事故致因理论缺陷塔模型ppt课件.ppt

安全理论讲座事故致因理论：缺陷塔模型,1,一、法律与科学的关系二、事故的本质缺陷塔模型三、事故的原因缺陷四、事故的预防消除缺陷,主要内容,2,问题：,为什么国家对安全生产颁布如此之多的法律、法规、规章、制度？为什么对其他领域就没有如此严格？,例如：法律从来不规定农民种菜必须按松土、播种、浇水、施肥、除草的程序来进行，也不禁止任何人把铁变成黄金,3,一个重要原因,在世界范围内，尚未建立起严谨的、科学的安全生产理论体系，人们还没有完全弄清事故起源、发生、发展的过程。也就是说，还没有抓住事故的本质，因而不能有效地预防事故。,4,描述事故本质的理论,称为：事故致因理论,5,100多年来,科学家们为了弄清事故的本质，进行了大量的调查研究，提出了100多种事故致因理论。,6,然而,这些事故致因理论，往往是片面的它们只反映了局部的真理互相之间也缺少兼容性,7,通常,在科学发达的研究领域，法律介入的程度浅（数学、物理学、化学、农业、天文学、电学）；在科学不发达的研究领域，法律介入的程度深（安全生产），以强制的手段规定人们能够做什么，不能够做什么。,8,目前，安全生产法的制订依据,不是某事故致因理论，而是成千上万不幸的事故案例。如果将来有一天，某事故致因理论完整、清晰地阐明了事故的起源、发生、发展过程，人们已经完全掌握了事故的本质。那么，安全科学就是一门成熟的科学，安全生产法中的许多条文也将消失。,9,10,一、法律与科学的关系二、事故的本质缺陷塔模型三、事故的原因缺陷四、事故的预防消除缺陷,主要内容,11,本地状态：成语故事盲人摸象,网络连接：盲人摸象女声254,具体网址:,需要本PPT文件夹中有文件“3.幼儿成语故事盲人摸象土豆网小精灵_174s女声.swf”,12,2.1事故的本质是什么？,13,事故的本质是什么？,格林伍德：事故都是爱出事的家伙惹出来的,事故频发倾向论,1919,14,事故的本质是什么？,海因里希：事故就是5块骨牌,多米诺骨牌理论,1936,15,事故的本质是什么？,北川彻三：5块骨牌是复合材料做的,北川彻三因果连锁论,16,事故的本质是什么？,法默：事故是工人的性格缺陷引起的,性格缺陷论,1939,17,事故的本质是什么？,巴内尔：事故是一系列不幸事件的连续发生,事件链理论,18,事故的本质是什么？,科尔：事故是工作环境差、工人不机灵引起的,目标-灵活性-机警理论,19,事故的本质是什么？,哈登：事故是能量的不正常释放。,能量意外释放论v1.0,1966,20,事故的本质是什么？,札别塔基斯：事故是能量和物质的不正常释放。,能量意外释放论v2.0，1978,21,事故的本质是什么？,科罗敦：事故是一棵倒立的树。,故障树分析，1964,22,事故的本质是什么？,本尼尔：事故是一系列事件的不正常扰动。,扰动起源论,1972,23,事故的本质是什么？,劳伦斯：事故是人发生了失误。,劳伦斯模型,1974,24,事故的本质是什么？,约翰逊：事故是当事物发生变化时，人没有正确应对。,变化-失误理论,1975,25,事故的本质是什么？,威格里斯沃思模型,1975,威格里斯沃思：没错，事故都是人失误引起的！,26,事故的本质是什么？,(杉保？)：事故是人的不安全行为与物的不安全状态两大轨迹的交叉。,轨迹交叉论,1980,27,事故的本质是什么？,亚当斯：事故主要是管理者的失误造成的。,管理失误论,28,事故的本质是什么？,瑟利：事故是人对事故征兆的反应不敏捷。,人因系统论v1.0,1969,29,事故的本质是什么？,安德森：事故是人对事故征兆以及环境变化的反应不敏捷。,人因系统论v2.0,1978,30,事故的本质是什么？,专家：事故是社会因素、管理因素、生产中的危险因素被偶然事件触发所形成的结果。,综合原因论,31,综合原因论模型,32,事故的本质是什么？,到底是什么?,33,34,35,安全科学没有统一的事故致因理论，就如同：,物理学没有牛顿力学三定律化学没有门捷列夫的元素周期律生物学没有达尔文的进化论天文学没有哥白尼的日心说,36,判断一门学科是否成熟，看它是否已经建立起公认的科学理论。,“百花齐放、百家争鸣”看起来是好事，实际上，恰恰表明某一研究领域理论上的混乱没有正确的事故致因理论，所谓的“安全科学”就只是经验的简单罗列与堆积，而不是严谨的科学。没有正确的事故致因理论做指导，就无法准确、有效地预防事故。,37,事故致因理论在经历了100多年“百花齐放、百家争鸣”的“战国”时代之后，在2012年得到了初步统一。,38,39,2012年4月27日，事故致因理论：缺陷塔模型刊登于中国安全科学学报2012年第2期，3-9页。,40,41,2.2缺陷塔模型的推导过程,问：理论与假说的区别是什么？答：从可靠的、公认的理论出发，经过严密的逻辑推理得到的结果是理论；从部分实验事实或事故案例出发，经过归纳、分析，总结出来的规律叫假说。严格说来，目前绝大多数事故致因理论都是假说。,42,马克思主义唯物辩证法认为：世界是物质的，物质运动是有规律的，规律是可以认识的，是服从因果关系的，有果必有因；事物发生变化，必有其内因和外因；内因是变化的依据，外因是变化的条件；生产安全事故是矛盾事物的一种特殊的运动形式，它的发生，必有其内因和外因。,43,鸡蛋变质,蛋内存在有机质,鸡蛋为什么会变质？,蛋壳有裂缝空气中有微生物,毛泽东矛盾论,44,根据能量意外释放论：事故=能量和物质的不正常释放(失控)事故的内因是系统所具有的破坏力（能量流、物质流）事故的外因是系统存在能量意外释放的条件，即现场缺陷（人的不安全行为、物的不安全状态以及不良作业环境）,45,事故,?,?,内因,外因,46,事故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,1、人的不安全行为2、物的不安全状态3、不良作业环境,物质流能量流,47,事故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,做为“果”，它的内因、外因分别是什么？,48,事故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,内因,？,？,49,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,分6类,人的素质缺陷机器本身的缺陷,1）对物（含作业环境）性能控制的缺陷，如：设计、监测和不符合处置方面的缺陷。2）对人失误控制的缺陷，如：教育、培训、指示、雇用选择、行为监测方面的缺陷。3）工艺过程、作业程序的缺陷，如：工艺、技术错误或不当，无作业程序或作业程序有错误。4）用人单位的缺陷，如：人事安排不合理、负荷超限、无必要的监督和联络、禁忌作业等。5）对来自相关方（供应商、承包商等）的风险管理的缺陷，如：合同签订、采购等活动中忽略了安全健康方面的要求。6）违反安全人机工程原理，如：使用的机器不适合人的生理或心理特点。,50,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,?,?,51,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,企业的安全隐患,管理人员的职业素质缺陷,职业缺陷,企业缺陷,52,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,?,?,53,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,政府在监管、行政过程中存在的缺陷,基本建设阶段遗留的缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,54,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,?,?,55,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,各种社会弊端不文明行为不良风气,政府体制的弊病,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,56,事故,系统破坏力,现场缺陷,人机系统缺陷,管理缺陷,外因/结果,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,内因,57,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,58,事故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,59,事故,系统破坏力,外因,内因,缺陷,60,社会缺陷政府缺陷企业缺陷管理缺陷现场缺陷事故（1）,5对因果关系,对式（1）各项“取反”，即将各项“缺陷”改为“完善”，同时将“事故”改为“安全”，仍然存在明确的因果关系,社会完善政府完善企业完善管理完善现场完善安全（2）,61,进一步处理这5对连锁因果关系，需要借鉴布尔代数中的互补律,式（1）与式（2）相加，得到,社会缺陷+社会完善=社会政府缺陷+政府完善=政府企业缺陷+企业完善=企业管理缺陷+管理完善=管理现场缺陷+现场完善=现场事故+安全=物质流、能量流,我们看任何事物，都应该一分为二：政府工作有成绩也有不足；企业有优点也有缺点；管理有优势有劣势；现场有值得肯定的地方，也有需要改进的地方,62,社会缺陷政府缺陷企业缺陷管理缺陷现场缺陷事故（1）,社会完善政府完善企业完善管理完善现场完善安全（2）,社会政府企业管理现场物质流、能量流（3）,与前2式不同的是，式（3）各主体间不存在因果关系，而是相互依存、相互制约的关系，是矛盾各方的关系。,63,以上3式为模型的可视化创造了有利条件,在图1（a）中，各层有缺陷的部分集体形成一个扇形区域，称为“缺陷缝”，构成物质、能量的泄漏通道。各层中完整的圆环表示各个主体。各缺陷层之间体现了连锁因果关系，是式（1）的具体体现，是事故的一连串外因。各闭合圆环之间是式（3）的具体体现，是约束与被约束的关系，也是相互依存的关系，是矛盾关系。,64,在图1（a）中，各层有缺陷的部分集体形成一个扇形区域，称为“缺陷缝”（图1（b）中的S标记部分），构成物质、能量的泄漏通道。各层中完整的圆环表示各个主体。,65,66,2.3缺陷塔模型的3D表示,67,借鉴计算机科学中“面向对象编程”的科学理念，通过构造“对象”的办法来描述模型。该模型以式（1）所表示的5对因果关系为中心，以缺陷为重点，具有塔式结构和外形，故称“缺陷塔”模型（faulttowermodel，简称FTM）。,68,模型主体结构。主要部件：塔体、塔段、塔壁及缺陷缝。缺陷缝由多个“管道”组成，每个管道内又含有若干“阀门”。构成事故模型的“对象”共有6种：塔体（T）、塔段（R）、塔壁（W）、缺陷缝（S）、管道（P）、阀门（X）。,69,每个“对象”的状态都有2个值：塔体（T）：安全状态（0），事故状态（1）塔段（R）：安全状态（0），事故状态（1）塔壁（W）：密封状态（0），泄漏状态（1）缺陷缝（S）：密封状态（0），泄漏状态（1）管道（P）：密封状态（0），泄漏状态（1）阀门（X）：关闭状态（0），打开状态（1）,70,“对象”6种：塔体（T）、塔段（R）、塔壁（W）、缺陷缝（S）、管道（P）、阀门（X）。,71,(1)塔体对象（T）图2为缺陷塔的总体结构。将整个塔看成一个对象，称为“塔体”（TOWER）。塔体中间为空，原料和能量从上方进入，产品从底部输出。,72,在模型中，“生产”就是利用能量将原料加工为成品的过程。正常情况下，原料（M）与能量（E）从塔上方进入，产品（Y）从塔下方流出。当部分能量（E）或部分物质（M）从塔的侧面逸出时，表示发生事故。,73,塔体的状态（T.State）属性有2个取值：T.State=0安全状态；T.State=1事故状态。“.State”为对象的默认属性，可以省略不写。如T.State=0与T=0的意义完全相同。,74,(2)塔段对象（R）塔体在垂直方向上由若干不同的“塔段”（RING）组成。每个塔段代表特定的事故类型。塔段的数量表示可能发生的事故种类。,75,塔段的2个属性：状态(.State)和高度(.Ysize)塔段的状态属性（.State）有0，1共2个取值。分别代表安全状态(0)和事故状态(1)。,76,塔体与塔段的逻辑关系是T=R1+R2+R3+（4）任何一个塔段发生事故（状态值为1），塔体就发生事故（T=1）。,77,GO!,补充：布尔代数基本知识,78,塔段的高度属性（.Ysize）表示相对风险率。风险率最高的塔段，其高度属性值为100。以此为基准，其他各段取不大于100的值。,79,(3)塔壁对象（W）塔壁（WALL）是物质与能量的全封闭的环形约束层，用字母W表示。其命名规则为字母W后加一位数字，自内向外分别为W1、W2、W3、W4、W5。,80,塔壁由内向外共5个单层，分别表示作业场所(W1)、安全管理(W2)、企业(W3)、政府(W4)和社会(W5)。,81,作业场所（W1）负责约束塔中的能量流和物质流，使其按照工艺要求加工成产品；安全管理（W2）负责约束作业场所使之处于正常状态；企业（W3）的职责是保证安全管理制度的完善与落实；政府（W4）的职责是实施国家监察，督促企业保障安全生产条件；社会（W5）的职责是监督政府部门的工作，促使其尽职尽责。,82,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）机械加工时，塔筒一般是由一块钢板卷成筒状，然后将接缝进行焊接而成的。卷成的塔筒是否发生侧漏，取决于焊缝的质量。在缺陷塔模型中，缺陷缝（SEAM）可理解为塔壁的“焊缝”。从微观上看，“焊缝”内部总是存在着诸多互不连接的、大小不同的“空穴”，成为是否发生物质或能量泄漏的关键因素。,83,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）这些“空穴”在缺陷缝中的分布是随机的，它们代表着每一层中可能的缺陷。空穴之间有隔离，互不连通，一旦隔离失效，2个或更多空穴连在一起，形成贯穿性管道，就会导致物质、能量的泄漏，相当于发生事故。为处理的方便，这些含有多个“空穴”的缺陷缝可简化为图3所示的由多个管道和多个阀门组成的当量模型。,84,85,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）塔壁由内向外共5层（W1W5），每一层都有不同的缺陷缝（S1S5），相邻的2层缺陷缝都存在着因果关系。,最内层缺陷缝S1内部包含一组平行的水平“管道”（PIPE）。管道对象用“P”表示。在一个缺陷缝中可能有多个管道对象，其命名规则是字母“P”加数字，如：P1、P2、P3等。R4.S1.P3表示第4个塔段第1层缺陷缝内第3根管道。,86,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）管道对象的状态属性（.State）取值分别为0和1。P3=0表示管道不通，P3=1表示管道通。,某一塔段对象R2与所含管道对象有类似如下的逻辑关系R2=P1+P2+P3+（5）任何一个管道状态值为1时，均可使塔段的值为1（发生事故）。,87,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）每一个管道对象内部有至少1个阀门对象（VALVE）。为与传统的故障树分析兼容，阀门对象不用字母“V”而是用字母“X”来表示。其命名规则为字母“X”加上数字，如X1、X2等。,阀门对象的状态属性（.State）取值分别为0和1。X2.State=0（或X2=0）表示阀门关闭，X2.State=1表示阀门打开。,88,(4)缺陷缝对象（S）、管道对象（P）与阀门对象（X）某一管道对象P2与其所含阀门对象有类似如下的逻辑关系（“”表示“逻辑与”）P2=X1X2X3（6）,即只有当所有阀门状态全为1时，管道P2的状态才为1（事故状态）。,89,2.4FTM与FTA的有机结合,90,2.4FTM与FTA的有机结合FTA（故障树分析）中有2种逻辑关系：并列关系与因果关系，恰好适合表达带有内因、外因的事故因果链。将FTA应用到缺陷塔模型中，二者的基本概念存在着一一对应关系。,91,2.4FTM与FTA的有机结合,92,2.4FTM与FTA的有机结合1）将FTA应用于第1层缺陷缝S1。只要第1层缺陷缝中任何一根管道发生贯通，即认为发生了事故。（缺陷塔只有最内一层）,93,2.4FTM与FTA的有机结合2）将FTA应用于第1、2层缺陷缝S12。只要这2层缺陷缝中任何一根管道发生贯通，即认为发生了事故。（缺陷塔只有最内2层）,94,2.4FTM与FTA的有机结合3）将FTA应用于第1、2、3层缺陷缝S13。只要这3层缺陷缝中任何一根管道发生贯通，即认为发生了事故。（缺陷塔只有最内3层）,95,2.4FTM与FTA的有机结合4）将FTA应用于第1、2、3、4层缺陷缝S14。只要这4层缺陷缝中任何一根管道发生贯通，即认为发生了事故。（缺陷塔有最内4层）,96,2.4FTM与FTA的有机结合5）将FTA应用于第1、2、3、4、5层全部缺陷缝S15。只要这5层缺陷缝中任何一根管道发生贯通，即认为发生了事故。,97,2.4FTM与FTA的有机结合目前，FTA大多仅应用到前2层（S12）。应用到更多层时，故障树的结构变得复杂，造成重点不够突出。,98,2.5模型的特色和意义,99,2.5模型的特色和意义1）缺陷塔模型继承了主流理论中的合理部分。内嵌了能量意外释放论,因果连锁理论、轨迹交叉论、管理失误论、领导责任论、综合原因论、故障树分析等,100,2）任何人无论是政府官员、还是一线生产者、设备制造商、施工单位或施工人员、检验检测人员甚至操作工人的家属，都能够在模型中找到自己的位置。并且知道自己的工作如何影响到最终事故的发生。,2.5模型的特色和意义,101,3）为安全生产法中的许多条款提供了理论依据在缺陷塔模型的层中都存在着各种“缺陷”，如何防范这些缺陷，实际上相当于应该采取的安全对策措施，也是安全生产法的主要内容。,2.5模型的特色和意义,102,安全生产法中涉及的有关各方包括企业、从业人员、中介机构、政府有关部门（个责任主体）的职责以及如何在工艺、技术、设备、现场操作、人员培训、安全管理、建设质量等方面保证安全生产的相关条款，在缺陷塔模型中均可得到直接或间接的体现。,103,例如，为了防范“建设缺陷”（企业缺陷的内因）的发生，安全生产法分别在第16、2431、34条就专业技术标准、基本建设程序、工艺设备、员工宿舍等项进行了明确规定；,2.5模型的特色和意义,GO!,104,为了避免“政府缺陷”的不利影响，又分别在第11、15、6367条就宣传、奖励、举报及舆论监督等方面做出了具体规定。,2.5模型的特色和意义,GO!,105,缺陷塔模型能够为安全生产法提供了全面、准确的科学依据。迄今为止，没有任何一个事故模型能够做到这一点。,2.5模型的特色和意义,106,2.6一般意义,107,2.6一般意义1）从唯物辩证法出发，将事故看成客观事物的矛盾运动，分析其内因与外因，得到连锁因果链。这种建立模型的方法，是将马克思主义哲学应用于安全生产领域的一次尝试，为事故致因理论的研究开辟了新的道路。,108,2.6一般意义2）缺陷塔模型批判性地继承了主流模型的精华，将大多数常用的安全生产概念纳入模型之中，拓展了研究的深度与广度，与现有模型存在着本质上的区别，是新一代事故致因理论。,109,2.6一般意义3）缺陷塔模型借鉴最新的计算机科学理论，实现了模型的三维可视化，建立了高效、简洁的符号系统，初步实现了模型的代码化、数字化，便于过程描述与逻辑运算，为事故致因理论的深入研究奠定了基础。,110,与传统理论的比较,111,2.7模型实际意义,112,2.7模型实际意义1）与多种传统事故致因理论完全兼容；2）符合当前安全生产实践（安全生产法）；3）可进行定性、定量分析及计算(FTA)；4）可进行事故预防、事故分析、事故调查；5）可检验制度、规程的科学性、严谨性；6）机理清晰，形象生动(实现3维可视化)；7）引入对象概念，表达简单明确(对象)。8）将安全生产有关概念、知识系统化。,9）容易写出事故公式（布尔代数）T=R1+R2+R3+R1=P1+P2+P3+P1=X1X2X3,113,114,115,116,一、法律与科学的关系二、事故的本质缺陷塔模型三、事故的原因缺陷（略）四、事故的预防消除缺陷（略）,主要内容,117,结束,118,119,120,121,以下为子程序区,122,补充：布尔代数基础知识,2种逻辑关系：数量逻辑关系、位置逻辑关系数量逻辑关系：A+B=CAB=C位置逻辑关系：A+B=CAB=C,2种逻辑关系：数量逻辑关系、位置逻辑关系数量逻辑关系：2+3=523=6(小学算术)位置逻辑关系：A+B=CAB=C,在布尔代数中，A、B、C各有2个取值：0，1，代表2种不同的状态。+、符号代表A和B两个对象不同的相对位置，C对象的状态是A、B共同作用的结果,123,补充：布尔代数基础知识,A、B、C各有2个取值：0，1，代表2种不同的状态，符号+、代表A和B不同的相对位置,A+B=C,关+关=不丢开+关=丢关+开=丢开+开=丢,库内宝贝C丢失与否与A门、B门的状态有关。,124,补充：布尔代数基础知识,A、B、C各有2个取值：0，1，代表2种不同的状态，+、代表A和B不同的相对位置,A+B=C,0+0=01+0=10+1=11+1=1,使用数字来表示，目的只是看起来更像数学而已。0不丢1丢,库内宝贝C丢失与否与A门、B门的状态有关。,125,补充：布尔代数基础知识,A、B、C各有2个取值：0，1，代表2种不同的状态，+、代表A和B不同的相对位置,AB=C,关关=不丢开关=不丢关开=不丢开开=丢,库内宝贝C丢失与否与A门、B门的状态有关。,126,补充：布尔代数基础知识,A、B、C各有2个取值：0，1，代表2种不同的状态，+、代表A和B不同的相对位置,AB=C,00=010=001=011=1,不丢,丢,库内宝贝C丢失与否与A门、B门的状态有关。,127,补充：布尔代数基础知识,位置逻辑关系：T=A+B+C+D+口琴T=ABCD竹子做的吹火筒,128,补充：布尔代数基础知识,T=A+B+C+D+口琴T=ABCD竹子做的吹火筒生活中还有哪些布尔代数问题？答：窗户与家的安全、成员健康与家庭幸福（逻辑或）答：城市的4道环形防线、京广线上的100个车站（逻辑与）,返回,129,130,第十六条生产经营单位应当具备本法和有关法律、行政法规和国家标准或者行业标准规定的安全生产条件；不具备安全生产条件的，不得从事生产经营活动。第二十四条生产经营单位新建、改建、扩建工程项目（以下统称建设项目）的安全设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。安全设施投资应当纳入建设项目概算。第二十五条矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目，应当分别按照国家有关规定进行安全条件论证和安全评价。第二十六条建设项目安全设施的设计人、设计单位应当对安全设施设计负责。矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目的安全设施设计应当按照国家有关规定报经有关部门审查，审查部门及其负责审查的人员对审查结果负责。第二十七条矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目的施工单位必须按照批准的安全设施设计施工，并对安全设施的工程质量负责。矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目竣工投入生产或者使用前，必须依照有关法律、行政法规的规定对安全设施进行验收；验收合格后，方可投入生产和使用。验收部门及其验收人员对验收结果负责。第二十八条生产经营单位应当在有较大危险因素的生产经营场所和有关设施、设备上，设置明显的安全警示标志。,131,第二