（安全技术及工程专业论文）过程工业安全评价系统开发.pdf

过程工业安全评价系统开发 d e v e l o p m e n to fs a f e t ya s s e s s m e n ts y s t e mf o rp r o c e s si n d u s t r i e s a b s t r a c t t h e 鼢f e t yp r o b l e m se x i s ti nt h ep e t r o c h e m i c a lp r o d u c t i o np r o c e s sf o rf i r e ，e x p l o s i o n , p o i s o n i n g ，p 0 i n i e t c m a n yk i n d so fa c c i d e n t sh a v eo c 砌y e , da n dc a u s e dg r e a td a m a g et o p e o p l ea n dp r o p e r t yl o s s o n eo ft h em a i ni l l c a n so fd e a l i n gw i t ht h es a f e t yp r o b l e m si st o i d e = l f yt h es y s t e mh a z a r ds o i l r g c s ，a s s e s st h er i s ka n ds t u d yt h ec o n t r o li d g s s u r e sb yt h e s y s t e ms a f e t ya n a l y s i s t h i sp a p e rh a ss t u d i e dt h ea m yp r o b l e m so fh a z o pt e c h n o l o g y , a n a l y z e dt h e c o m p u t e r - a i da n a l y s i sp r o c e s s ，a n dd e v e l o p e dt h et f u z z y 脚ps y s t e mb a s e do n h a z o p t h em a j o rw o r ka n dc o n c l u s i o n sa r ca sf o l l o w s ( 1 ) t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es a f e t ya s s e s s m e n tm e t h o d sw s t u d i e d , t h ef u z z yo f h a z o pw a sa n a l y z e da n dt h em e t h o dt os o l v et h ep r o b l e mw a sw o r k e do u tb y 昀t h e o r y ， a n d t h e m o d e l s o f t h e l u z z y a n a l y s i s o f d e v i a t i o n d e g r e e ，1 - e 勰o n s ，c c 咀辩q u 龇w e r e s e t u p ( 2 ) r 1 1 增i o g i cp r o c e s s o ft h et f u z z y _ h a z o ps y s t e mw a sd e t e r m i n e d , a n d t f u z z y h a z o pw a gd e v e l o p e du s i n gv i s u a lc + + 6 0 t h ec o - - o n b e t w e e nv i s u a l 阱6 0a n do d b cw a se s t a b l i s h e d ( 3 ) ak n o w l e d g eb a s ef o rt f u z z y _ h a z o pw a ss e tu pu s m gs q l 2 0 0 0i n c l u d i n g g e n e r a lk n o w l e d g eo b j e c t , s p e c i a lk n o w l e d g eo b j e c t , h a z o po b j e c t , a c c i d e n tc 蹴o b j e c t , s u b j e c t i o no b j e c t , f u z z y v a l u e so b j e c t , ro b j e c ta n dto b j e c t t h ei n s t a n c ed a t aw e r ec o l l e c t e d a n di n p u t t e d ( 4 ) t h eu s e ri n t e r f a c eo ft f u z z y _ h a z o pw 淞d e v e l o p e d , w h i c hw a sc o n v e n i e n tf o r t h eu s 盯t oi n p u t , s e l e c td a t aa n d c o m p u t e ( s ) t h et f u z z yh a z o p w a sa p p l i e di nt h ec a s e - t h eh e a t i n gs y s t e mo f t h eh e a tt r a n s f e r o i l t h er e s u l tw a sc o m p a r e dw i t ht f a h a z o pa n dt r a d i t i o n a lh a z o p ；t h ec h a r a l q c to f t f u z z y h a z o pw a sc o m p a r e dw i t ht f a h a z o pa n dh a z o p e x p e r ti n a u t o m a t i o n d e g r e e ，m e t h o d , r e a s o n i n gd e g r e ee t c t h ep r a c t i c eo ft h i sa c t u a lp r o g r a mi n d i c a t e st h a tt h e a n a l y s i si sm o r ec o m p r e h e n s i v e ，w h o s ep r a c t i c a b i l i t yo f t h es y s t e mi sg o o d t h en e wi d e a sp r e s e n t e di nt h i sp a p e ra 舱嬲f o l l o w s ( 1 ) t h em e t h o do fs o l v i n gt h ef a = yp r o b l e mo fh a z o pw a sw o r k e do u tb yf u z z y t h e o r y ( 2 ) t h ew a yo fd e v i a t i o np r o p a g a t i o nw a si m p r o v e d , t h ef l l 五了a n a l y s i sp r o c e s sw a s p r o g r a m m e d , a n dt h ec o m p u t e r - a i da n a l y s i ss y s t e mb a s e do ne x p e r i e n c e sw a sd e v e l o p e c lt h e i i 大连理工大学硕士学位论文 t f u z z y h a z o pp e r f e c t st h ea n a l y s i sr e s u l t s , i n 甲删t i ma n a l y s i se f f i c i e n c ya n d g a nb e a p p l i e di nt h ef f f l g i n e e 趣 k e yw o r d s ：h a z o p ；i n s km a n a g e m e n t ；s a f c 嚏ya s s e s s m e n t ；p r o c e s si n d u s 仃y 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：盈j ：嗑互： 导师签名刍：! 呈彦 旦丑年卫月坦日 大连理工大学硕士学位论文 引言 根据伯克霍夫【坫捌的定义，事故是在人们的生产活动过程中，突然发生的，违反人 的意志，迫使活动暂时或永久终止的事件【3 5 】。安全科学中的事故特指生产事故。石油工 业生产规模大，工艺技术复杂。原料、生产、化验、包装、存贮、运输等各个环节都会 不同程度地涉及到着火、爆炸、中毒、污染、腐蚀等安全问题。由于行业的特殊性，石 油化工工业是危险源i 垌的集散地，事故隐患种类繁杂、事故后果严重。1 9 7 6 年意大利 赛维索市一家化工厂的二恶英泄漏，造成4 5 0 人急性中毒，迫使2 2 万人紧急疏散：1 9 8 4 年1 2 月联合碳化物公司印度博帕尔市郊农药厂发生的异氰酸甲酯( m i c ) 泄漏的恶性中 毒事故，致使2 5 0 0 多人中毒死亡，2 0 万余人中毒受伤，6 7 万人受到残留毒气的影响； 2 0 0 7 年4 月1 8 日辽宁铁岭市清河特殊钢有限公司发生钢水包整体脱落事故，共造成3 2 人死亡，2 人轻伤。 可见事故的多发性和后果严重性必然要求对其发生原因、规律等进行分析和研究。 现代的安全理论主要体现了系统安全1 3 5 1 的思想，即系统的整体性以及各部分之问的相互 作用。系统的危险源辨识、评价、控制是国内外预防事故发生的通行做法。常用的系统 安全评价方法 3 4 9 1 主要有定量和定性两个方面。其中定性的安全评价方法主要有安全检 查与安全检查表法、作业条件危险性评价法、预先危险性分析等；定量的安全评价方法 主要有概率风险性评价、伤害( 或破坏) 范围评价法等。其中。危险与可操作性研究” ( h a z a r da n do p e r a b i l i t ys t u d y ，h a z o p ) 是一套应用最广泛，也被认为在危险识别方面 最有效的安全评价方法。美国职业安全健康管理局( o c c u p a t i o n a ls a f e t ya n dh e a l t h a d m i n i s t r a t i o n , o s h a ) 为过程安全管理颁布的标准中将h a z o p 作为推荐方法之一【5 问。 世界卫生组织( w o l dh e a l t ho r g a n i z a t i o n ，w h o ) 和国际劳工组织( i n t e m a t i o n a ll a b o r o r g a n i z a t i o n , i l o ) 提出的三步骤危险评估方法中，第一步和第二步( 危险识别和事故 后果评估) 都采用了h a z o p 技术【7 6 1 。 传统的h a z o p 方法存在两方面问题：计算机辅助h a z o p 的实现和h a z o p 模糊 性问题1 1 , 3 1 的解决。 传统人工h a z o p 分析 g a 0 tj 技术的时间周期过长，人力成本和物力成本的耗费过 大，一直以来各国学者希望通过计算机手段的引入，来降低这种成本，提高h a z o p 分 析的效率和可靠度，这种研究经历了逻辑化计算机辅助 t 2 , 1 3 , 1 4 1 h a z o p 阶段后，进入智 能化辅助【l4 】的研究阶段，这个阶段主要有两个分支： ( 1 ) 基于历史数据的经验型计算机辅助h a z o p 技术 过程工业安全评价系统开发 基于历史数据的经验型计算机辅助h a z o p 技术是采用基于规则的方法进行自动化 h a z o p 分析。这种系统充分利用数据库技术，储存各种安全评价需要的基础数据，并 利用编程语言完成评价过程。本系统与以往的h 越幻p 辅助技术最大的区别在于，它完 成了分析过程的智能化过程。主要表现在可以实现节点偏差的传递，基本实现了完全模 拟人工h a z o p 的分析过程。 ( 2 ) 基于模型的仿真型计算机辅助h a z o p 技术 基于模型的仿真型计算机系统的主要特点是系统的各个节点( 以一台设备或一个小 系统为一个节点) 以模型的方式出现h a z o p 分析系统中。首先建立节点模型，再建立 一个链式结构的模型，最后完成整个系统流程的模型，通过建立的整个系统的模型进行 h a z o p 分析。模型的建立方式是不同的，文献1 7 , 1 4 , 1 5 】中提到的模型主要有基于h a z o p 图表模型、基于p e t f i 网络模型、基于数学模型、基于混合知识的数学程序框架、基于 综合非时域的离散模型、基于符号有向图( s i g n e dd i r e c t e dg r a p h , s d g1 模型等。目前国 内外研究的热点是基于符号有向图【1 4 , 1 5 1 ( s d g ) 模型的智能化h a z o p 软件的开发。 传统h a z o p 分析方法实质上是一种定性的安全评价方法。在安全研究领域，由于 基础数据收集困难，定性的方法往往比定量的方法更有效。但是完全定性的方法又不能 准确的表达系统的运行状况。为了弥补这种不足，考虑用相对定量的方法和定性的方法 共同表达系统。 模糊性 1 6 , 1 7 , 1 柳是普遍存在的。传统h a z o p 技术的模糊性表现为：偏差大小的模糊 性、偏差原因的模糊性和偏差后果的模糊性等方面。为了解决这种模糊性，一方面引入 模糊数学理论，同时需要大量的数据支持。 归纳起来，传统的h a z o p 研究工作存在的主要问题有一下几个方面： 计算机自动分析停留于单分析节点单个偏差的单步分析 无法实现偏差的传递 模糊性问题 不能对分析结果进行有效的筛选 本论文研究并提出了解决传统h a z o p 模糊性问题的方法，研究了偏差传递问题， 在此基础上开发了应用于过程工业安全评价，基于历史数据的经验型计算机辅助 h a z 0 p 技术。主要的技术手段是采用了数据库、v c + + 开发技术，同时引入了模糊数 学理论，并用实例验证本系统的适用性。 一2 一 大连理工大学硕士学位论文 1文献综述 1 1 安全评价概述 1 1 1 安全评价概念 生产过程中的安全评价即是以实现工程或系统安全为目的，应用系统安全工程 t 9 , 2 0 , 2 1 1 原理和方法，对工程、系统中存在的危险有害因素进行识别与分析，判断工程、 系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为工程、系统的设计、施工、生 产经营活动制定防范对策措施，为安全管理决策提供科学依据。 现代的安全评价研究是应用系统工程的思想和方法开展的，故而常称为系统安全工 程。系统安全1 捌是指在系统寿命期间内应用系统安全工程和系统安全管理方法，辨 识系统中的危险源，并采取控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能、时间 和成本范围内达到最佳的安全程度。系统安全的的思想主要体现在： ( 1 ) 安全的相对性 ( 2 ) 安全贯穿于系统的整个寿命期间 ( 3 ) 危险源是事故发生的根本原因 ( 4 ) 系统可靠性与安全性 1 1 2 安全评价的目的、内容与程序 安全评价内容1 2 s , 2 4 1 主要包括危险、有害因素识别、危险度评价和安全对策措施及建 议。其中危险、有害因素识别是指找出危险源，并分析其性质和状态的过程；危险度评 价是指评价危险、有害因素导致事故发生的可能性和严重程度，确定承受水平，并按照 承受水平采取措施，使危险度降低到可承受水平的过程。 安全评价目的 2 5 2 6 , 4 9 1 是贯彻。安全第一、预防为主、综合治理”方针，为建设项目 初步设计提供科学依据，以利于提高建设项目本质安全程度。 安全评价程序1 2 7 茹4 9 】一般包括：准备阶段；危险、有害因素识别与分析；确定安全 评价单元；选择安全评价方法；定性、定量评价：安全对策措施及建议；安全评价结论； 编制安全评价报告。 1 1 3 安全评价的分类 安全评价根据不同目的和依据不同的分类方法，下面介绍几种最普遍的分类方式。 ( 1 ) 根据系统寿命周期 过程工业安全评价系统开发 根据系统寿命周期的不同阶段，安全评价方法可以分为安全预评价，安全验收评价， 安全现状评价，专项评价。这种分类方法是最普遍使用，最被广泛接受的方法。 安全预评价 安全预评价 2 9 , 3 0 3 1 】是根据系统的可行性报告的内容，分析和预测系统可能存在的危 险有害因素，辨识系统中潜在的危险源，及其危害程度，提出合理的安全对策措施及建 议。 安全验收评价 安全验收评价 2 9 , 3 0 3 1 】是在建设项目竣工、试运行正常后，通过对建设项目的设施、 设备、装置实际运行状况及管理状况的安全评价，查找该建设项目投产后存在的危险、 有害因素，确定其程度并提出合理可行的安全对策措施及建议。 安全现状评价 安全现状综合评价( 2 9 , 3 0 j 1 】是针对某一个生产经营单位总体或局部的生产经营活动的 安全现状进行安全评价，查找其存在的危险、有害因素并确定其程度，提出合理可行的 安全对策措施及建议。 专项安全评价 专项安全评价 4 9 , 5 0 , 鲥】是针对某一项活动或场所，以及一个特定的行业、产品、生产 方式、生产工艺或生产装置等存在的危险、有害因素进行的安全评价，查找其存在的危 险、有害因素，确定其程度并提出合理可行的安全对策措施及建议 ( 2 ) 按评价的量化结果 按照安全评价的结果形式安全评价可以分为定量和定性的评价方法。 定性安全评价 定性安全评价 3 2 , 3 3 州是根据经验和直观判断能力对生产系统的工艺、设备、设施、 环境、人员和管理等方面的状况进行的分析。评价的结果是定性的结果，常用的表现形 式有：某项安全指标是否达到，事故类别和导致事故发生的因素等。 常用的定性评价方法主要有安全检查表、作业条件危险性评价法、故障类型和影响 分析、危险可操作性研究，预先危害分析等。 定量安全评价 定量安全评价 3 2 , 3 3 2 4 1 是应用基于大量的实验结果和广泛的事故资料统计分析获得的 指标，对系统的工艺、设备、设施、环境、人员管理等方面进行定量计算。安全评价的 结果表现为一些定量的指标，如事故发生的概率、事故的伤害( 或破坏) 范围、定量的 危险性、事故破坏的范围等。 一4 - 大连理工大学硕士学位论文 定量安全评价方法主要分为概率风险评价法、伤害( 或破坏) 范围评价法、危险指 数评价法。 1 1 4 目前过程工业安全评价中存在的问题 我国安全评价工作开始于上个世纪8 0 年代，是在借鉴国外，特别是日本等国的安 全评价研究工作开始并发展的【3 5 嗣。1 9 8 8 年机械电子部制定。机械工厂安全性评价标 准”；1 9 9 2 年化工部劳保所制定了化工厂危险程度分级方法；1 9 9 2 年国家科委将“重 大危险源的评价与宏观控制技术研究”列为国家。八五”科技攻关计划的内容：1 9 9 8 年劳动部颁发了“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价单位资格认可与管理规则”和 。建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价管理办法”两部法规；2 0 0 2 年由中华人民共和 国第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过中华人民共和国安全生产 法。 国内的安全评价属于刚刚起步，评价方法研究主要处于应用阶段，成熟的经验不多， 归纳起来，安全评价存在的主要问题【3 7 3 8 ) 9 l 有以下几个方面。 ( 1 ) 法律法规标准方面 安全评价主要是依据法律、法规及标准，分析、预测项目可能存在的危险、有害因 素的种类及其严重程度。对法律、法规、标准的引用不当主要指三个方面：安全法律法 规内容不实用；安全法律法规种类繁杂，整理、归纳不完善；法律法规内容与实际生产 过程不相符。 ( 2 ) 评价方法繁多，掌握和选用困难 安全评价方法主要问题是，评价方法繁多且复杂，评价人员很难准确地理解和掌握 每种评价方法，即使选用了合适的方法，也难以有效地运用这些方法，做出科学准确的 评价。 ( 3 ) 评价方法本身的针对性不强 安全评价方法种类多，总体可以分为定性和定量的方法。但这些方法对于其他评价 类比都是通用的，或者说无论从事什么类型的安全评价都是这些评价方法。系统的种类 众多：化工、冶金、矿山等。众多的方法并不能针对不同的工业系统进行专门的安全性 分析。 1 2 常用的安全评价方法简介 1 2 1 定性的安全评价方法 ( 1 ) 安全检查与安全检查表 一5 一 用于安全生产管理和熟知的工艺设计、物料、设备或操作规程的分析，包括新工艺 工程的早期开发阶段，判定和估测危险，和运行多年的在役装置的危险性检查【6 】。常用 于安全验收评价、安全现状评价和专项安全评价，很少用于预评价。 安全检查 - 安全检查【4 1 4 2 】又称为过程安全检查，是对过程的设计、装置条件、操作、维修等进 行详细检查以辨识系统危险源，并提出控制措施。安全检查关注主要的危险有害因素或 重大危险源。结果以安全检查报告形式给出，包括偏离设计的工艺条件造成的事故隐患、 偏离操作规程造成的事故隐患和新发现的事故隐患。 安全检查表 安全检查表分析【4 l , 4 2 , 4 3 是将系统分析项目列成表格，分别利用检查条款按照相关的 标准、规范等对己知的危险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的潜 在危险性和有害性进行判别检查。 检查表的编制程序 4 4 , 4 5 】如图1 1 所示 图i i 检查表的编制程序 f 嘻1 1 p r o c e s so f s a f e t yc h e c kt a b l e ( 2 ) 作业条件危险性评价法( l e c 法) 美国的k j 格雷厄姆和g f 金尼【舶，4 7 4 8 1 提出。该方法将作业条件的危险性( d ) 作 为因变量，事故或危险事件发生的可能性( l ) 、暴露于危险环境的频率( e ) 及危险严 重程度( c ) 为自变量建立函数关系，通过在一定的环境条件下，给出上述3 个自变量 的分值，评价系统的危险性。 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 函数关系 d = l e c ( 1 1 ) 自变量及危险性相应取值如表1 ，l ，表1 2 ，表1 3 ，表1 4 所示 表1 _ 1 事故或危险事件发生可能性分值 t a b 1 1 v a l u e so f a c c i d e n tp r o b a b i l i t y 分值事故或危险情况发生可能性分值事故情况发生可能性 1 0 完全会被预料到 0 5 可以设想，但高度不可能 ； 相当可能 o 2 极不可能 t 不经常。但可能 o 】 实际上不可能 完全意外，极少可能 表t 2 暴露子潜在危险环境的分值 t 曲1 2v a j u e so f i n t r i n s i ch a z a r d 分值；事故或危险情况发生可能性分值事故情况发生可能性 1 0 连续暴露于潜在危险环境 2 每月暴露一次 6 逐日在工作时间内暴露 i 每天几次出现在潜在危险 3 每周一次或偶然地暴露0 5 非常罕见的暴露 表i 3 发生事故或危险事俘可铯结果分值 t a b 1 3v a l u e s o f a c z i d c m c o u s e q m c e j 分值；可能结果 ；分值： 可能结果 ；lc x ) l大灾难许多人死亡 7 。 严重，严重伤害 4 0 ；灾难，数人死亡 3 重大，致残 】5 非常严重，一人死亡 1 引人注目，需要救护 表1 4 危险性分级 t a b 1 4 d e g r e eo f r i s k i 分值 危险程度 ：分值： 危险程度 3 2 0 极其危险，不能连续作业l2 0 - 7 0 可能危险，需要注意 1 6 0 - 3 2 0高度危险需要立即整改! 2 0稍有危险，或可以接受 ；7 0 - 1 6 0 显著危险，需要整改 过程工业安全评价系统开发 ( 3 ) 危险与可操作性研究 危险与可操作性研究【3 j o 4 9 】是英国帝国化学工业公司于1 9 7 4 年针对化工装置开发 的。基本过程是通过关键词引导找出系统中状态的变化( 偏差) ，分析造成偏差的原因、 后果，并采取的措施。 适用范围 适用于设计阶段和现有的生产装置的安全评价，主要用于连续的化工生产工艺过 程，也可以用于间隙化工生产过程。 关键词 定义的关键词主要有，空白、过量、减量、部分、伴随、相逆，异常、否、多、少、 以及、相反、其他等。 ( 4 ) 故障模式及影响分析 故障模式及影响分析b j 川( f m e a ) 是美国2 0 世纪5 0 年代为评价飞机发动机故障 而开发的一种方法。按实际需要将系统进行分割，然后分析各自可能发生的故障类型及 其产生的影响，以便采取相应的对策，提高系统的安全可靠性。 故障。元件、子系统、系统在运行时，达不到设计规定的要求，因而完不成规定 的任务或完成的不好。 故障类型。系统、子系统或元件发生的每一种故障的形式称为故障类型。例如， 一个阀门的故障可以有4 种故障类型，即内漏、外漏、打不开、关不严。 故障等级。根据故障类型对系统或子系统影响的程度不同而划分的等级称为故障 等级。列出设备的所有故障类型对一个系统或装置的影响因素，这些故障模式对设备故 障进行描述( 开启、关闭、泄漏等) ，故障类型的影响由其对设备故障有系统影响确定。 f m e a 分析可直接导出事故或对事故有重要影响的单一故障模式。 ( 5 ) 预先危险性分析( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s ，p h a ) 在系统的设计开发阶段，对系统的物料、装置、工艺等进行深入分析，辨识系统的 潜在危险有害因素，并提出控制措施。 适用范围 常用于系统安全预评价过程中，同时它对固有系统中采用新的操作方法、接触新的 危险物质、工具和设备，深入分析系统也适用1 4 9 5j 。 分析程序，如图1 2 8 一 大连理工大学硕士学位论文 图1 2 预先危害分析程序 f i g 1 2 p r o c e s so f p h a ( 6 ) 故障假设分析方法 具有各种专业技能的评价人员( 能够深入了解系统) 组成小组，以“如果，怎么 办”的形式对于系统出现偏差提出问题以及相应采取对策措施。本方法可以用于设备 设计和操作的各个方面，用于系统寿命的各个阶段。 1 2 2 定量的安全评价方法 定量安全评价是利用一些量化的数据，通过特定的分析方法，对系统的安全性( 危 险性) 作出量化的结果，从而为采取控制措施提供定量的参照基准。定量的安全评价方 法根据量化的形式不同又可以分为：概率风险性评价法、危险指数评价法、破坏范围评 价法。 ( 1 ) 概率风险性评价法 概率风险性评价法【n j 是根据事故的基本致因因素，应用概率论分析方法，分析事故 基本致因因素的重要度或整个评价系统的事故发生概率的安全评价方法。此方法开始于 核电站的系统安全分析，目前已经扩展到化工等其他行业。概率分析性评价主要方法有 事故树分析、事件树分析、管理失误和风险树分析等。 ( 2 ) 事故树分析 事故树分析 3 j s 3 0 】又称故障树分析，引进于系统可靠性分析中故障树分析法，同时 加入了对系统中人的因素的考虑。本方法是对既定的生产系统或作业中可能出现的事故 条件及可能导致的事故后果，按照工艺流程，先后次序和因果之间的逻辑关系，是一种 表达事故因果关系的有方向的“树”，能对各种系统的危险性进行识别评价，可用于 定性的和定量的分析。 其结果形式主要有，最小割集合、最小径集合、结构重要度。分别代表了导致顶上 事件发生的最低限度的基本事件的集合；不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件 的集合；基本事件对顶上事件发生所起作用的相对重要程度。 ( 3 ) 事件树分析 过程工业安全评价系统开发 事件树分析1 3 , 1 s , 3 0 根据事故发生动态性的特点，从事故起因事件开始，途径原因事 件到结果事件为止，每个过程都按“成功”和。失败”两种状态进行分析，最终得 出事故发生的系统图，定量计算出事故发生的概率。 与故障树分析不同，事件树分析是使用归纳法而不是演绎法) 。事件树可提供记录 事故后果的系统性的方法，并能确定导致事件后果事件与初始事件的关系。 事件树分析适合用来分析那些产生不同后果的初始事件。事件树强调的是事故可能 发生的初始原因以及初始事件对事件后果的影响，事件树的每一个分支都表示一个独立 的事故序列。 ( 4 ) 管理失误和风险树分析( m o i 汀) 管理失误和风险树分析法 1 7 , 1 9 】是2 0 世纪7 0 年代初期，由美国能源部系统安全分析 中心和w g 约翰合作研究开发的。 m o i 盯是一种系统分析方法，以能量的观点对事故的发生、发展过程进行分析，在 现有的众多安全分析方法当中，只有m o r t 把分析的重点放到了造成伤亡事故的本质 原因( 管理缺陷) 。这和“博德德事故因果连锁”、“亚当斯德事故因果连锁”等以 管理作为事故的根本原因的理论一致。 m o r t 是按照一定顺序和逻辑方法分析安全管理系统，可以被用于分析某类特殊的 事故、评价安全管理措施、检索事故数据或安全报告。 m o r t 分析中，把管理工作划分为五个标准：优秀、优良、良、欠佳、劣。常把“劣” 作为判定管理漏洞的标准。 ( 5 ) 危险指数评价法 危险性指数法f 2 0 】是根据系统及其物质、设备( 设施) 和工业的基本性质和状态，确 定其相应的系数，应用系统的事故危险指数模型，算出事故的可能损失、引起事故发生 或使事故扩大的设备、事故的危险性以及采取安全措施的安全评价方法。 常用的方法有，道化学公司火灾爆炸危险指数评价法，蒙德火灾爆炸毒性指数评价 法，易燃、易爆、有毒重大危险源评价法等。主要有道化学公司的火灾、爆炸危险指数 评价法和i c i 蒙德法 3 1 。 大连理工大学硕士学位论文 1 3 模糊理论概述 1 。3 。1 模糊理论 在人类社会和各个学科领域中，研究对象往往分为两个方面：确定性的与不确定性 的【。不确定又可以分为随即性和模糊性。因而用数学的手段研究这些问题，可以用三 种数学来分别研究客观世界不同的量： f 确定性一经典数学 量1 不确定性 蓑嚣甚二譬嚣萋茎 第一类是确定性数学模型，该模型研究对象具有确定性，对象之间具有必然关系： 第二类是随机性数学模型，该模型研究的对象具有随机性，对象之间具有偶然关系；第 三类是模糊性数学模型，该模型所研究的对象与对象之间的关系具有模糊性。 模糊性数学模型的研究对象是自然界的模糊现象【1 6 1 。例如日常生活中的厚、薄、快、 慢，大、小、长、短等；生命科学、经济管理领域中的感冒、胃病、高产作物、低产作 物、早熟型小麦、信得过产品、合格产品、次品、小康、富强等。 1 9 6 5 年美国加利福尼亚大学控制论专家扎德( z a d e hla ) 教授在( i n f o r m a t i o na n d c o n t r o l 杂志上发表了c f u z 巧s e t ，这标志着模糊数学的诞生。1 9 7 8 年，国际上创刊 了以模糊数学为主题的学术刊物f u z z ys e t sa n ds y s t e m s ) ) 。1 9 7 6 年模糊数学传入我国， 1 9 8 0 年成立了中国模糊数学与模糊系统学会，1 9 8 1 年创办了模糊数学( 武汉，华 中理工大学等) 杂志。 模糊数学1 1 6 , 4 1 1 应用非常广泛，涉及到国民经济的各个领域及部门。农业、林业、气 象、环境、地质勘探、医学、军事、经济管理等方面都有相应的应用。例如土壤的分类 中，红壤、黄壤、棕壤之间的边界不分明，介于二者之间的土壤归属问题，用模糊聚类 分析来处理更符合实际。育种工作中，小麦亲本的类型：早熟型、矮杆型、大粒型等是 模糊的，用模糊模型识别处理可以识别亲本。农村乡( 镇) 的经济发展水平往往划分为 富裕型、小康型、温饱型、贫困型，这些模糊性的概念通过模糊综合评价决策才会得到 合乎实际的结论。 近几年，模糊理论在系统安全评价中得到了广泛的应用。例如对化工企业职业卫生 的综合研究、企业安全管理模糊综合评价、多层次综合模糊评价法等。本文基于模糊理 论改进了传统h a z o p 的模糊性，并得出半定量结果。 过程工业安全评价系统开发 1 3 2 模糊子集、模糊集 经典集合a 中，一个元素x 要么属于a ，要么不属于a ，非常确切的、数量化的描 述了“非此即彼”现象。现实中并非完全如此，在生物学中曾经把所有生物分为动物界 和植物界两大类。但是有些生物，例如猪笼草、捕蝇草等，同时具有动物和植物的特性。 为了表示这种。中介状态”，提出了模糊子集【1 q 的概念。 设u 是论域，称映射“a ：u 一 【o ，l 】，x l 一 “a ( 砷【o ，l 】，确定了一个u 上的模糊子 集4 映射p a 称为4 的隶属函数，p ( x ) 称为x 对a 的隶属程度，使肛p 2 0 5 的点 x 称为a 的过渡点。可见，模糊子集彳是由隶属函数p 。( x ) 唯一确定的 一一 ? u 上所有模糊子集所组成的集合称为u 的模糊幂集【1 6 1 。模糊集的表示法主要包括 z a d e h 表示法、序偶表示法、向量表示法。其中z a d e h 表示如下： 彳( x ) 4 ( x ：)么( x 。) a = 一+ 。2 一+ + 2 一 ( 1 2 ) 。xl x 2x 。 彳( z ，) 其中2 一不是分数，。+ ”也不表示求和，只有符号意义，表示点x 对模糊集彳 x 的隶属度是4 ( x ，) 。 1 3 3 重要概念 ( 1 ) 隶属度、隶属函数 隶属程度的思想是模糊数学的基本思想 1 6 4 2 。隶属度是客观存在的，确定隶属度的 方法主要有模糊统计法、指派法、二元对比排序法等d 6 2 0 3 6 。 模糊统计法【1 6 , 4 3 , 4 4 j 的思想是通过对专业技术人员做问卷调查，应用统计手段确定隶 属度。这种方法的优点是容易理解，大量的统计数据可以使结果接近真实结果，缺点是 操作困难，主观性较强。函数指派法【1 6 , 4 3 删的思想是根据问题的性质套用现成的某些形 式的模糊分布，然后根据测量数据确定分布中所含的参数。这种方法的优点是可操作性 强，缺点是函数的选型比较困难。有些模糊集合，很难直接给出隶属度。但是可以通过 两两比较、排序，可以确定两个元素相应隶属的大小，即二元对比排序法【1 6 4 6 4 7 1 。 大连理工大学硕士学位论文 指派隶属函数1 16 】方法是结合了人的主观性和实践经验的手段。选择隶属函数的一般 原则是： 偏小型模糊分布 偏小型模糊分布适合描述。小”、。冷。、。青年”以及颜色“淡”等偏向小的一 方的模糊现象，此隶属函数的一般形式为公式1 3 。 彳( 工) ： 1 ，、工口 ( 1 3 ) 4 ( 工) 2 1 八功x ： 1 3 ) 其中a 为常数，而，( 的是非增函数。 偏大型模糊分布 偏大型模糊分布适合描述。大”、。热”、。老年”以及颜色“浓”等偏向大的一 方的模糊现象。此隶属函数的一般形式为公式1 4 。 4 阱： m 4 ， 其中a 为常数，而，- ( x ) 是非减函数。 中间型模糊分布 中间型模糊分布适合描述“中”、。暖和”、。中年”等处于中间状态的模糊现象。 此隶属函数通过中间型模糊分布表示。 二元对比排序法是模糊二元对比决策的重要方法。模糊二元对比决策是将研究对象 两两比较，将对比的模糊认识进行量化，最后用模糊数学方法给出总体排序。 ( 2 ) 模糊矩阵、模糊关系 模糊矩阵用于表述有限论域上的模糊关系 i , 1 6 , 3 8 1 。二者是进行模糊综合评价的基础。 如果对于任意i = 1 , 2 ，j 5 1 2 ，n ，都有厂f 0 , 1 1 ，则称矩阵r = ) ，。为模糊矩阵。 例如r = ( 品：三) 为2 2 阶模糊矩阵。 设论域u ，v ，称u v 的一个模糊子集r e 厂( u v ) 为从u 到v 的模糊关系。记： u l 一。模糊关系是一种特殊形式的模糊集合，是进行模糊综合评判的关键。因此， 模糊集合的并、交、补等运算对于模糊关系成立。而且，模糊关系用模糊矩阵表示时， 其运算可以通过模糊矩阵运算加以实现。 过程工业安全评价系统开发 1 4 计算机辅助h a z o p 技术的研究进展 1 4 1 逻辑化的计算机辅助h a z o p 阶段 初期的计算机辅助h a z o p 技术是基于逻辑化的计算机辅助h a z o p 软件【1 4 ，锎。此 类软件可以减轻人工的工作量，但无法协助人工进行智能化的分析，也无法从根本上提 高h a z 0 p 分析的质量。主要成果如表1 4 。 1 4 2 智能化的计算机辅助h a z o p 阶段 8 0 年代末期，开始有一些学者开展智能化h a z o p 技术f 14 ，删的研究，并进行了大量 的工业应用的实践。主要成果如表1 5 。 表l4 逻辑化阶段表 t a b 1 4t a b l eo f l o g i cs t a g e 时间名称 注解 1 9 8 9 芷 s a n d o c 安全分析文本说明的计算机软件 1 9 9 0 年 p r i m a t e c hi n c h a z o p 进行文字处理的逻辑化辆助软件 2 0 0 0 焦 h a z a r d r e v i e w l e a d e r 较成熟的计算机辅助h a z o p 。模 板”和文字处理软件 2 0 0 4 焦 面向过程工业的h a z o p 分析进行h a z o p 分析的会议记录，以格 软件 式化报表为输出数据 大连理工大学硕士学位论文 表1 ，5 智能化阶段表 t a b 1 5t a b l eo f i n t e l l i g e n ts t a g e 点，非正常原因采用搜索初始事件得 到，不利后果采用搜索终点( 端) 事 件得到。 嘲，年 w 嘶和鬻奎曩差酬了其应肌不适合于 法”。 黧銎黧嚣# 薹嚣慕鬻鬻蒸 1 9 9 1 基 n 。g e l 案苎竺垡跫苎荔：磊釜；釜藉茹荠釜i ：集高蚤磊蜊 嶝笔黧羹篡裟獬兹呈嚣 危险识别系统 羞盖柔磊二磊磊嘉羞磊主主茗甚- “ 1 9 9 2 每 姓一篓嚣麓筘 1 9 9 5 年，c a l m o 和u n g a r 采用穷举遍历假定的可能故障，自动 q 蛐构建定性过程模型，通过仿真检查危 险， 系统由三个知识库组成：单元知识库、 组织型知识库和物料知识库。三种危 j u n gc h e ls u b 。 基于知识的专家险分折算法：偏离，误动作和事故分 1 9 9 7 年：s a n g b u ml e e 和 系统的自动 e ns u p y o o n 析。该系统采用面向对象语言c + + 在 p c 机上开发。模型限于c s t r 、管道、 阀门、换热器、储罐、混合器、控制 阀和泵。 一1 5 过程工业安全评价系统开发 续表1 5 知识库由两个主要部分组成：过程特 有知识和常规知识。过程特有知识又 分成两个主要子库：过程单元与属性、 t 9 9 7g ；9 = 1 k h a n b b a s i 和一主鬣雾二羞麓嚣昙蒙筹 ；s 威以荚别为基础的框架住绪构；原凼 及后果构造成与框架关联的规则网 络。常规知识分类为所属类的原因和 所属类的后果。 用状态传递网络表达混合特性，表达 具有等式和不等式约束的系统行为。 f 系统的输入是典型的过程输入，但是 d i m i u a d i s s h a h基于定量模型的它可能附加用于表达进入过程的可能 和p a n t e l i d c sh a z o p 软件干扰或可能的设备故障模型。安全验 证要求该软件系统能识别可能导致危 险的干扰模式。数学形式的结果为一 种混合的积分最优问题。 通过数学方法建立模型。进行更详细 衅篇d n i v a 蛐s “粼燕篡黧篓 1 9 9 9 短眦基黧，僦裟裟裟器釜眦 离煳耋掣篙莲主誓蠢蓑是言曩i 蓄 ：o o o 年慧砒i k h a 。n ；和e x p e r t o p 需揣差嚣徽篓，酸籼s a a b b i问越和便工作更加硐双翠o 1 9 9 4 年- 2 0 0 0 ；喇大学智一统笾彳瑟等暑警要誓茎 h a z o p e x p e n 等分析软件。 一1 6 一 大连理工大学硕士学位论文 续表1 5 综上所述，h a z o p 技术是系统安全评价最为有效的方法，但是由于技术本身的缺 陷，极大的限制了它的工程应用。国内外学者主要从两个方面进行研究：h a z o p 技