1、安全系统工程安全系统工程1.1 1.1 系统论简介系统论简介1.2 1.2 系统工程简介系统工程简介1.3 1.3 系统分析的基本内涵系统分析的基本内涵u学习目标学习目标 了解系统论的基础知识、系统工程发展简史、安全系统工程发展简史;理解安全、安全系统及安全系统工程的定义;明确安全系统工程的研究对象、研究内容、方法论及分析方法。u学习方法学习方法 以了解、理解和分析为主,可借阅系统论方面的经典著作以增加对系统工程基础知识的理解,同时积极思考系统工程、安全系统、安全系统工程之间的区别和联系,思考需要开展安全系统工程研究的各种问题。1.1.1 系统的定义系统的定义1.1.2 系统的分类系统的分类1
2、.1.3 系统的特征系统的特征1.1.4 系统学原理系统学原理1.1.5 系统方法的地位和作用系统方法的地位和作用系统是由相互作用、相互依赖的若干系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体而成的具有特定功能的有机整体 把极其复杂的研究对象称为系统,即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,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分贝塔朗菲贝塔朗菲钱学森钱学森系统的定义可以确定为处于一定的相互关系中,并与环境发生关系的各组成部分的总体。按照系统的起源划分按照系统的起源划分(1)(1)自然系统自然系统 (2)(2)人造系
3、统人造系统按照系统的起源划分 (1)自然系统 (2)人造系统按照系统与环境的关系划分 (1)开放性系统 (2)封闭性系统按照组成系统的要素存在的形态划分 (1)实体系统 (2)概念系统按照系统与时间的依赖关系划分 (1)静态系统 (2)动态系统按照系统的起源划分按照系统的起源划分(1)(1)自然系统自然系统 (2)(2)人造系统人造系统按照物质运动的发展阶段划分 (1)无机系统 (2)有机系统 (3)人类社会系统按照系统包含的范围划分 (1)大型系统 (2)中型系统 (3)小型系统按照系统的构成划分 (1)简单系统 (2)复杂系统按照系统的功能划分 (1)环境系统 (2)军事系统 (3)安全系
4、统1 整体性2 目的性3 阶层性4 相关性5 环境适应性6 动态性 反馈原理反馈原理 ） 整体性原理整体性原理 相关性原理相关性原理 有序性原理有序性原理 动态性原理动态性原理 分解综合原理分解综合原理 创造思维原理创造思维原理 验证性原理验证性原理 1.1.系统方法是哲学方法和其他科学研究方法之间的桥梁系统方法是哲学方法和其他科学研究方法之间的桥梁哲学方法哲学方法一般科学方法一般科学方法专门科学方法专门科学方法系统方法在方法论体系中的地位属系统方法在方法论体系中的地位属于第二层次于第二层次, ,发挥一般科学方法的功发挥一般科学方法的功能。能。它是在辩证法的指导下形成自己的方法论,在各门学科运
5、用系统方法的基础上概括出一套专门的概念工具。 科学方法论科学方法论 2.2.系统方法既是确定目标的方法系统方法既是确定目标的方法, ,又是实现目标的方法又是实现目标的方法 确定目标的方法 观察方法 接受信息 试验方法 调查方法 实现目标的方法 分析法和综合法 加工信息 归纳法和演绎法 科学抽象法 系系统统方方法法1.2.1 系统工程的定义系统工程的定义1.2.2 系统工程的理论基础系统工程的理论基础1.2.3 系统工程的特征系统工程的特征1.2.4 系统工程的基本观点系统工程的基本观点 系统工程是以系统为系统工程是以系统为研究对象研究对象, ,以现代科学技术以现代科学技术为研究手段为研究手段,
6、 ,以系统最佳化以系统最佳化为研究目标的工程学。系为研究目标的工程学。系统工程从系统的观点出发统工程从系统的观点出发, ,跨学科地考虑问题跨学科地考虑问题, ,运用工运用工程的方法去研究和解决各程的方法去研究和解决各种系统问题。种系统问题。） 共同理论基础是奠定和发展系统工程理论和方法的专业知识。如运筹学、控制论、信息论、计算科学等,其发展为系统工程提供了理论和方法,对系统分析、综合、优化和控制提供了可靠的理论依据和手段。 分支理论基础是系统工程实践中所需的专业知识。如安全系统工程是系统工程在安全领域中的应用,应用时,必须以安全工程为其理论基础,才能解决生产过程中的安全问题,并使之达到最优状态
7、。包含着深刻的社会性,涉及组织、政策、管理、教育等上层建筑因素。与具体的环境条件、事物本来的性质和特征的密切相关性着眼于整个系统的状态和过程,不拘泥于局部的、个别的部分,表现出系统最佳途径不需要所有子系统都具有最佳的特征。优化的方法使系统达到最佳。它的精华在于它是软技术,即在科学技术领域,由重视有形产品转向更加重视无形产品带来的效益。）全局的观点就是强调把要研究和处理的对象看 成一个系统,从整个系统(全局)出发,而不是从某一个子系统(局部)出发。总体最优化的观点人们设计、制造和使用系统最终是希望完成特定的功能,而且总是希望完成的功能效果最好实践性的观点系统工程和某些学科的区别是它非常注重实用,
8、如果离开具体的项目和工程也就谈不上系统工程。）综合性的观点由于复杂的大系统涉及面广,不但有技术因素,还有经济因素、社会因素等,仅靠一两门学科的知识是不够的定性和定量分析相结合的观点运用系统工程来研究并解决问题,强调把定性分析与定量分析结合起来。1.3.3 系统分析的原则系统分析的原则1.3.4 系统分析的方法和工具系统分析的方法和工具 系统分析的应用范围系统分析的应用范围 系统分析的要素系统分析的要素 系统分析的步骤系统分析的步骤1.3.21.3.1 系统分析的特点系统分析的特点 系统分析的概念系统分析的概念1.3.51.3.61.3.7） 系统分析就是从系统总体出发系统分析就是从系统总体出发
9、, ,对需要改进的已有系对需要改进的已有系统或准备创建的新系统使用科学的方法和工具统或准备创建的新系统使用科学的方法和工具, ,对系统目对系统目标、功能、环境、费用效益等进行调查研究标、功能、环境、费用效益等进行调查研究, ,并收集、分并收集、分析和处理有关资料和数据析和处理有关资料和数据, ,据此建立若干备用方案和必要据此建立若干备用方案和必要的模型的模型, ,进行模拟、仿真试验进行模拟、仿真试验, ,把试验、分析、计算的各把试验、分析、计算的各种结果进行比较和评价种结果进行比较和评价, ,并对系统的环境和发展做出预测并对系统的环境和发展做出预测, ,在若干选定的目标和准则下在若干选定的目标
10、和准则下, ,为选择对系统整体效益最为选择对系统整体效益最佳的决策提供理论和试验。佳的决策提供理论和试验。） 系统分析是一种辅助决策工具。借助系统分析,决策者可以获得对问题的综合和整体的认识,既不忽略内部各因素的相互关系,又能顾及外部环境变化带来的影响。 系统分析的目的和作用如图1-1所示。 图1-1系统分析的目的和作用 (1)以整体为目标。系统分析以发挥系统整体最大效益为准则,而不是局限于个别子系统。 (2)运用定量方法。系统分析解决问题必须以相对可靠的数学资料为分析依据,保证结果的客观性。 (3)凭借价值判断。系统分析不但使用定量方法找出系统中各要素的定量关系,还要依靠直观判断和经验的定性
11、分析,凭借价值判断,综合权衡,以判别由系统分析提供的各种不同策略可能产生的效益优劣,从中选择最优方案。1 外部条件与内部条件相结合2 当前利益与长远利益相结合3 局部效益与整体效益相结合4 定量分析与定性分析相结合定量方法定量方法线性规划、动态规划、网络技术、排队论、投入 产出分析、决策分析等。定性方法定性方法定性分析方法有专家调查法、头脑风暴法、冲突分析法、层次分析法等。系统分析的工具主要是计算机分析工具分析工具(1)制定系统规划方案(2)对重大工程项目的组织管理(3)选择厂址和工厂规模(4)设计一个新产品(5)资金成本管理(6)厂内的生产布局和工艺路线组织方面(7)编制生产作业计划(8)工
12、厂企业安全管理体系进行安全分析目标：是为了达到一定的目的而对系统对象设计所期望达到的结果和方向,是目的的具体化,是系统分析的出发点。方案：一般情况下,为达到一定的目的和所期望的目标,可采用多种手段,这些手段为可行性方案。费用效果：为实现系统目标就必须投入,其实际支出就是费用。效果就是达到目的所取得的成果。模型：模型是对研究对象的某一方面本质属性的简化、模拟和抽象,是分析研究对象的有关因素之间关系和规律的有力工具。评价基准：是衡量可行性方案优劣的指标。图1-2系统工程的三维结构体系霍尔将系统工程的活动,按时间顺序分成七个阶段,又把每个阶段按解决问题的逻辑关系分成七个步骤,同时考虑完成各个阶段和步
13、骤所需要的专业知识,组成一个立体空间结构,即时间维、逻辑维和知识维,称为系统工程的三维结构,如图1-2所示。从系统工程的“三维结构体系”得到系统分析的基本步骤。 (1)限定问题 (2)确定目标 (3)收集资料,提出方案 (4)建立模型 (5)分析效果 (6)综合评价1.4.3 安全系统工程简介安全系统工程简介1.4.4 安全系统工程的研究对象安全系统工程的研究对象1.4.21.4.1 安全系统及其特点安全系统及其特点 基本概念基本概念1.4.5 安全系统工程的内容安全系统工程的内容1.4.8 安全系统工程的应用安全系统工程的应用1.4.9 安全系统工程的分析方法安全系统工程的分析方法1.4.7
14、1.4.6 安全系统工程的方法论安全系统工程的方法论 安全系统工程的特点安全系统工程的特点1.4.10 安全分析应遵循的基本原则安全分析应遵循的基本原则（1 1）安全与危险）安全与危险 安全和危险是一对互为存在前提的术语,在安全评价中,主要是指人和物的安全和危险。安全,是指免遭不可接受危险的伤害。它是一种使伤害或损害的风险限制处于可以接受的水平的状态。危险也是一种状态,指存在引起人身伤亡、设备破坏或降低完成预定功能能力的状态。（1 1）安全与危险）安全与危险 研究表明,有许多因素影响着人们对危险的认识程度。一般来说,当人们进行某项活动时,可能获得的利益越多,所能承受的危险程度越高。如图1-3所
15、示,处于A处且相对获得的利益较少的人认为是安全的,而处于B处且获利较多的人也认为是安全的。美国原子能委员会曾引用它的利益与危险关系图来说明人们从事非自愿的活动所获得的利益与承受的危险之间的关系,如图1-4所示。图1-3图1-4 （2 2）安全标准）安全标准 安全是一个相对的、主观的概念。评定状态是否安全需要有一个界限、目标或标准,通过与定量化的风险率或危害程度进行比较,判定其是否达到人们所期盼的安全程度。我们把这个标准称为安全标准。（1 1）安全系统的概念）安全系统的概念 安全系统是以人为中心,由安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等几部分组成,以消除伤害、疾病、损失,实现安全生产为目的
16、的有机整体,它是生产系统的一个重要组成部分。（2 2）安全系统的特点）安全系统的特点系统性：与安全有关的影响因素构成了安全系统。开放性：安全系统是客观存在的,这是因为安全系统是建立在安全功能构件的物质基础之上的。确定性与非确定性：“确定性”是指制约系统演化的规则确定性,不含任何随机性因素，非确定性包括随机性和模糊性。安全系统是有序与无序的统一体：序主要反映事物的组成规律和时域。突变性或畸变性：安全系统发展过程的突变或畸变,或过程由连续到非连续变化,在本质上还是服从于量变引起质变的哲理。（3 3）安全系统的动力学特征）安全系统的动力学特征 从系统的结构和功能形成看,可把系统分为两类:一类是自组织
17、系统,一类是被组织系统。自组织与被组织的区别就在于,系统行为是否受外界某种特定干预的影响。自组织的动力在系统内部,是自己运动的结果;而被组织的动力在系统外部,是在外部特定的干预下运动的结果。 安全系统是物质系统。安全系统既可能是自组织的,也可能是被组织的,也可能两者兼而有之。（1 1）安全系统工程的定义）安全系统工程的定义安全系统工程是指应用系统工程的基本原理和方法,辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险,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,使系统可能发生的事故得到控制,并使系统安全性达到最佳状态的一门综合性技术科学。（1 1）安全系统工程的定义）安全系统工程的
18、定义对这个定义,可以从以下几个方面理解:安全系统工程是系统工程在安全工程学中的应用,安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学。安全系统工程追求的是整个系统或系统运行全过程的安全。安全系统工程的核心是系统危险因素的识别、分析,系统风险评价和系统安全决策与事故控制。安全系统工程要达到的预期安全目标是将系统风险控制在人们能够容忍的限度以内,也就是在现有经济技术条件下,最经济、最有效地控制事故,使系统风险在安全指标以下。（2 2）安全系统工程的任务）安全系统工程的任务 危险源辨识。 分析、预测危险源由触发因素作用而引发事故的类型及后果。 设计和选用安全措施方案,进行安全决策。 安全措施和对策的实施。
19、 对措施效果做出总体评价。 不断改进,以求最佳效果,使系统达到最佳安全状态。（3 3）安全系统工程的步骤）安全系统工程的步骤 收集资料,掌握情况。 建立系统模型(结构、数学、逻辑模型)。 危险源辨识与分析。 危险性评价。 控制方案与方案比较。 最优化决策。 决策计划的执行与检查。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（1 1）系统安全分析）系统安全分析 系统安全分析有安全目标、可选用方案、系统模式、评价标准、方案选优五个基本要素和程序。 系统安全分析是使用系统工程的原理和方法,辨别、分析系统存在的危险因素,并根据实际需要对其进行定性、定量描述的技术方法。（2 2）系统
20、安全评价）系统安全评价 系统安全评价往往要以系统安全分析为基础,通过分析,了解和掌握系统存在的危险、有害因素, 通过评价掌握系统的事故风险大小,以此与预定的系统安全指标相比较,如果超出指标,则应对系统的主要危险、有害因素采取控制措施,使其降至该标准以下。（3 3）安全决策与控制）安全决策与控制 任何一项系统安全分析技术或系统安全评价技术,在出现系统安全分析和系统安全评价技术的同时,也出现了系统安全决策。其最大的特点是从系统的完整性、相关性、有序性出发,对系统实施全面、全过程的安全管理,实现对系统的安全目标控制。可以促进各项安全标准的制定和有关可靠性数据的收集。通过安全评价和优化技术的选择,可以
21、找出适当的方法使各个子系统之间达到最佳配合状态 既适用于工程技术,又适用于安全管理通过安全分析,了解系统的薄弱环节及其可能导致事故的 条件,从而采取相应的措施,预防事故的发生。可以迅速提高安全技术人员的管理水平。从系统整体出发的研究方法安全经济方法系统安全管理方法安全系统工程的方法本质安全方法人机匹配法1.1.安全系统工程在工业中的应用安全系统工程在工业中的应用 安全系统工程的方法在工业安全领域中的研究开发过程大致经历了以下五个阶段: 工业安全和系统安全 工业安全引进系统安全分析方法的阶段 安全管理对系统工程的引进阶段 安全系统工程的发展阶段 安全系统工程向其他领域的渗透 2.2.安全系统工程
22、的应用特点安全系统工程的应用特点 (1)系统性 不论是系统安全分析、系统安全评价的理论,还是系统安全管理模式和方法的应用,都表现了系统性的特点,它从系统的整体出发,综合考虑系统的相关性、环境适应性等特性,始终追求系统总体目标的满意解或可接受解。2.2.安全系统工程的应用特点安全系统工程的应用特点 (2)预测性 安全系统工程的分析技术与评价技术的应用,无论是定性的,还是定量的,都必须是为了预测系统存在的危险因素和风险水平。它通过这些预测来掌握系统安全状况如何,风险能否接受,以便决定是否应当采取措施控制系统风险。所以,安全系统工程也可称为系统的事故预测技术。2.2.安全系统工程的应用特点安全系统工
23、程的应用特点 (3)层序性 安全系统工程的应用是按照系统的时空两个跨度有序展开的,管理规范的执行,一般按照系统生命过程有序进行,而且贯彻到系统的方方面面。因此,安全系统工程具有明显的“动态过程”研究特点。2.2.安全系统工程的应用特点安全系统工程的应用特点 (4)择优性 择优性的应用特点主要体现在系统风险控制方案的综合与比较,从各种备选方案中选取最优方案。(5)技术与管理的融合性 安全系统工程是自然(技术)科学与管理科学的交叉学科,随着科技与经济的发展,人们对安全追求的目标(特别是生产领域)是本质安全。按照不同的分类方法,大体上可以划分为以下几类:(1)按照由初级到高级分安全检查表、单点故障分
24、析、意外事故分析、子系统危险性分析、预先危险性分析、故障类型影响分析、致命度分析、事故树分析、事件树分析等方法。(2)按照逻辑关系分归纳分析法：安全检查表、临界异常技术、意外事故分析、子系统危险性分析、故障类型影响分析、作业安全分析、管理监督和风险树分析等。演绎分析法：潜在回路分析、事故树分析、预先危险性分析等综合分析法：故障类型影响分析、子系统危险性分析、网络逻辑分析等。(3)按数理方法分定性分析法：安全检查表、作业安全分析、操作和后勤危险性分析、流动分析、能量分析、临界异常技术、最大可能的事故分析和最坏条件分析等。定量分析法：单点故障分析、事故树分析、事件树分析等。安全分析应该遵循以下基本
25、原则:(1)首先可进行初步的综合性分析,如预先危险性分析、安全检查表等,得出大致的概况,然后根据危险性的大小再进行详细的分析。(2)根据分析对象的不同,选择相应的分析方法。(3)如果对新建、改建的设计或限定目标进行分析,可选用静态的分析方法(包括初步分析和详细分析);如果对运行状态进行分析,则可选用动态的分析方法,如程序分析和逻辑分析等。安全分析应该遵循以下基本原则:(4)如果需要对系统进行反复调整,使之达到较高的安全性水平,可以使用替换分析和逻辑分析等。(5)各种分析方法可以互为补充,使用一种方法也许不能完全分析出系统的危险性,但用其他方法可以弥补其不足的部分。(6)进行分析时并不需要使用所有的方法,应该根据实际情况,结合特定的环境和资金条件,使分析能够得出正确的评价。1.关于安全的定义很多,请思考什么是安全?2.系统、安全系统、安全系统工程的定义是什么?请辨析三者间的区别和联系。3.安全系统工程是以安全科学和系统科学为基础理论的综合性学科,请问你认为安全系统工程应遵循的基本观点有哪些?4.安全系统工程的基本方法是什么?5.请简述安全系统工程的主要研究内容。
