安全系统工程概述课件

安全系统工程概述第一章绪论安全系统工程的基础与发展系统与系统工程基本概念安全系统工程的定义与研究对象发展历程与应用价值系统是由相互关联的若干部分组成的具有特安全系统工程是应用系统工程的理论和方法,定功能的有机整体系统工程是运用系统科识别、分析、评价和控制系统中的危险因素,学的理论和方法,对系统的构成要素、组织结实现系统安全的工程技术研究对象包括构、信息交换和控制机制等进行分析、设计人、机、环境及其相互作用的复杂系统和管理的综合性工程技术安全系统工程的优点与特点系统化风险识别与控制跨学科综合应用贯穿系统生命周期的安全保障采用多种分析方法全面识别系统中的危险源,融合数学、统计学、管理学、心理学等多学科从系统设计阶段就开始介入,在开发、运行、维建立系统的风险评估体系通过定性与定量相知识,形成完整的理论体系运用现代信息技护全过程中持续跟踪和改进实现事前预防、结合的方式,准确评估风险等级,制定针对性控术和计算方法,提升安全分析的准确性和效事中控制、事后改进的闭环管理制措施率•全生命周期管理•全面性风险覆盖•多学科交叉融合•持续改进机制•层次化分析结构•理论与实践结合•科学化决策支持•技术手段创新系统生命周期中的安全工程第二章系统安全定性分析方法概览0102安全检查表（）危险性预先分析（）故障模式及影响分析SCL PHA（）FMEA/FMECA通过系统化的检查项目清单,对系统中的危险因素在系统设计阶段进行的定性安全分析方法分析进行全面排查分为设计检查表、工程检查表和步骤包括熟悉系统、辨识危险源、确定危险等管理检查表编制程序包括确定检查对象、查找级、提出安全措施危险等级分为安全的、临界法规标准、列出检查项目、确定检查方式等步的、危险的、灾难性的四个等级,并针对不同等级骤制定相应控制措施危险与可操作性研究（）与鱼刺图法HAZOP分析步骤与引导词应用鱼刺图法用于事故原因分析HAZOPHAZOP是一种系统化的定性危险分析方法,通过引导词引导团队识别工鱼刺图又称因果图或石川图,用于系统分析事故的多层次原因艺过程中的潜在偏差分析流程:分析步骤:

1.确定问题或事故结果鱼头

1.确定分析对象和范围

2.识别主要原因类别大骨

2.划分分析节点

3.细化次要原因中骨、小骨

3.应用引导词识别偏差

4.分析各因素之间的关系

4.分析偏差原因和后果

5.确定根本原因并制定对策

5.提出改进措施和建议典型应用:将事故原因分为人、机、料、法、环等类别,层层深入分析,直常用引导词:无、多、少、高、低、反向、其他等,与工艺参数结合形成偏至找到根本原因差场景作业危害分析（）JHA作业选择原则危害识别控制流程优先选择事故频率高、伤害严重度大、新增或将作业分解为若干步骤,逐步识别每个步骤中对识别的危害进行风险评估,确定控制优先变更的作业以及复杂作业进行分析需要考虑的潜在危害包括物理危害、化学危害、生物级按照消除、替代、工程控制、管理控制、作业的风险等级、历史事故记录和作业人员经危害、人因危害和环境危害等多个方面个体防护的层级制定控制措施,并形成安全作验水平业指导书典型安全分析工具示例安全检查表提供了系统化的检查框架,确保安全检查的全面性和规范性鱼刺图则通过图形化方式展示事故原因的层次结构,帮助分析人员快速定位根本原因两种工具相互补充,在安全管理实践中发挥重要作用第三章系统安全定量分析技术123事件树分析（）事故树分析（）结构重要度与概率重要度分析ETA FTA从初始事件出发,按照事件发展的时间顺序,从顶上事件不希望发生的事故出发,逐层分结构重要度反映基本事件在事故树结构中的分析各种安全功能或安全措施的作用,推演析导致事故的直接原因和间接原因编制方重要程度,概率重要度反映基本事件对顶事可能的事故后果建造步骤包括确定初始事法包括确定顶事件、调查原因、绘制事故件发生概率的影响程度通过重要度分析确件、识别安全功能、构造事件树、计算各序树、简化事故树通过求解最小割集识别事定安全改进的优先顺序,优化安全资源配置,列概率广泛应用于事故后果预测和应急预故的基本原因组合,计算顶事件发生概率提高安全管理效率案制定系统可靠性分析基础可靠度指标维修度指标有效度指标可靠度Rt是系统在规定条件下、规定时间维修度Mt是系统在规定条件下、规定时间有效度A是系统在任意时刻能够正常工作的内完成规定功能的概率通过可靠度函数描内完成维修的概率反映系统的可维修性和概率,综合反映可靠性和维修性计算公式为述系统可靠性随时间的变化规律,为设备维护维修保障能力,影响系统的可用度和运行效A=MTBF/MTBF+MTTR,其中MTBF为平和更新决策提供定量依据率均故障间隔时间,MTTR为平均修复时间故障率计算人的工作可靠度预测故障率λt表示系统在时刻t仍能工作的条件下,在单位时间内发生故障的人因失误是系统事故的重要原因通过分析作业复杂度、环境条件、心概率常用的故障率模型包括指数分布、威布尔分布等通过故障率数理压力等因素,采用THERP、HEART等方法预测人的工作可靠度,为人机据分析系统的薄弱环节系统设计和培训提供依据事故树与事件树分析案例燃气管道爆炸事故树分析生产事故事件树分析实例以燃气管道爆炸为顶事件,系统分析导致爆炸的各种原因链从设备故障初始事件出发,分析应急响应措施的有效性对事故后果的影响主要危险因素:事件发展序列:•燃气泄漏:管道腐蚀、焊接缺陷、机械损伤

1.设备故障发生初始事件•点火源:静电火花、明火作业、电气故障

2.自动报警系统是否启动•通风不良:密闭空间、通风系统失效

3.操作人员是否及时响应•监测失效:检测仪器故障、报警系统失灵

4.应急处置措施是否有效通过计算最小割集,确定管道材料选择、定期检测、通风系统维护和气体

5.备用系统是否正常投入监测为关键控制点不同安全功能组合形成多种事故后果序列,从无损失到重大事故,概率计算指导应急预案优化事故树与事件树的分析逻辑事故树采用演绎推理,从结果追溯原因,识别事故的基本原因组合和薄弱环节事件树采用归纳推理,从初始事件推演后果,评估安全措施的有效性两种方法相互补充,为系统安全设计和改进提供科学依据,帮助决策者在复杂系统中找到最优的风险控制策略第四章系统安全评价方法安全评价定义与原理评价法评价法LEC MES安全评价是运用系统安全工程方法,对作业条件危险性评价法,通过事故发生矩阵评价法,建立风险矩阵,横轴为事故系统存在的危险因素进行识别、分析可能性L、暴露频率E、事故后果C三可能性,纵轴为事故严重度通过专家和评估,预测发生事故的可能性及其严个因素的乘积确定危险等级评分确定各危险源在矩阵中的位置,不重程度,提出安全对策建议的过程评D=L×E×C,根据分值划分为极其危险同区域代表不同风险等级适用于快价原理基于风险理论,通过定性和定量≥

320、高度危险160-

320、显著危速筛选和分级管理大量危险源,直观展相结合的方法,科学评估系统安全状险70-

160、一般危险20-

70、稍有示风险分布状况态危险20五个等级评价法火灾爆炸指数评价MLS模糊层次综合评价法,结合层次分析法和模糊综合评价建立评价指标体美国道化学公司和英国帝国化学公司开发的定量评价方法通过物质系系,确定各指标权重,通过模糊运算得到综合评价结果能够处理评价中的数、工艺单元危险系数等参数计算火灾爆炸指数,评估装置的潜在危险性,不确定性和主观性,适用于复杂系统的综合安全评价并计算最大可能财产损失和安全距离安全管理评价与概率危险性评价1安全管理评价内容评价企业安全管理体系的完善性和有效性,包括安全生产责任制、安全规章制度、安全教育培训、安全投入、应急管理、事故管理等方面采用检查表法、评分法等,全面诊断安全管理水平2评价方法选择根据评价对象特点选择合适方法定性方法用于初步识别和筛选,定量方法用于精确计算和比较综合运用多种方法可以提高评价的准确性和可信度,为安全决策提供可靠支持3概率危险性评价程序建立事故发生的概率模型,结合后果分析确定风险值程序包括危险识别、频率分析、后果分析、风险计算、风险评估和控制措施建议常用于重大危险源评价和区域风险评估安全评价应用实例活性炭生产线安全评价苯类罐区火灾爆炸危险指数评价某活性炭生产企业进行安全现状综合评价,采用多种方法相结合的策略某化工企业苯类储罐区采用道化学火灾爆炸指数法进行定量评价评价过程:评价步骤:•采用安全检查表识别生产工艺、设备设施、作业环境中的危险因素

1.确定物质系数:苯MF=16•运用LEC法对关键岗位作业条件进行危险性评价

2.计算工艺单元危险系数F3,包括一般工艺危险F1和特殊工艺危险F2•应用HAZOP分析炭化炉、活化炉等关键工艺单元的潜在偏差

3.计算火灾爆炸指数FEI=MF×F3•通过火灾爆炸指数法评估粉尘爆炸风险

4.确定危险等级和暴露区域

5.计算财产损失和停产损失评价结论:粉尘防爆、通风除尘、高温设备防护为主要风险点,提出增设防爆设施、完善除尘系统、加强培训等17项安全对策评价结果:FEI=128,属于重度危险,暴露半径45米,建议增设消防冷却系统、完善可燃气体检测报警、优化罐区布局安全评价流程与结果对比倍85%92%

3.2评价后事故率下降隐患整改率投入产出比系统实施安全评价建议后,通过安全评价识别的重大安全评价投入与事故损失企业事故发生率平均降低隐患整改完成率达到92%减少的比例,经济效益显著85%以上科学的安全评价不仅能够识别系统中的危险因素,更重要的是通过系统化的分析为企业提供切实可行的改进方案实践证明,定期开展安全评价并落实改进措施,能够显著提升企业安全管理水平,降低事故风险,创造良好的安全经济效益第五章系统安全预测与决策12安全预测定义与灰色特征回归预测分析法安全预测是根据历史数据和现状,运用科学方法预测未来安全状态的过建立事故指标与影响因素之间的回归方程,通过统计分析预测未来趋程安全系统具有灰色特征:信息不完全、因素关系不明确、数据存在势包括一元线性回归、多元线性回归和非线性回归要求数据量充随机波动灰色系统理论正是处理这类问题的有效工具足、变量间存在因果关系,适用于长期趋势预测34灰色预测法马尔科夫链预测法以GM1,1模型为代表,通过累加生成将随机性数据弱化为规律性数基于状态转移概率预测系统未来状态将安全状态划分为若干等级,统据适用于小样本、贫信息条件下的短期预测建模步骤包括数据检计各状态间转移概率,建立状态转移矩阵通过矩阵运算预测未来各状验、累加生成、建立微分方程、参数估计和精度检验态的概率分布,适用于状态变化具有马尔科夫性的系统安全决策方法详解评分法决策树法建立评价指标体系,对各备选方案进行多指标评分,加权求和确定最优方用树形图表示决策问题,计算各方案的期望值,选择期望收益最大或期望案简单实用,但主观性较强,需要专家经验支持损失最小的方案适用于多阶段、不确定性决策问题技术经济评价法稀少事件评价法综合考虑技术可行性和经济合理性,通过成本效益分析、投资回收期、针对发生概率极低但后果严重的事件,采用专门方法评估风险和决策净现值等指标评价安全方案强调安全投入的经济性重点关注极端情况,确保系统对重大事故的防范能力模糊综合决策方法运用模糊数学处理决策中的模糊性和不确定性建立模糊关系矩阵,确定隶属度函数,通过模糊运算得到综合评价向量特别适用于定性指标较多、边界不清晰的复杂安全决策问题方法包括模糊综合评判、模糊层次分析、模糊聚类分析等,能够有效处理专家意见的模糊性,提高决策的科学性和可靠性典型事故影响模型与计算重大事故危害后果分析意义定量预测事故可能造成的人员伤亡、财产损失和环境影响范围,为应急预案制定、安全距离确定、防护措施设计提供科学依据通过后果模拟优化工厂布局和风险管控策略泄漏计算与扩散原理根据泄漏类型气体、液体、泄漏条件压力、温度、孔径计算泄漏速率气体扩散采用高斯扩散模型或重气扩散模型,考虑风速、大气稳定度等气象条件,预测不同距离处的浓度分布火灾、爆炸、中毒计算模型火灾模型包括池火灾、喷射火、火球模型,计算热辐射强度爆炸模型包括蒸气云爆炸、物理爆炸,计算冲击波超压中毒模型计算毒性负荷,评估人员伤亡概率各类软件如ALOHA、PHAST等实现快速模拟事故影响模型的应用米米米500200150典型毒气扩散范围蒸气云爆炸影响火灾热辐射距离氯气泄漏在不利气象条件下的致死浓度影响半径液化石油气储罐泄漏爆炸的严重破坏半径大型油罐火灾造成二度烧伤的安全距离通过定量后果分析,可以科学划定企业安全防护距离、规划应急疏散路线、配置应急救援资源计算结果直接应用于安全评价报告、应急预案和城市规划,是化工园区规划和重大危险源管理的重要技术支撑现代后果模拟软件集成了多种模型,能够快速完成复杂场景的模拟计算第六章安全系统工程典型应用案例燃气管道火灾爆炸事故树分析详解翻车事故安全检查表与事故树分析汽车火灾预先危险性分析某城市燃气管网发生爆炸事故,运用FTA方法针对矿山运输车辆翻车事故,综合运用SCL和对新能源汽车进行PHA,识别设计阶段的火灾隐深入分析FTA患分析内容:检查内容:危险源识别:•顶事件:燃气管道爆炸•车辆技术状态:制动、转向、轮胎•电池系统:热失控、过充过放•中间事件:燃气泄漏、形成爆炸性混合物、•道路条件:路面宽度、坡度、防护•电气系统:短路、绝缘失效存在点火源•驾驶员因素:资质、疲劳、违章•充电系统:充电桩故障、过热•基本事件:管道腐蚀、焊接缺陷、外力破•管理因素:制度、培训、监督•碰撞风险:电池破损、电解液泄漏坏、监测失效等事故树分析揭示制动失效和超速是主要风险,危险等级评定后提出电池热管理、碰撞保护、求得最小割集23个,最小径集5个,确定管道材提出加强车辆维护、限速管理等措施充电安全监控等13项设计改进建议质、定期检测、气体监测为关键控制点建筑公司危险源辨识与评价高处作业危险源起重作业危险源临时用电危险源脚手架搭设不规范、安全带使用不当、临边防护塔吊超载、指挥不规范、钢丝绳磨损评价等级配电箱不符合要求、电缆拖地、漏电保护失效缺失采用LEC评价法,D=6×6×15=540,属极其为高度危险建立管理分布图,明确各岗位职评价等级为显著危险危险源识别覆盖配电室、危险等级控制措施:规范脚手架搭设验收、强责控制建议:限载装置、持证上岗、定期检配电箱、用电设备、电缆线路等环节,提出规范制使用安全带、设置密目网和防护栏测、制定吊装方案化整改方案建筑施工企业通过系统化危险源辨识,建立危险源清单和管控台账按照重大危险源、较大危险源、一般危险源三级分类管理,明确各级管控责任人和管控措施,实现危险源动态管理和闭环控制安全系统工程在工业企业的应用生产线安全评价设备安全管理与维护对化工、机械、食品等行业生产线进行全面安全评价,识别工艺过程、设建立基于可靠性理论的设备安全管理体系,预防设备故障引发的安全事备设施、作业活动中的危险有害因素故评价流程:管理内容:

1.前期准备:收集资料、组建评价组、制定方案•设备风险评估:应用FMEA识别关键设备和关键部件

2.危险识别:采用SCL、HAZOP、JHA等方法•维护策略制定:基于可靠性数据确定检修周期

3.定量评价:运用LEC、FTA、ETA等技术•状态监测:振动监测、温度监测、性能监测

4.风险评估:确定风险等级,提出对策措施•预知维修:通过趋势分析预测设备故障

5.编制报告:形成安全评价报告和隐患整改清单•备件管理:关键备件储备和快速响应机制评价结果用于指导生产线设计改进、工艺优化、安全设施配置和管理制通过科学的设备管理降低故障率,提高设备可靠性,保障生产安全连续运度完善行工业安全系统的综合应用现代工业企业安全管理已从传统的经验管理转向系统工程方法通过建立安全信息管理系统,集成危险源数据库、事故树库、应急预案库等,实现安全管理的信息化和智能化安全系统工程方法贯穿于设施规划、工艺设计、设备选型、人员培训、应急管理全过程,形成完整的安全保障体系,有效预防重特大事故的发生安全系统工程的未来趋势大数据与人工智能应用智能化安全监测与预警海量安全数据分析挖掘事故规律,机器学习算法提升预测准确性AI辅助危险识别、智能决策支物联网、传感器技术、边缘计算实现实时监测持、自动化应急响应成为现实智能预警系统自动识别异常,提前发出预警,实现从被动响应到主动防御的转变系统工程深度融合安全系统工程与信息系统工程、工业工程深度融合数字孪生技术实现安全状态虚拟仿真,BIM技术支持建筑全生命周期安全管理人因工程深化标准化与国际化深入研究人机交互、组织行为对安全的影响安全文化建设、行为安全管理与工程技术措施相结安全系统工程方法体系不断完善,国际标准与各国合,构建人机环境和谐系统标准趋同跨国企业安全管理实践推动方法论的标准化和普及化安全系统工程师的职责与能力要求系统安全分析与设计掌握各类安全分析方法,能够独立完成复杂系统的危险识别、风险评估和安全设计具备将安全理念融入系统设计全过程的能力,实现本质安全运用定性与定量相结合的方法,科学评估系统风险,提出切实可行的安全改进方案风险管理与决策支持建立企业风险管理体系,制定风险管控策略运用决策分析方法,为管理层提供科学的安全决策依据能够进行成本效益分析,平衡安全投入与风险控制持续监测风险变化,动态调整管控措施,确保风险始终处于可接受水平跨部门协调与安全文化建设具备良好的沟通协调能力,推动安全理念在各部门落地组织安全培训和应急演练,提升全员安全意识和技能倡导安全文化,营造人人关注安全、人人参与安全的良好氛围将安全价值观融入企业文化,实现从要我安全到我要安全的转变课程总结与知识点回顾关键分析方法与工具定性方法:SCL、PHA、HAZOP、JHA、鱼刺图;定量方法:FTA、ETA、FMEA、可靠性分析;评价方法:LEC、火灾爆炸指数;预测决策系统安全工程核心概念方法系统思维、全生命周期安全、本质安全、风险管理、安全文化等核心理念贯穿全课程理解系统与要素的关系,掌握系统安全的基本典型案例启示原理燃气管道、建筑施工、化工生产等案例展示了方法的实际应用强调系统分析、综合运用多种方法、注重工程实践,理论与实践相结合安全系统工程是一门综合性、实践性很强的学科通过本课程学习,掌握了系统安全分析的思想方法和技术工具,能够运用所学知识解决实际安全问题在今后的工作中,要持续学习新理论新方法,关注安全技术发展趋势,不断提升安全管理水平,为构建安全生产长效机制贡献专业力量复习思考题精选1安全检查表编制步骤2事故树最小割集计算3灰色预测法应用场景请详细阐述编制一份完整安全检查表的给定一个事故树,说明如何求解最小割集分析灰色预测法的适用条件和局限性步骤,包括如何确定检查对象、查找依和最小径集解释最小割集的安全意义,说明GM1,1模型的建模步骤,包括数据检据、列出检查项目、确定检查方法等以及如何利用最小割集进行安全改进验、参数估计、精度检验讨论在什么并举例说明在某具体场景如化工车间或计算结构重要度和概率重要度,确定关键情况下选择灰色预测而不是回归预测,并建筑工地如何应用基本事件举例说明其在安全预测中的应用综合应用题开放性问题某化工企业计划新建一条生产线,请运用安全系统工程方法,制定完整的安探讨人工智能技术在安全系统工程中的应用前景分析智能化安全管理全分析方案包括选择哪些分析方法、分析的先后顺序、如何组织实施可能带来的变革,以及需要关注的新问题和挑战等参考教材与资料推荐主要教材国家标准规范拓展阅读资源徐志胜主编《安全系统工程》第3版-机GB55029-2022《安全防范工程通用规•《中国安全科学学报》《安全与环境学械工业出版社,系统全面,理论与实践并重,配范》-强制性工程建设规范报》等专业期刊有丰富案例•GB/T13861-2022《生产过程危险和•中国安全生产科学研究院、应急管理部林柏泉、张景林《安全系统工程》-中国有害因素分类与代码》相关技术指南矿业大学出版社,侧重矿山安全领域应用•GB/T27921-2011《风险管理风险评•IAEA、IEC等国际组织的安全标准和估技术》技术文件陈宝智《安全系统工程》-化学工业出版•AQ/T8001-2013《安全评价通则》•Coursera、edX等平台的系统安全在社,化工安全特色鲜明线课程致谢与答疑欢迎提问交流感谢聆听后续学习资源感谢各位学习者对安全系统工程课程的关注与支持系统安全是一项崇高的事业,每一位安全工作者•课程配套案例库都在为保护人民生命财产安全贡献力量•安全分析软件工具包希望通过本课程的学习,大家能够掌握系统安全分析的科学方法,在今后的工作中运用所学知识,识别和控•在线答疑与讨论社区制安全风险,预防事故发生安全工作永无止境,让我们共同努力,构建更加安全的生产生活环境•行业最新动态分享安全第一,预防为主,综合治理-让系统安全理念持续学习建议:深入人心,让科学方法指导实践•关注安全技术发展前沿•参与实际项目锻炼能力•加入专业学术组织•考取注册安全工程师资格。