第01章--安全系统工程概述讲课讲稿.ppt

第01章-安全系统工程概述第一节 安全系统工程的概念形成系统的前提条件：形成系统的前提条件：l必须由两个及以上的要素组成（一个元素构不必须由两个及以上的要素组成（一个元素构不成系统）；成系统）；l要素间互相联系和作用；要素间互相联系和作用；l要素有着共同的目的和特定的功能；要素有着共同的目的和特定的功能；l要素受外界环境和条件的影响。要素受外界环境和条件的影响。系统的基本构成：系统的基本构成：第一节 安全系统工程的概念系统工程，是以系统为研究对象，对”系统”的研究、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，以求达到所希望得到的效果的科学技术方法。n美国的霍尔，系统工程三维结构：第一节 安全系统工程的概念系统工程的组成系统工程的组成：l基本思想：将对象作为系统来考虑，从而进行分析、设计、制作及其运用的方法。l程序体系：把项目或过程分成几大步骤，而每个步骤又按一定的程序展开。这就保证了系统思想在每个部分、每个环节上体现出来。l最优化方法：当一个问题按照程序展开、明确具体环节、建立数学模型后，就可以用数学方法进行优化。第一节 安全系统工程的概念安全系统工程，一门科学技术l运用系统工程的原理和方法l对系统或生产过程中的危险性进行识别、分析、评价及预测l采取综合安全措施，予以控制或消除系统中存在的危险因素l使事故发生的可能性减少到最低限度，从而达到最佳安全状态。第一节 安全系统工程的概念安全系统的要素：l人：人的安全素质（心理与生理素质、安全能力素质、文化素质）；l物：设备与环境的安全可靠性（设计安全性、制造安全性、使用安全性）；l能量：生产过程能的安全作用（能的有效控制）；l信息：充分可靠的安全信息流（管理效能的充分发挥）是安全的基础保障。第一节 安全系统工程的概念事故至因论，就是从事故的角度研究事故的定义、性质、分类和事故的构成要素与原因体系，分析事故成因模型及其静态过程和动态发展规律，阐明事故的预防原则及其措施。主要包括几种理论：l人为失误论l多米诺骨牌论l能量转移论l轨迹交叉论l综合论l管理失误论l扰动起源论l系统安全理论第一节 安全系统工程的概念l人为失误论：事故的发生是来自人的行为与机械特性失配和不协调，是多种因素互相作用的结果。瑟利事故模式第一节 安全系统工程的概念l多米诺骨牌论海因里希认为事故是由物体、动作、危险、事故、伤害5张骨牌构成的，若一张骨牌倒下，则依次影响下一张骨牌。只要打破骨牌论的反应链，移去中间的一枚骨牌，则连锁被破坏，事故过程被中止，就不致发生事故1-M（物体）2-P（动作）3-H（危险）4-D（事故）5-A（伤害）第一节 安全系统工程的概念l能量转移论事故是一种不正常的或不希望的能量释放，各种形式的能量是构成伤害的直接原因。伤害分为两类：u第一类伤害，由于施加了超过局部或全身性伤阈值的能量引起的，如表2-2；u第二类伤害，由于影响了局部或全身性能量交换引起的，主要指中毒、窒息和冻伤，如表2-3。事故因果连锁：如图2-6第一节 安全系统工程的概念安全评价安全评价对系统存在的危险性，进行定性或定量的分析对系统存在的危险性，进行定性或定量的分析得出系统存在的危险点、有害因素，发生危险得出系统存在的危险点、有害因素，发生危险的可能性及程度的可能性及程度以预测出被评价系统的安全状况以预测出被评价系统的安全状况与预定的系统安全指标相比较，如果超出指标，与预定的系统安全指标相比较，如果超出指标，则对系统的主要危险因素采取控制措施则对系统的主要危险因素采取控制措施使其降至该标准以下，以达到最低事故率、最使其降至该标准以下，以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。少损失和最优的安全投资效益。第一节 安全系统工程的概念安全措施，是根据评价的结果，针对系统安全措施，是根据评价的结果，针对系统中的薄弱环节或潜在危险，提出调整、修中的薄弱环节或潜在危险，提出调整、修正的合理可行措施，以消除事故的发生或正的合理可行措施，以消除事故的发生或使发生的事故得到最大限度的控制，提高使发生的事故得到最大限度的控制，提高系统的安全性。系统的安全性。主要包括：主要包括：l宏观控制措施（法制、经济和教育手段）宏观控制措施（法制、经济和教育手段）l微观控制措施（物的状态、人的行为）微观控制措施（物的状态、人的行为）l安全目标管理（目标分解、采取措施、控制）安全目标管理（目标分解、采取措施、控制）第二节 危险因素、故障、危险性分析危险，指造成事故的一种现实的或潜在的条件。系统危险程度的客观量用危险概率和危险严重度来描述，称危险性。危险概率，是指发生危险的可能性，一般用时间、事件、人员、项目或活动的危险可能出现概率表示。危险严重程度，是指由危害造成的最坏结果的定性评价，它可以用工伤、职业病、财产损失或设备损坏的最终可能出现的程度来度量。危险等级，按危险因素形成事故的可能性和损失严重程度确定。等等级级状状态态可能可能导导致的后果致的后果处处理理1级级安全的安全的不不会会造造成成人人员员伤伤亡亡及及系系统统损损坏坏，尚尚不不能能造成事故造成事故2级级临临界的界的处处于于事事故故的的边边缘缘状状态态，暂暂时时还还不不会会造造成成人人员员伤伤亡亡、系系统统损损坏坏或或降降低低系系统统性性能能和和财产损财产损失失应应排排除除或或采采取取控控制制措措施施3级级危危险险的的必必然然会会造造成成人人员员伤伤亡亡、系系统统损损坏坏和和财财产产损损失失要要立立即即采采取取防防范范对对策策措施措施4级级破坏性的破坏性的会会造造成成灾灾难难性性事事故故（多多人人伤伤亡亡、系系统统损损毁毁）必必须须立立即即排排除除并并进进行行重点防范重点防范第二节 危险因素、故障、危险性分析危险因素，危险因素，能造成人的伤亡、物的突发性损坏或影响人的身体健康导致疾病、对物造成慢性损坏的因素。能量转移论人的操作失误外界危险影响第二节 危险因素、故障、危险性分析危险因素辨识方法危险因素辨识方法预测方法预测范围适用情况特点情景分析法短中长期缺少历史统计资料或趋势面临转折的事件1）适用范围很广，不受任何假设条件的限制，只要是对未来的分析，均可使用。2）考虑问题周全，具有灵活性。在一定程度上受到人的知识、经验和能力大小的限制。3）定性分析与定量分析相结合。但缺乏对数量的精确描述。4）能及时发现未来可能出现的难题，便于采取行动消除或减轻它们的影响回归预测法短中期样本量大且分布规律、随机不确定性小1）技术比较成熟，预测过程简单，但条件假定严格。2）将预测对象的影响因素分解，考察各因素的变化情况，从而估计预测对象未来的数量状态。具有一定的局限性。3）回归模型误差较大，外推特性差第二节 危险因素、故障、危险性分析时间序列法短期因变量随时间而变化不同于回归模型，是根据预测对象过去的变化规律来预测其未来的变化，即认为时间序列中每一时刻的数值都是事物内部状态的过去变化与外部所有因子共同作用的结果，至于影响因素的具体种类和数量以及如何产生作用并不重要。对时间序列的 4 种变动因素有侧重地进行预处理，从而派生出具体预测方法。每一种模型往往只强调了系统的一个侧面，缺乏对系统演化较全面的描述，在中长期预测实践中会产生较大偏差马尔可夫链状预测法短中长期数据在时间轴上离散状态，随机波动性较大需满足马尔可夫特性，即系统将来所处的状态只与现在系统状态有关，而与系统过去的状态无关，这种特性称为无后效性。因此应用范围有一定的局限，容易忽略其他概率的影响第二节 危险因素、故障、危险性分析灰色预测法短中期既 含 有已 知 信息 又 含有 不 确定 信 息的 灰 色系统应用数据生成手段，弱化了系统的随机性，使紊乱的原始序列呈现某种规律，规律不明显的变得较为明显，建模后能进行残差辨识。即使只有较少的历史数据，任意随机分布，也能得到较好的预测精度。引入灰导数和背景值的概念，虽然简化了计算，但由于利用了不是对应于同一点的函数值和导数值去辨识微分方程中的参数，导致误差较大神经网络法短中长期存 在 非线 性 系和 不 确定性通过对实例训练自动获取知识，不需要分析和整理，对难以用数学方法建立精确模型的问题能够进行有效建模。具有表示任意非线性关系和自组织、自学习的能力。缺点是推理路线固定不灵活，隐藏节点层的感知器在系统中不能解释贝叶斯网络法短中长期存 在 非线 性 关系 和 不确定性贝叶斯网络与回归模型相比：1）对线性、可加性等统计假设没有严格的要求；2）能够有效处理变量较多且变量之间存在交互作用的情况；3）能够从大量复杂的数据中发现知识和结构。与神经网络相比一个基本的不同在于，贝叶斯网络中的所有节点都表示某领域中一个确定的概念。意味着贝叶斯网络的构建需要研究领域比较详细的知识，训练更加复杂。贝叶斯网络的推理路线比较灵活，但是缺少动态机制第二节 危险因素、故障、危险性分析统计图表分析法统计图表分析法文字表格法文字表格法逻辑分析法逻辑分析法调查实验法调查实验法数学解析法数学解析法事故比重图事故比重图安全检查表安全检查表事件树分析法事件树分析法抽样判别法抽样判别法统计分析法统计分析法事故趋势图事故趋势图因果分析图因果分析图事故树分析法事故树分析法危险预知法危险预知法主次图主次图预计危险分析预计危险分析法法管理失误和风险管理失误和风险树分析法树分析法行为分析法行为分析法控制图控制图事故类型影响事故类型影响和致命度分析和致命度分析法法事故时间空间分事故时间空间分布图布图系统安全分析实用方法系统安全分析实用方法第二节 危险因素、故障、危险性分析故障，指元件、子系统或系统在运行时达不到设计规定的要求，因而完不成规定的任务或完成的不好。故障类型，根据故障类型对子系统或系统影响程度的不同而划分的等级。故障等级，根据故障类型对子系统或系统的影响程度不同，划分为四个等级。第二节 危险因素、故障、危险性分析风险防范，有三个基本环节：危害辨识、风险评价、风险控制。风风险险防防范范的的流流程程第二节 危险因素、故障、危险性分析危险性评价，危险性评价，指在计划、设计、建设、生产等各阶段，对系统存在的危险充分地进行定性、定量分析。基本内容第二节 危险因素、故障、危险性分析危险性评价的步骤第二节 危险因素、故障、危险性分析作业条件危险性评价法（也称LEC法）对于一个具有潜在危险性的作业条件，用3个影响危险性的主要因素，来确定作业条件的危险性。D作业条件的危险性（风险值）；L事故或危险事件发生的可能性（Likelihood）；E暴露（Exposure）于危险环境的频率（频繁程度）；C发生事故或危险事件的可能结果（Consequences）。第二节 危险因素、故障、危险性分析使用方法：根据实际经验，给出三个因素在不同情况下的分数值，采取对所评价对象进行“打分”；计算出危险性分数值；用L、E、C三种因素的乘积D来评价作业条件的危险性；对照危险程度等级表将其危险性进行分级。D值越大，作业条件的危险性越大。第二节 危险因素、故障、危险性分析第二节 危险因素、故障、危险性分析第二节 危险因素、故障、危险性分析危险性评价诺模图根据前面的表格和公式作出图。用四条竖线分别表示三个主要影响因素及其危险性。在这些竖线上分别按比例标记分数点（选择图中黑点），3个，并注明相应的情况。使用时按各因素的情况在图上找出相应的点，再通过这些点画出两条直线，最后与危险分数线的交点即为求解的结果。第二节 危险因素、故障、危险性分析是一种倒立树状逻辑因果关系图，是一种倒立树状逻辑因果关系图，也是分析事故因果关系的布尔模也是分析事故因果关系的布尔模型。型。树的树的”根部根部”（顶节点）表示系（顶节点）表示系统的某个事故，树的统的某个事故，树的”梢梢”（底（底部节点）表示事故发生的基本原部节点）表示事故发生的基本原因，树的因，树的”枝杈枝杈”（中间节点）（中间节点）表示有基本原因促成的事故结果，表示有基本原因促成的事故结果，又是系统事故的中间原因。又是系统事故的中间原因。它用它用事件符号事件符号、逻辑门符号逻辑门符号、转转移符号移符号，描述系统中各种事件之，描述系统中各种事件之间的因果关系。间的因果关系。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树分析法系统最不希望发生的事故状态作为逻辑分析的目标，在事故树中称为顶事件；继而找出导致这一事故状态发生的所有可能直接原因，在事故树中称为中间事件；再跟踪找出导致这些中间事故事件发生的所有可能直接原因，追寻到引起中间事件发生的全部部件状态，在事故树中称为底事件。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树建树步骤事故树建树步骤选择和确定顶事件：顶事件（某一影响最大的系统事故）是系统最不希望发生的事件，或是指定需分析的事件。分析顶事件：寻找引起顶事件发生的直接的必要和充分的原因。将顶事件作为输出事件，将所有直接原因作为输入事件，并根据这些事件实际的逻辑关系用适当的逻辑门相联系。分析每一个与顶事件直接相联系的输入事件。如果该事件还能进一步分解，则将其作用下一级的输出事件。重复上述步骤，将事故原因逐级分解为中间事件，逐级向下分解，直到底事件（所有的输入事件不能再分解或不必要再分解）为止，即构成一张树状的逻辑图。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树的编制规则确定顶上事件，应优先考虑风险大的事故事件。测定边界条件的规则。循序渐进的规则。不允许门与门直接相连的规则。给事故事件下定义的规则。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树的数字表达事故树按其事件的逻辑关系，自上（顶上事件开始）而下逐级运用布尔代数展开，进一步进行整理、化简，以便于进行定性、定量分析。【例子】有一事故树，如图所示，用布尔代数写出其结构函数表达式。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树分析方法的作用比较全面地了解了事故原因看出各个事件之间的逻辑关系可大概看出系统的危险性大小等。第三节 事故树分析法的定性与定量分析事故树分析的基本程序第三节 事故树分析法的定性与定量分析割集，凡能导致顶上事件发生的基本事件的集合。割集中全部基本事件均发生时，则顶上事件一定发生。在大多数情况下，只要某些基本事件发生就可导致顶上事件发生。同一个事故树中，割集一般不止一个。第三节 事故树分析法的定性与定量分析最小割集，最小割集，能导致顶上事件发生、最低限度的基本事件的集合。割集中任一基本事件不发生，顶上事件就不会发生。最小割集求法：布尔代数法：对于不很复杂的事故树，手工计算很简便。行列法：可以编程序上机计算，故得到国际上广泛的应用。第三节 事故树分析法的定性与定量分析径集，某些基本事件不发生，顶上事件就不发生，由这些事件组成的集合称为径集。最小径集，凡是不能导致顶上事件发生的最低限度基本事件的集合（最小通集）。最小径集的求法：对偶树法。布尔代数法。行列法。第三节 事故树分析法的定性与定量分析危险源，可能导致伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏，或这些情况形成的根源或状态。重大危险源，安全生产法中指出：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的单元（包括场所和设施）。建筑工程重大危险源，一旦发生事故，将会造成重大人身伤亡、火灾、爆炸、重大机械、设备损坏以及对社会产生重大影响的（分部分项工程的）施工活动、设备、设施、场所、危险品等。第四节 建设工程施工危险源辨识第四节 建设工程施工危险源辨识危险源包括危险因素和危害因素施工危险因素：是指施工场所、设备设施的不安全状态，人的不安全行为和管理上的缺陷，这是引发安全事故的直接原因。施工危害因素：是指存在于施工作业环境中可能引起的人身伤害、职业病变、危害身体健康等有害因素。如：施工活动中发生坍塌、坠落、触电（击）、物体打击、火灾、爆炸、中毒等意外，造成现场人员伤亡，环境意外污染造成的伤害和疾病等。第四节 建设工程施工危险源辨识危险源分类危险源分类第一类危险源：指系统中存在的，可能意外释放的能量（能量源或能量载体）或危险物质。第二类危险源：指导致能量或危险物质约束或限制措施破坏或失效的各种因素。包括物的不安全状态、人的不安全行为、管理缺陷。第一类危险源的存在是发生事故的前提，第二类危险源的出现是第一类危险源导致事故的必要条件。它往往是一些围绕第一类危险源随机发生的现象，决定事故发生的可能性。第四节 建设工程施工危险源辨识危险源基本要素潜在危险性：潜在危险性：一旦触发事故，可能带来的危害程度或损失大小。存在条件：存在条件：危险源所处的物理、化学状态和约束条件状态。触发因素：触发因素：人为因素、管理因素、自然因素。第四节 建设工程施工危险源辨识危险源辩识：是识别危险源的存在并确定其特征的过程。危险源持续改进的PDCA循环机制第四节 建设工程施工危险源辨识危险辨识方法危险辨识方法经验分析法：对照经验分析法、类比源辨方法。系统安全分析方法：能量分析方法、子系统安全性分析方法、作业安全分析方法、交接面分析方法、意外事故分析方法。第四节 建设工程施工危险源辨识危险源确定程序危险源确定程序找出可能引发事故的生产材料、物品、某个系统、生产过程、设施或设备、各种能源及进入施工现场所有人员的活动。危险区域的界定。存在条件的分析。对危险辨识找出的因素进行分析。将危险源分出层次，找出最危险的关键单元。确定是否属于”重大危险源”。对“重大危险源”进行“危险性评价”和“事故严重度评价”。确定危险源。第四节 建设工程施工危险源辨识危险源的辨识内容危险源的辨识内容第四节 建设工程施工危险源辨识安全事故等级安全事故等级特别重大事故：是指造成30人以上死亡，或者100人以上重伤（包括急性工业中毒，下同），或者1亿元以上直接经济损失的事故；重大事故：是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接经济损失的事故；较大事故：是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接经济损失的事故；一般事故：是指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接经济损失的事故。第四节 建设工程施工危险源辨识施工现场常见危险因素第四节 建设工程施工危险源辨识施工现场危险源物体打击：物体打击：高空作业时的坠落物；路基边坡作业面的滚石及物件；爆破作业中的飞石、崩块以及锤击可能砸伤、碰伤；进入现场不戴安全帽、不按规定戴、安全帽不合格；在建工程外侧未用密目安全网封闭，安全网不符合标准或无准用证；“四口”（楼梯口、电梯井口、预留洞口、通道口）防护不符合要求；工程材料、构件及设备的堆放与搬（吊）运等发生高空坠落、堆放散落、撞击人员等。第四节 建设工程施工危险源辨识高处坠落高处坠落高度大于2m的作业面（包括高空、洞口、临边作业），安全防护设施不符合规定或无防护设施；攀登与悬空作业的人员，未配系防护绳（带）等安全防护，不符合规定，造成人员踏空、滑倒、失稳；脚手架（包括落地架、悬挑架、爬架等）、模板和支撑、起重塔吊、物料提升机、施工电梯的安装与运行，操作平台与交叉作业的安全防护，不符合规定；作业人员未进行体检。第四节 建设工程施工危险源辨识坍塌事故坍塌事故土方工程中人工挖孔桩（井）、基坑（槽）施工，边坡不具备放坡条件，地支撑或坡度不符合规定；掏挖或超挖；堆弃物位置不当（坑边1m范围内堆土、坑边堆土高度超过1.5m）；坑边休息；雨季施工无排除坑内积水措施；挖土工人操作间距小于1.5m；局部结构工程或临时建筑（工棚、围墙等）失稳，造成坍塌、倒塌；隧道掘进方法不对或围岩突然发生变化而未相应改变施工方法。第四节 建设工程施工危险源辨识机械伤害机械伤害机械设备在作业过程中，由于操作人员违章驾驶或机械故障未被及时排除，易发生绞、碾、碰、轧、挤等事故。起重伤害起重伤害在吊装作业中，由于起重设备使用不当、支撑不稳、连接物强度不够、由于人为的操作失误及指挥不当，捆绑不牢或操作人员精力不集中，就很有可能造成人身伤害。第四节 建设工程施工危险源辨识触电伤害触电伤害施工现场用电不规范，如乱拉乱接；对电闸刀、接线盒、电动机及其传输系统等无可靠的防护；非专业人员进行用电作业；焊接、金属切割、冲击钻孔（凿岩）等施工及各种施工电器设备的安全保护（如漏电、绝缘、接地保护、一机一闸）不符合要求，造成人员触电、局部火灾等。第四节 建设工程施工危险源辨识爆破事故爆破事故工程拆除、人工挖孔（井）、浅岩基及隧道凿进爆破，因误操作、防护不足造成人员伤亡、建筑及设施损坏；易燃、易爆及危险品，不按规章制度搬运、使用和保管。中毒事故中毒事故人工挖孔桩（井）、隧道凿进、室内涂料（油漆）及粘贴等作业时，因通风排气不畅造成人员窒息或气体中毒；施工用易燃易爆化学物品，临时存放或使用不符合要求、防护不到位，造成火灾或人员中毒意外；工地饮食卫生不符合要求，造成集体中毒或疾病等。第四节 建设工程施工危险源辨识施工场所周围地段重大危险源邻街或居民聚集、居住区的工程深基坑、隧道、地铁、竖井、大型管沟的施工，因支护、顶撑等设施失稳、坍塌，引起地面、周边建筑和城市运营重要设施的坍塌、塌陷、爆炸与火灾等。基坑开挖、人工挖孔桩等施工降水，造成周围建筑物因地基不均匀沉降而倾斜、开裂、倒塌等。邻街施工高层建筑或高度大于2m的临空（街）作业面，因无安全防护设施或不符合要求，造成脚手架、滑模失稳等坠落物体（件）砸死砸伤人员等。工程拆除、人工挖孔（井）、浅岩基及隧道凿进等爆破，因设计方案、操作、防护等原因，造成施工场所及周围已有建筑及设施损坏、人员伤亡等。完表2-2 第1类伤害的实例第1类伤害第2类伤害表2-3 第2类伤害的实例事故因果连锁能量观点的事故因果连锁能量转移论：事故来自于能量的非正常转移。一旦失控，能量就会做破坏功，转移到人就造成伤亡，转移到物就造成财产损失或环境破坏。一切产生、供给能量的能源和能量的载体，在一定条件下都可能是危险因素或危害因素。破坏性，取决于人接触能量的大小、接触时间和频率、力的集中程度。预防能量转移的安全措施可用屏障树（防护系统），屏障设置得越早效果越好人的操作失误：系统运行过程中存在程度不同的危险性人的操作行为可靠度对系统安全性有着重要的影响。人作为系统的一个组成部分，其失误概率要比机械、电气、电子元件高几个数量级；需要从操作标准查，找可能偏离正常的损失危险。事件符号逻辑门符号转移符号此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢