第二章 系统安全分析

第一章部分习题答案1．名词解释风险——是用危险概率及危险严重度表示的可能损失；是对认识主体可能发生灾害的后果的定量描述，是一定时期产生灾害事件的概率与有害事件危及势的乘积。

（危及势是系统功能残缺或丧失后造成的损害的总和。

）风险度——是衡量危险性的指标，也叫风险率。

系统——系统就是由相互作用和相互依赖得若干组成部分结合成得具有特定功能的有机整体。

系统工程——系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

可靠性——是指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——是衡量系统可靠性的标准，它是指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。

安全——是指在系统使用的周期内，应用科学管理和安全系统工程原理，鉴别危险性并使风险减少到最小限度，从而使系统在操作效率、耗费时间和投资范围内，达到最佳安全的状态；是一个相对的状态概念，是认识主体在某一限度内受到损伤和威胁的状态。

安全系统——在一个工程系统运行、维修以致废弃时都需要有各种手段（包括设施和措施）保证系统的上述工作得以安全进行，这些设施和措施的总和便构成系统中的安全分系统，也可简称安全系统。

第二章部分习题答案1．系统安全分析的含义、目的和任务是什么？系统安全分析含义：是从安全角度对系统中的危险因素进行分析系统安全分析目的：是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施消除系统故障或事故。

系统安全分析内容：(1)对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析。

(2)对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。

(3)对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析。

(4)对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析。

(5)对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析。

第一章安全系统工程概论1、两个或两个以上事物或对象相互关联而形成的统一体，叫做系统。

2、系统的特性：多元性或多组分性、相关性或相干性、统一性或一体性、整体性、有序性、环境适应性、系统的整体涌现性3、系统工程是以系统为研究对象，以达到系统整体最佳效果为目标，对系统的规划、设计、制造、试验和使用等各个阶段进行有效的组织、管理。

它是一门融合最新科学成就和知识的综合性科学技术。

4、系统工程的特点：（1）系统工程是一种知识体系，不是工程实践。

（2）系统工程是工程技术，不是科学理论，讲究的是实际功效。

（3）系统工程是普遍适用的方法，一切工程都适用。

（4）系统工程的精华是系统的观点，强调从总体着眼构思，从局部着手实现，从全局出发用好局部，从全过程出发关照好各个阶段。

5、免除了不可接受的损害风险的状态，叫做安全。

6、危险源是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转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置。

7、重大危险源，是指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所和设施）。

8、安全系统是以人为中心，由与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。

9、安全系统除了具有一般系统的特点外，还有自己的结构特点：安全分析的系统性、安全信息的反馈性、安全控制的相关性、安全事故的随机性、事故识别的模糊性10、安全系统工程是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害因素，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，是系统安全性达到最佳状态。

11、安全系统工程研究对象：“人—机—环境”系统（详见书P11）第二章系统安全分析1、系统安全分析（System Safety Analysis），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。

安全系统工程重点(共8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章绪论1.安全系统工程基础2.安全系统工程的研究对象、内容及方法3.安全系统工程的产生与发展安全系统工程，是以安全学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段，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。

安全系统工程基础系统/System，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。

换言之，系统是由两个或两个以上元素组成的集合。

特性1.整体性：一个良好的系统，其整体功能一定“大于”各要素功能的”总和”。

一个不好的系统，其整体功能一定“小于”各要素功能的“总和”。

2.相关性：系统内各要素之间是相互联系、相互依赖、相互作用的特殊关系，通过这些关系，系统有机地联系在一块，发挥其特定功能。

3.目的性：任何系统都是为完成某种任务或实现某种目的。

要达到系统的既定目的，就必须赋予系统规定的功能，这就需要在系统的整个生命周期，即系统的规划、设计、试验、制造和使用等阶段，对系统采取最优规划、最优设计、最优控制、最优管理等优化措施。

4.环境适应性。

任何一个系统都处于一定的物质环境之中，系统必须适应外部环境条件的变化。

在研究系统时，必须重视环境对系统的影响。

安全系统工程研究对象(1) 人子系统(2) 机器子系统(3) 环境子系统三个子系统相互影响、相互作用的结果就使系统总体安全性处于某种状态。

安全系统工程的研究对象就是这种“人-机-环境”系统（以下简称“系统”）。

安全系统工程研究内容(1)系统安全分析(2) 系统安全预测 (3) 系统安全评价 (4) 系统风险控制第二章系统安全分析系统安全分析是安全系统工程的核心内容，它是安全评价的基础。

通过系统安全分析，可以对系统进行深入、细致的分析，充分了解、查明系统存在的危险性，估计事故发生的概论和可能产生的伤害及损失的严重程度，为确定出哪种危险能够通过修改系统设计或改变控制系统运行程序来进行预防提供依据。

第二章煤矿安全管理第一节煤矿安全生产管理机构及安全管理人员一、煤矿安全生产管理机构设置与人员配备要求二、煤矿安全生产管理机构的职责三、煤矿安全生产管理人员职职责1、技术负责人安全生产职责2、副矿长分管负责人安全生产职责3、生产副矿长安全生产责任制4、机电、运输负责人安全生产责任制5、值班矿长班长安全生产责任制6、地质测量负责人安全生产责任制7、安全管理机构负责人安全生产责任制第二节煤矿安全管理的目的、内容和方法煤矿安全管理是指对生产过程中安全工作的管理，是煤矿企业管理的重要组成部分，是管理层对企业安全工作进行计划、指挥、协调和控制的一系列活动.只有不到位的管理，没有抓不好的安全；生产安全事故是可防、可控、可以避免的.一、煤矿安全管理的目的为了预防和减少煤矿事故，保障职工的安全与健康，保护国家资源和财产免受损失，实现安全生产,促进煤矿企业安全发展、科学发展、可持续发展,是煤矿安全管理的主要目的.根本目的是提高灾害防止科学水平,预先发现、消除或控制生产过程中的各中危险，防止发生事故、职业病和环境灾害，避免各种灾害。

二、安全管理主要内容其管理内容,主要是进行安全决策、计划、组织、协调等方面活动，具体说，它包括三个方面:1、安全管理基础工作——如:技术管理、专业管理、现场管理、安全管理等.2、生产建设中的动态安全管理——系指对生产经营活动中的人员、设备、物流等进行管理。

3、安全信息化工作——主要是对安全信息进行搜集、整理、分析、传递、反馈等。

三、安全管理的主要任务是在贯彻执行国家安全生产法律、法规、方针、政策的前提下，完成以下三项任务：一是预防-—系指要早期预测、发现、分析、评价在生产建设过程中,可能出现的各种不安全因素，体现预防为主的方针。

这就是国务院《特别规定》要求的隐患排查.二是控制——系指对发现的各种不安全因素，采取针对性措施，去控制、消除事故发生,要把事故消灭在萌芽状态。

这就是国务院《特别规定》要求的隐患治理.三是保障—-通过对事故的预防与控制，从而保障煤矿能够安全顺利的进行正常的生产经营活动。

第二章安全科学原理第一节安全科学自然属性一、安全科学1．定义：安全科学是一门专门研究安全的本质及其运动、转化规律与保障条件的科学。

2．内容：1）研究领域：人类的生产、生存和生活活动。

2）研究对象：主要是人类技术系统领域的灾害事故。

3）目的：保护人的安全与健康，避免财产的损失，保障技术功能和环境的安全。

4）任务：宏观上--安全理论与策略，微观上--安全手段和方法。

5）特点：综合性和交叉性。

涉及数、理、化、天文、地理、生物、经济、法学、管理、教育等自然科学和社会科学知识，形成了大量的安全科学与相关学科的交叉学科。

3．产生和发展：1）产生：产生于20世纪70年代，是现代化生产和现代科技发展的需要与结果。

2）发展：安全技术可分为4个发展阶段：工业革命前：原始劳动，“无知”（不自觉）阶段。

工业革命后：使用大型动力机械和能源，局部安全认识阶段。

二战后：军事工业、航空工业、核工业等，系统安全认识阶段。

20世纪70年代后：大量高科技的应用，安全系统认识阶段（动态安全认识阶段）。

在我国：1991年1月创刊《中国安全科学学报》，设立了安全工程和卫生工程两个专业学科，60多所大学对安全专业进行招生，2000年成立了煤矿安全监察局和安全生产监督管理局，2002年6月29日九届全国人大28次会议通过、12月1日实施《中华人民共和国安全生产法》。

4．安全科学的属性：安全科学是一门跨门类、综合性很强的横断科学，也是一门典型的交叉科学。

人类活动中的安全问题，伴随着人类的诞生而产生，安全也是人类生存和发展的最基本的需要，她具有自然和社会双重属性。

（1）安全条件与自然科学有关；（2）安全机制与人体科学和思维科学有关；（3）安全管理与系统科学和社会科学有关。

二、安全与危险的统一性和矛盾性1．安全的相对性（1）绝对的安全状态是不存在的，系统地安全是相对于危险而言的；（2）安全标准是相对于人的认识和社会经济的承受能力而言，抛开社会环境讨论安全是不能实现的；（3）安全对于人的认识具有相对性：人的认识是无限发展的，对安全机理和运行机制的认识也在不断深化。

2.7 人失误概率预测 2.7.1 人失误概率对人失误进行定量的描述，是系统危险性评价中不可忽视的问题。

通常，人失误所发生的概率可用来定量地表明人员从事某项活动时发生失误的难易程度。

人失误概率与物的故障相类似，可以广义地表达为：⎰-=-tdtt h et E 0)(1)( (2-2)式中，h (t )—失误率函数，表明人员从事某项活动到 t 时刻时单位时间内发生失误的比率。

人与物不同，人具有纠正错误的能力，一旦发现失误后可自行纠正；物发生故障后则将一直处于故障状态，不会自行恢复到正常状态。

纠错概率可用下式表达：⎰-=-tdtt r c et R 0)(1)( (2-3)式中，r (t )—纠错率函数。

由于人失误率函数和纠错率函数的影响因素非常多，上述公式在实际应用中，难以进行量的计算。

关于人失误定量问题，许多学者通过大量研究，开发出了多种实用的人失误概率预测模型。

其中最著名的是斯文（Swain ）于1962 年开发的人失误率预测技术。

该技术在核电站概率危险性评价中成功地预测了人失误概率，而且在其他领域的人失误概率领测中也得到了应用。

通常，在预测完成某项操作任务的人失误发生概率时应考虑以下的影响因素：（1）行为的复杂性；（2）时间的充裕性；（3）人、机、环境匹配情况；（4）操作者的紧张度；（5）操作者的经验和训练情况。

行为的复杂性是由工作任务所决定的。

工作任务一般可分五种情况：①简单任务。

一般通过简单的操作程序即可完成的任务，如打开手动阀。

②任务。

具有明确规定、且需要决策的复杂操作过程，一些问题需要操作者处理，如进行事故诊断、异常诊断等。

③要求警觉的任务。

涉及发现信号或警报工作任务，要求操作者对信号或警报保持警觉。

从事这种任务时影响人失误概率的主要因素包括等待时间长度，注意集中程度，信号种类和频率，发现信号或警报后必须采取的行动的类型等。

④检验任务。

主要从事监视、检验多变量工艺过程的工作任务，要求操作者必须做出决策，执行此项任务时，操作者必须防止扰动引起严重故障。

安全系统工程试题一、填空题（30分，每空 1.5 分）1、系统的属性主要包括：整体性、相关性、有序性、目的性等四个方面。

2、安全系统工程的研究对象是人-机-环境系统；主要研究内容包括系统安全分析； 系统安全评价； 安全决策与事故控制等三方面。

3、在安全系统工程学分析方法中，通常 CCA 表示原因-后果分析法；FMEA 表 示故障类型和影响分析；ETA 表示—事件树分析；FTA 表示事故树分析；HAZOP 表示危险性和可操作性研究。

4、可靠度是指系统、设备或元件等在规定时间和规定的条件下，完成规定功能的能力。

5、系统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。

6、DOW 化学火灾爆炸指数评价法中物质系数是根据由美国消防协会规定的可燃性N f 和化学活性N r 求取的。

7、PHA 方法包括：准备、审查、结果汇总三个阶段。

二、判断题（20 分，正确的划√，错误的划 X ，每题答对得 2 分，答错扣 2分）1、弹性原理不属于系统工程原理。

（ √ ）2、串联系统的失效概率等于各子系统失效概率的积。

（× ）3、定性方法和定量方法的合理结合是分析系统安全性的有效途径。

（ √ ）4、安全系统工程是在事故逼迫下产生的。

（ × ）5、FTA 方法既可用作定性分析，又能进行定量分析。

（ √ ）6、安全系统工程中最基本、最初步的一种形式是 SCL （安全检查表）。

（ √）7、能量原理是安全评价的基本原理。

（ × ）8、最小径集是保证顶上事件不发生的必要条件。

（ √ ）9、ICI MOND 法和 DOW 化指数法的原理相同。

（ √ ）10、回归分析法是一种代表性的时间序列预测法。

（ √ ）三、计算题（40分）1、并联系统有n 个子系统，可靠度值分别为R 1，R 2，……，R n ，推导该并联系统的可靠度表达式；(5 分)系统的故障概率为：P=)1(1∏=-ni i R所以系统的可靠度为：R=1-P=1-)1(1∏=-ni i R2、计算如下图所示的泵、阀门输送系统失败的概率：（5 分）失败的概率为P=1-A 1B 1C 1=1-0.7695=0.23053、某事故树如下图所示，X1，X2，X3，X4，X5均为基本事件，其概率分别为 0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，求顶上事件发生的概率（10分）和各基本事件的概率重要度（10 分）、临界重要度（10 分）。

第一章绪论1.安全系统工程基础2.安全系统工程的研究对象、内容及方法3.安全系统工程的产生与发展安全系统工程，是以安全学和系统科学为理论基础，以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段，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。

安全系统工程基础系统/System，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。

换言之，系统是由两个或两个以上元素组成的集合。

特性1.整体性：一个良好的系统，其整体功能一定“大于”各要素功能的”总和”。

一个不好的系统，其整体功能一定“小于”各要素功能的“总和”。

2.相关性：系统内各要素之间是相互联系、相互依赖、相互作用的特殊关系，通过这些关系，系统有机地联系在一块，发挥其特定功能。

3.目的性：任何系统都是为完成某种任务或实现某种目的。

要达到系统的既定目的，就必须赋予系统规定的功能，这就需要在系统的整个生命周期，即系统的规划、设计、试验、制造和使用等阶段，对系统采取最优规划、最优设计、最优控制、最优管理等优化措施。

4.环境适应性。

任何一个系统都处于一定的物质环境之中，系统必须适应外部环境条件的变化。

在研究系统时，必须重视环境对系统的影响。

安全系统工程研究对象(1) 人子系统(2) 机器子系统(3) 环境子系统三个子系统相互影响、相互作用的结果就使系统总体安全性处于某种状态。

安全系统工程的研究对象就是这种“人-机-环境”系统（以下简称“系统”）。

安全系统工程研究内容(1)系统安全分析(2) 系统安全预测(3) 系统安全评价(4) 系统风险控制第二章系统安全分析系统安全分析是安全系统工程的核心内容，它是安全评价的基础。

通过系统安全分析，可以对系统进行深入、细致的分析，充分了解、查明系统存在的危险性，估计事故发生的概论和可能产生的伤害及损失的严重程度，为确定出哪种危险能够通过修改系统设计或改变控制系统运行程序来进行预防提供依据。

2.3 预先危险性分析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，人们还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。

预先危险性分析的特点在于在系统开发的初期就可以识别、控制危险因素，以使用最小的代价消除或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。

2.3.1 预先危险性分析程序进行预先危险性分析时，一般是利用安全检查表、经验和技术先查明危险因素存在方位，然后识别使危险因素演变为事故的触发因素和必要条件，对可能出现的事故后果进行分析，并采取相应的措施。

预先危险性分析包括准备、审查和结果汇总三个阶段。

（l）准备阶段对系统进行分析之前，要收集有关资料和其他类似系统以及使用类似设备、工艺物质的系统的资料。

对于分析系统，要弄清其功能、构造，为实现其功能所采用的工艺过程、选用的设备、物质、材料等。

由于预先危险性分析是在系统开发的初期阶段进行的，而获得的有关分析系统的资料是有限的。

因此，在实际工作中需要借鉴类似系统的经验来弥补分析系统资料的不足。

通常采用类似系统、类似设备的安全检查表作参照。

（2）审查阶段通过对方案设计、主要工艺和设备的安全审查，辩识其中主要的危险因素，也包括审查设计规范和采取的消除、控制危险源的措施。

通常，应按照预先编制好的安全检查表逐项进行审查，其审查的主要内容有以下几个方面：a. 危险设备、场所、物质；b. 有关安全设备、物质间的交接面，如物质的相互反应，火灾爆炸的发生及传播，控制系统等；c. 对设备、物质有影响的环境因素，如地震、洪水、高（低）温、潮湿、振动等；d. 运行、试验、维修、应急程序，如人失误后果的严重性，操作者的任务，设备布置及通道情况，人员防护等；e. 辅助设施，如物质、产品储存，试验设备，人员训练，动力供应等；f. 有关安全装备，如安全防护设施，冗余系统及设备，灭火系统，安全监控系统，个人防护设备等。