（机械设计及理论专业论文）起重机通用小车运行机构安全及经济性评价.pdf

中文摘要 中文摘要 i i i i ii ii i ii ii l l li i i iiil 、t17 8 9 3 0 6 起重设备在现代化的生产和生活中起着不可或缺的作用，然而不断频发的起重设备 事故，给国家和人员带来了巨大的损失和痛苦。如何减少事故的发生是政府和社会面临 的重大问题。国内外诸多专家和学者经过不断研究发现，若在发生事故前对设备进行科 学合理地安全评价，找出潜在的风险和故障并及时采取整改措施，则可有效的减少和避 免事故的发生。 国内学者对安全评价方法的研究起步较晚，对于专业机械设备的安全评价的研究就 更少。目前对起重设备的安全评价都是通过专家或检验人员通过现场分析和检查，定性 的评判其安全性。这种评价方法评价周期较长，评价过程较繁琐，事故隐患很难及时发 现，评价结果人为因素较大，而且评价结果的好坏与专家和检验人员的理论知识和经验 有直接的关系。 针对国内起重设备安全评价方法的缺少和不足，本文主要以起重机通用小车运行机 构为评价主体。采用在现有的故障模式与影响分析法的基础上，引入模糊集理论与层次 分析法相结合的方法，建立起重机通用小车运行机构安全评价模型，对其安全性进行定 性和定量的评价，最后给出整个系统安全等级及安全评分，企业根据评价结果提出的整 改措施可有效地减少事故的发生。鉴于起重设备事故损失结果无法预测和计算，在研究 了国内外有关事故经济损失要素及分类方法的基础上，本文采用g b 6 7 2 1 8 6 企业职工 伤亡事故经济损失统计标准为计算模型，并结合国外先进事故损失计算方法的优点， 迅速的计算和预测出事故发生后造成的事故损失大小。 本文将上述所有的评价过程，依据v i s u a lc + + 为开发平台，结合a c c e s s 强大的数据 库存储能力，开发出起重机通用小车运行机构安全及经济性评价系统。通过工程实 例验证，发现其评价结果与现场实际分析结果基本一致，能够全面快捷的反映系统的安 全性。为起重机通用小车运行机构安全及经济性评价提出了一个切实可行的综合评价方 法和手段。 关键词：安全管理工程；安全性评价；经济性评价；起重机通用小车运行机构；故障模 式及影响分析；模糊集理论；层次分析法； a b s t r a c t a b s t r a c t t h eh o i s t i n gd e v i c e sp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nm o d e mp r o d u c t i o na n dl i f e h o w e v e r , t h ee n d l e s sh o i s t i n gd e v i c e sa c c i d e n t sh a sb r o u g h tg r e a tp a i na n dl o s s t oc o u n t r ya n dt h ep e o p l e sr e c e n t l y n o wt h em a jo rp r o b l e m sa r eh o wt or e d u c e a n dp r e v e n tt h eo c c u r r e n c eo ft h ea c c i d e n t s t h r o u g ht h er e s e a r c hb ym a n y e x p e r t s a n ds c h o l a r sa th o m ea n da b r o a d ，f o u n dt h a ti far e a s o n a b l es a f e a s s e s s m e n tg i v et od e v i c e sb e f o r et h ea c c i d e n tw a sh a p p e n e d ，f i n dt h ep o t e n t i a l r i s k sa n df a i l u r e s ，a n dt a k er e a s o n a b l es a f e t yp r e c a u t i o n st i m e l y , t h i sc a n e f f e c t i v e l yr e d u c ea n dp r e v e n ta c c i d e n t s t h es t u d yf o rs a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o di sl a t ei nc h i n a ，e s p e c i a l l yf o rt h e p r o f e s s i o n a lm a c h i n e r ya n dd e v i c e s c u r r e n t l y ，t h es a f e t ya s s e s s m e n t t oh o i s t i n g d e v i c e sa l m o s tt h o u g ho n - s i t ea n a l y s i sa n di n s p e c t i o nt od e t e r m i n eh o i s t i n g d e v i c e ss a f e t yq u a l i t a t i v e l yb ye x p e r t so ri n s p e c t o r s t h i se v a l u a t i o nm e t h o d w i t ht h el o n g e re v a l u a t i o nc y c l e ，t h ee v a l u a t i o np r o c e s si sc o m p l e x ，t h ep o t e n t i a l r i s k sa n df a i l u r e si sd i f f i c u l tt od e t e c ti nt i m e ，a n de v a l u a t i o np r o c e s so f t e n i n f l u e n c eb yh u m a nf a c t o r s ，a l s ot h eg o o do rb a do ft h ee v a l u a t i o nr e s u l t sh a v e h u g er e l a t i o nw i t hk n o w l e d g ea n de x p e r i e n c e sf o rt h ee x p e r t sa n di n s p e c t o r s i nr e g a r dt od e f i c i e n c yo fs a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o df o rh o i s t i n gd e v i c ei n o u rc o u n t r y , t h i sa r t i c l et a k et h eg e n e r a lt r o l l e yt r a v e l i n gm e c h a n i s mo fc r a n ef o r e x a m p l et oe v a l u a t et h es a f e t yo ft h es y s t e m as a f e t ya s s e s s m e n tm o d e lf o r t r o l l e yt r a v e l i n gm e c h a n i s ms y s t e mi s s e tu pb a s eo nf m e a ( f a i l u r em o d e e f f e c ta n a l y s i s ) ，i n c l u d i n gf u z z ys e t st h e o r ya n da h p ( a n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ) ，w h i c hc a nb eq u a l i t a t i v e l ya n dq u a n t i t a t i v e l ye v a l u a t et h es a f e t yo f t h e s y s t e m i ns od o i n g ，i tw o u l db ee a s i e rt od e t e r m i n e t h es a f e t yc l a s sa n ds c o r eo f t h ew h o l es y s t e m a c c o r d i n gt ot h ee v a l u a t i o nr e s u l t so ft h es y s t e m ，i m p r o v i n g m e a s u r e sc a nb et a k e nb yt h ee n t e r p r i s eo rd e p a r t m e n tc o n c e m e di nh o p i n gt o p r e v e n tt h ea c c i d e n t se f f e c t i v e l y i nv i e wo ft h ea c c i d e n t a le c o n o m i cl o s sf o r h o i s t i n gd e v i c e si sd i f f i c u l tp r e d i c t i o na n dc a l c u l a t e ，b a s e do na n a l y z i n gt h e e l e m e n t sa n dc l a s s i f i e dm e t h o do fa c c i d e n t a le c o n o m i cl o s sa th o m ea n da b r o a d t h i sa r t i c l eu s es t a t i s t i c a ls t a n d a r do fe c o n o m i cl o s s e sf r o ml n j u r y f a t a l a b s t r a c t a c c i d e n t so fe n t e r p r i s es t a f fa st h ec a l c u l a t i o nm o d e l ，a n dc o m b i n et h e a d v a n c e d f o r e i g na c c i d e n t a le c o n o m i c l o s sc a l c u l a t i o nm e t h o d s oi tc a n p r e d i c t i o na n dc a l c u l a t ea c c i d e n t a le c o n o m i cl o s sq u i c k l ya f t e rt h ea c c i d e n tw a s h a p p e n e d a s a f e t ya s s e s s m e n ts y s t e mf o rg e n e r a lt r o l l e yt r a v e l i n gm e c h a n i s mo f c r a n ew a sb u i l tb a s e do ns o f t w a r ev i s u a lc + + a n da c c e s sd a t a b a s ew h i c hh a s p o w e r f u ls t o r a g ec a p a c i t yf o ra l lo ft h ee v a l u m i o np r o c e s sa b o v e t h r o u g ha s a f e t ya n a l y s i sa n da s s e s s m e n to nc r a n ei n - s e r v i c e ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tt h e r e s u l to fa s s e s s m e n ti sc o n s i s t e n tw i t ht h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no ft h et r o l l e y t r a v e l i n gm e c h a n i s m ，i tc a nw h o l l yr e f l e c tt h es a f e t yo fs y s t e mq u i c k l y t h u s ，i t c a np r o v i d ea ne f f e c t i v e l ys y n t h e t i ce v a l u a t i o nm e t h o df o rs a f e t ya n de c o n o m i c a s s e s s m e n to fg e n e r a lt r o l l e yt r a v e l i n gm e c h a n i s m k e yw o r d s ：s a f e t ym a n a g e m e n te n g i n e e r i n g ；s a f e t ya s s e s s m e n t ；e c o n o m i c a s s e s s m e n t ；g e n e r a lt r o l l e yt r a v e l i n gm e c h a n i s mo fc r a n e ；f a il u r em o d e e f f e c ta n a l y s i s ( f m e a ) ；f u z z ys e t st h e o r y ；a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) 目录 目录 第一章绪论1 1 1 论文提出的背景及国内外发展现状和趋势1 1 1 1 论文提出的背景1 1 1 2 安全评价方法发展现状及趋势2 1 1 3 经济性评价发展现状及趋势4 1 2 课题研究的内容及意义。6 1 2 1 研究内容及技术路线6 1 2 2 课题研究的意义8 1 3 课题研究的关键技术8 第二章系统安全评价及经济性评价方法9 2 1 系统安全评价方法9 2 1 1 基本评价方法简介9 2 1 2 安全评价步骤11 2 2 安全评价方法引入的理论基础上o _ o 。1 5 2 2 1 模糊集理论基本概念15 2 2 2 常见的模糊集合的隶属函数一1 6 2 2 3 层次分析法理论2 0 2 3 系统经济性评价方法简介2 4 2 4 本章小结2 5 第三章起重机通用小车运行机构安全性评价2 6 3 1 系统安全评价过程2 6 3 1 1 建立模糊评价语言集及故障模式分析表2 6 3 1 2 确定模糊语言评价集对应的模糊数2 6 3 1 3 模糊数的非模糊化2 7 3 1 4 划分风险危险情节等级一2 8 3 1 5 计算起重机通用小车运行机构各风险的安全贡献度2 8 3 1 6 系统安全评分3 5 3 1 7 评定系统安全等级3 5 3 1 8 提出降低风险的安全对策措施及建议3 6 t 目录 3 6 ：；7 3 7 出3 7 4 0 z 1 1 4 2 z l ：! 失4 3 费用4 4 4 3 4 与诉讼有关的费用4 5 4 3 5 商誉损失4 5 4 3 6 环境污染损失4 6 4 3 7 资源损失价值4 7 4 3 8 其它因事故造成而由企业负担的费用4 8 4 4 事故损失等级评定4 8 4 5 本章小结4 8 第五章评价系统丌发与工程实例4 9 5 1 评价系统软件概述4 9 5 2 评价系统软件开发流程5 0 5 2 1 系统安全性评价软件流程5 0 5 2 2 系统经济性评价软件流程5 1 5 2 3 系统查询流程。5 2 5 3 评价系统软件操作界面5 3 5 3 1 软件启动5 3 5 3 2 安全评价组成员及被评价对象基本信息输入5 4 5 3 3安全评价和经济性评价检验及统计过程5 5 5 3 4 安全及经济性评价过程5 8 5 3 5查询过程6 2 目录 5 4 工程评价实例。6 2 5 5 本章小结“ 第六章结论与展望6 6 6 1 结论6 6 6 2 论文创新点6 7 6 3 不足与展望6 7 参考文献一6 9 致 射7 3 附勇之7 5 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀下匕 1 1 论文提出的背景及国内外发展现状和趋势 1 1 1 论文提出的背景 起重机作为现代化工业的“脊梁广泛的应用于国民经济的各行各业中，如机械制 造、钢铁冶金、建筑工地、交通运输、造船港口、铁路货场、港口码头、国防建设等等， 为实现提高劳动生产率减轻劳动强度，生产过程的自动化和机械化，以及现代化的建设 都起着不可或缺的作用。 然而近年来关于起重机的事故屡有发生，造成巨大的人员和财产损失，据国家质量 技术监督部门近期起重机械事故通报中获悉，2 0 0 7 年1 6 月期间共发生起重机械事故 3 7 起，死亡4 2 人，分别比去年同期增加8 8 和1 4 2 9 。特别进入6 月份以来，连续 发生起重机械事故6 起，死亡9 人，起重机械事故仍呈高发态势【2 j 。2 0 0 7 年4 月1 8 日， 辽宁省铁岭市清河特殊钢有限公司发生钢水包倾覆特别重大事故，造成3 2 人死亡、6 人重伤，直接经济损失达8 6 6 2 万元。2 0 0 8 年5 月3 0 同上海沪东造船厂造船门式起重 机倒塌，两台6 0 0 吨龙门起重机倒塌，造成死亡人数3 人，重伤人数2 人。同样是该型 号起重机曾经在2 0 0 1 年7 月1 7 同安装过程中倒塌，造成3 6 人死亡3 人受伤，直接经 济损失高达8 0 0 0 多万元。以上数据触目惊心，严重的起重设备事故给人民的生命、财 产造成了极大的损失和恶劣的影响，如何减少和降低事故的发生是政府和社会面临的重 大问题。 我国还处于发展阶段，工业生产力水平还很低，与发达国家还有一定的差距，安全 管理体制方面存在较多的缺陷，工人的整体素质普遍较差，安全意识薄弱，企业对职工 的安全教育和安全重视程度也不够，从而引发了事故的频繁发生。起重设备作为一种特 种设备，它包含较多的事故隐患，事故发生概率比较频繁，事故隐患不易发现，因此它 的安全性相对于其他机械装备显得尤为突出。在工业发达的国家，起重设备事故占全部 产业部门事故比例高达2 0 以上，近年来随着我国起重机械使用的增多，起重机械的事 故比例也逐年增长，近年来比例达1 5 以上。目前国家对安全生产的重视和监管力度的 逐渐加强，安全生产法律和法规的同趋完善，安全检测监测技术也得到很大的进展。此 时若能适时的对起重设备的安全性进行合理、全面、真实的分析和评价，及时发现事故 隐患，并采取相应的对策和措施消除枣故隐患，则必将是预防事故发生的有效途径之一。 而且如果能在事故发生自订后进行合理、准确的经济性评价，总结出适用于我国的经济损 失的计算方法，计算出较精确事故经济损失，以引起企业单位对安全的重视，加大对安 息，并且可以初略预测未来结果。专家和学者们曾试图找到满足条件，且理想的定量的 数学模型引入到安全评价当中，如模糊评价法【5 1 、密切值法 6 1 、层次分析法【7 1 、聚类分 析【引、灰色分析法【9 1 等。随着计算机和网络的飞速发展，计算机已经广泛的应用到人们 的生产和生活当中，有些专家们就提出了将数值模拟、概率评价法和人工智能和神经网 络方法1 4 j 带到系统安全评价当中，虽然在评价原理上本质上与先前的评价方法并无大的 区别，但是这些方法可以作为在安全评价过程中新思路和新方法，其发展前景和应用潜 力是无可估量的。加之计算机可以将繁琐的评价过程系统化和标准化，将专家知识数据 库、推理决策、损失分析、预测模型、报告文件系统有机的联系起来【3 】，使系统安全评 价结果更加科学、合理和准确。 国内对安全评价方法的研究起步较晚，对于专业机械的安全评价那就更少了【3 】。例 如超重机械的安全评价，目前国内对起重机的安全评价大多都是通过专家学者或有经验 的检验人员，通过现场分析和判断定性的给出评判。整个评价周期长，评价过程繁琐， 事故隐患有时不能及时的发现，评价结果受人为因素的影响较大，而且评价结果的好坏 直接与评价者的阅历经验和理论知识有关。国内常用的方法有很多种，每一种评价方法 都有一定的使用范围和实用条件，因此有必要对各种评价方法的特点和实用范围进行了 解，j 嘻皂选择最合理的评价方法。 1 ) 安全检查表法 安全检查表法是针对某一系统、装置、设备以及各种操作管理和组织措施中的不安 2 第一章绪论 全因素，事先将检查对象加以剖析、分解，把大系统分割成小的系统，查除不安全因素 所在，然后根据理论知识、实践经验、规范、标准和事故情报等通过周密细致的思考， 确定检查要点和项目，以提问的方式，将检查项目按系统或子系统顺序编制成表，以便 按规定的项目进行检查和诊吲1 0 。4 1 。它是现代安全系统工程分析方法的基础，是实施安 全检查和诊断的项目明细表，是安全检查结果的备忘录【l 到。具有直观，现实，广泛，灵 活等特点，可以避免安全检查时的疏忽和遗漏，实现安全检查的规范化和标准化，能及 时的发现和查明危险和事故隐患，并提出改进措施，但是其评价效果与评价者的综合素 质和经验有关，而且不能进行定量的评价。 2 ) 专家评议法。 专家评议法是一种应用较广且较早的一种评价方法，它以专家打分的方式对被评价 系统做出定量评价，其结果有明显的数理统计特性。具体评价步骤为：首先根据评价对 象的具体情况选定评价指标，定出每个指标的评价等级，每个等级的标准用分值表示； 然后以此为基准，由专家对评价对象进行分析和评价，确定各个指标的分值，采用加法 评分法、乘法评分法或加乘评分法计算出各个评价对象的总分值，以得到评价结果1 0 。1 4 1 。 专家评分法具有使用简单、直观性强的等特点，能够在缺乏足够的统计数据和原始数据 的情况下，可以做出定量的估计。但其理论性和系统性尚有不足，专家评议法的准确程 度，主要取决于专家的阅历经验以及知识丰富的广度和深度，要求参加评价的专家对 评价的系统具有较高的学术水平和丰富的实践经验，因此其评价结果有时难以保证它 的客观性和准确性。， 、 一 3 ) 事故树分析法 ， 事故树分析( f t a ) 表示了引起事故发生的各种因素之间的因果和逻辑关系副m 】。 通过在设计过程或实际的生产和作业中，对可能造成和引起系统事故发生的各种因素 ( 包括人、机、环境、硬件或软件) 由总体至部分按倒立逐级细化分析，根据工艺流程、 先后次序和因果关系绘制逻辑图( 即为事故树) 1 1 4 1 ，这样可以确定导致系统事故原因的 各种组合方式及其发生的概率，并据此根据逻辑关系计算方法计算系统的故障概率，针 对故障采取相应的措施，从而提高系统的可靠性和安全性1 坦j 。它具有直观、明了，形象 化、思路清晰、逻辑性强等特点，不但可以做定性分析，也可以定量计算系统的故障概 率及其可靠性参数。 4 ) 事件树分析法 事件树分析是一种与事故树正好桐反的方法，它以运筹学中的决策论为理论基础， 是从原囚到结果的直下而上的分析方法l l2 1 。它从给定的某个初始事件) 1 ：始，采用追踪的 3 起重机通用小车运行机构安全及经济性评价 方法按时间历程，对构成系统的各要素或事件，交替考虑成功和失败的可能性，对其逐 项进行二者择一，分析该初始要素或事件可能导致的各种时间序列的结果，然后再以这 两种可能性分别作为新的初因事件继续分析下去，直至达到最后结果，它可以定性和定 量的评价系统的安全性，从而获得j 下确的决策f l 肌1 4 1 。事件树分析法是一种归纳逻辑树图， 它将事故发生的动态过程，形象、清晰的反映至整个树图中【l3 1 。它具有层次清楚、阶段 明显、简单易行、经济有效等特点，可以进行多因素、多阶段等复杂事件的动态发展过 程分析，预测系统中事故发展趋势。 5 ) 故障类型与影响分析法 故障类型与影响分析法是由可靠性工程理论发展而来，主要分析产品、系统的可靠 性和安全性【1 2 1 。通过采用系统分割的概念，按实际需要将系统划分成子系统或进一步细 化为元件，然后逐个分析各种可能的潜在故障、故障类型、原因、对子系统以致整个系 统的影响，最后制定整改措施并加以消除和控制【l0 。1 4 】。故障类型和影响分析法是安全系 统工程中一种重要的分析方法，它是一种能够分析和识别产品服务或工艺过程中各种潜 在的故障模式，确定他们的优先等级并对其中的薄弱环节和关键项目采取改进措施的系 统分析工具f l4 1 。这种方法基本上能够查明元件发生的各种故障所引起的危险，是一种较 周密和完善的方法，既可以用于定性分析又可以作定量分析。 在评价过程中往往一种方法不能客观、真实的反应系统的安全性，需要合理地综合 不同方法之间的优点，互补缺陷，找出适合评价某种特定的系统的安全性的评价方法。 结合起重设备的特点，本文将以较为通用的故障类型与影响分析法为基础，结合模糊集 理论，模糊评判法、层次分析法等相关理论对起重机通用小车运行机构进行安全性评价。 1 1 3 经济性评价发展现状及趋势 对系统的经济性评价主要是研究事故导致的经济性损失，目前国内外对事故的经济 性损失的研究也比较早，对损失计算方法的研究也较多f 1 5 。2 2 1 。早在1 9 2 6 年w h 海因里 希就提出了直接损失与间接损失为1 ：4 来估算事故经济损失【1 5 】。之后美国西蒙兹提出 了与海因里希不同的看法，重新定义了直接与间接损失，并否定了直间经济损失比为l ： 4 的结论，提出了平均值法来计算事故总损失i i5 1 。其他国家的学者也提出了不同的事故 损失计算分类【1 5 。17 1 ，如同本野口三郎计算方法，加拿大温哥华工人补偿局s y m o n d s 费用 分析法( 非保险费用) ，法国国家安全研究所( i n r s ) d p h a m 的方法( 间接费用) ，法 国学者p b e m a r d 提出的和加拿大学者b b r o d y 等人提出的有关计算间接费用的方法， 以及斟际劳工局( i l o ) d a n d r e o n i 方法。 国内也对事故损失进行过一定深入的研究【2 3 。2 8 j ，对事故损失的研究也r 益科学和成 4 第一章绪论 熟，具体的方法有三种【2 3 1 。第一种是事故经济损失的理论计算法，它将总损失分为直接 损失和问接损失，按照“理论计算法”计算事故经济损失。第二种是按损失构成计算方 法述评，它是按构成来计算，仍旧是将事故经济总损失划分为直接和问接两大类，只是 子项存在差异。第三种是按安全成本的计算方法，具体是我国学者王立杰教授和韩小乾 博士提出【2 5 乏6 1 ，将事故总损失按安全成本划分为可确认经济损失和隐含经济损失两部分 组成，使事故经济总损失计算更容易、实用和科学。国内外对事故经济性损失的计算方 法也没有下定论，各个国家的计算方法也各有不同，先简要的介绍常用的几种1 5 1 7 1 。 1 ) 海因罩希方法 海因里希方法是一种较早的计算方法，它将一起事故的损失分为两类：一种为生产 公司申请、保险公司支付的金额定为“直接损失”，把除此之外的财产损失和其他损失 作为“间接损失”0 5 1 ，经过对事故损失情况的调查研究，得出直接与间接损失的比例为 1 ：4 。因此可以通过先计算出事故的直接损失，再按这种理论( 直间比为1 ：4 ) ，估算 事故的总损失。这种方法计算较简便，但如果直问比值取值不合理，会是估算的结果误 差较大。 2 ) 美国西蒙兹计算法 西蒙兹计算法不同于海因罩希方法，首先直接和间接损失的划分不同，他将“由保 险公司支付的金额”定为直接损失，把“不由保险公司支付的金额 定为间接损失【1 5 j 。 并且他否定了海因里希的直间比值为l ：4 的结论，取而代之的是以平均法来计算事故 总损失。提出了如下的计算公式 事故总损失= 由保险公司支付的费用( 直接损失) + 不由保险公司支付的费用( 问接损失) = 保险损失+ a 停工伤害次数 + b x 住院伤害次数+ c x 急救医疗伤害次数 + d x 无伤害事故次数 上述的么、b 、c 、d 表示各种不同伤害程度事故的非保险费用平均金额，它是通过 预先进行小规模模拟实验研究( 即在规定某一时间内的不同伤害程度的事故损失调查统 计，并估算其平均值) 来获得的f l5 1 。这种方法得到了美国n s c 等权威机构的支持，并 在美图得到广泛的采用，且具有较好的i 叮靠性。 3 ) h 本野f 1 三郎计算方法 野| 三郎计算方法是将事故的损失费用划分为七大部分，每大部分有进一步细化各 种小的项目费用，然后将各项费用综合起来，估算事故的总损失【l 川。这七大部分是法定 补偿费用( 支付保险部分) 、法定补偿费用( f i 本公司负担部分，歇工4 天以下的歇工 5 起重机通用小车运行机构安全及经济性评价 补偿费) 、法定补偿以外的费用支出、事故造成的人的损失、事故造成的物的损失、生 产损失、特殊损失费【搭】。这种方法相比于以上两种方法更为精确，但是较为繁琐，也容 易遗漏相关项目。 4 ) 加拿大温哥华工人补偿局s y m o n d s 费用分析法 s y m o n d s 费用分析法类似于同本野口三郎计算方法。它将事故的损失费用划分为与 受伤工人直接有关的费用、生产损失、财产损失、监督人费用、职业安全卫生联合委员 会的时间费用、管理者费用、替换受伤害工人的费用、受伤害工人返回工作后的损失费 用、其他有关费用【1 5 1 。 5 ) 国家标准g b6 7 2 1 8 6 的计算方法【2 8 】 国家标准g b6 7 2 1 8 6 的计算方法是国家根据事故损失管理的需要，结合中国实际 情况制定的企业职工伤亡事故经济损失统计标准。该标准将伤亡事故的经济损失分 为直接经济损失和间接经济损失两部分。直接经济损失包括因事故造成的人员伤亡的善 后处理支出费用和毁坏财产的价值，而将导致产量减少、资源破坏等受事故影响而造成 的其他的经济损失的价值归为问接经济损失。 针对我国的实际情况和使用起重设备企业事故严重、频发和繁杂等特点，本文拟采 用按损失构成计算方法来估算和预测事故经济损失。以国家标准6 7 2 1 8 6 的计算方法为 主，结合美国西蒙兹计算法、同本野口三郎计算方法、加拿大温哥华工人补偿局s y m o n d s 费用分析法对国标方法进行补充，找出一种适合我国实际情况的较为精确的简捷方便的 事故损失计算方法。， 1 2 课题研究的内容及意义 1 2 1 研究内容及技术路线 本文研究的内容是对起重机通用小车运行机构进行安全及经济性评价。起重机的小 车运行机构主要包括车架主梁部分、电动机及制动器等、车轮及轨道、小车运行机构的 安全装置、安全保护装置、电气设备。当为牵引式小车时还包括钢丝绳、滑轮及滑轮组 等【3 0 圳】。对起重机通用小车运行机构进行安全性评价就要求对欲被评价的系统的组成、 功能、结构、特性、运行条件等进行全面的了解后，确定要评价系统的分析层次结构， 根据理论知识、实践经验和有关的故障资料，找出系统中可能影响系统安全性的故障模 式，并根据故障的严重度和故障发生的概率，将各种故障模式的风险度进行量化后并划 分危险等级，然后编制成故障模式分析表，通过专家或检验员逐项评估各项故障模式找 出危险风险项目，根据量化后的风险度按照一定规则给出系统整体安全性得分，最后评 6 第一章绪论 定系统安全等级，提出系统存在的风险及降低风险的安全对策措施及建议要求等。 对于系统的经济性评价，即对事故经济损失计算，研究内容主要包括找出适合中国 实际情况的事故损失项目，并对事故损失项目进行客观合理的分类，针对各个事故损失 项目找出便捷的计算方法估算其损失，最后将各损失统计综合得到事故总损失。 技术路线如下： 1 ) 明确系统情况和目的确定分析的层次 首先对所要评价的起重机通用小车运行机构进行全面的分析和了解，包括系统由哪 些子系统、元件和组件组成，它们各自的功能和特性，以及相互之间的联系，输入和输 出关系等；其次，弄清系统运行方式及要求、操作和维修的方式和步骤；再次，了解系 统与其他系统的关联，以及其他环境条件的要求等等。最后根据已知的系统情况，确定 系统要分析到的层次。 2 ) 鉴别系统潜在的故障模式编制故障模式分析表 根据已确定的分析层次，找出影响起重机通用小车运行机构安全性的每一个潜在的 故障模式，分析引起故障的原因、导致的后果、故障的严重程度、故障的发生概率，最 后将这些编制成完整的故障模式分析表，并将所有的故障模式进行合理的分类组合形成 层次分明的安全评价指标体系。 一一， 3 ) 量化故障模式危险度并划分等级 对编制成的表的故障模式，分析故障的严重程度、故障的发生概率，将严重度和发 生概率划分不同的等级，对各个等级量化打分，根据故障严重度和发生概率的分值计算 故障的风险度，并由风险度值将故障模式划分风险等级。 4 ) 组织评估人员检验被评价系统并统计存在风险 组织评估人员根据编制的故障模式分析表对起重机通用小车运行机构逐项检验和检 查，找出不合格的风险和故障，并记录到j x l 险表中。 5 ) 计算系统安全得分评定系统安全等级 将记录下来的故障模式，根据故障模式分析表确定该故障的风险值，按照一定的计 算原则给出整个起重机通用小车运行机构系统的安全得分，并依据安全得分和起重机安 全评价准则确定系统所处的安全等级，并对系统安全存在的风险提出降低风险的安全对 策和措施。 6 ) 估算事故的经济损失 依j ：| l ：各幽的事故经济损失计算方法找出符合中国实际情况的损失计算方法，按照损 失项目逐项计算，最后统计各损失项目所造成的损失，综合统计后作为事故总的经济损 7 2 ) 确定合理的起重机通用小车运行机构评价准则； 3 ) 故障模式严重度和发生概率的量化标准； 4 ) 对单一故障模式和整体系统的风险评估； 5 ) 事故经济损失项目的确定； 6 ) 安全及经济性评估软件开发研究。 8 成人 应的 确的 如起 开发 监管 类及 安全 失结 损失 加客 第二章系统安全评价及经济性评价方法 第二章系统安全评价及经济性评价方法 2 1 系统安全评价方法 2 1 1 基本评价方法简介 基本安全评价方法为故障类型与影响分析法( f a i l u r em o d ee f i e c t s a n l y s i s ，f m e a ) ， 它是系统工程安全评价的重要方法之一，它分析的目的是发现和识别被评价产品服务或 工艺过程中潜在的失效和故障模式以及它们引起的后果【lo 】，并确定它们的优先等级，对 其中的薄弱环节和关键项目找到能够避免或减少这些潜在失效和故障模式发生的措施。 故障类型与影响分析法的评价过程主要包括：分析产品或系统在设计、运行过程中 存在的可能引起系统安全性任何故障和风险，利用统计方法评价出故障发生时的严重 度、故障发生的频率、故障的不易探测度等因素，计算风险优化度( r p n ) 的值【i3 1 ，并 建立完整的故障模式分析表格，根据r p n 的值判断是否需要进行改进或确定改进的轻 重缓急程度【1 2 j ，以较低的成本减少事故的损失，提高系统的可靠性，具体评价流程如图 2 1 所示。 图2 1 传统f m e a 法评价流程 f i g2 1t r a d i t i o n a lf m e a e v a l u a t i o np r o c e s s 9 起重机通用小车运行机构安全及经济性评价 传统的f m e a 评估法是通过计算风险优化度( i 冲n ) 来评估产品或系统的安全等级 的，风险优化度( r p n ) 一般由故障发生的严重度s 、故障发生频率o 、故障的不易探 测度d 相关，通常取r p n = s x o x d 。三者没有必然的线性关系【3 2 1 ，通常在计算时认为 三个变量之间的重要性是等同的，而忽略它们之间的相互重要性。另外不同的s 、o 、d 值相乘后会得到相同的r p n 值，而此时故障模式对产品或系统的安全性作用却是不相 同的。并且传统的f m e a 法在最后评定产品和系统的安全状况时，要么不能定量的给出 评价结果，要么通过r p n 值粗略的划分出风险危险情节等级后，给不同的等级赋给不 同数值来评定系统安全状况，而没有考虑各种故障模式之间相对于系统安全性的权重关 系( 即安全贡献程度) ，粗略的认为各种故障的安全贡献度是相同的。因此传统的f m e a 法仅靠r p n 值大小来判定产品或系统的安全状况是不够的，也是不准确的【3 3 】。 而且在使用传统的f m e a 评估法对产品或系统安全性评估时，首先要收集大量的有 关产品或系统安全的资料，在收集过程中专家和检验者的经验和知识是非常重要的，但 由于专家和检验者的经验和知识常常是通过主观的模糊语言来描述的，如不太可能、相 对很少、偶尔、经常等等，而这些模糊语言对于传统f m e a 很难做出准确的判断，因此 也影响和限制的f m e a 的应用【3 4 1 。 针对以上缺陷，本文将引入模糊集理论和层次分析理论来解决上述问题，国内外学 者对其也做了大量的研究。b o w l e s 通过研究关系方程来解决关键因素分析中的非模糊化 的方法【3 副，而t a n g l c 等人又将b o w l e s 的方法引入到传统的f m e a 法上，提出了将专 家的知识和经验应用到含有大量模糊语言的安全评价系统中【3 6 】；k e l l e r 等人研究了通过 模糊逻辑来研究原因和影响效果的关系【3 7 1 ；b e l l 通过故障模式及影响分析法的语言来描 述推理过程建立原因推理模型【3 8 】；a n t o n i o 等人则又将模糊推理系统的方法引入到故障 模式及影响分析法中【3 9 l ；蒋良奎教授用模糊一致矩阵取代传统层次法中的比较判断矩 阵，能克服在构造比较判断矩阵中的不一致性1 4 0 j ；吴启兵等人研究了通