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第一章 重点,1、两类安全工作方法 问题出发型 问题发现型 2、基本概念 （1）系统（特征：整体性、相关性、目的性、有序性、环境适应性） （2）系统工程是是以系统为研究对象，以达到总体最佳化为研究目标，是一种综合性的管理工程技术。 （3）安全，是指免遭不可接受危险的伤害，是一种使伤害或损害的风险限制在可以接受的水平的状态。 (4)危险，指在引起人身伤亡、设备破坏或降低完成预定功能能力的状态。研究表明，利益影响人们承受危险的程度。 安全系统工程 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（是一整套管理程序和方法体系）。,第二章 重点,1、系统安全分析：就是采用安全系统工程的方法和原理找出影响系统正常运行的各种事件出现的条件以及可能导致的后果，寻求消除和控制危险的对策，最大限度地实现系统安全。 2.安全检查的目的和作用 目的：及时发现并消除生产过程中由于设备、工作环境、人员操作等存在的可能发生事故的隐患，防止事故发生。 作用：发现不安全状态、不安全行为以及管理缺陷的有效途径。 3.安全检查的内容 安全检查的内容主要是查思想、查管理、查隐患、查事故处理 4.“三同时” 5.“四不放过”,6.优点 （1）全面性和系统性；（4M) （2）有明确的检查目标；（某一工序、某一地点、某一具体设备） （3）简单易懂，容易掌握； （4）有利于明确责任； （5）有利于安全教育； （6）可以事先编制； （7）随科学和标准的变化，不断变换 7.现代工业生产的特点： 四新：新工艺、新技术、新能源和新材料 三化：大规模化、复杂化和高度自动化,1.通过PHA可以做到： （1）识别出系统中可能存在的所有危险源； （2）识别出危险源可能导致的危害后果 （3）根据风险程度对其分级 （4）确定风险控制措施。 2.危险源包含3个要素 （1）潜在危险性（2）存在状态（3）触发因素 3.风险分级 （1）安全的（2）临界的（3）危险的（4）灾难性的,4.风险控制措施 （1）降低事故发生的概率：预防性措施 （2）低事故后果的严重程度：保护性措施及应急性措施降 5.（1）故障（2）故障类型（3）故障影响 （4）故障严重度 分为轻微的、临界的、严重的、致命的四级 6.一般来说，一个元素至少有4种可能的故障类型: 意外运行；运行不准时；停止不及时；运行期间故障。,1.风险矩阵法-故障等级 2. 危险和可操作性研究 （1）基本思想 即各个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能识别更多的问题 （2）分析的目的是 系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定过程的偏差是否导致不希望的后果 3.引导词 （1）NONE（不或没有）（2）MORE（过量）（3） LESS（减少） （4）AS WELL AS（伴随） （5）PART OF（部分）（6） REVERSE（相逆）（7） OTHER THAN（异常）,风险率矩阵图,概率,1,2,3,4,1,2,3,4,严重度,4 鱼刺图法,鱼刺图（Fishbone chart）又称为因果分析图、因果图、特性图或树枝图；鱼刺图由原因和结果两部分组成。,5 作业危害分析,作业危害分析（Job Hazard Analysis，JHA）又称作业安全分析（Job Safety Analysis，JSA）、作业危害分解（Job Hazard Breakdown），是一种定性风险分析方法。 作业的选择 事故频率和后果 严重的职业伤害或职业病 新增加的作业 变更的作业 不经常进行的作业,事件树分析（Event Tree Analysis）法是一种逻辑的归纳法，它在给定一个初因事件的情况下，分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果，从而定性与定量的评价了系统的特性，并帮助分析人员以获得正确的决策，,6.事件树分析,原因事件,若泵A、阀门B、阀门C的可靠度分别为.95,0.9,0.9,计算成功的概率。 P(S)= 0.95 0.9 0.9=0.7695 F(S)= 1 P(S)=10.7695=0.2305,事故树分析 1.事件符号 矩形、圆形、房形、菱形 2.逻辑门符号 与门、或门、非门、条件与门、条件或门、表决门、异或门,3、布尔代数的运算法则,等幂律 AAA A AA 交换律 ABBA A BB A 结合律 （AB）CA（BC） （A B） CA （B C）,布尔代数的变量只有0和1两种取值，它所代表的是某个事件存在与否或真与假的一种状态，不表示数量上的差别。布尔代数中有“或”（+，）、“与”（，）、“非”三种运算。,分配律 A （BC）（A B）（A C） A（B C）（AB）（AC） 吸收律 AA BA A （AB）A 零一律 ：A+1=1 A 0=0 同一律： A+0=A A 1=A 互补律 AA A A 对合律 （A）A 德莫根律 （AB）A B （A B）AB,二、最小割集与最小径集,1、割集和最小割集,割集：事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件都发生时，顶上事件必然发生。 如果在某个割集中任意除去一个基本事件就不再是割集了，这样的割集就称为最小割集。也就是导致顶上事件发生的最低数量的基本事件集合。,2、最小割集的求法,行列法 布尔代数化简法,行列法 行列法是1972年由富赛尔(Fussel)提出的，所以又称富塞尔法。 从顶上事件开始，按逻辑门顺序用下面的输入事件代替上面的输出事件，与门横向列出，或门纵向展开，逐层代替，直到所有基本事件都代完,再利用布尔代数化简，其结果为最小割集。 布尔代数化简法 事故树经过布尔代数化简，得到若干交集的并集，每个交集实际就是一个最小割集。,用行列法求最小割集,用布尔代数法求最小割集,P76图320化简,4径集与最小径集 在事故树中，当所有的基本事件都不发生时，顶上事件肯定不会发生。 然而顶上事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些基本事件不发生顶上事件就不会发生。 这些不导致顶上事件发生的基本事件的集合称为径集。 径集是表示系统不发生故障而正常运行的模式。,同样在径集中也存在相互包含和重复事件的情况，去掉这些事件的径集叫最小径集。也就是说凡不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合称为最小径集。 在最小径集里，任意去掉一个基本事件就不成其为径集。 事故树有一个最小径集，顶上事件不发生的可能性就有一种。最小径集越多，顶上事件不发生的途径就越多，系统也就越安全。,5最小径集求法 最小径集的求法是利用最小径集与最小割集的对偶性，首先画事故树的对偶树，即成功树，求成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。 成功树的画法是将事故树的“与门”全部换成“或门”，“或门”全部换成“与门”，并把全部事件发生变成不发生，就是在所有事件上都加“-”，使之变成原事件补的形式。经过这样变换后得到的树形就是原事故树的成功树。,同理可知，画成功树时事故树的“与门”要变成“或门”，事件也都要变为原事件非的形式。 条件与门、条件或门、限制门的变换方式同上，变换时把条件作为基本事件处理。 用最小径集表示的等效树也有两层逻辑门，与用最小割集表示的等效树比较，所不同的是两层逻辑门符号正好相反。,最小割集和最小径集在事故树分析中的作用,最小割集和最小径集在事故树分析中的作用 (1)最小割集事故树分析中的作用 表示系统的危险性 表示顶事件发生的原因组合 为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施 利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重 要度和方便地计算顶事件发生的概率。 (2)最小径集事故树分析中的作用 表示系统的安全性 选取确保系统安全的最佳方案 利用最小径集同样可以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。,用最小割集表示的等效事故树,用最小径集表示的等效事故树,用最小割集表示的结构函数 最小割集：K1=x1 ,x3 , K2=x1 , x5 , K3=x2 , x3 , x4 , K4=x4 , x5 T = x1 x3 + x1 x5 + x2 x3 x4 + x4 x5 用最小径集表示的结构函数 最小径集： P1=x1,x4 ,P2=x1,x2 ,x5 ,P3= x3 , x5 T= (x1+x4)(x1+x2+x5)(x3+ x5),3 基本事件的结构重要度分析,在假定各基本事件的发生概率相等的前提下,分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度。,y=(x1 ,x2 ,xi , xn) 当基本事件xi的状态从0变到1,其他基本事件的状态保持不变,顶上事件的状态有3种可能的情况： 1）无论xi 是否发生,顶上事件都不发生； (xi=0 , x)=0, (xi=1 , x)=0 之差=0 2）顶上事件的状态随xi状态的变化而发生变化； (xi=0 , x)=0, (xi=1 , x)=1 之差=1 3）无论xi 是否发生,顶上事件都发生； (xi=0 , x)=1, (xi=1 , x)=1 之差=0,(二)、利用最小割（径）集近似判断,一阶最小割集中的基本事件结构重要度最大； 仅在同一最小割集中出现的所有基本事件,相等； 若所有最小割集均不含有共同元素,则低阶最小割集中的基本事件结构重要度系数大于高阶中的； 例 x1, x2, x3 x4, x5 x6、 x7, x8, x9, x10 4）若与两个基本事件有关的最小割集的阶数相同,则出现次数多的结构重要度大； 例 x1, x2, x4、 x1, x2, x5 、x1, x3, x6、 x4, x7 5） 若两个基本事件在所有最小割集中出现的次数相等,则在低阶最小割集中出现的基本事件的结构重要度大； 例 x1, x3、 x2, x3, x5 、x1, x4、 x2, x4, x5,(二)、利用最小割（径）集近似判断（续）,6） 利用近似公式计算,例 x1, x3 x1, x4 x2, x4, x5 x2, x5, x6 x2, x3, x6,在进行事故树定量分析时，应满足几个条件： 各基本事件的故障参数或故障率已知，且数据可靠； 在事故树中应完全包括主要故障模式 对全部事件用布尔代数作出正确的描述 在进行事故树定量计算时，一般做以下几个假设： 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； 假定故障分布为指数函数分布。,二、顶上事件发生的概率 1如果事故树中不含有重复的或相同的基本事件，各基本事件又都是相互独立的，顶上事件发生的概率可根据事故树的结构，用下列公式求得。 用“与门”连接的顶事件的发生概率为： 用“或门”连接的顶事件的发生概率为： 式中：qi第i个基本事件的发生概率（i=1，2，n）。,【例 】求图所示事故树顶上事件发生概率。各基本事件的发生概率如图示。,（1）求A2的概率： qA2 = 1- (1-q5)(1-q6) (1-q7) = 1- (1-0.05)(1-0.05)(1-0.01) = 0.106525 （2）求A1的概率： qA1 = q2 qA2q3q4 = 0.80.10652510.5 = 0.04261 （3）求顶上事件的发生概率： g = qT = 1- (1- qA1)(1-q1) = 1- (1- 0.04261)(1-0.01) = 0.05218,2但当事故树含有重复出现的基本事件时，或基本事件可能在几个最小割集中重复出现时，最小割集之间是相交的，这时，应按以下几种方法计算。,例如：某事故树共有2个最小割集： E1=X1，X2， E2=X2，X3，X4 。 已知各基本事件发生的概率为： q1=0.5； q2=0.2； q3=0.5； q4=0.5； 求顶上事件发生概率？（重复事件）,例如：某事故树共有3个最小割集：试用最小割集法计算顶事件的发生的概率。 E1=X1，X2， X3 ， E2=X1，X4 E3=X3，X5 已知各基本事件发生的概率为： q1=0.01； q2=0.02； q3=0.03； q4=0.04； q5=0.05 求顶上事件发生概率？,例如：某事故树共有4个最小径集， P1=X1，X3 ， P2=X1，X5 , P3=X3，X4, P3= X2， X4，X5 已知各基本事件发生的概率为： q1=0.01； q2=0.02； q3=0.03； q4=0.04； q5=0.05 试用最小径集法求顶上事件发生概率？,三、基本事件的概率重要度,基本事件的重要度：一个基本事件对顶上事件发生的影响大小。 基本事件的结构重要度分析只是按事故树的结构分析各基本事件对顶事件的影响程度，所以，还应考虑各基本事件发生概率对顶事件发生概率的影响，即对事故树进行概率重要度分析。,事故树的概率重要度分析是依靠各基本事件的概率重要度系数大小进行定量分析。所谓概率重要度分析，它表示第i个基本事件发生的概率的变化引起顶事件发生概率变化的程度。由于顶上事件发生概率函数是n个基本事件发生概率的多重线性函数，所以，对自变量qi求一次偏导，即可得到该基本事件的概率重要度系数。,xi基本事件的概率重要度系数： 式中：P（T）顶事件发生的概率； qi 第i个基本事件的发生概率。 利用上式求出各基本事件的概率重要度系数，可确定降低哪个基本事件的概率能迅速有效地降低顶事件的发生概率。,例如：某事故树共有2个最小割集：E1=X1，X2， E2=X2，X3。已知各基本事件发生的概率为： q1=0.4； q2=0.2； q3=0.3；排列各基本事件的概率重要度，,四、基本事件的关键重要度（临界重要度） 当各基本事件发生概率不等时，一般情况下，改变概率大的基本事件比改变概率小的基本事件容易，但基本事件的概率重要度系数并未反映这一事实，因而它不能从本质上反映各基本事件在事故树中的重要程度。 关键重要度分析，它表示第i个基本事件发生概率的变化率引起顶事件概率的变化率，因此，它比概率重要度更合理更具有实际意义。,基本事件的关键重要度： 式中： 第i个基本事件的关键重要度系数； 第i个基本事件的概率重要度系数； P（T）顶事件发生的概率； qi 第i个基本事件发生概率。,三种基本事件重要系数的区别： 1）结构重要度系数：是从事故树图的结构来分析基本事件的重要性 2）概率重要度系数：是反映各基本事件概率的增减对顶上事件发生概率影响的敏感度 3）临近重要度系数：是从概率和结构双重角度来衡量各基本事件重要性的一个评价标准,例如：某事故树共有2个最小割集：E1=X1，X2， E2=X2，X3。已知各基本事件发生的概率为： q1=0.4； q2=0.2； q3=0.3；排列各基本事件的关键重要度，,第八节 系统可靠性分析,可靠性技术原本是为了分析由于机械零部件的故障，或人的差错而使设备或系统丧失原有功能或功能下降的原因而产生的学科。 可靠性分析在安全系统工程中占有很重要的位置。,一、基本概念,1.可靠性、可靠度:R(t)-Reliability 可靠性是指系统、设备或元件（产品）等在规定的时间内和规定的条件下，完成其特定功能的能力； 可靠度是指系统、设备或元件等在预期的使用周期（规定的时间）内和规定的条件下，完成其特定功能的概率； 规定时间：指产品的工作期限，可以用时间单位、也可以用周期、次数、里程或其他单位表示； 规定功能：通常用产品的各种性能指标来表示。 2.维修度:M()-Maintainability 是指系统发生故障后在维修容许时间内完成维修的概率。,3、贮存寿命：在规定的贮存条件下，产品从开始贮存到丧失其规定的功能的时间称为贮存寿命。 4、有效度A(t,)：可修复系统在规定的使用条件和时间内能够保持正常状态的概率。 给定某系统的可靠度、维修度和有效度分别为R（t)、M () A(t,)，则有 A(t,)=R（t)+1- R（t)M () 由此式知， 1.要提高系统的有效度有两个各途径： （1）提高系统的可靠度(2)提高系统的维修度 2.对于不可修复系统，系统的有效度就是系统的可靠度 3.对于可修复系统，系统的有效度大与系统的可靠度,1.平均无故障时间（MTTF：Mean Time To Failure) 是指系统由开始工作到发生故障前连续正常工作的平均时间(度量不可修复系统的可靠度)； 2.平均故障间隔时间（MTBF: Mean Time Between Failure ） 是指可修复系统发生了故障后经修理后仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间； 3.平均故障修复时间（MTTR: Mean Time To Repair ） 是指可修复系统出现故障到恢复正常工作平均所需的时间。,元件寿命周期的故障率，与该元件所处的寿命阶段密切相关。如图所示，由于曲线形似浴盆，故俗称浴盆曲线。该曲线表明，在元件或系统的寿命周期初期，因系统需磨合，因此故障率较高；寿命周期的后期，则因系统部分元件的磨损使故障率也明显提高；而中期阶段则故障率较为稳定。,四、系统可靠度计算,1串联系统 元件间的相互联接有两种情况，一种是各元件为串联关系，意思是串联的几个元件只要一个元件发生故障，工艺过程就会故障。 串联联接的元件，总的可靠度、故障率及其寿命的其计算公式为：,提高串联系统可靠度的途径 1）提高各子系统的可靠度； 2）减少串联级数； 3）缩短任务时间。,当各单元服从指数分布时：,2、并联系统 并联的各元件用逻辑与门表示，意思是并联的几个元件同时发生故障，会引起工艺过程发生故障或事故。并联联接的元件 系统的不可靠度（故障概率）等于各元件不可靠度（故障概率）相乘，其计算公式为： 总的可靠度由下式得到： 式中Ri是各个元件的可靠度。,第三章 系统预测技术,1、预测的组成：1)预测信息（2）预测分析（3）预测技术（4） 预测结果：,状态。指某一事件在某个时刻（或时期）出现的某种结果。 状态转移过程。事件的发展，从一种状态转变为另一种状态，称为状态转移。 马尔可夫过程。在事件的发展过程中，若每次状态的转移都仅与前一时刻的状态有关，而与过去的状态无关，或者说状态转移过程是无后效性的，则这样的状态转移过程就称为马尔可夫过程。,几 个 基 本 概 念,一、销售状态预测,例一个企业的产品销售状况,必定处于畅销和滞销两种不同状态之一。如果现在(0期)处于畅销状态记为u1则畅销的概率为1,记为 ,滞销状态记为u2, 则滞销的概率为0，记为 ,状态概率向量P(0)=(1,0),假定根据调查资料整理，发现当它处于u1时，下个月仍处于u1的概率为0.7，转移到u2的概率是0.3，而当它处于u2时，下个月到u1的概率是0.4，仍处于u2的概率是0.6，据此情况，得到销售状态转移概率矩阵：,试计算今后半年各个月 的状态概率,并对产品销 售状况进行预测,第四章 系统安全评价重点,1.安全评价的定义：是以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程的原理和方法，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。 2.安全评价原理：相关性原理、类推原理、惯性原理和量变到质变原理 3.安全评价的程序。 准备阶段、危险、有害因素分析、定性定量评价、提出安全对策措施、形成安全评价结论及建议、编制安全评价报告。,图41 安全评价内容,安全评价目的 安全评价的目的是寻求最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。包括以下4个方面： 1) 系统地从计划、设计、制造、运行、贮运和维修等全过程进行安全控制 2) 对潜在危险进行定性、定量分析和预测，建立使系统安全的最优方案，为决策提供依据，评价过程中分析系统存在的危险源、分布部位、数目、事故的概率、事故严重度，预测以及提出应采取的安全对策、措施等，决策者可根据评价结果从中选择最优方案和管理决策 3) 为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件 4) 促进实现本质安全化,安全评价意义 1) 安全评价有助