安全评价—原理与方法.ppt

2019/5/25,1,系统安全评价,方便 实用 技术,安全系统工程,2,安全评价的基本原理与方法,安全评价的基本原理 安全评价的基本原理 安全性评价的主要任务是寻求系统安全的变化规律，并赋予一定的量的概念，然后根据系统的安全状况、危险程度采取必要的措施，以达到预期的安全目标。如何掌握这种规律和结果，如何建立安全评价的数学模型才能得到有关系统安全程度的准确的量的概念，以及采取什么样的措施，从何处着手解决问题才能达到系统安全的目标，这些都需要在正确的理论指导下进行。这就要研究和探讨安全性评价的基本原理。 安全性评价的基本原理主要有：（3条） 相关性原理 类推性原理 惯性原理,3,安全评价的基本原理与方法,1. 相关性原理 （1）概念 系统的整体功能和任务是组成系统的各子系统、单元综合发挥作用的结果。因此，不仅系统与子系统、子系统与单元有着密切的关系，而且各子系统之间、各单元之间也存在着密切的相关关系。所以， 在评价过程中只有找出各部分的相关关系，并建立相关模型，才能正确地对系统的安全性作出评价。,4,安全评价的基本原理与方法,（2）最佳安全系统 每个系统都有本身的目标或目标体系，而构成系统的所有子系统、单元都是为这目标或目标体系而共同发挥作用。如何使这些目标达到最佳，是系统工程要解决的问题。因此， 系统应该包括： 系统要素X，即组成系统的所有元素； 相关关系集R，即系统各元素之间的所有相关关系； 系统要素和相关关系的分布形式C。 要使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优结合，才能产生最大的输出效果E。即 E = max f ( X,R,C ),5,安全评价的基本原理与方法,对系统安全性评价来说，就是要寻求X、R和C的最合理的结合形式。所谓最合理的结合形式，即具有最优结合效果E的系统结构形式/以及在E条件下保证安全的最佳系统。 安全评价的目的，就是寻求最佳生产（运行）状态下的最佳安全系统。因此，在评价之前要研究与系统安全有关的系统组成要素，要素之间的相关关系，以及它们在系统各层次的分布情况。 例如，工厂的安全决定于构成工厂的所有要素，即人、机、环境等，而它们之间又都存在着相互影响、相互制约的相关关系，这些关系在系统的不同层次中表现又各不相同。,6,安全评价的基本原理与方法,（3）相关性应用 要对系统作出准确的安全性评价，必须对要素之间及要素与系统之间的相关形式和相关程度给出量的概念。哪个要素对系统有影响，是直接影响，还是间接影响；哪个要素对系统影响大，大到什么程度，彼此是线性相关，还是指数相关等等，都需要明确。这就要求在大量历史资料、事故情报的统计分析基础上，得出相关的数学模型，以便建立合理的安全性评价的数学模型。例如，用加权平均法进行企业安全性评价中，各子系统安全评价的权重系数的确定，实际上就是企业与各子系统之间的相关系数。这种权重系数代表了各子系统的安全状况对企业整体安全状况的影响大小，也代表了各子系统的危险性在企业整体危险性中的比重。,7,安全评价的基本原理与方法,2类推性原理 即按照一定规则进行推算。对于具行相同特征的类似系统的安全性评价，可采用类推原理。主要有（6种）： （1）平衡推算：是根据相互依存的平衡关系来推算所缺有关指标的方法。例如，利用事故法则（1：29：300），在已知重伤死亡数据的情况下，推算轻伤和无伤害数据；利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为1：4的关系，从直接损失推算间接损失和事故总经济损失。 （2）代替推算：是利用具有密切联系（或相似）的有关资料，来代替所缺少资料项目的办法。例如，对新建装置的安全性评价，可利用与其类似的已有装置资料、数据对其进行评价。,8,安全评价的基本原理与方法,（3）因素推算：是根据指标之间的联系，从已知因素数据推算有关未知指标数据的方法。例如，已知系统事故发生概率P和事故损失严重度S，就可利用风险率R与P、S的关系： R = PS 来求得风险率值R。 （4）抽样推算：是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。这种方法是数理统计分析中的常用方法，是以部分样本代表整个样本空间来对总体进行统计分析。,9,安全评价的基本原理与方法,（5）比例推算：是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、地区、部门或单位的实际比例，推算另一类似时期、地区、部门或单位有关指标的方法。例如，控制图法的控制中心线的确定，是根据上个统计期间的平均事故率来确定的。国外各行业安全指标的确定，通常也是由前几年的年事故平均数值确定的。 （6）概率推算：任何随机事件，在一定条件下发生与否是有规律的，其发生概率是一客观存在的定值。因此，可以用概率值来预测现在和未来系统发生事故的可能性大小，以此来衡量系统危险性的大小、安全程度的高低。美国原子能委员会关于“商用核心站风险评价报份”基本上是采用了概率推算的方法。,10,安全评价的基本原理与方法,3惯性原理 任何事物的发展都带有一定的延续性，这一特性称为惯性。惯性表现为趋势外推，如从一个单位过去的事故统计资料寻找出事故变化趋势，推测其未来状态。这就是马尔可夫过程的从过去事故发生规律预测未来事故发生的基本原理。慨率推算也基于这种思想。 事故发展的惯性运动也受“外力”的影响，使其加速或减速。例如，安全投资、安全措施、安全管理等，均可认为作用于“事故”上的“外力”，使事故发展产生负加速度，使其发展速度减慢，惯性变小。而今天的安全投资，也是以昨天的事故损失大小为依据的。安全投资过少，则不能阻止事故发展的惯性运动。这就需要建立安全投资与减少事故损失的相关模型，以期取得最佳的安全投资效益。,11,安全评价的基本原理与方法,12 安全评价的程序 安全性评价的主要工作，是对系统内的危险源进行辨识和分析判断，采取相应的安全对策，并对系统的安全性作出结论。 安全评价方式：一般采取由企业自己进行评价，或企业与有关单位合作评价，或邀请外单位专家评价，或委托专业安全评价机构评价等几种方式。各种方式的评价程序不尽相同。但不管哪一种方式，基本都是按照如下程序进行：,12,13,安全评价的基本原理与方法,安全评价程序（5步）： (l)评价准备。准备工作包括明确评价的对象和范围，了解技术概况，选择分析方法，收集有关资料及事故案例，制定评价工作计划以及准备必要的替代方案等。 (2)危险的确定与分析。通过一定的手段，对危险性进行测定、分析和判断，包括对固有的和潜在的危险、可能出现的新危险以及在一定条件下转化生成的危险进行确定。危险分析过程中，要对危险的性质、种类、范围和条件、危险发生的实际可能性和危险的严重程度进行分析，并推断危险影响的频率，分析发生危险的时间和空间条件。 (3)危险的定量化。对已查明的危险进行定量化处理，确定其危险等级或发生概率，为安全评价提供明确的数量依据。 (4)确定对策。针对已查明的危险，确定应采取的技术措施和管理措施，包括进行局部改进和修正、采取补救措施、制定相应的规章制度和操作指南等。当无法有效地控制总体的安全性时，可以采取中断开发或停止使用等措施。 (5)评价结论。通过综合评价，对各种方案进行综合判断，并同既定的安全指标或标准相比较，判明所达到的安全水平，找出改善系统安全状况的最佳方案。,14,安全评价的基本原理与方法,定性安全评价 定性评价是最基本、也是目前应用最广泛的安全评价方法，我国各企业中经常进行的安全检查工作，就可以看作为一种定性安全评价。 1 概念、作用 概念：用定性方法进行安全评价和危险程度划分，即为定性安全评价。 作用：可以按次序揭示系统、子系统中存在的所有危险，并能大致按重要程度对危险性进行分类，以便区别轻重缓急，采取适当的措施控制事故。同时，定性安全评价的结果还可以为定量安全评价作好准备。,15,安全评价的基本原理与方法,322 方法 1方法与类别 方法：（主要是）安全检查表法是一种比较系统的方法，故应用最多。 作用：采用安全检查表，可以对系统的危险性进行系统的、不遗漏的检查，并根据检查结果对系统的安全性作出大致的评价。为了提高评价结果的准确性，还可以按重要性程度对检查对象进行分类。美国保险协会制订的安全检查表，就曾把检查对象按其重要性程度进行分类，列出评价分数。例如，工厂选址占35，平面布置占2，构筑物占33，原材料占20，工艺流程占106，单元装置和储运占44，操作占17，设备占307，防灾措施占85。这样，可以促使评价工作中区分主次，而不是同等对待。 分类：利用安全检查表进行定性评价的方法，还可以分为检查表式综合评价法和优良可劣评价法。,16,安全评价的基本原理与方法,1）检查表式综合评价法 是应用安全检查表，对企业的安全管理、安全状况和操作因素等进行综合评价。 下面分类中的“逐项赋值评价法”，相当于这种方法。 2）优良可劣评价法 则是采用优、良、可、劣四个等级，或采用“可靠”、“基本可靠”、“基本不可靠”、“不可靠”四个等级进行安全评价工作，也就是将评价结果划分为上述四个等级，以便于合理安排事故预防措施。 它相当于下面的“单项定性加权计分法”。,17,安全评价的基本原理与方法,2新的分类方法 目前，有人把定性安全评价划分为如下四类： （1）逐项赋值评价法检查表式综合评价法 （2）单项定性加权计分法优良可劣评价法 （3）加权平均法：把企业的安全性评价按专业分成若干个评价表，所有评价价表不管条款多少，都按统一计分体系分别评价计分，如10分制或100分制等；同时，按照各评价表的内容对总体安全性评价的重要程度，分别给予定的权重系数。评价时，按各评价表评价所得的分值，分别乘上各自的权重系数并求和，便得到企业安全性评价的总分值。,18,安全评价的基本原理与方法,（4）单项否定计分法：这种方法般不单独使用，仅适用于企业系统中某些具有特殊危险而又十分敏感的具体系统，如煤气站、锅炉房、起重设备等。这类系统往往有若干危险因素，其中只要有处处于不安全状态，就极有可能导致严重事故的发生。因此，把这类系统的安全评价表中的某些评价项目确定为对该系统安全状况具有否定权的项目，只要这些项目中有项被判为不合格，就认为该系统安全状况不合格。这种方法已在机械工厂和核工业设施的安全性评价中采用。 适用性：综上所述，逐项赋值法最简单实用，而且计值较合理；加权平均法的系统性、科学性较强，适用于大型企业按一定评价范围分别进行评价；单项定性加权计分法仅在所有评价项目的重要性均等的情况下才能使用；而单项否定计分法则只能在危险性很大、危险因素很多的系统中采用。,19,安全评价的基本原理与方法,安全评价的指标 定量安全评价过程中，需要用风险率与安全指标两个数量化的指标，以判定系统的实际安全状况。 2负伤风险评价 事故除了可能产生死亡这一最严重的后果以外，大多数是负伤。对负伤风险进行评价，则采用损失工作日/接触小时为计算单位。 负伤有轻重之分，如果经过治疗、休养后能够完全恢复劳动能力，则损失工作日数按实际休工天数计算。但有的重伤后造成残废，或身体失去某种功能，不能完全恢复劳动能力，甚至发生死亡事故。为了便于计算，应该把致残、死亡伤害折合成相应的损失工作日数。 GB644186（企业职工伤亡事故分类）中，对每类伤亡事故的损失工作日均规定了换算标准，表2-1是其中的一例。同时规定，死亡或永久性全失能伤害的损失工作日为6000日。,安全评价的基本原理与方法,实际计算中，可按GB644186的规定计算各类伤亡事故的损失工作日，未规定数值的暂时性失能伤害按歇工天数计算。 表2-1 骨折损失工作日换算表,21,安全评价的基本原理与方法,对于永久性失能伤害，不管其歇工天数多少，损失工作日均按GB644186的规定数值计算。各伤害部位累计损失工作日数超过6000日者，仍按6000日计算。,22,伤害分类 根据人员受到伤害的程度和伤害后的恢复情况,可将伤害分为四类: 暂时性失能伤害; 永久性部分失能伤害; 永久性全失能伤害; 死亡.,安全评价的基本原理与方法,23,安全评价的基本原理与方法,三. 伤亡事故 在安全管理中,从事故统计的角度把造成损失工作日达到或超过1天的人身伤害或急性中毒事故称作伤亡事故. 我国工伤认定资格条件的主要依据有: 1953年颁布的中华人民共和国劳动保险条例; 1964年全国总工会颁布的劳动保险问答; 1996年劳动部颁布的企业职工工伤保险试行办法,24,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按事故发生后造成的后果分为: 伤害事故, 损坏事故, 环境污染事故和未遂事故;,25,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按事故的类别分类(GB6441-1986, 国标)按事故的致害原因将事故类别分为20类,26,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按事故发生后造成的后果分为:伤害事故,损坏事故,环境污染事故和未遂事故; 按事故的类别分类(GB6441-1986, 国标); 按伤害程度分类 轻伤,重伤,死亡; 按事故经济损失程度分类 一般损失事故(1万元),较大损失事故(1-10万元),重大损失事故(10-100). 万元),特大损失事故(100万元以上,27,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按伤害程度分类 (GB6441-1986) 轻伤 损失工作日低于105天的失能伤害; 重伤 损失工作日105天的失能伤害; 死亡 发生事故后立即死亡,包括急性中毒死亡, 或受伤后在30天内死亡的事故.,28,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按事故严重程度分类 为了研究事故发生原因,便于对伤亡事故进行统计分析和调查处理,国务院有关部门将事故按严重程度细分为6类: 轻伤事故 只发生轻伤的事故; 重伤事故 发生了重伤但没有死亡的事故; 死亡事故 一次事故中死亡1-2人的事故; 重大死亡事故 一次事故中死亡3-9人的事故; 特大死亡事故 一次事故中死亡10人或多或10人以上的事故; 特别重大死亡事故 6种情况.,29,安全评价的基本原理与方法,四. 事故的分类 按事故经济损失程度分类 : 一般损失事故(1万元), 较大损失事故(1-10万元), 重大损失事故(10-100万元), 特大损失事故(100万元以上).,30,安全评价的基本原理与方法,2 安全指标 1安全指标的概念 如上所述，任何系统都有定的风险，绝对的安全是没有的。从这观念出发，可以认为安全就是种可以容许的危险。例如，谁都不否认，与煤炭工业等工业企业相比，商业是最安全的，但据美国统计，商业的风险率也达到32FAFR。因此需要确定，系统中的风险率小到什么程度，才算是安全的。进行定量安全评价时，将计算出的系统的风险率与已确定的、公认为安全的风险率数值进行比较，以判别系统是否安全。这个安全风险率数值就叫作安全指标，它是根据多年的经验积累并为公众所承认的指标。 概念：为社会公认的安全风险率数值，叫安全指标。,31,安全评价的基本原理与方法,我们以美国的汽车交通事故为例进行说明。经计算（*P52），美国汽车交通事故的风险率为2.510-4死亡/(人年)，这个数值意味着，对于每个人来说，每年有0.00025因车祸而死亡的可能性。但是，为了享受小汽车带来的物质文明，就必须承担这样的风险率。实际生活中，没有人由于害怕承担这样的风险而放弃使用小汽车。所以，这个风险率数值就可以作为使用小汽车的一个社会公认的安全指标。,32,安全评价的基本原理与方法,2安全指标的确定原则 对工业生产的安全指标，至今还没有通用的或国际公认的标准。确定安全指标时，应该考虑以下几个基本原则。（4条） 参照自然灾害（地震、台风、洪水、陨石等）的死亡概率，从中权衡选择适当的安全指标数值。 人们对各种危险的接受程度，与它们的风险率大小以及是否受人们的意志支配等许多因素有关。,33,安全评价的基本原理与方法,以产业实际的平均死亡率，作为确定安全指标的基础。 保护人的生命是安全的根本目的，“死亡”是安全工作中所应处理的最为明确、也最为敏感的事件，其统计数据的可靠程度也最高。况且，根据事故法则，还可以由死亡人数推断出重伤和轻伤事故情况。所以，死亡率是评价安全工作的一个重要指标，并且应以死亡率作为确定安全指标的基础。 安全指标必须低于已经发生的实际死亡率数值，并应考虑由于自然灾害可能引起的次生灾害的影响。,34,安全评价的基本原理与方法,对职业性灾害的评价要比对其它灾害的评价严格。 人们自愿做的事情，如踢足球、骑摩托和吸烟等，对其风险基本上是接受的；对于职业性灾害就不是这样，没有人心甘情愿的承担这种风险。因此，对于职业性灾害的评价和防范，要采取更为严格的措施。 要考虑合理的投资 确定安全指标时，要对可能达到的安全水平和需要支出的费用进行综合比较和判断，从而确定可行的指标。,35,安全评价的基本原理与方法,3 定量安全评价 定量安全评价方法 1方法 通过安全评价，查明系统中存在的危险性，并对危险性进行定量化处理，确定危险性的等级或发生概率，从而为评价提供数量依据，即为定量评价。 2分类 目前，定量评价方法有两个主要的趋势，一种是以可靠性为基础的方法，另一种是指数法或评分法。据此，可将定量安全评价方法分为两类， （1）一类是可靠性安全评价法，也可称为概率法，是通过计算发生事故的概率，进而计算出风险率，并和社会允许的安全值(即安全指标)进行比较，确定被评价系统的安全状况。这种方法的评价精度较高，但需要足够的基础数据，且需要一定的数学基础，所以比较复杂，也较难掌握。,36,安全评价的基本原理与方法,（2）另一类方法是指数法或评分法，是通过评定计算危险(安全)分数来确定系统安全状况的方法。这种方法计算简单，使用起来比较容易，但评价精度稍差。 需要说明的是，如果按照“定性半定量定量”的划分标准，似乎应该将指数法划分为“半定量评价方法”；而定量评价方法，则专指上述可靠性安全评价法。此问题尚无定论。,37,安全评价的基本原理与方法,可靠性安全评价法 具体方法：采用可靠性安全评价法（概率法）进行安全评价时，需要首先知道系统的安全指标。评价时，采用事故树分析法、事件树分析法等计算出事故的发生概率，并进而计算出风险率。之后，将计算出的风险率数值与已知的安全指标进行比较，如果风险率低于安全指标，就认为系统是安全的，评价工作也就可以结束；否则，如果风险率高于安全指标，则认为系统不安全，必须采取有效措施，降低系统的风险率，然后再反复计算，直到风险率低于安全指标为止。 实际应用中，可分别以三种单位进行安全评价：,38,安全评价的基本原理与方法,1）以单位时间死亡率进行评价 例如，以美国交通事故情况，对其作出安全评价： （1）用死亡/人.年评价 （2）用FAFR评价 如前所述，美国汽车交通事故的风险率为2.510-4死亡/(人年)，这个数值意味着，一个10万人的集体每年有25人因车祸而死亡的风险，或4000人的集体每年有1人死亡，或每人每年有0.00025因车祸而死亡的可能性。但是，为了享受小汽车带来的物质文明，就必须承担这样的风险率。 要降低这个风险数值当然可以，但要花很多钱去改善交通设施和汽车性能。因此，没人愿意花更多的钱去改变这种状况，也没有人因害怕这种风险而放弃使用汽车。实际生活中，没有人由于害怕承担这样的风险而放弃使用小汽车。所以，这个风险率数值就可以作为使用小汽车的一个社会公认的安全指标。从这个意义上讲，美国汽车交通事故的风险率未超出安全指标，因此是可以接受的。,39,安全评价的基本原理与方法,2）以单位时间损失工作日进行评价 例如，对压力机系统进行安全评价： 设有一如图3-1所示的压力机系统。压力机上有一个手动开关K1，操作者通过开关K1操纵控制阀KV使压杆上下运动。当压杆提上时，用手向压模之间送料。如果压力机发生故障或操作失误，就会发生轧手事故。假设该系统的负伤安全指标为210-4损失工日接触小时，下面对其进行安全评价。,40,安全评价的基本原理与方法,41,安全评价的基本原理与方法,（1）计算压力机轧手事故的发生概率 我们用事故树分析法计算事故的发生概率。作出轧手事故的事故树如图32所示。这里，我们认为压杆下降完全是由于控制阀KV处于下降位置造成的（不考虑其它故障因素），所以二者是等同的，其间不需经过逻辑门联接。,42,安全评价的基本原理与方法,43,安全评价的基本原理与方法,按照图32，列出其结构式为,根据系统的运行况并参照各元件的故障率数值， 设定各基本事件的发生概率为 q10.5（送料时间占手工作时间的一半） q210-7（参照元件的故障率，下同） q310-7 q410-2,44,安全评价的基本原理与方法,根据各基本事件的概率，按照事故树的结构式求出顶上事件的发生概率为,45,安全评价的基本原理与方法,（2）计算系统的风险率 根据国家标准GB644186规定，压断掌骨、使手完全失去机能（腕部截肢）的损失工作日为1300日。根据顶上事件的发生概率及损失工作日数，可以算出系统的风险率R为 R = qT1300 = 0.0051300 = 6.5 （损失工日接触小时）,46,安全评价的基本原理与方法,（3）比较与评价 根据以上计算，每接触压力机1小时，就要承担损失工作日6.5日的风险。与安全指标210-4损失工日接触小时相比，可以看出风险率大于安全指标。所以，这个系统是不安全的，这样大的风险率是不能接受的。 （4）采取措施降低事故风险率 由于系统处于危险状态，所以应该采取措施提高系统的可靠性，降低事故风险率。例如，可以在基本元件上串联一个元件，即增加一个冗余件来提高操作的可靠性。本例中，可以在原来的开关K1上串接另一个开关K2，如图33所示。,47,安全评价的基本原理与方法,48,安全评价的基本原理与方法,根据上图，作出改进后的系统中“压力机轧手事故”的事故树，如图34所示。,49,安全评价的基本原理与方法,改进后的事故树的结构式为,基本事件x1、x2、x3、x4的概率与上相同， x5、x6的概率设为 q510-7，q610-5 求出顶上事件的发生概率为,50,安全评价的基本原理与方法,则风险率为： R = qT1300 = 1.0051071300 = 1.3104（损失工日接触小时） 这一风险率数值小于安全指标。所以，经过改进后的系统是安全的。安全评价工作到此结束。,51,安全评价的基本原理与方法,3）以单位时间损失价值进行评价 （1）方法：以单位时间内经济损失价值的风险率进行安全性评价，是全面评价系统安全性的方法。 经济损失价值的风险率 = 事故总损失事故概率 事故总损失 = 事故造成的经济损失 + 人员伤亡损失折的经济损失 对于不符合安全要求的风险率的调整，需要采取各种措施，使其降至安全目标值以下，以达到系统安全的目的。,52,安全评价的基本原理与方法,2）事故经济损失与其允许概率的关系：般地说，事故的经济损失越大，其允许发生的概率越小；事故的经济损失越小，允许发生的概率越大，这个允许范围就是安全范围。两者关系及安全范围如图3.1所示。,53,安全评价的基本原理与方法,（2）事故经济损失与其允许概率的关系：般地说，事故的经济损失越大，其允许发生的概率越小；事故的经济损失越小，允许发生的概率越大，这个允许范围就是安全范围。 评价结果如果超出安全范围，则系统必须调整。事故经济损失与其发生概率的关系之所以并非直线关系，主要是人们对损失严重的事故的恐惧心理所致，如对核事故就是如此。所以，对核设施的要求就格外严格，对其允许的事故发生概率般在10-7/年以下。,54,安全评价的基本原理与方法,可靠性安全评价法的进一步说明：综上所述，定量安全性评价（可靠性安全评价法）是一种通过大量事故资料统计分析和科学计算，能得到准确结果的评价方法。但需要建立相应的组成系统各零部件和子系统的危险性发生频