安全系统工程徐志胜课件

安全系统工程主讲徐志胜教授课程导航0102绪论与基础定性分析安全系统工程的核心概念与发展历程系统安全定性分析方法与工具0304定量技术预测评价系统安全定量分析与计算方法安全预测技术与系统安全评价05危险控制实践应用系统危险控制技术与应急措施第一章绪论奠定安全系统工程的理论基础系统与系统工程安全系统工程定义系统是由相互作用和相互依赖的若干运用系统工程的原理和方法，识别、组成部分结合而成的、具有特定功能分析、评价系统中的危险因素，并采的有机整体系统工程是组织管理系取相应的控制措施，使系统在规定的统的规划、研究、设计、制造、试验寿命期内达到最佳的安全状态和使用的科学方法研究对象与意义研究人机环境系统的安全问题，通过系统化方法预防事故、减少损失、保护人员--安全与健康，促进生产安全和社会可持续发展安全系统工程的研究框架人-机-环境系统特征核心研究内容安全系统工程将人、机器设备和作业环境作为统一整体进行研究人是安全分析识别系统中存在的危险源和危险因素系统的核心，机器是延伸，环境是基础三者相互作用、相互影响，任安全评价评估系统的安全状态和风险水平何一个要素的失衡都可能导致安全事故安全预测预测未来可能发生的事故及其趋势人的不安全行为分析•机器设备的可靠性评估安全控制制定和实施有效的安全控制措施•环境因素的危险性识别•系统整体的协调优化•通过系统工程方法论的应用，实现从定性到定量、从经验到科学的安全管理转变系统工程在安全领域的应用框架安全系统工程将传统系统工程的规划、分析、设计、实施、评价等环节应用于安全管理领域，形成了完整的方法论体系该框架强调全生命周期管理、多学科交叉融合以及持续改进的理念系统识别明确系统边界与危险源系统分析定性定量分析风险系统控制实施安全控制措施持续改进监测反馈优化提升第二章系统安全定性分析识别危险、分析风险的基础方法安全检查表（SCL）系统化的检查工具，通过预先编制的检查项目，逐项检查系统中可能存在的危险因素适用于日常安全检查和定期安全审核编制科学、全面的检查项目•明确检查标准和要求•实施检查并记录结果•预先危险分析（PHA）在系统设计阶段识别潜在危险，分析危险可能导致的事故及其后果这是最早期的安全分析方法，强调预防为主识别危险源及其触发条件•评估危险等级和影响范围•提出预防和控制措施•故障模式及影响分析（）FMEA分析方法概述FMEA分析流程FMEA是一种自下而上的归纳分析方法，通过系统地识别产品或过程中可能定义系统发生的故障模式，分析其对系统的影响，并确定控制措施的优先级故障模式分类明确分析对象和边界•功能故障丧失预期功能识别故障•性能故障性能下降或不稳定•结构故障零部件损坏或失效列出所有可能故障模式影响分析评估故障后果和严重度风险评级计算风险优先数RPN改进措施制定并实施控制方案风险优先数RPN=严重度S×发生度O×探测度D，用于量化风险并确定改进优先级危险与可操作性研究（）HAZOP是一种系统化的团队分析方法，通过使用引导词对工艺流程进行逐项审查，识别潜在的危险和可操作性问题该方法特别适用于化工、石油等HAZOP流程工业123准备阶段节点划分引导词应用组建多学科团队，收集工艺流程图、操作规将系统划分为若干研究节点，每个节点代表使用标准引导词（如无、更多、更少、反程等资料，明确分析范围和目标一个工艺单元或操作步骤向、其它等）系统地提出偏差问题45后果分析记录跟踪分析每个偏差可能导致的后果，评估风险等级，提出改进建议详细记录分析结果，跟踪改进措施的实施情况，形成闭环管理事件树分析（）ETA事件树构造原理事件树分析是一种从初始事件出发，按照事故发展的时间顺序，分析各种安全功能的成功或失败对事故进程的影响，最终推导出各种可能后果的归纳分析方法分析步骤

1.确定初始事件（如设备故障、人为失误）

2.识别与事件相关的安全功能

3.构造事件树，标注成功/失败分支

4.确定事故序列和最终后果

5.计算各后果的发生概率事件树从左到右展开，初始事件后依次考虑各安全屏障的响应情况向上分支表示安全功能成功，向下分支表示失败每条路径代表一种可能的事故序列典型应用案例生产事故事件树可以分析火灾探测系统、自动喷淋系统、人员疏散等多重安全屏障的综合效果，为应急预案制定提供科学依据事故树分析（）FTA事故树分析是一种演绎推理的图形分析方法，从顶事件（不希望发生的事故）出发，逐层分析导致顶事件发生的直接原因和间接原因，直至找到基本事件（系统的基本故障）事故树构成定性分析顶事件分析目标事故最小割集导致顶事件发生的最小基本事件组合，代表系统的薄弱环节中间事件导致上层事件的逻辑组合最小路径集防止顶事件发生的最小基基本事件不再分解的底层原因本事件组合，代表系统的安全保障逻辑门与门、或门表示因果关系定量分析基于基本事件的发生概率，计算顶事件的发生概率评估各基本事件的重要度，确定改进优先级进行敏感性分析，优化安全投资系统可靠性分析基础量化系统安全性能的关键指标可靠度（Reliability）维修度（Maintainability）有效度（Availability）产品在规定条件下、规定时间内完成产品在规定条件下、规定时间内维修系统在任意时刻处于可用状态的概规定功能的概率用表示，是时间完成的概率反映了系统的可维修性率综合考虑了可靠性和维修性Rt的函数可靠度越高，系统越可靠和维修效率，其中A=MTBF/MTBF+MTTR常用分布指数分布Rt=e^-λt，其平均修复时间MTTR是衡量维修度的重MTBF为平均故障间隔时间中λ为故障率要指标串联系统可靠度并联系统可靠度任一单元失效导致系统失效所有单元同时失效才导致系统失效系统系统R=R₁×R₂×...×R R=1-1-R₁1-R₂...1-Rₙₙ事故树与事件树的对比与应用事故树（FTA）事件树（ETA）分析方向演绎法，自上而下分析方向归纳法，自下而上起点从顶事件（事故）开始起点从初始事件开始目标查找导致事故的原因组合目标推导可能产生的各种后果适用场景原因分析、风险识别、预适用场景后果评估、应急响应、安防措施制定全屏障分析优势逻辑严密、适合复杂系统优势直观清晰、适合动态过程综合应用互补关系找原因，评后果FTA ETA联合使用全面评估风险实践价值从预防到应对的完整分析框架案例化工厂泄漏事故可先用分析泄漏原因，再用评估不同应急响应下的FTA ETA后果第三章系统安全预测技术洞察未来，预防风险安全预测是根据系统历史数据和发展规律，运用科学方法预测未来的安全状况和事故趋势准确的预测能够为安全决策提供依据，实现从被动应对到主动预防的转变1经验推断预测基于专家经验和历史案例，进行定性判断方法简单直观，但主观性较强适用于缺乏数据或新系统的初步预测2时间序列预测利用历史数据的时间序列特征，采用滑动平均法、指数平滑法等进行趋势预测适用于数据规律性强的场景3计量模型预测建立数学模型，通过回归分析、灰色预测、马尔柯夫链等方法进行定量预测精度高，适用于数据充足的复杂系统预测基本原则连续性原则、相似性原则、相关性原则预测结果应定期校验和修正，确保预测的有效性和实用性计量模型预测方法详解回归分析法灰色预测法马尔柯夫链预测通过建立因变量与自变量之间的回归方程，进针对信息不完全的灰色系统，通过少量数据建基于随机过程理论，利用状态转移概率进行预行预测分析立模型进行预测测GM1,1一元回归核心思想通过累加生成使数据规律化状态转移矩阵描述系统从一个状态转移到另y=a+bx一个状态的概率多元回归数据累加处理y=a+b₁x₁+b₂x₂+...•划分系统状态建立微分方程••确定影响因素•统计转移频率求解时间响应函数••收集历史数据•构建转移矩阵累减还原预测值••建立回归方程•计算未来状态概率模型精度检验••检验模型有效性•预测系统状态•进行趋势预测适用于数据量少、波动大但有发展趋势的系统•适用于具有随机性和状态转移特征的系统适用于变量间存在明确因果关系的场景第四章系统安全评价科学评估风险，明确安全水平安全评价是对系统存在的危险性进行定性或定量分析预测发生事故或造成职业危害的可能性及其严重程度提出科,,学、合理、可行的安全对策措施做出评价结论的活动,评价目的风险与安全标准识别系统中的危险因素风险危险发生的可能性与后果严重性的组合••预测事故发生可能性和严重度风险=事故发生概率×事故损失确定系统的安全等级•安全标准可接受风险水平为安全决策提供科学依据•绝对安全不存在•验证安全措施的有效性•风险控制在可接受范围•遵循原则•ALARP概率评价法基础运用概率统计理论对系统危险性进行定量评价计算步骤确定评价单元

1.收集事故数据

2.计算事故概率

3.估算事故损失

4.综合评价风险

5.火灾爆炸指数评价法道化学火灾爆炸指数法帝国化学蒙德法由英国帝国化学公司提出，综合考虑物料、工艺、设备等因素，评价装置的整体危险性核心指标•物质危险指数•工艺危险指数•设备危险指数•布局危险指数方法比较道化学法侧重火灾爆炸,简便实用蒙德法范围更广,考虑因素更全面适用范围石油化工、危险品储运等行业由美国道化学公司开发的定量评价方法，通过计算火灾爆炸指数（FEI）评估化工装置的潜在火灾爆炸危险性评价步骤

1.确定物质系数MF（基于物质特性）

2.计算一般工艺危险系数F

13.计算特殊工艺危险系数F

24.FEI=MF×F1×F

25.确定危险等级和防护半径FEI值越大，火灾爆炸危险性越高生产设备与安全管理评价生产设备安全评价评价要点•设备本质安全性防护装置、安全联锁、故障-安全设计1•设备可靠性故障率、平均无故障时间MTBF•维护保养状况定期检验、维修记录、备件管理•操作环境温度、湿度、振动、腐蚀等影响因素•安全附件压力表、安全阀、紧急停机系统安全管理评价评价内容•安全管理组织机构设置、人员配备、职责明确2•安全制度规章制度、操作规程、应急预案•安全教育培训培训计划、考核记录、持证上岗•安全投入资金保障、设施投入、改善措施•事故管理隐患排查、事故报告、整改落实企业安全评价案例3某化工企业综合评价采用安全检查表法与专家打分相结合的方式，从设备、工艺、管理、人员四个维度进行评分最终得分85分（百分制），评定为良好等级针对发现的问题制定了针对性改进措施，有效提升了企业安全管理水平第五章系统危险控制技术从识别到控制，构建安全防线危险控制是安全系统工程的核心环节通过技术措施和管理手段将系统风险降低到可接受水平有效的危险控制需要遵循科学原则采用系统化方法实现全过程全方位的安全保,,,,障本质安全1工程控制措施2管理控制措施3个体防护4危险控制遵循优先级原则首选本质安全设计，其次采用工程控制，再辅以管理措施，最后配备个体防护多层防护形成纵深防御体系控制目的控制原则消除或减少危险源预防为主、防治结合••降低事故发生概率消除根源、降低风险••减轻事故后果严重度技术与管理相结合••提高系统可靠性动态监控、持续改进••系统安全措施分类与实施降低事故发生概率的措施技术措施•本质安全设计选用低危险性物料，优化工艺参数•安全防护装置安全阀、防爆膜、联锁保护系统•自动控制系统DCS、SIS安全仪表系统•监测预警系统气体检测、火灾报警、视频监控管理措施•严格操作规程和安全制度•加强员工安全教育培训•定期设备检维修和隐患排查•实施安全检查和审计降低事故严重度的措施事故影响控制•隔离措施防火墙、防爆墙、安全距离•泄压措施爆破片、安全阀、放空系统•惰化保护充氮保护、水封隔离•紧急切断自动切断阀、紧急停车系统应急响应能力•消防系统自动喷淋、灭火器材、消防栓•应急设施洗眼器、喷淋器、急救箱•疏散通道安全出口、应急照明、疏散指示•应急预案定期演练、快速响应、有效处置加强安全管理的措施组织保障建立健全安全管理机构，明确各级安全职责，配备专职安全管理人员制度建设完善安全生产责任制、安全操作规程、应急管理制度等风险管控实施风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制持续改进定期评估安全绩效，总结经验教训，不断优化管理体系灾难性事故应急管理灾难事故特征灾难性事故是指突然发生、影响重大、后果严重的生产安全事故，具有以下特点•突发性强难以准确预测•破坏性大造成重大人员伤亡和财产损失•影响范围广可能波及周边区域•救援难度高需要多方协调配合•社会影响深引发公众关注和舆论应急救援要求快速响应第一时间启动应急预案科学处置采取有效措施控制态势协同联动内外部资源统筹调配信息畅通及时准确发布信息应急处理流程事故报告第一时间上报，启动应急响应先期处置安全决策方法与工具安全决策是在多种方案中选择最优或满意方案的过程科学的决策方法能够帮助管理者在复杂情况下做出合理选择，实现安全与效益的平衡评分法决策树法建立评价指标体系，对各备选方案进行打分，选择总分用树形图表示决策问题，通过计算各方案的期望值进行最高的方案选择步骤构造决策树

1.确定评价指标（安全性、经济性、可行性等）•决策节点可选择的方案分支

2.设定权重系数•状态节点可能出现的自然状态

3.对各方案评分•概率各状态发生的概率

4.计算加权总分•收益各路径的最终结果

5.选择最优方案期望收益=Σ状态概率×该状态下的收益优点简单直观；缺点主观性较强优点逻辑清晰，适合多阶段决策成本效益分析法比较安全措施的成本与预期收益，选择性价比最高的方案分析内容•投入成本设备、人员、维护等•预期收益减少事故损失、提高效率等•净现值收益现值-成本现值•投资回收期在满足安全标准前提下，追求经济合理性第六章典型应用案例理论联系实际，深化理解应用通过典型案例的深入剖析，将安全系统工程的理论方法应用于实际问题，掌握分析思路和解决方案以下案例涵盖不同行业和场景，展示了安全系统工程的广泛应用价值管道燃气事故树分析苯类罐区安全评价翻车事故分析以燃气泄漏爆炸为顶事件，构建事故树，分析管运用道化学火灾爆炸指数法，评估苯储罐区的火编制运输车辆安全检查表，从车况、驾驶员、道道腐蚀、接头松动、违规操作等基本原因，计算灾爆炸危险性，确定防护距离，提出储罐设计、路环境等方面进行系统检查，识别导致翻车的关事故概率，提出针对性防控措施消防系统、应急预案等改进建议键因素，制定预防措施汽车安全事故综合分析汽车火灾事故分析碰撞事故分析通过事件树分析，从碰撞初始事件出发，考虑安全带、安全气囊、车身结构等安全功能的作用，评估不同情况下的伤害后果采用事故树分析法，以汽车火灾为顶事件，分析电路故障、油路泄漏、碰撞起火等原因同时结合预先危险性分析（PHA），在设计阶段识别潜在火灾隐患主要危险源•燃油系统油箱破裂、油管老化•电气系统短路、过载、接触不良•发动机过热冷却系统故障•人为因素违规改装、吸烟建筑施工企业危险源辨识与评价建筑施工现场是典型的高危作业环境，危险源众多且动态变化系统化的危险源辨识与评价是确保施工安全的基础工作危险源识别1运用安全检查表法、工作危害分析法等，全面识别高处坠落、物体打击、机械伤害、触电、坍塌五大伤害类型2风险评价的危险源采用评价法（作业条件危险性评LEC价），计算风险值（可能性D=L×E×C分级管控3暴露频率后果），确定风险等级××建立风险分布图，对重大危险源实施重点监控，制定专项方案，严格执行4持续改进安全措施，定期检查评估建立隐患排查治理台账，闭环管理，及时消除隐患通过事故案例分析，吸取教训，完善安全管理体系管理分布图应用在施工现场平面图上标注各类危险源位置、风险等级和控制措施，实现可视化管理，提高安全意识和管理效率安全系统工程软件工具提升分析效率，增强决策科学性随着信息技术的发展，专业软件工具极大地提高了安全分析的效率和准确性合理利用软件工具，可以处理复杂系统，快速计算，直观展示结果事故树分析软件提供图形化编辑界面，自动求解最小割集、最小路径集，计算顶事件概率，生成结构重要度、概率重要度等指标主要功能事故树绘制、定性分析、定量计算、重要度分析、敏感性分析、报告生成代表软件FaultTree+、Relex等事件树分析工具支持事件树构建，计算各事故序列概率，评估安全屏障有效性，优化应急响应策略主要功能事件树编辑、分支概率设定、序列计算、后果评估、对比分析适用于核电、化工等高风险行业的风险评估安全评价计算软件集成多种评价方法，包括火灾爆炸指数、毒性危害评估、风险矩阵等，提供标准化评价流程和报告模板主要功能数据管理、多方法评价、图表生成、报告输出、知识库查询帮助评价机构提高工作效率和质量安全系统工程的未来发展趋势大数据与人工智能智能安全监控系统利用大数据分析技术，挖掘海量安全数据中的规物联网、传感器、视频分析等技术的融合，构建律和趋势人工智能算法可实现智能风险识别、实时、全方位的智能监控网络，实现安全态势的事故预测、异常检测，提高预防能力动态感知和预警机器学习模型预测事故风险多传感器融合监测••深度学习识别异常行为视频智能分析与识别••自然语言处理分析事故报告实时预警与联动响应••知识图谱支持安全决策移动端远程监控管理••绿色安全与可持续发展将安全系统工程与环境保护、资源节约相结合，推动绿色制造和可持续发展本质安全设计融入环保理念，实现安全与环保双赢清洁生产工艺降低危险•循环经济减少废弃物风险•绿色材料替代危险物质•能源优化与安全协同•未来的安全系统工程将更加智能化、精细化、人性化，为建设本质安全型社会提供强有力的科学支撑复习思考题精选概念理解题计算题示范解释系统、系统工程和安全系统工程题目某系统由三个单元串联组成，各单

1.的概念及其相互关系元的可靠度分别为、和，计算

0.

90.

850.95系统的可靠度若改为并联，系统可靠度简述事故树分析和事件树分析的区别

2.又是多少？与联系什么是最小割集和最小路径集？它们

3.解答在安全分析中有何作用？串联系统系统R=R₁×R₂×R₃=

0.9×阐述本质安全设计的原理和实现途

4.

0.85×

0.95=

0.727径并联系统系统说明可靠度、维修度和有效度的含义R=1-1-R₁1-R₂1-R₃

5.及相互关系=1-1-

0.91-

0.851-

0.95案例分析题=1-

0.1×

0.15×

0.05=

0.99925针对某化工企业氯气泄漏事故，运用事故树分析法，识别导致泄漏的基本原因，求思考对比串并联系统的可靠度差异，说解最小割集，并提出相应的预防措施明冗余设计在提高系统安全性中的重要作用课程总结知识体系回顾与能力提升理论基础分析方法系统工程思想与安全科学原理定性定量分析工具与技术实践应用评价技术典型案例与工程实践经验风险评估与安全评价体系控制措施预测能力危险控制与应急管理方法事故趋势预测与预警机制核心价值安全系统工程将系统思维、工程方法和安全理念有机结合，为安全生产和风险管理提供了科学的理论基础和实用的技术工具通过系统化的识别、分析、评价和控制，实现从经验管理到科学管理的转变理论与实践的结合持续学习与创新安全系统工程强调理论联系实际，既要掌握科学的分析方法，更要培养解决实际问题的能力在学习过程中，要注重案安全科学不断发展，新技术、新方法层出不穷要保持学习热情，关注学科前沿，勇于创新实践，为推动安全科学技术例分析，积累实践经验，提高综合应用能力进步和保障人民生命财产安全贡献力量致谢感谢徐志胜教授及团队参考资料感谢徐志胜教授多年来在安全系统工程教学与研究安全系统工程教材•领域的卓越贡献本课件凝聚了教授团队的心血和相关学术论文与专著•智慧，系统梳理了安全系统工程的理论体系和方法行业标准与规范•工具，为广大学习者提供了宝贵的学习资源典型案例分析报告•国内外研究成果•感谢所有为安全科学事业默默奉献的教育工作者、科研人员和实践者，正是你们的努力，推动着安全科学技术不断进步，为社会安全发展保驾护航本课件旨在传播安全系统工程知识，促进安全文化建设，为构建本质安全型社会贡献力量交流讨论QA欢迎提问与讨论课程学习已接近尾声，但安全系统工程的探索永无止境如果您对课程内容有任何疑问，或在实际工作中遇到安全问题需要交流探讨，欢迎随时提出理论问题实践案例学习建议对某个安全分析方法的原理或应用有疑问？我们可在实际工作中遇到的安全问题，欢迎分享讨论，共如何深入学习安全系统工程？推荐哪些学习资源和以深入探讨同寻找解决方案实践途径？安全理念安全第

一、预防为主、综合治理学习目标掌握方法、培养能力、服务实践共同愿景为建设安全、和谐、可持续发展的社会贡献智慧和力量感谢各位的学习与参与！让我们携手推动安全科学事业不断发展进步！。