安全系统工程复习资料

1、第一章：概论 安全：指人的身心免受外界（不利）因素影响的存在状态及其保障条件。风险：是危险、危害事故发生的可能性与危险、危害事故严重程度的综合指标。危险源：指系统中具有潜在能量和物质释放危险的、可造成人员伤害、财产损失或环境破坏的、在一定触发因素作用下可能转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置。事故：指造成死亡、伤害、职业病、财产损失或其它损失的意外事件。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。系统具备七个特征：多元性、相关性、统一性、整体性、有序性、环境适应性、系统的整体涌现性。系统工程：以系统为研究对象，以达到系统整体最佳效果为目的对系统

2、的规划、设计、制造、试验和使用等各个阶段进行有效的组织、管理。 安全系统：以人为中心，由于生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素结合成的具有特定功能的有机整体。安全系统工程：应用系统工程的原理与方法，识别、分析、评价、预测、排除和控制系统中的各种危险及危险因素，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，使系统安全性达到最佳状态。 第二章：系统安全分析系统安全分析方法有多种，可适用于不同的系统安全过程分析。在危险因素辨识中得到广泛应用的系统安全分析方法主要有：（1）安全检查表（SCL）；（2）预先危险性分析（PHA）；（3）危险性和可操作性研究（HAZOP

3、）（4）故障类型和影响分析（FMEA）（5）作业条件危险性分析（LEC）（6）鱼刺图法（7）事件树分析（ETA）（8）系统可靠性分析第一节安全检查表（SCL）书27-30页安全检查表：系统地对一个生产系统或设备进行科学的分析，从中找出各种不安全因素，依据检查项目，把找出的不安全因素以问题清单的形式列制成表，以便进行检查和避免漏检。1、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。2、安全检查的内容安全检查软件内容：查意识、查隐患、查事故处理、查管理、查制度。安全检

4、查硬件内容：查生产设备、查辅助设备、查安全设施、查作业环境。3、安全检查的形式和内容按检查的性质，安全检查的形式可分为：一般性检查、季节性安全检查、不定期安全检查、节假日前后的检查4、安全检查表的适用时期、范围：产品、系统生命周期的各个阶段，生产、工艺、规程、管理等各个方面。5、四不放过原则：群众没有受到教育不放过、责任人没有处理不放过、事故原因没有调查清楚不放过、整改措施未落实不放过。安全检查表是把工程、工艺、设备、操作环境、管理等方面的不安全因素，以提问的方式列成表格。通俗来说就是为检查某一系统的安全状况而事先拟好的安全检查项目清单。6、分析步骤：（1）成立编制研发小组（2）确定编制方案（

5、3）收集相关资料（4）辨识危险有害因素（5）编写安全检查表（6）安全检查表使用编制依据A国内外的事故情报B有关法律、法规、标准手册C本单位的经验格式A提问式（非安全专业的自我检查）B对照式程序A收集有关资料B确定系统C确定子系统D找出具体事件E分为人、机、物、环境五个要素F制表7、安全检查表的内容：序号项目名称检查内容检查结果备注检查时间和检查人8、安全检查表的优、缺点优：安全检查是企业安全管理的一种重要手段。采用安全检查表可以避免传统的安全检查中容易发生疏忽、遗漏等弊端，做到全面找出系统危险因素和薄弱环节。编制安全检查表的依据之一是有关的安全规程、规范和标准。因此，使用安全检查表进行检查，可

6、以监督各项安全法规、规章制度执行情况，使安全检查工作标准化和规范化。不同的检查对象有不同的检查表，检查人员依据安全检查表进行安全检查，其检查结果可作为检查人员履行检查职责的凭据，更好地实行安全生产责任制。安全检查表简明易懂，实施方便，易于掌握，能弥补有关人员知识、经验不足的缺陷。应用范围广，不仅可以用于工程项目的设计、施工、验收及机械设备的设计、制造等方面，而且也可以用于在役装置的日常操作、作业环境、人员行为、运行状态及组织管理各个方面。缺：只能对已经存在的对象进行评价，并评价只能是定性的不能给出定量的结果。针对不同的需要，需事先编制大量的检查表，工作量大且安全检查表的质量受编制人员的知识水平

7、和经验影响。第三节：预先危险性分析（PHA）30-34页预先危险性分析：是指在一项工程活动（包括设计、施工、生产、维修等）之前，对系统存在的各种危险因素（类别、分布）、出现的条件以及导致事故的后果进行宏观的，概略分析的危险性等级，提出相应的防范措施，防止这些危险因素发展成为事故，避免考虑不周所造成的损失。1、 预先危险性分析的目的：在系统开发的初期阶段，去辨识系统内原有的主要危险因素，确定事故的危险等级，防止人员接除、使用危险的有害物质及危险工艺。2、 分析步骤（1）确定系统（2）调查系统，收集资料（3）系统功能的分解（4）分析识别危险（5）确定危险等级（6）制定对策措施（7）实施措施危险等级

8、的划分：按危险程度划分:危险等级影响程度定义安全的尚不能造成事故临界的处于事故的边缘状态，暂时还不会造成人员伤亡和财产损失。应予以排除或采取措施危险的必然会造成人员伤亡和财产损失。要立即采取措施。破坏性的会造成灾难性的事故。必须立即排除。按严重后果划分：危险等级影响程度特点灾难性的人员死亡、系统报废危险性的人员重伤、系统大损坏边缘性的人员轻伤、系统小损坏可忽略性的人员无损伤、系统无损坏按事故可能性等级划分：特征等级元件（元素）设备频繁A可能经常经常遇到很可能B发生几次可能发生偶然C可能会发生也许发生很少D不能说不可能并非不可能几乎不可能E概率几乎为0不能说不可能3、预先危险性分析应用范围：凡能

9、对系统造成影响的人、机、物、环境中固有的潜在的危险危害性都可应用预先危险性分析法进行识别。开发研制、方案设计、样机、详细设计、新建、改建、扩建。3、 危险性控制方法（能量转移理论）：限制防止外泄防止逸散时间线路缓冲防护提高材料的耐受力4、 预先危险性分析的特点特点：是在每一项活动之前进行分析，找出危险物质、不安全工艺路线和设备，以便从设计、工艺、设备上考虑采取安全防护措施，使危险因素不致发展为事故，取得防范于未然的效果。优：分析工作做在行动之前，可及早采取措施排除、降低或控制危害，避免由于考虑不周造成损失。对系统开发、初步设计、制造、安装、检修等做的分析结果，可以提供应遵循的注意事项和指导方针

10、。分析结果可为制定标准、规范和技术文献提供必要的资料，根据分析结果可编制安全检查表以保证实施安全，并可作为安全教育的材料。第四节 危险和操作性研究（HAZOP）35-40页危险和操作性研究：是查明生产装置和工艺过程中工艺参数以及操作控制中可能出现的偏差，针对这些偏差，找出原因，分析后果，提出对策的一种分析方法。1、分析步骤前期准备认识问题（找偏离：应有现像对比现实现象）调查偏离，说明偏离分析原因、后果（推断、证实）制定措施统一编制表格 （引导词书35页）2、危险和操作性研究应用范围HAZOP分析即适用于设计阶段，又适用于现有的生产装置。(全寿命周期概念，每两年进行一次)HAZOP分析可以应用于

11、连续的化工过程，也可以应用于间歇的化工过程。3、危险和操作性研究的特点从生产系统中的工艺参数出发来研究系统中的偏差，运用启发性引导词来研究因温度、压力、流量等状态参数的变动可能引起的各种故障的原因、存在的危险以及采取的对策。HAZOP分析所研究的状态参数正是操作人员控制的指标，针对性强，利于提高安全操作能力。HAZOP分析结果既可用于设计的评价，又可用于操作评价；即可用来编制、完善安全规程，又可作为可操作的安全教育材料。HAZOP分析方法易于掌握，使用引导词进行分析，既可扩大思路，又可避免漫无边际地提出问题。4、危险和操作性研究的优、缺点优：利用一组引导词，对状态参数逐一分析和考查可能发生的偏

12、差，因此它能更加完整地识别危险，为改进设计和控制管理提供了很好的依据。缺：做起来比较烦琐，对复杂生产装置和工艺过程的分析需要耗费大量的人力和时间。第五节：故障类型和影响分析（FMEA）40-49页故障类型和影响分析：是采用系统分割的方法，根据需要将系统分割成子系统或元件，然后逐个分析子系统或元件潜在的各种故障类型、原因及对子系统乃至整个系统产生的影响，并制定措施加以预防或消除。1、 故障类型和影响分析的目的：将系统细化、分解找出子系统可能发生的故障模式分析其对系统的影响提出预防措施，提高系统可靠性、安全性2、 故障：指元件、子系统或系统在规定的运行时间、条件内达不到设计规定的功能，因而不能完成

13、规定的任务或任务完成不好。3、 故障类型（故障的表现模式）：是故障呈现的状态。（1）运行过程中的故障（2）过早地启动（3）规定时间不能启动（4）规定时间不停车（5）运行能力降级超量或受阻4、 故障机理、效应机理：形成故障的原因 效应：故障发生后对子系统、系统、元件的影响程度5、 分析步骤确定系统（收集资料）确定分析层次建立故障模式清单、分析影响确定故障等级分析整理、形成文件6、 故障类型和影响分析的适用范围：适用于产品或系统的设计和研发阶段以及从系统到元器件之间任一层次的分析，但通常用于分析较低层次的危险。7、 故障类型和影响分析的优、缺点优：从部件分析到故障，侧重上、下逻辑关系，容易掌握，有

14、针对性，对硬件分析有较大优势对于高风险的系统或子系统采用这种分析方法可以得到比PHA更为精确的结果缺：必须对系统的每个部件或零件都进行分析，从经济上考虑不合理对大型、复杂系统进行分析时，这种分析方法耗费大量的时间和精力只关心单点故障及其对系统的影响，无法识别部件间相互作用的影响，更无法识别它们导致的故障类型的严重程度和发生概率。第六节：事件树分析（ETA）54-55页事件树分析：是从一个初事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程及其结果。事件树分析最初是用于可靠性分析。特点：每一个系统都是由若干个元件组成的，每一个元件对规定的功能都存在具有和不具有两种可能。1、分析步骤确定初

15、始事件找出环节事件（判定安全功能）建立事件树（从左到右）事件树简化分析2、事件树分析特点：搞清楚初期事件到事故的过程，系统地图示处各种故障与系统成功、失败的关系；提供定义事故树顶上事件的手段；可用于事故分析。3、事件树分析的定量计算就是计算每个分支发生的概率。已知条件：每个因素的概率（可靠度）如果各个因素的可靠度已知，根据事件树就可以求出系统的可靠度。每个分支成功的可靠度等于分支上各因素成功可靠度乘积。举例：若泵A、阀门B、阀门C的可靠度分别为P(A), P(B), P(C),则系统的可靠度为：P(S)= P(A) P(B) P(C);系统的失败概率（不可靠度）：F(S)= 1 P(S)；第七

16、节：系统可靠性分析56-71页1、 可靠性与可靠度可靠性：系统、设备或元件等在规定的条件下，在规定时间内，完成指定功能的能力可靠度：系统、设备或元件等在规定的条件下和预期的使用期内完成指定功能的概率2、 安全性：人们在某一种环境中工作或生活感受到的危险或危险是以知的，并且是可控制在可接受的水平上。设：S代表安全性，D代表危险性，则有S=1-D3、 风险性：指在一定时间内，造成人员伤亡和财产损失的可能性，其程度可用发生概率和损失大小的乘积来表示。4、 可靠度、维修度和有效度及其关系可靠度（R(t)）：产品不发生故障的概率。维修度（M()）:在发生故障后的某段时间内完成维修的概率。有效度（A(t,

17、)）:在某种使用条件下和规定的时间内，系统或产品保持正常使用状态的概率。A(t,) = R(t)+（1- R(t)）M()5、 维修三要素维修性设计时，要做到产品发生故障时，易于发现或检查，且易于修理维修人员要有熟练的技能维修设备、后勤系统要优良。6、 故障前平均工作时间(MTTF)58页故障前平均工作时间指不可修复的产品，由开始工作直到发生故障前连续的正常工作时间。 MTTF=E(t)= 0tf(t)dt7、 平均故障间隔时间（MTBF）58页 平均故障间隔时间指产品发生了故障后经修理或更换零件仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。 MTBF=i=1ntin8、 平均故障修复时间（

18、MTTR）58页平均故障修复时间指产品出现故障后到修复正常工作时所需要的时间。 MTTR = i=1nin9、 可靠度函数58-60页设可靠度为R(t)不可靠度为F(t)则有R(t)+F(t)=1f(t)称为故障概率密度函数则 R(t)=0f(t)dt F(t)=0tf(t)dt记（t）为故障率则有（t）=f(t)R(t) 化简得R(t)=exp-0t（t）dt10、故障率曲线60-61页当故障率（t）为常数时，则有（t）=所以可靠度为R(t)=exp-0t（t）dt=exp-0tdt=e-t故障率密度函数为f(t)=（t）R(t)= e-t则MTTF=E(t)=1 且为系统寿命则=1 （当t

19、1时e-t=1-t）当故障概率密度函数是指数分布时，故障就是常数，系统处于偶然故障期。11、 系统可靠度计算（1） 串联系统69页系统可靠度小于或至多等于各串联单元可靠度的最小值Rs(t)=i=1nRi(t) Fs=1- Rs若所有单元的故障都服从指数分布，则Rs(t)=i=1ne-it=e-st 所以服从指数分布的单元组成的串联系统仍服从指数分布，系统故障率等于各单元故障率之和，即：s(t)=1+2+n= i=1ni(t)由此可见，从设计角度考虑，要提高串联系统的可靠度，应当：提高单元可靠度，即减小i ；尽可能减小串联单元数目；等效地缩短任务时间t。（2） 并联系统69-70页设系统中各个单

20、元是相互独立的，各单元的不可靠度为F1,F2,F n ,且并联系统的不可靠度为Fs，更具乘法定理，有Fs=F1*F2*F n=i=1nFi 由Fs=1- Rs可得并联系统的可靠度为：Rs=1-Fs=1-i=1n（1-Ri）若单元可靠度是时间t的函数，且服从指数分布时，则有 Rs=i=1n（1-e-it）实际系统多是串并联的组合所以要先转换成单纯的串联或并联系统，然后求系统的可靠度。第三章：事故树分析第一节：事故树分析概述概念：事故树分析(Fault tree analysis)：又称故障树分析，是从结果到原因找出与灾害事故有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的作图分析法。特点： 结果：系统可能

21、发生的事故放在图的最上面，称为顶上事件 原因： 可能是其他一些原因的结果，称为中间原因事件，应继续往下分析。直到找出不能进一步往下分析的原因为止，这些原因称为基本原因事件。图中各因果关系用不同的逻辑门联结起来，这样得到的图形象一棵倒置的树。具有的优点：事故树分析法是采用演绎方法分析事故的因果关系，能详细找出系统各种固有的潜在的危险因素，为安全设计、制定安全技术措施和安全管理要点提供了依据。能简洁、形象表示出事故和各种原因之间因果关系及逻辑关系。在事故树分析中顶上事件可以是已发生的事故，也可以是预想的事故。通过分析，找出原因，采取对策措施加以控制，从而起到预测预防事故的作用。可选择最感兴趣的事故

22、作为顶上事件分析，这和事件树不同，事件树是由一个故障开始，而引起的事故不一定是使用者最感兴趣的。事故树分析法既可以用于定性分析，也可以用于定量分析。通过定性分析，确定各种危险因素对事故树影响的大小，从而掌握和制定防灾控制要点；而定量分析，则能计算出顶上事件发生的概率，并可以从数量上说明危险因素的重要度，为实现系统最佳安全目标提供依据。 具有的缺点：编制者应对系统非常熟悉和有丰富的经验，并且要准确的掌握好分析方法。对很复杂的系统，编出的事故树很庞大，这给定性定量分析带来一定的困难，有时甚至连计算机都难以实现。要对系统进行定量分析，必须知道事故树中各事件的故障率，如果这些数据不准确则定量分析便不可

23、能。了解事故树分析的基本程序：确定和熟悉分析系统。明确分析的范围和边界，广泛收集系统发生过的事故。确定顶上事件。坚持一个事故编一棵树的原则。事故发生的概率。找出系统的所有潜在危险因素和薄弱环节。确定不予考虑的事件。与事故无关的原因编制事故树可不予考虑。确定分析的深度。编制事故树。从顶上事件开始，采取演绎分析方法，逐层向下找出直接原因事件，直到所有最基本的事件为止。事故树定性分析。从事故树结构上求最小割集和最小径集。事故树定量分析。事故发生的概率。事故树采用的符号包括：74-78页1、事件符号。（1）矩形符号。矩形符号表示顶上事件和中间事件。（2）圆形符号。圆形符号表示基本原因事件即基本事件。（3）菱形符号。表示省略事件，即没有必要详细分析或原因不明确的事件。表示二次事件，如由原始灾害引起的二次灾害，即来自系统之外的原因事件。（4）房形符号。表示正常