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安全原理 本章内容事故成因论安全系统工程安全人机工程 第一节事故致因理论 一 事故的概念二 事故致因论介绍 事故的概念 一 定义事故是指人们在实现其目的的过程中 突然发生的 迫使其目的行动暂时或永远停止的一种意外事件 理解 存在某种实现目的的过程 突然发生了意想不到的事件 事故的后果是迫使行动暂时或永远终止 二 分类 1 一般事故 死亡3人以下 或重伤10人以下 亦或财产损失1000万元以下 4 特大事故 3 重大事故 2 较大事故 死亡30人以上 或重伤100人以上 亦或财产损失1亿元以上 死亡10 30人 或重伤50 100人 亦或财产损失5000万 1亿元 死亡3 10人 或重伤10 50人 亦或财产损失1000 5000万元 三 事故类别 根据国家统计局和劳动部发出的通知 将事故分为20类 物体打击车辆伤害机器工具伤害起重伤害触电淹溺灼烫火灾刺割高处坠落 坍塌冒顶片帮透水放炮火药爆炸瓦斯或煤尘爆炸锅炉或受压容器爆炸其他爆炸中毒其他伤害 扭伤 冻伤等 一 概念事故致因理论也称事故模式理论 是人们对事故机理所作的逻辑抽象或数学模型 是描述事故成因 经过和后果的理论 是研究人 物 环境及事故处理这些基本因素如何作用而形成事故 造成损失的 事故致因论 二 对我国影响较大的事故致因论有如下几种 事故因果类型多米诺骨牌理论轨迹交叉理论系统理论能量意外释放理论 连锁型 一个因素促成下一个因素发生 下一个又促使再下一个因素发生 彼此互为因果 互相连锁导致事故发生 多因致果型 多种各自独立的原因在同一时间共同导致事故的发生 复合型 某些因素连锁 某些因素交叉 事故因果类型 连锁型 多因致果型 美国安全工程师海因里希提出的多米诺骨牌理论是20世纪最有影响的代表性理论 多米诺骨牌理论 优点 该理论提出事件链的概念 认为只要抽出五块牌中的任何一块 事件链就被破坏 就可以防止事故的发生 缺点 事件链的概念过于绝对化 斯奇巴等人提出的轨迹交叉论认为 事故发展过程中 人与物的不安全运动轨迹的交点就是事故发生的时间与空间 如果人的不安全行为与物的不安全状态在同一空间和同一时间相遇 就将在此地发生事故 轨迹交叉理论 生理遗传等缺陷社会环境和企业管理管理行为失误 设计 制造上的缺陷维修保养及使用中缺陷作业场所环境的缺陷 人的不安全行为 物的不安全状态 事故 伤害 20世纪50年代以后 瑟利 安德森为代表的众多学者提出系统安全理论 任何活动都可归结于由人 机与环境组成的系统 事故是由人的不安全因素 物的不安全状态和不良环境造成的 也即 事故三要素理论 系统理论 安全科学的系统论模型 控制器 显示器 运动器官 感觉器官 干扰 影响 干扰 影响 瑟利把人 环境系统中 事故发生的过程分为是否产生迫近的危险和是否造成伤害或损坏这两个阶段 两个阶段都各包括一组类似的心理 生理成分问题 若回答 Y 则危险消除或得到控制 反之 危险就转到下一个阶段 人和环境 对危险的构成有警告吗 感觉到了这警告吗 认识到了这警告了吗 知道如何避免危险吗 决定要采取行动吗 能够避免吗 无危险迫近的危险 无伤害伤害或损坏 危险构成 出现危险紧急时期 N N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y 对危险的显现有警告吗 感觉到了这警告吗 认识到了这警告了吗 知道如何避免危险吗 决定要采取行动吗 能够避免吗 N N N N N N N Y Y Y Y Y Y Y 感觉 认识 行为响应 感觉 认识 行为响应 瑟利模型 能量意外释放理论 吉布森 哈登等人提出事故是由一种不正常的或不希望的能量释放 各种形式的能量包括 机械能 热能 电能 化学能 辐射 声能等等 管理失误 不安全行为 个人原因 环境因素 不安全状态 能量或危险物质意外释放 人员或财产损失 急救修理调查危险分析安全意识 减少数量 防护装置及构造 作业安全分析教育训练思想工作人员选择 作业安全分析设计检查技术维修审查 能量意外释放理论 第二节安全系统工程 一 安全系统工程概述二 安全分析方法三 安全评价四 安全对策措施五 安全决策 一 系统由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能和明确目的的有机整体 安全系统工程概述 二 系统工程以系统为研究对象 是组织管理 系统 的研究 规划 设计 制造 实验和使用的科学方法 三 安全系统工程采用系统工程的原理和方法 识别 分析和评价系统中的危险性 为调整工艺 设备 操作 管理 生产周期和费用等因素提供依据 以使系统存在的危险因素能得到消除和控制 使事故的发生减少到最低程度 从而达到最佳安全状态 安全检查表法事件树分析事故树分析预先危险性分析法故障类型及影响分析 安全分析方法 根据有关安全规范 标准 制度及其他系统分析方法分析的结果 系统地对一个生产系统或设备进行科学的分析 找出各种不安全因素 依据检查项目把找出的不安全因素以问题清单的形式制成表 以便实施检查和安全管理 内容主要包括 分类 序号 检查内容 回答 处理意见 检查人和检查时间 检查地点 备注等 安全检查表法 SCL 区 队 煤巷掘进防止煤尘爆炸的安全检查表 检查人 检查日期 审核 事件树分析是从给定的初始事件的事故原因开始 按照事故的发展顺序 分成阶段 一步一步的进行分析 每一步都从成功和失败两种后果考虑 直到最终结果为止 它既可以定性的了解整个事件的动态变化 也可以定量计算出各个阶段的概率 最终了解事故的各种状态的发生概率 事件树分析 ETA A 水泵B C 阀门 事件树图 启动信号 泵A正常 泵A失败 阀门B正常 阀门B失败 阀门C正常 阀门C失败 成功 失败 失败 失败 思考 试画出下图系统的事件树图 启动信号 泵A正常 泵A失败 阀门C正常 阀门C失败 失败 阀门C正常 阀门C失败 泵B正常 泵B失败 失败 失败 成功 成功 事故树分析是从一个可能的事故开始一层一层的逐步寻找引起事故的触发事件 间接原因和直接原因 并分析这些事故原因之间的互相逻辑关系 用逻辑树图把这些原因以及他们的逻辑关系表示出来 事故树分析 FTA 油库静电爆炸 达到爆炸极限 油气达到可燃浓度 静电火花 油库静电放电 静电积累 接地不良 人体静电放电 油气挥发 库区通风不良 穿化纤衣服 与导体接近 油液流速高 管道内壁粗糙 油液冲击器壁 飞溅油与空气摩擦 未设防静电装置 接地线损坏 接地电阻不合要求 上图 油库静电爆炸 事故树 事件的概念 在事故树分析中各种非正常状态或不正常情况皆称事故事件 各种完好状态或正常情况皆称成功事件 两者均简称为事件 一 事故树的符号 1 事件符号2 逻辑门符号3 转移符号 1 事件及事件符号 结果事件底事件特殊事件 顶上事件中间事件 基本事件省略事件 正常事件条件事件 是事故树分析中所关心的结果事件 位于事故树的顶端 系统可能发生的或实际已经发生的事故结果 位于事故树顶事件和底事件之间的结果事件 导致顶事件发生的最基本的或不能再向下分析的原因或缺陷事件 没有必要进一步向下分析或其原因不明确的原因事件 在正常工作条件下必然发生或必然不发生的事件 限制逻辑门开启的事件 事件及符号 第28页 或门 表示B1或B2任一事件单独发生 输入 时 A事件都可以发生 输出 2逻辑门符号 B1 B2 B1 B2 A A 逻辑门示例 与门 表示B1 B2两个事件同时发生 输入 时 A事件才能发生 输出 条件或门 表示B1或B2任一事件单独发生 输入 时 还必须满足条件a A事件才发生 输出 B1 B2 B1 B2 B A A A 限制门 表示B事件发生 输入 且满足条件a时 A事件才能发生 输出 条件与门 表示B1 B2两个事件同时发生 输入 时 还必须满足条件a A事件才发生 输出 转入符号 表示在别处的部分树 由该处转入 在三角形内标出从何处转入 3 转移符号转移符号的作用是表示部分事故树图的转人和转出 当事故树规模很大或整个事故树中多处包含有相同的部分树图时 为了简化整个树图 便可用转入 转出符号 表示这部分树由此处转移至他处 在三角形内标出向何处转移 二 事故树的编制方法 确定顶事件 调查所有原因事件 编制事故树 根据系统分析 选择易于发生且后果严重的事故作为事故的顶事件 从人 机 环境和信息等方面调查与事故树顶事件有关的所有事故原因 确定事故原因并进行影响分析 采用一些规定的符号 按照一定的逻辑关系 把事故树顶事件与引起顶事件的原因事件 绘制成反映因果关系的树形图 举例 对油库静电爆炸进行事故树分析汽油 柴油作为燃料在生产过程中被大量使用 由于汽油和柴油的闪点很低 爆炸极限又处于低值范围 所以油料一旦泄漏碰到火源 或挥发后与空气混合到一定比例遇到火源 就会发生燃烧爆炸事故 火源种类较多 有明火 撞击火花 雷击火花和静电火花等 试对静电火花造成油库爆炸做一事故树分析 油库静电爆炸 达到爆炸极限 油气达到可燃浓度 静电火花 油库静电放电 静电积累 接地不良 人体静电放电 油气挥发 库区通风不良 穿化纤衣服 与导体接近 油液流速高 管道内壁粗糙 油液冲击器壁 飞溅油与空气摩擦 未设防静电装置 接地线损坏 接地电阻不合要求 上图 油库静电爆炸 事故树 上图 油库静电爆炸 事故树分析 T 油库静电爆炸a1 达到爆炸极限A1 静电火花A2 油气达到可燃浓度A3 油库静电放电A4 人体静电放电A4 静电积累A6 接地不良X1 油气存在X2 库区通风不良X3 穿化纤衣服X4 与导体接近X5 油液流速高X6 管道内壁粗糙X7 油液冲击器壁X8 飞溅油与空气摩擦X9 未设防静电装置X10 接地线损坏X11 接地电阻不合要求 事故树规范化 预先危险性分析是在一项建设项目 工程的各项活动 设计 施工 生产 之前 对系统存在的危险类型 来源 出现条件 导致事故的后果 以及有关的措施等作一概略分析 其分析步骤 准备阶段 收集资料 分析所在系统构造 工艺设备 物料 类似系统 确定危险源并分类制成表格 识别危险转化技术条件 进行危险等级划分 级 安全的 临界的 危险的 破坏性的制定危险预防措施 预先危险性分析 PHA 故障类型及影响分析是对系统或产品的各个组成部分 按一定的顺序进行分析和考察 查出系统中各子系统或元件可能产生的各种故障模式 并分析它们对系统或产品的功能可能造成的影响 提出可能采取的预防和改进措施 以提高系统或产品的可靠性和安全性 故障类型是故障出现的状态 一般可以从五个方面考虑 运行过程中的故障 过早的启动 规定的时间内不能启动 规定的时间内不能停车 运行能力降级 超量或受阻 故障类型及影响分析 FMEA 一 概念对系统存在的不安全因素进行定性和定量分析 安全监测 安全检查 安全分析 通过与评价标准的比较得出系统危险程度 提出改进措施 安全评价 二 发展起源于20世纪60年代 原先是保险业发展起来的 曾被称作风险评价 1964年 美国道化学公司的道化学指数评价法是国内安全评价借鉴最多的评价方法 此外还有 英帝国公司的蒙特法 日本劳工省 六段安全评价法 也颇为著名 2002年1月9日中华人民共和国国务院令第344号发布了 危险化学品管理条例 在规定了对危险化学品各环节管理和监督办法等的同时 提出了 生产 储存 使用剧毒化学品的单位 应当对本单位的生产 储存装置每年进行一次安全评价 生产 储存 使用其他危险化学品的单位 应当对本单位的生产 储存装置每两年进行一次安全评价 的要求 三 安全评价的分类按工程系统的生命周期 可分为 安全预评价 安全验收评价 安全现状综合评价安全专项评价 目前 我国开展最多的是安全预评价与安全验收评价 按量化的程度 定性评价与定量评价 之前提到的分析方法许多可以作为评价方法使用 多数属于定性评价 四 安全评价指标即安全标准 主要取决于一个国家 行业或部门的政治 经济 技术和安全科学发展水平 一些常用的安全评价指标有 1 风险率 R 对于危险转化为事故的后果要受到两个因素的影响 事故发生的概率和事故的严重程度 R P S其中 P 事故频率 即一定周期内发生的次数 S 严重度 即每次事故造成的损失 2 事故可能造成的人员伤亡指标 3 事故可能造成的经济损失指标 五 安全评价程序 准备阶段 危险辨识 安全性评价 风险控制 结论 现场勘察 资料收集 危险源辨识 事故分析 单元划分 评价方法选择 确定危险等级 安全对策措施 应急预案 得出结论 编写评价报告 即在对系统进行了安全性分析和安全评价后 对存在的安全上的问题制定相应的对策和控制措施 包括以下方面的内容 技术对策措施职业卫生对策措施安全管理方面的对策措施 安全对策措施 定义 就是针对生产活动中需要解决的特定安全问题 根据安全标准 规范和要求 运用现代科学技术和安全科学的原理和方法 提出各种安全措施方案 经过分析 论证与评价 从中选择最优方案并予以实施的过程 安全决策的基本步骤 确定并分析目标制定 评价对策方案确定决策方案实施与反馈 安全决策 第三节安全人机工程 一 概述二 人机关系三 人机系统四 人机功能分配 形成与发展 起源于欧洲 形成于美国 作为一门独立学科已有50年历史 最早的工效学范例 1898美国泰勒的铲煤试验 即用5 10 17 30公斤的铁锹铲煤 哪种最有效率 1961年在瑞典的斯德哥尔摩召开了第一次国际人机工程学会议 并成立了国际人机工程学会 IEA 以后每三年召开一次国际会议 1989年 我国成立 中国人类工效学会 人机工程学 美国的伍德 设备必须符合人的各方面因素 以便在操作时付出最小的代价而求得最高效率 查潘尼斯 在机械设计时考虑任何使人获得操作简便而又准确的一门学问 安全人机工程学 运用人机工程学的原理及工程技术理论来研究和揭示人机系统中的安全问题 立足于对人在劳动过程中的保护确保安全生产和生活的一门学科 也即 研究人机环境系统的安全本质并使三者在安全上达到最佳匹配 以确保系统高效 经济运行的一门科学 安全人机工程概述 安全人机工程学的研究内容人的安全特性 工作能力 基本素质 心理和生理特性等机的安全特性 机器特性 防错设计 安全设计等人机关系的研究 作业区域合理布局设计 作业方法 人机界面的安全设计 人工智能研究 多媒体研究等安全人机工程学的研究方法实测法实验法分析法 人机关系 指人在劳动过程中与劳动工具和劳动对象之间发生的联系 从手工劳动到自动化生产 人际关系大致有如下变化 人的体力消耗减轻 心理负担加重 人将远离机器 管理方式多为间接管理 信息时空的密集化 要求人的作业速度更快 准确性更高 系统越来越复杂 对人的要求也越来越高 一点小错误便会导致严重的后果 必须注