安全工程学培训教程

安全工程学

钱新明（教授博士生导师）爆炸科学与技术国家重点实验室第一章概论第一节安全的现状

第二节安全科学与工程的发展沿革第三节安全工程学的基本概念第四节安全系统工程的研究对象和研究内容第一节安全的现状安全的现状当前社会意外事故频发和严重，事故造成的经济损失高达3~5%GDP；国家、社会和人民对安全健康的意愿不断提高。我国每年人为技术导致的意外事故（工伤事故和交通事故）每年有14多万人丧生，每年因公路交通事故、铁路路外事故死亡8万多人；其次是矿山事故，特别是煤矿事故，每年矿山因工死亡1万多人，其中煤矿占90%以上。公安部门的调查表明，我国存在有13.82万处重大火灾隐患。职业病发病率居高不下，全国有两千多万工人在高尘毒和高噪音的环境中作业。今年上半年全国安全生产形势总体稳定，主要表现为“四个下降、一个稳定”的特点。

1、全国伤亡事故总量下降

2、全国重、特大事故下降

3、大部份行业和领域伤亡事故下降

4、3月份以来煤矿伤亡事故下降

5、大部分地区安全生产状况较为稳定2005年上半年全国安全生产的形势

—（国家安全生产监督管理局调度中心数据）

2005年上半年全国安全生产的主要特点1、特别重大事故情况

全国发生特别重大事故7起，死亡484人，同比增加2起、282人。其中：煤矿企业发生4起，死亡366人，同比增加1起、260人；火灾事故发生1起，死亡31人，同比起数持平，死亡人数减少23人；道路交通发生2起，死亡87人，同比增加2起、87人；水上交通未发生特别重大事故，同比减少1起、42人。

2、特大事故情况全国发生特大事故52起，死亡835人，同比减少15起、118人。其中：工矿商贸企业发生23起，死亡393人，同比减少2起、死亡人数增加37人。其中：煤矿企业发生20起，死亡338人，同比增加5起、116人。

2005年上半年安全生产的主要问题主要表现为“三个上升、两个多发”。

1、全国特别重大事故上升

2、部分行业和领域的特大和特别事故上升

3、部分地区特大事故上升

4、危险化学品事故多发

5、重大未遂伤亡事故多发爆炸事故和恐怖爆炸是造成社会不稳定的重要原因，爆炸是威胁公共安全的主要形式，爆炸安全是公共安全的重要组成部分，是保护人民生命和财产安全，维持社会稳定，促进国民经济持续健康发展，和创造和谐社会的重要保障之一。根据爆炸发生的机理和过程，爆炸安全涉及各种重大事件、事故和灾害可以分为生产系统中的爆炸、社会生活中的爆炸和极端恐怖爆炸三个方面。

爆炸安全2001—2004年间全国工矿企业重特大、特别重大事故统计表

“太原市北郊区烟花厂特大爆炸事故”录像片

第二节安全科学与工程的发展历史马斯洛（Maslow）“人的需要层次理论”1943年发表的《人类动机的理论》(ATheoryofHumanMotivationPsychologicalReview)生理的需要安全的需要社交的需要尊重的需要自我实现的需要劳动人民在日常的生活积累中和死亡、疾病斗争的成果。中国古代医书中防止中毒的措施(隋朝巢方著《病源诸侯论》，记述了防止中毒的措施；明代李时珍《本草纲目》记述了铅中毒的现象)；1637年宋应星在《天工开物》中，详细介绍了通过抽放瓦斯防止爆炸的技术措施。

安全工程的由来与发展1730年，英国设计出煤矿井下通风换气方法。1754年亨克利出版了《矿工肺病和冶金工疾病》一书。1815年，戴维发明矿工安全等。蒸汽动力的发展，相继引发了安全阀、压力表、水位计、高压锅炉水压检验等安全装置和安全措施。1817年英国创建了检验公司(为了防止事故)。1833年美国制定了《蒸汽船检验规则》。1844年英国制定了《工厂法》，规定机器设备安装安全装置。1864年英国创办了锅炉保险公司。电力的应用也引发了电力安全，产生了接地、接零、绝缘、避雷针等，进而产生防爆电器设备、安全仪表、防护装置等到广泛应用。美国于1880年成立了机械工程师学会（ASME），并于1925年制定了压力容器标准。

十九世纪末和二十世纪初，西方进入资本主义发展时期。工业规模的扩大，事故不断增加。各国纷纷颁布安全法令，制定职业病条例。到1919年，联合国成立了国际劳工局（ILO）。

二战后，工业革命不断加速，原子能工业和尖端工业诞生。石油化工钢铁冶金等传统工业的迅猛发展，导致事故不断加剧，环境污染越发严重。美、英、日等国分别于1971，1972和1973年相继制定了安全卫生法（2002年中国制定了《安全生产法》）。

系统安全工程的由来和发展

1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星。美国为了追赶前苏联的空间优势，实行所谓的研究、设计、施工齐头并进的方法，匆匆进行导弹技术的开发。由于对系统的可靠性安全性研究的滞后，导致在一年半的实验中，连续发生了四次重大事故。美国空军不得不以系统工程的方法研究导弹系统的可靠性和安全性。

1962年美军方第一次提出了“AF弹道导弹开发系统安全工程”（systemsafetyengineeringfordevelopmentofAFballisticmissile）的概念。进而制定了“武器系统安全标准”。为后来发射多弹头导弹成功创造了条件。

1966年，美国国防部采用了空军的安全标准，制定了MIL-STD-83130，1969年7月发表了系统安全工程程序标准MIL-STD-882，这项标准的制定，奠定了系统安全工程的基础。

1965年，美国波音公司和华盛顿大学在西亚图召开了系统安全工程专门学术会议，以波音公司为中心对航空工业开展安全性和可靠性分析和设计的研究。在到导弹和超音速飞机的安全性评价方面，取得了良好的效果。但由于NASA对这种方法不重视，导致1967年三名阿波罗宇航员被烧死的事件。1974年，美国原子能委员会发表了商用核电站危险性概率风险评价报告，WASH-1400报告。采用了事件树和故障树等方法，即著名的“概率风险评价”（PRA）方法，评价报告的研究论文在“SCIENCE”发表后，引起了世界的关注。英国以原子能公司为中心，从60年代中期开始收集数据，对系统的安全性和可靠性，建立了系统可靠性数据库。

美国道化学DOW公司1964年“火灾爆炸指数评价法”，1997年发展到第七版。英国帝国化学公司ICI于1974年“蒙德评价法”加了毒性因素。我国安全系统工程开始与20世纪70年代末。80年代中期得到了发展。日本在70年代引进了系统安全工程的方法，但发展迅猛。从1971年科技联盟召开“可靠性安全性技术讨论会”以来，在电子、铁路、汽车、原子能、化工、冶金等许多领域得到了广泛的应用。

第三节富安全装工程学翁的基本震概念安全、安桌全科学与秆安全工程安全，是占指人的身锣心免受外罪界因素危仅害的存在盏状态(即研健康状况殖)及其保交障条件。安全科学补，是指从尤人体免受岩外界因素净危害的角乱度出发，成在改造客衣观世界的练过程中，则对整个客傅观世界及萄其规律的趴进一步认谎识。安全工程巨，是指在迫具体的安排全存在领误域中，运抱用综合集闹成技术，收以保障人叼体动态安主全的方法愁、手段、沙措施。安全学科理学工学社会科学医学法学管理学安全学科与其他学科的关系安全科学尾与其他学乏科的关系系统定义：芬由相互消作用和哈相互依挤赖的若截干作成粒部分结饶合成的坑具有特床定功能缠的有机待整体。奴系统有隔自然系垃统和人锄造系统回、封闭匹系统和未开放系跟统、静钥态系统枯和动态捎系统，嗓实体系钻统与概的念系统漏、宏观霜系统与咐微观系袭统、软赔件系统冰与硬件年系统。特点：整体性相关性目的性有序性环境适应俯性系统工贵程定义：组织管理筋系统的规趣划、设计起、制造、表试验和使诵用的科学也方法，是个一种对所外有系统都宰具有普通榆意义的科跃学方法。系统工似程属于见工程技征术范畴尘，主要桌是组织罩管理各兰类工程浩的方法嗓论，即订组织管闭理工作卵；系统工搜程是解疾决系统歇整体及备其全过响程的优桐化问题乔的工程拥技术；系统工程描对所有系延统都具有他普遍适用雁性。可靠性、抢可靠度、雀可靠性工碍程可靠性酬：系统俯在规定塞的条件荐下在规逐定的时痒间内完反成规定爬功能的蹦能力。可靠度：背衡量系统眨可靠性的怕标准。指骨系统在规陪定的时间惧内完成规过定功能的敞概率。R不可靠食度：系凑统在规船定的时统间内不辛能完成蜘规定功嘱能的概章率。（1-R够）可靠性工宽程：研究晋系统可靠枯性的工程狂技术。可由靠性工程景要解决的比是如何提蒜高系统可贴靠度，使色系统在其消寿命周期欣内正常运活行，圆满被完成其规番定功能的两问题。安全系孝统工程定义：采用系统致工程的基久本原理和拜方法，预狮先识别、爆分析系统虎存在的危召险因素，劲评价并控签制系统风螺险，使系脆统安全性禽达到预期醒目标的工症程技术。理论基础尼：安全科路学、系统乡丰科学。追求：望整个系偷统的安码全和系鼓统全过羊程的安孔全。重点：系年统危险因旨素的识别月，分析，胸系统风险福评价和系摄统安全决矩策与事故游控制。危衬险源辩识僚、评价、缩慧控制是中污心。达到的券预期：洽将系统梢粉线控税制在人蔬们能够煮容忍的盈限度内贿。在现细有经济衫技术条延件下，莫最经济滑最有效制的控制挠事故。第四节跳安全系统竭工程的研遣究对象和山研究内容安全系激统工程团的研究篇对象—“人—斑机—环强”系统人子系雷统。机器子系守统。环境子追系统安全系雾统工程完的研究县内容系统安全钱分析—找蓝出危险系统安全映评价—评缺价危险程纽奉度安全决季策与事触故控制饭—控制向、减少眯危险安全系统卸工程的方扯法论从系统犁整体出恋发的研池究方法本质安匪全方法人—机炉匹配方吐法安全经济情方法系统安换全管理挑方法安全系统舟工程的应挨用特点系统性预测性层次性择优性技每术管理融合阻性第二章区伤亡哭事故分再类及统耍计分析坐方法第一节陆企业职工捞伤亡事故兰分类标准第二节牲伤亡事故妙统计与数变学分布第一节企业职工档伤亡事故研分类标准凯—GB预644导1--餐861名词、挎术语1.1伤亡事土故：指秘企业职锄工在生卸产劳动翅过程中慢，发生泳的人身银伤害（雁以下简夹称伤害女）、急都性中毒年（以下肝简称中灶毒）。1.2损失工作睬日：指被回伤害者失串能的工作默时间。1.3暂时性失己能伤害：在指伤害及喂中毒者暂放时不能从震事原岗位喂工作的伤青害。1.4永久性驱部分失寸能伤害砌：指伤东害及中归毒者肢网体或某减些器官态部分功讲能不可秒逆的丧士失的伤南害。1.5永久性全伤失能伤害枕：指除死眠亡外一次举事故中，那受伤者造萝成完成残迟废的伤害源。2事嫩故类别3伤害分析3.1受伤部架位——储指身体引受伤的菌部位。3.2受伤性质际——指人昂体受伤的影类型。确定原则久：a.应以受伤乔当时的身烤体情况为暑主，结合酷愈后可能宵产生的后哄遗障碍全韵面分析确犬定；b.多处受伤阁，按最严睛重的伤害处分类，当毯无法确定杆时，应鉴并定为“多础伤害”眯。3.3起因物—欺导致事故节发生的物般体、物质由，称为起梨因物。3.4致害物—拾指直接引付起伤害及透中毒的物裳体或物质于。3.5伤害方式量—指致害确物与人体哑发生接触首的方式。3.6不安全肾状态—编指能导尺致事故织发生的烂物质条素件。3.7不安全招行为—镜指能造来成事故泛的人为转错误。4伤害程动度分类4.1轻伤—围—指损销失工作仅日低于105日的失众能伤害异。4.2重伤——105日的失指能伤害碍。4.3死亡5事故严毫重程度君分类5.1轻伤事芬故——赠指只有兼轻伤的恶事故。5.2重伤事故掌——指有泪重伤无死姑亡的事故珠。5.3死亡事樱故（1）附重大伤须亡事故伶—指一饲次事故弹死亡3星-9人撤的事故拨。（2）特堆大伤亡事森故—指一县次事故死健亡10-束29人的非事故。（3）特爹别重大事畅故—指一艘次事故死缎亡大于等付于30人溜的事故。6伤推亡事故的淘计算方法6.1千人死亡消率：表示晌某时期，长平均每千暂名职工中压，因伤亡飘事故造成密死亡的人赠数。6.2千人重遵伤率：初表示某涂时期内抹，平均阳每千名浸职工因乓工伤事翼故造成勺的重伤核人数。损失工祖作日计科算表1．死亡或结永久性全炕失能伤害废定6000日。2．永久达性部分但失能伤纸害按不诊同标准美计算。3．表中未挣规定数值急的暂时失贝能伤害按屠歇工天数距计算。4．对于永缴久性失能胡伤害不管酿其歇工天拦数多少，春损失工作匆日均按表孤定数值计扮算。5．各伤害扬部位累计呼数值超过6000日者，祖仍按6000日计算深。第二节苹伤亡事故未统计与数巴学分布2．1录二项分莲布（Tim驾e-i燥nde乐pen挨den醒td卡ist攀rib宜uti允on，Bino忠mial拖dis密trib筒utio拨n）二项分虹布：当悼进行一疯种试验躲只有两馒种可能而的结果躁时，叫渴成败型妇试验。胁在可靠血性工程罪中，二答项分布翼可用来辽计算部舒件相同腰并行工巨作冗余宇系统的档成功概恩率，也祸适用于清计算一眨次使用老系统的梁成功概撞率。二项分布微的特点:①二项滥分布的拼均值为np，方差为npq。②以事县件A出说现的次植数为横炭坐标，版以概率冶为纵坐曲标，画敞出二项趁分布的绑图像，该可以看牙出：p薪=q=肢0.5译时，图访像对称判；p>容q时，摔呈负偏妨态；q彩<p时慰，呈正训偏态。③n->括∞时，趋钟近于正态午分布N(np,npq)，更具漠体的要求懒是n与p、q两个中添最小者责的乘积钩大于5罗时，也瞧就是说n至少大眠于等于良10时鼻。2．2狂泊松分布碎(Poi销sso王nd宣ist备rib潜uti请on)泊松分布蓝：一个系接统，在运裳行过程中价由于负载艰超出了它完所能允许苍的范围造余成失效，谦在一段运框行时间内蛋失效发生披的次数x黑是一随机索变量，当辩这随机变阶量有如下傲特点时，椒x服从泊说松分布。特点：当时间被间隔取沟得极短柔时，只迅能有0父个或1炸个失效以