系统安全分析的理论基础与方法

1 引言

　　安全生产是企业赖以生存和发展，取得良好社会效益和经济效益的前提。六十年代以来国外对安全系统工程开展了深入的研究，提出了多种系统安全分析的方法。在系统开发的规划、研制、设计、施工、安装、运行和维护等各个阶段都进行安全性分析，以求及时发现潜在危险，采取有效对策消除危险确保实现工业化生产的安全。我国在八十年代也开始了安全系统工程方面的研究，并推广应用了各种系统安全分析方法，它们在保证工业生产过程的安全，减少和防止事故的发生方面取得了良好的效果。

　　2 系统安全分析理论基础

　　2.1相关概念

　　我们要理解系统安全分析就要先了解几个概念[1]。

　　首先是系统安全。系统安全是指在某一工程计算或活动中的整个寿命周期内，即指的是设计、研制、加工制造、使用直至终止，系统地、有预见地识别和控制危害的专业技术和管理技巧的应用。由此可见，系统安全是以“全过程”、“系统地”、“事故处理”和对危害的“识别—分析—控制”的方法为其特征。着眼点放在系统实际运行之前，使系统的设计在安全上达到可以接受的水平，要求在事故发生之前及时的识别和分析、评价系统和系统的危害，把这些危害消除或控制到允许的水平，以使系统能够正常运行或保证安全。由系统安全的特征可以看出，对危害的识别、分析和控制是系统安全的核心，在系统的整个寿命周期内进行有效的危害分析，是这个核心中的主干，安全工作的主要内容都有赖于它。在系统的设计阶段，预测和控制危害，是系统安全工作的基础。正确地进行危害分析所得出的结论，可以作为维修、培训、操作方法，估计系统安全水平和进行安全检查的依据。

　　其次是系统安全工程。系统安全工程是系统工程的一个组成部分，在具备专业知识和技能的情形下，应用科学和工程原理、标准及技术知识，去鉴别、消除和控制系统中的危害性，实现系统安全的科学。系统安全工程是以工程设计、安全原理和系统分析方法为基础，去预测、评价系统的安全性，简言之，研究如何控制系统内各种因素，以防止事故发生。

　　最后是系统安全分析。系统安全分析是通过对系统的全面分析，找出系统存在的危险性，估计事故发生的概率及其对人员产生伤害和造成设备损失的严重程度，从而为采取防范措施预防事故发生提供依据。系统安全分析方法在安全系统工程中占有着重要的地位，从某种意义上而言，它是安全系统工程的核心。其目的是分析系统可能发生的故障或危险在哪里？产生的原因是什么？影响及后果怎样？应采取哪些预防措施防止事故的发生。

　　2.2系统安全分析的基本类型与要素

　　安全分析基本可分为定性分析和定量分析两种类型[2]。

　　定性的安全分析，是指对影响系统、操作、产品或人身安全的全部因素，进行非数学方法的研究和分析，也就是对任何事件都不需要给定数值(指事件的发生频率或概率值)，或对事件只给定0(事件不发生)或1(事件发生)两值。在定性分析中，对所有的事件、条件及后果都应予以考虑，以确定能否导致损失和伤害。在系统安全分析中，通常应先进行定性分析，然后再根据需要进行定量分析。定量的安全分析，是在定性分析的基础上，运用数学方法和计算工具，进一步分析事故、故障及其影响因素之间的数量关系，揭示其间的数量变化及规律，其目的是对事故发生的概率及其危险程度，进行客观的评定，确定可能导致损失的严重程度，为制定安全措施和选择最优方案提供数量依据。目前实行的定量分析方法可分为相对分析和概率分析两种。相对分析是以不同的指标为依据进行分析的方法，大体有三种。

　　(1)以事故(故障)作为指标。这种分析，在于使管理人员能对现时的安全状况同过去以及同行业和同企业间的安全状况进行比较。

　　(2)以安全系数和安全界限为指标。安全系数，是指部件或材料的极限强度与其在应用中最大容许应力的比值，它为在设备的使用期限内，对可能造成损坏的各种因素，提供一定的安全裕度。安全界限则包括两种:一是以人为对象，按对人能造成伤{害{的才因素划定界限。通常以毒物、辐射、冲击波等各种化学和物理因素对人体的影响而划定。另一种是以物为对象，按对设备或财产造成损失划定的界限。通常以间距、参数值来划定。

　　(3)以预定数值为指标。这种方法是对评价的事件或因素按预先选择的数值作为尺度，逐项分析事件或因素的等级，以所标定指标的最高位表示安全(容许)或危险(不容许)的极限。

　　概率分析，是以设备的故障拉栩人的失误率为基数，求得以概率值表示的系统危险率或死亡率的方法。以计算所得的概率值同安全标准相比，也就是同已确定的危险率或死亡率的目标值相比较，可以表示生产装置或工艺过程所达到的安全水平。

　　下面谈谈系统安全分析的基本要素。

　　大量的调查分析结果表明，事故基本上是由于不安全的状态和不安全的行为所引起的。具体地说，就是物的因素、人的因素和环境的因素三个方面。物的因素，是指由于物的原因所构成的危险。主要有由物质的化学反应、腐蚀等形成的化学危险，由热、压力等物理因素形成的物理危险，由中毒、灼伤等导致病理和生理改变的生理危险。另外，由于机械设备的故障和破损等所导致的危险，也可以归属于机械危险。

　　人的因素，是指人在操作过程中的差错。包括在感觉知觉、识别判断及决定执行这三个阶段上所出现的差错。如对信息在感觉和知觉上的失误，判断的错误，指令或操作的错误，由于技术不熟练或身体缺陷所引起的差错等。环境的因素，主要是作业环境中的温度、湿度、色彩、照明、噪声、振动等因索，以及由邻近发生火灾、爆炸或毒气弥散等可能产生的次生灭害。

　　2.3系统安全分析的内容

　　系统安全分析的目的，是为了查明危害，以便在整个系统使用寿命周期内根除或控制危害，要注意的是系统安全分析的目的，不仅是分析事故的原因，重要的是拟定有效的预防措施，一般地讲，它包括以下内容[3]：

　　(1)调查和评价可能出现的初始的、诱发的和起作用的危害之相互关系。

　　(2)调查和评价与系统安全有关的环境条件、设备、人员以及其他因素。

　　(3)调查和评价通过利用适当的设备、规定、工艺或材料避免或根除某种特殊危害的措施。

　　(4)调查和评价对不能避免或根除的危害失去或减少控制可能出现的后果。

　　(5)调查和评价对可能的危害性和控制措施以及这些措施体现到系统中的最好方法。

　　(6)调查评价一旦对危害失去控制为防止伤害和损坏的安全防护措施。

　　3 系统安全分析的方法

　　系统安全分析的方法有几十种，它们从各种不同的角度对系统的安全性进行分析。每一种系统安全分析方法都有其产生的历史背景和适用条件，所以并不能处处都通用。要完成一个准确的分析需要综合使用多种分析方法，取长补短，有时还要相互比较，看哪些方法和实际情况更为吻合。有时要较好的完成某一系统的安全性分析，可以采用多种安全分析方法相结合的工作方式,同时要与实际情况相结合，总结同类型系统的事故规律，经过分析、比较，得到最终的系统安全分析结论。以下我们介绍几种常用的系统安全分析方法[4]。

　　3.1安全检查表法（SCL）

　　安全检查表是一种在对所研究的系统科学分析的基础上，将其存在的各种不安全因素按其重要程度编制成的安全检查专用表格，是实施安全检查诊断的项目明细表，是安全检查结果的备忘录。其应用对象可以是工厂、车间、工序、班组，也可以是机械设备以及操作，还可以是年度安全大检查、月份安全检查等管理模式。安全检查表具有系统、规范、清晰、直接、实用性强、易于推广等特点。

　　安全检查表是系统安全的一种定性分析方法，其按用途分为：设计审查用安全检查表、厂级安全检查表、车间用安全检查表、工段及岗位用安全检查表、专业性安全检查表。

　　3.2预先危险性分析(PHA)

　　预先危险性分析是在工程活动之前，包括设计、施工和生产之前，对系统存在的危险类别、出现条件、导致后果作概略分析。其目的是防止采用不安全的技术路线及使用具危险性的物质、工艺和设备，从而控制危险因素，用最小的代价消除或减少系统中的危险源。

　　预先危险性分析是一种应用范围较广的定性的系统安全分析方法，其基本步骤包括：调查、确定危险源；识别危险转化条件；进行危险分级；制定危险预防措施。

　　3.3故障类型及影响分析(FMEA)

　　故障类型及影响分析是根据实际需要，采用系统分割的概念，把系统分割成子系统或进一步分割成元件，可明确地表示局部故障对系统的影响。分析各个子系统或元件可能发生的故障和故障呈现的状态，根据故障类型对子系统以及整个系统的影响，采取安全措施。故障类型和影响分析法既可用于定性分析，也可用于定量分析，其基本步骤包括：明确系统的组成和任务；确定分析程度和水平；详细说明分析系统的情况；列出所有故障类型并选出对系统有影响的故障类型。

　　3.4事件树分析(ETA)

　　事件树分析是从某一初因事件起，顺序分析各环节事件成功或失败的发展变化过程，并预测各种可能结果，即时序逻辑分析方法。事件树分析是一种归纳逻辑图，是决策树在安全分析中的应用。

　　事件树分析过程是以所研究的易于出现故障或事故的系统特定功能作为一个初始事件，找出预期有关的后续事件，分析这些后续事件的安全或危险、成功或失败、正常或故障的两种对立状态，分别逐级推进，直至分析到系统故障或事故为止。

　　3.5事故树分析(FTA)

　　事故树分析又称故障树分析，其是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，是对系统的事故原因进行分析和评价事故风险。事故树是用根据一定逻辑关系的点和线绘制的不封闭的树形图。事故树分析一般包括：编制事故树；事故树定性分析和事故树定量分析。定性分析是事故树分析的核心内容，工作内容包括用布尔代数化简事故树；计算事故树的最小割集或最小径集；计算各基本事件的结构重要度；定性分析结论。

　　事故树分析方法可形象明了地反映出事故发生的因果关系。它既可以用于事故后的原因分析，又可以用于系统危险性评价与辨识；及可以用于定性分析，也可以用于定量分析。由于这种分析方法具有形象直观、思路清晰、逻辑性强等特点，因而得到广泛的应用。

　　3.6危险性与可操作性研究(HAZOP)

　　危险性与可操作性研究就是对所研究系统的工艺进行全面地审查，找出可能偏离设计意图的情况，分析其产生原因及造成的后果，采取合适的措施给予控制。其分析步骤是：确定分析的目的、对象和范围；成立研究小组；获取必要的资料；制定研究计划；会议审查等。

　　危险性与可操作性研究是一种定性的系统安全分析方法。它应有系统的审查方法审查设计已有生产工艺和工程总图，通过分析装置、设备个别部位的误操作或故障引起的潜在危险，评价其对整个连续性生产系统的影响。

　　4 结束语

　　系统安全分析在技术、方法和思想上与我国传统的安全管理、安全检查、安全评价有着本质的区别，其核心是：突破传统安全仅限于“劳动保护”的圈子，在时空上、功能上，在部门和地域、企业生产结合上对系统安全与安全价值取得共识。即将职业伤亡与社会心理创伤、直接经济损失与间接经济损失、安全投人与事故损失期望值的降低；企业生产事故与城市生态、灾害、环境等都看作是现代安全系统的大安全观念范畴。在理论和实践上确立系统安全分析体系结构；为典型系统最优的系统安全投人决策提供依据，实现安全技术与安全管理的有机结合。也就是如何在系统的整个生命周期阶段，科学地、有预见地识别和控制危险，致使系统能正常运行。所以对系统安全分析的理论与方法的研究尤其深远的意义，并且对企业安全文化等的发展有着一定的影响。

　　参考文献

　　[1] 陈喜山. 系统安全工程学[M]. 中国建材工业出版社, 2006: 2-4.

　　[2] 吴慈生. 关于建立我国工业企业系统安全分析的理论与方法体系的研究[J]. 中国安全科学学报. 1995, 5: 9-12.

　　[3] 白勤虎吴子稳. 系统安全•系统安全工程•系统安全分析及评价[J]. 华东经济管理. 1994, 6: 32-34.

　　[4] 王晨12　孙友昌2　李书平2. 系统安全分析法及其在制革厂的应用[J]. 中国皮革. 2003, 32(7): 35-37.