相似的事件，比较其发生的后果；另一种是对于两种后果及大小相似的事件，比较其发生的概率 5.5 模糊决策（评价）•模糊决策模糊决策：利用模糊数学的方法将模糊的安全：利用模糊数学的方法将模糊的安全信息定量化，从而信息定量化，从而对对多因素多因素进进行定量行定量评评价与决价与决策•模糊的安全信息指描述与安全有关的定性模糊的安全信息指描述与安全有关的定性术语术语，，例如例如预测预测事故后果事故后果时时，用灾，用灾难难性的、非常性的、非常严严重、重、严严重、一般等重、一般等术语术语•隶属度隶属度：用：用0~10~1之之间间的一个的一个实实数去度量模糊的数去度量模糊的安全信息安全信息•隶属函数隶属函数：表示不同条件下隶属度的：表示不同条件下隶属度的变变化化规规律 一、建立因素集•因素集指所决策（评价）系统中影响评价的各种因素为元素组成的集合，即. 二、建立权重集•因素集中的各因素对安全系统的影响程度不同，为了反映各因素的重要程度，对各个因素赋予相应的权，权重集为. 三、建立评判集•评判集是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果所组成的集合，即. 四、单因素模糊评判•单因素模糊评判：单独从一个因素进行评判，以确定评判对象对评判集元素的隶属度。
•设对因素集U中第i个因素进行评判，对评判集V中第个j元素 的隶属度为 ，则按第个因素的评判结果，得模糊集合. . 五、模糊决策举例•模糊综合决策模型：B=A·R•设评判某类事故的危险性，一般考虑事故发生的可能性、事故后的严重度、对社会的影响、防止事故的难易程度4个因素；. •评判集表示评判人对评判对象危险性的评价可能是很大、较大、一般、小，则. •对因素集U中所有因素进行单因素评判，对评判集V中所有元素的隶属度分别为行组成评判矩阵：. 综合评判模型. 第六章 灰色理论和安全系统•灰色理论概述：灰的含义及现象、灰色系统、安全系统的灰色特征•灰色理论和安全系统：灰色关联分析与安全系统、灰色建模与安全系统、灰色预测与安全系统、灰色决策与安全系统、灰色控制与安全系统、应用. 6.1 灰色理论概述•一、灰的含义及现象• 信息的多少用颜色表示黑色：信息缺乏白色：信息完全灰色：信息不完全. 非唯一性• 决策上的灰靶思想：灰靶是目标非惟一和目标可约束的统一；是目标可接近、信息可补充、方案可完善、关系可协调、思维可多向、认识可深化、途径可优化 二、灰色系统•信息部分明确、部分不明确的系统为灰色系统。
•本征性灰色系统：不具有物理原型，如社会、经济、农业、生态等客观的抽象系统称为主观的本征性灰色系统•非本征性灰色系统：具有客观实体的实际的物理系统，有些信息暂时不确定，尚未获知 三、安全系统的灰色特征•表征系统安全的参数是灰数：统计数据和监测数据的灰性；•影响系统安全的因素是灰元：影响因素的不完全明确、难以量化、量化值的随机变化；•构成系统安全的各种关系是灰关系：各种因素与系统安全主行为、因素之间、人-机-环境之间、系统与环境之间皆为灰关系 6.2 灰色理论和安全系统•因素相互影响分析的关联度分析•基于白化权函数的灰色统计与灰色聚类法•灰色建模法（数列预测、灾变预测、季节灾变预测、拓扑预测、系统预测）•灰色决策法•灰色提前控制法. 一、灰色关联分析与安全系统•灰色关联度分析方法：根据系统各因素 间或各系统行为间发展态势的相似或相异程度，来衡量关联程度的方法•灰色关联分析包括系统因素分析和系统行为分析•系统因素分析：对影响系统主行为的作用因素进行分析•系统行为分析：对不同系统的行为进行量化对比 关联度•应用实例：分析月均千人负伤率的影响因素. 二、灰色建模与安全系统•灰色系统动态微分方程模型的一般式：. 三、灰色预测与安全系统•数列数列预测预测：：对对系系统统行行为为特征量特征量发发展展变变化的大小化的大小所作的所作的预测预测，利用系，利用系统统的的时间时间序列或空序列或空间间序列序列进进行定行定时时或定空或定空预测预测。
•灾灾变预测变预测：：对对系系统统行行为为特征量在特征量在何何时时超超过过某个某个域域值值的异常的异常值值的的预测预测•季季节节灾灾变预测变预测：灾：灾变发变发生在一年中某个季生在一年中某个季节节或或某个特定某个特定时时区的区的预测预测•拓扑拓扑预测预测：：对对一段一段时间时间内系内系统统行行为为特征数据特征数据波波形的形的预测预测•系系统预测统预测：：预测预测系系统变统变量（因素）之量（因素）之间间发发展展变变化的关系化的关系，，预测预测系系统统中中主主导导因素的作用因素的作用 四、灰色决策与安全系统•灰色决策灰色决策包括灰色局包括灰色局势势决策、灰色决策、灰色层层次决策、次决策、灰色灰色规规划•灰色局灰色局势势决策决策是在事件与是在事件与对对策二元策二元组组合基合基础础上上作的决策；作的决策；灰色灰色层层次决策次决策是将各个决策集是将各个决策集团团（（层层次）的意向与次）的意向与职职能作能作协调协调折衷的决策折衷的决策•灰色决策中的灰靶理灰色决策中的灰靶理论论：决策好比打靶，只要：决策好比打靶，只要进进入某个区域可看作入某个区域可看作满满意的，意的，这这个区域称个区域称为为灰灰靶靶。
•灰色决策方法灰色决策方法应应用于用于安全投安全投资资决策、通决策、通风风系系统统及其他安全系及其他安全系统统的的优优化化设计设计、、伤伤亡事故亡事故预预防、防、尘尘毒治理方案的毒治理方案的优选优选等 五、灰色控制与安全系统•灰色控制：指本征性灰色系统的控制，或系统中含灰参数的控制，或用GM(1,1)模型构成的预测控制示意图）•灰色控制理论应用于安全管理和设备安全控制上•高温高压锅炉给水系统的灰色控制（示意图） （灰色控制示意图）. 六、多目标灰色局势决策在废水治理 中的应用1、工艺条件试验方案的设计 影响水质的主要因素：沉淀方式、絮凝剂、沉降时间、过滤方式2、多目标灰色局势决策方法的应用 确定目标 各目标各因素水平实际效果值的计算 计算各目标的效果测度 计算多目标综合效果测度 最优局势的选择 . 重点和难点（一）•基本概念：系统、系统工程、可靠性工程、危险、安全、事故、安全系统工程；•系统的特性；•安全系统的特点；•安全系统工程的研究对象、研究内容和方法论；•系统安全分析的概念、内容及方法；•危险有害因素的分类，危害辨识的内容；. 重点和难点（二）•重大危险源的概念和识别；•安全检查表及其特点；•预先危险性分析的特点；•故障类型和影响分析的特点；•危险性和可操作性研究中的相关术语和研究步骤；•事件树分析的原理和步骤；•事故树分析方法的特点、步骤、事故树的符号；. 重点和难点（三）•结构函数的定义和性质；•最小割集和最小径集的含义、求法、作用；•顶事件的发生概率；•基本事件的重要度分析；•安全评价、风险、风险率的基本概念；•安全评价的目的、意义、分类；•系统故障概率的计算；. 重点和难点（四）•火灾爆炸指数评价法的步骤；•蒙特法的评价步骤及特点；•单元危险性快速排序法的步骤；•生产设备安全评价方法；•安全管理评价的内容及方法；•决策、准则、属性、安全决策的定义；•决策的分类；•安全决策的要素、类型及步骤；. 重点和难点（五）•属性及权重的量化方法；•安全决策方法（确定性多属性决策方法、评分法、决策树法、技术经济评价法等）；•模糊决策及步骤；•隶属度的概念；•安全系统的灰色特征；•灰色理论与安全系统；. . . . 。