安全系統(tǒng)工程exam-概述

安全系統(tǒng)工程徐圓信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院E-mail:xuyuan@課程內(nèi)容

概述

系統(tǒng)安全分析

事故樹分析

系統(tǒng)安全評價

系統(tǒng)安全決策12345概述概述歷史重大事故安全生產(chǎn)重要性生產(chǎn)安全事故分析生產(chǎn)安全事故解決方案過程安全評價技術(shù)安全系統(tǒng)工程概念事故源安全生產(chǎn)是企業(yè)永恒的主題，沒有安全就沒有效益，安全工作已經(jīng)越來越被擺在重要的位置。關(guān)系到國家財產(chǎn)和人民生命的安全，關(guān)系到社會的穩(wěn)定與健康發(fā)展。安全生產(chǎn)重要性生產(chǎn)安全事故分析原因總結(jié)：工藝技術(shù)：盲目修改工藝、工藝設(shè)計不合理、工藝不成熟、操作過程中工藝參數(shù)控制不嚴(yán)格；設(shè)備、材料原因：設(shè)備在制造過程中存在原始缺陷，選材不合適；人為因素：違章操作、判斷失誤、違章指揮、制度不嚴(yán)、工作責(zé)任心不強；其他因素：由于雷電或物體打擊、碰撞而造成意外事故。其中員工的不安全行為是最主要的原因，由此引發(fā)的事故占70%以上。

因此，加強系統(tǒng)安全教育、關(guān)注生產(chǎn)裝置或流程安全操作、評價、預(yù)警與應(yīng)急救援是杜絕或減少事故的關(guān)鍵。系統(tǒng)安全教育

操作工、車間級、廠級等不同崗位、不同層次的全方位系統(tǒng)安全教育與落實安全評估

安全生命周期，定性（量）風(fēng)險評估，硬軟件冗余容錯，功能安全管理風(fēng)險預(yù)防

采集各種信息，潛在的安全風(fēng)險對人身、設(shè)備及環(huán)境的損害，大量枯燥、重復(fù)性報警事件減到最少安全儀表系統(tǒng)

減少不必要的停車，集成管理程序?qū)收显蚍治?，各種損失減少到最小快速恢復(fù)生產(chǎn)

縮短恢復(fù)生產(chǎn)所需時間，減少操作員的工作量，避免相同故障重復(fù)發(fā)生停車生產(chǎn)安全事故解決方案

安全評價（Hazard&Riskassessment）

以保障安全為目的，按照科學(xué)的程序和方法，從系統(tǒng)的角度對工業(yè)生產(chǎn)或工程項目中潛在的危險（Hazard）及危險可能造成的損失（Risk，風(fēng)險）進行預(yù)先識別、分析和評價,為制定防災(zāi)措施和管理決策提供依據(jù)。由于安全評價在消除危險隱患方面有重大作用，已列入許多國家的法規(guī)及國際安全標(biāo)準(zhǔn)。“安全第一,預(yù)防為主,綜合治理”這一新的安全發(fā)展觀,賦予安全管理工作新的內(nèi)涵——就是要“以人為本”,把安全生產(chǎn)工作的關(guān)口前移,超前防范,綜合運用多種手段,改善安全狀況,最大限度地預(yù)防安全事故。過程安全評價技術(shù)安全預(yù)評價是在項目建設(shè)前期進行的,它是安全設(shè)計的主要依據(jù),能有效地避免項目建成后因為安全要求引起的返工和調(diào)整。安全驗收評價是在建設(shè)項目竣工、試生產(chǎn)運行正常后進行的,能查出裝置的缺陷和不足,以利于企業(yè)及早采取措施,提高安全水平。安全現(xiàn)狀綜合評價是針對某一個生產(chǎn)經(jīng)營單位總體或局部的生產(chǎn)經(jīng)營活動的實際安全狀況進行的一種安全評價,是對在用的生產(chǎn)裝置、設(shè)備以及貯存、運輸及安全管理狀況進行的全面的綜合性評價,目的是讓企業(yè)對本單位的安全現(xiàn)狀有一總體的把握,從而實現(xiàn)預(yù)防性管理。過程安全評價技術(shù)安全評價安全預(yù)評價安全驗收評價安全現(xiàn)狀綜合評價過程系統(tǒng)安全評價技術(shù)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：70至80年代——人工安全評價階段90年代——計算機輔助安全評價階段90年代后期——計算機輔助與定性、定量動態(tài)仿真結(jié)合階段過程安全評價技術(shù)

安全評價技術(shù)源于美國，發(fā)展至今提出的安全評價方法不下幾十種，各種方法適于特定場合，具有不同特點，美國化學(xué)工程師協(xié)會下屬的化工安全中心1985年出版了《安全評價指南》，其中介紹了11種常用的評價方法：過程/系統(tǒng)檢查表安全復(fù)查道公司及蒙德公司危險指數(shù)法危險與可操作性分析（HAZOP）如果?怎么樣可操作性研究故障類型、影響及致命度分析故障樹分析事件樹分析原因、后果分析人員失誤分析人工安全評價技術(shù)評價方法安全檢查表法（SCL）預(yù)先危險分析法（PHA）故障類型及影響分析法（FMEA）危險可操作性研究（HAZOP）事件樹分析法（ETA）故障樹分析法（FTA）危險指數(shù)評價法（F&EI）人的可靠性分析法（HRA）方法特點簡單易行，編制難度及工作量大初步評價參考側(cè)重于對工藝和設(shè)備的影響后果簡單易行，易受主觀因素影響簡單易行，易受主觀因素影響計算精確，難以計算適用范圍系統(tǒng)的定性評價系統(tǒng)初步設(shè)計的初步定性評價根據(jù)各子系統(tǒng)的故障類型對系統(tǒng)進行定性評價通過指導(dǎo)語句和標(biāo)準(zhǔn)格式尋找工藝偏差，以辨識危險源，確定控制風(fēng)險的對策。局部工藝、設(shè)備裝置的定性定量評價局部工藝、設(shè)備裝置的定性定量評價利用子系統(tǒng)的危險指數(shù)值計算系統(tǒng)的危險指數(shù)值。利用人的可靠性的概率來計算系統(tǒng)的可靠性人工安全評價技術(shù)評價方法概率危險評價法（PBHA）作業(yè)條件危險性評價法（LEC）類比法道化學(xué)法（DOW）日本六階段法適用范圍

通過分析子系統(tǒng)的可靠性來計算系統(tǒng)的可靠性概率的大小對與風(fēng)險有關(guān)的三種要素進行半定量評價作業(yè)場所的定性評價火災(zāi)爆炸危險性的系統(tǒng)整體宏觀定量分析系統(tǒng)的定量定性評價方法特點有利于掌握企業(yè)內(nèi)部各危險點的危險狀況和整改措施的實施。簡單易行，檢測量大、費用高。簡捷明了，整體宏觀評價準(zhǔn)確性高，工作量大人工安全評價技術(shù)人工進行安全評價在方法上無統(tǒng)一的模式，人工評價存在著難于克服的缺點：

人工評價即使有專家參與也難免漏評不少事故（危險）對于比較復(fù)雜的生產(chǎn)過程，口頭討論的評價方式不嚴(yán)格，常出現(xiàn)概念上的混亂人工評價費時、費力、成本高工評價得出的分析結(jié)果文件（說明）事后很難看懂計算機輔助安全評價技術(shù)早期的計算機輔助方法在分析方法本身沒有突破，主要用于輔助人工分析方法，用計算機程序生成HAZOP的結(jié)果說明文本；1980年D.A.Lihou開發(fā)了在過程失控時的計算機輔助HAZOP軟件CAFOS；1989年Anon開發(fā)的SAnDoc軟件；1990年P(guān)rimatechInc.公司開發(fā)了稱為HAZOP—PC的商品化軟件都屬于安全分析文本說明的計算機程序?？梢杂糜诠I(yè)危險分析，軟件可記錄分析結(jié)果，軟件具備語句文字處理能力，還能編輯檢查表及計算風(fēng)險值。計算機輔助安全評價技術(shù)提供計算機輔助繪制故障樹和編輯故障樹的軟件主要有：按一定排列試驗事件的組合算法：

PREQUAL和PREP-KITT軟件采用布爾代數(shù)法的軟件

FAVNET（下行）、RISA（下行）、CM-MC（上行）、FTAP（下行和上行）、PHAMISS（下行和上行）、RELVEC、NEWSALP（下行和上行）、SALP-MP（上行）采用蒙特卡洛（MonteCarloSimulation）仿真方法的軟件

REMO、MOCARE、CRESSEX，CRESSC和CRESSCN（可以求最小徑集）計算機輔助安全評價技術(shù)推進過程系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展具有劃時代意義的事件是《美國化學(xué)工業(yè)2020年技術(shù)發(fā)展設(shè)想》報告公布。本技術(shù)發(fā)展報告由美國化學(xué)會、美國化學(xué)工程師學(xué)會、美國化學(xué)制造商協(xié)會、美國化學(xué)研究委員會和美國合成化學(xué)品制造商協(xié)會在美國白宮科技政策辦公室的支持和鼓勵下，組織二百多名具有代表性的專家，進行了兩年多的研究，召開了56次會議，包括120名石化產(chǎn)業(yè)部門、政府部門和學(xué)術(shù)機構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)人參與，于1996年12月提出了本報告，現(xiàn)在美國政府有關(guān)部門、產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界都在組織實施。本報告已成為美國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的一份指導(dǎo)性文件。計算機輔助與定性、定量動態(tài)仿真結(jié)合安全評價技術(shù)報告認(rèn)為在過程工業(yè)中最關(guān)鍵的計算機計算技術(shù)是：計算分子科學(xué)（CMS）計算流體動力學(xué)（CFD）過程建模（ProcessModeling）仿真（Simulation）操作優(yōu)化（OperationOptimization）控制(Control)計算機輔助與定性、定量動態(tài)仿真結(jié)合安全評價技術(shù)基于建模和仿真的危險識別技術(shù)在80年代已經(jīng)開始研究，大致經(jīng)歷四個階段：

基于定性模型的仿真階段基于定性和定量混合模型的仿真階段動態(tài)仿真定量案例試驗計算流體動力學(xué)仿真普及化階段計算機輔助與定性、定量動態(tài)仿真結(jié)合安全評價技術(shù)1987年P(guān)armar和Lees采用定性傳播方程解決工廠建模進行自動HAZOP分析。采用定性方法，原因是為了處理那些得不到研究對象精確模型的問題。定性仿真是以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結(jié)果輸出等仿真環(huán)節(jié)，通過定性模型推導(dǎo)系統(tǒng)的定性行為的描述?；诙ㄐ晕⒎址匠?QDE)的定性仿真理論是B.J.Kuipers于1986年提出，給出了定性仿真算法(QSIM)。這是目前定性仿真中發(fā)展最成熟的理論，在危險識別中應(yīng)用較廣。基于定性仿真模型的危險識別人們發(fā)現(xiàn)僅考慮定性建模,其不精確性仍然是主要缺點。因此開展了定性和定量仿真混合方法的研究。當(dāng)對象特性沒有復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)或明顯的非線性特征時，可以考慮采用部分機理推導(dǎo)的模型補充定性模型的不足。定性仿真和定量仿真混合的危險識別

近幾年，特別是美國2020發(fā)展報告提出后，動態(tài)仿真定量建模平臺技術(shù)取得了突破性進展，出現(xiàn)了過程系統(tǒng)建模平臺微機化、商品化和大眾化的趨勢。采用精確度更高、更加嚴(yán)格的定量動態(tài)模型進行危險識別、案例試驗和安全控制系統(tǒng)測試得到廣泛應(yīng)用。動態(tài)仿真定量化危險劇情試驗

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtualreality,VR)應(yīng)用于安全評價中,對評價項目流程及其可能發(fā)生的災(zāi)害后果進行VR仿真,直觀形象地描述評價項目的危險程度。根據(jù)評價結(jié)果提出整改措施后,再對整改后的系統(tǒng)進行VR仿真，清晰直觀地檢驗整改措施的有效性,從而全方位地輔助安全評價取得成功。虛擬現(xiàn)實是在眾多的相關(guān)技術(shù)(如圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。包括以下關(guān)鍵技術(shù)：動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)；快速三維圖形生成技術(shù)；立體顯示和傳感器技術(shù)；系統(tǒng)集成技術(shù)；用戶的適應(yīng)性分析；應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全評價中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全教育與應(yīng)急救援中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實安全生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)：工廠及其環(huán)境的建模仿真；工廠的試運轉(zhuǎn)仿真；災(zāi)害事故的仿真分析；事故的風(fēng)險預(yù)測及事故損失分析仿真。虛擬現(xiàn)實的體系結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在安全教育與應(yīng)急救援中的應(yīng)用電子地圖與虛擬工廠交互

VRGIS系統(tǒng)VRGIS平臺系統(tǒng)為安全教育、危險區(qū)域、模擬演練、應(yīng)急救援等安全工作提供生產(chǎn)現(xiàn)場各種相關(guān)信息。生產(chǎn)場景：二維、三維、VR信息自動顯示與查找路徑規(guī)劃危險源識別安全操作規(guī)程應(yīng)急救援方案消防設(shè)施模擬爆炸與后果預(yù)測災(zāi)難事故模擬平臺過程生產(chǎn)事故可分為三類：

火災(zāi)爆炸毒物泄漏爆炸約占35%，爆炸事故導(dǎo)致的損失約占所有事故損失的67.7%。模擬預(yù)測各種事故災(zāi)難，可有效進行安全教育、應(yīng)急救援方案落實和防止事故發(fā)生。

基于專家系統(tǒng)的HAZOP分析基于模糊邏輯的安全評價技術(shù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的風(fēng)險識別技術(shù)基于模糊聚類-分級算法的過程工業(yè)報警優(yōu)化基于物元分析的過程工業(yè)報警優(yōu)化

SDG定性推理與安全評價技術(shù)

。。。。。?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的安全評價技術(shù)操作室缺點：瞬間處理信息的能力是有限，當(dāng)某一變量超出正常范圍時常常很容易被忽略。智能化報警系統(tǒng)缺點：過程工業(yè)規(guī)模日趨擴大，報警設(shè)置增多，大量的報警仍然影響操作員關(guān)注報警的概率及對報警做出響應(yīng)的有效性。

加強生產(chǎn)監(jiān)控管理力度研究智能化報警監(jiān)控管理方法報警監(jiān)控過程報警監(jiān)控系統(tǒng)可拓管理

按照國際EEMUA_2的推薦，保持操作員有效處理報警的報警頻率是每10min一個報警(即一天150個報警)，操作員可以處理的最大報警頻率為每5min一個報警(即一天300個報警)

過程報警監(jiān)控系統(tǒng)可拓管理

安全報警監(jiān)控物元模型R1

物耗報警監(jiān)控物元模型R2能耗報警監(jiān)控物元模型R3生產(chǎn)指標(biāo)報警監(jiān)控物元模型R4基于生產(chǎn)經(jīng)驗故障診斷進一步研究與完善智能化生產(chǎn)過程故障診斷方法故障診斷智能化故障診斷系統(tǒng)缺點：過程工業(yè)變量較多，相互間的關(guān)系復(fù)雜，知識表達不統(tǒng)一、知識獲取不完全，以及無法利用原系統(tǒng)中的知識等原因，造成其難以解決大型化、復(fù)雜化的過程工業(yè)故障診斷缺點：僅適用于小型的工業(yè)過程可拓CBR過程生產(chǎn)故障診斷安全評價技術(shù)發(fā)展趨勢多種評價方法集成型評價技術(shù)與安全評價軟件系統(tǒng)的開發(fā)基于機器學(xué)習(xí)的智能安全評價與診斷系統(tǒng)

基于地理信息（GIS）與虛擬現(xiàn)實的企業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)控與管理安全系統(tǒng)工程概念安全系統(tǒng)工程是以機械、設(shè)備、原材料、人和環(huán)境等綜合系統(tǒng)為研究對象，最終以保護人和生產(chǎn)資料的安全為目的，以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，結(jié)合其他技術(shù)，研究各種安全問題的綜合性學(xué)科。研究內(nèi)容包括：

系統(tǒng)安全分析——找問題系統(tǒng)安全評價——問題是否可接受安全決策與事故控制——安全管理通過對該課程的學(xué)習(xí)，懂得如何分析系統(tǒng)的安全狀況，培養(yǎng)系統(tǒng)分析習(xí)慣，掌握系統(tǒng)危險因素分析方法，能夠熟練進行系統(tǒng)安全評價。系統(tǒng)：由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機整體。系統(tǒng)特征：（1）整體性兩個或兩個以上相互區(qū)別的要素（元件或子系統(tǒng)）（2）相關(guān)性要素之間、要素與子系統(tǒng)、系統(tǒng)和環(huán)境之間相互聯(lián)系、相互依賴、相互作用（3）目的性系統(tǒng)是為完成某種任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)某種目的而發(fā)揮功能（4）有序性空間結(jié)構(gòu)的層次性和系統(tǒng)發(fā)展的時間順序性（5）環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)與環(huán)境進行物質(zhì)、能量和信息交換，環(huán)境也是系統(tǒng)的約束條件系統(tǒng)系統(tǒng)分類：自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)實體系