安全系统工程exam-概述

安全系统工程徐圆信息科学与技术学院E-mail:xuyuan@课程内容

概述

系统安全分析

事故树分析

系统安全评价

系统安全决策12345概述概述历史重大事故安全生产重要性生产安全事故分析生产安全事故解决方案过程安全评价技术安全系统工程概念事故源安全生产是企业永恒的主题，没有安全就没有效益，安全工作已经越来越被摆在重要的位置。关系到国家财产和人民生命的安全，关系到社会的稳定与健康发展。安全生产重要性生产安全事故分析原因总结：工艺技术：盲目修改工艺、工艺设计不合理、工艺不成熟、操作过程中工艺参数控制不严格；设备、材料原因：设备在制造过程中存在原始缺陷，选材不合适；人为因素：违章操作、判断失误、违章指挥、制度不严、工作责任心不强；其他因素：由于雷电或物体打击、碰撞而造成意外事故。其中员工的不安全行为是最主要的原因，由此引发的事故占70%以上。

因此，加强系统安全教育、关注生产装置或流程安全操作、评价、预警与应急救援是杜绝或减少事故的关键。系统安全教育

操作工、车间级、厂级等不同岗位、不同层次的全方位系统安全教育与落实安全评估

安全生命周期，定性（量）风险评估，硬软件冗余容错，功能安全管理风险预防

采集各种信息，潜在的安全风险对人身、设备及环境的损害，大量枯燥、重复性报警事件减到最少安全仪表系统

减少不必要的停车，集成管理程序对故障原因分析，各种损失减少到最小快速恢复生产

缩短恢复生产所需时间，减少操作员的工作量，避免相同故障重复发生停车生产安全事故解决方案

安全评价（Hazard&Riskassessment）

以保障安全为目的，按照科学的程序和方法，从系统的角度对工业生产或工程项目中潜在的危险（Hazard）及危险可能造成的损失（Risk，风险）进行预先识别、分析和评价,为制定防灾措施和管理决策提供依据。由于安全评价在消除危险隐患方面有重大作用，已列入许多国家的法规及国际安全标准。“安全第一,预防为主,综合治理”这一新的安全发展观,赋予安全管理工作新的内涵——就是要“以人为本”,把安全生产工作的关口前移,超前防范,综合运用多种手段,改善安全状况,最大限度地预防安全事故。过程安全评价技术安全预评价是在项目建设前期进行的,它是安全设计的主要依据,能有效地避免项目建成后因为安全要求引起的返工和调整。安全验收评价是在建设项目竣工、试生产运行正常后进行的,能查出装置的缺陷和不足,以利于企业及早采取措施,提高安全水平。安全现状综合评价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实际安全状况进行的一种安全评价,是对在用的生产装置、设备以及贮存、运输及安全管理状况进行的全面的综合性评价,目的是让企业对本单位的安全现状有一总体的把握,从而实现预防性管理。过程安全评价技术安全评价安全预评价安全验收评价安全现状综合评价过程系统安全评价技术经历了三个发展阶段：70至80年代——人工安全评价阶段90年代——计算机辅助安全评价阶段90年代后期——计算机辅助与定性、定量动态仿真结合阶段过程安全评价技术

安全评价技术源于美国，发展至今提出的安全评价方法不下几十种，各种方法适于特定场合，具有不同特点，美国化学工程师协会下属的化工安全中心1985年出版了《安全评价指南》，其中介绍了11种常用的评价方法：过程/系统检查表安全复查道公司及蒙德公司危险指数法危险与可操作性分析（HAZOP）如果⋯怎么样可操作性研究故障类型、影响及致命度分析故障树分析事件树分析原因、后果分析人员失误分析人工安全评价技术评价方法安全检查表法（SCL）预先危险分析法（PHA）故障类型及影响分析法（FMEA）危险可操作性研究（HAZOP）事件树分析法（ETA）故障树分析法（FTA）危险指数评价法（F&EI）人的可靠性分析法（HRA）方法特点简单易行，编制难度及工作量大初步评价参考侧重于对工艺和设备的影响后果简单易行，易受主观因素影响简单易行，易受主观因素影响计算精确，难以计算适用范围系统的定性评价系统初步设计的初步定性评价根据各子系统的故障类型对系统进行定性评价通过指导语句和标准格式寻找工艺偏差，以辨识危险源，确定控制风险的对策。局部工艺、设备装置的定性定量评价局部工艺、设备装置的定性定量评价利用子系统的危险指数值计算系统的危险指数值。利用人的可靠性的概率来计算系统的可靠性人工安全评价技术评价方法概率危险评价法（PBHA）作业条件危险性评价法（LEC）类比法道化学法（DOW）日本六阶段法适用范围

通过分析子系统的可靠性来计算系统的可靠性概率的大小对与风险有关的三种要素进行半定量评价作业场所的定性评价火灾爆炸危险性的系统整体宏观定量分析系统的定量定性评价方法特点有利于掌握企业内部各危险点的危险状况和整改措施的实施。简单易行，检测量大、费用高。简捷明了，整体宏观评价准确性高，工作量大人工安全评价技术人工进行安全评价在方法上无统一的模式，人工评价存在着难于克服的缺点：

人工评价即使有专家参与也难免漏评不少事故（危险）对于比较复杂的生产过程，口头讨论的评价方式不严格，常出现概念上的混乱人工评价费时、费力、成本高工评价得出的分析结果文件（说明）事后很难看懂计算机辅助安全评价技术早期的计算机辅助方法在分析方法本身没有突破，主要用于辅助人工分析方法，用计算机程序生成HAZOP的结果说明文本；1980年D.A.Lihou开发了在过程失控时的计算机辅助HAZOP软件CAFOS；1989年Anon开发的SAnDoc软件；1990年PrimatechInc.公司开发了称为HAZOP—PC的商品化软件都属于安全分析文本说明的计算机程序。可以用于工业危险分析，软件可记录分析结果，软件具备语句文字处理能力，还能编辑检查表及计算风险值。计算机辅助安全评价技术提供计算机辅助绘制故障树和编辑故障树的软件主要有：按一定排列试验事件的组合算法：

PREQUAL和PREP-KITT软件采用布尔代数法的软件

FAVNET（下行）、RISA（下行）、CM-MC（上行）、FTAP（下行和上行）、PHAMISS（下行和上行）、RELVEC、NEWSALP（下行和上行）、SALP-MP（上行）采用蒙特卡洛（MonteCarloSimulation）仿真方法的软件

REMO、MOCARE、CRESSEX，CRESSC和CRESSCN（可以求最小径集）计算机辅助安全评价技术推进过程系统仿真技术发展具有划时代意义的事件是《美国化学工业2020年技术发展设想》报告公布。本技术发展报告由美国化学会、美国化学工程师学会、美国化学制造商协会、美国化学研究委员会和美国合成化学品制造商协会在美国白宫科技政策办公室的支持和鼓励下，组织二百多名具有代表性的专家，进行了两年多的研究，召开了56次会议，包括120名石化产业部门、政府部门和学术机构的领导人参与，于1996年12月提出了本报告，现在美国政府有关部门、产业和学术界都在组织实施。本报告已成为美国化学工业发展的一份指导性文件。计算机辅助与定性、定量动态仿真结合安全评价技术报告认为在过程工业中最关键的计算机计算技术是：计算分子科学（CMS）计算流体动力学（CFD）过程建模（ProcessModeling）仿真（Simulation）操作优化（OperationOptimization）控制(Control)计算机辅助与定性、定量动态仿真结合安全评价技术基于建模和仿真的危险识别技术在80年代已经开始研究，大致经历四个阶段：

基于定性模型的仿真阶段基于定性和定量混合模型的仿真阶段动态仿真定量案例试验计算流体动力学仿真普及化阶段计算机辅助与定性、定量动态仿真结合安全评价技术1987年Parmar和Lees采用定性传播方程解决工厂建模进行自动HAZOP分析。采用定性方法，原因是为了处理那些得不到研究对象精确模型的问题。定性仿真是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节，通过定性模型推导系统的定性行为的描述。基于定性微分方程(QDE)的定性仿真理论是B.J.Kuipers于1986年提出，给出了定性仿真算法(QSIM)。这是目前定性仿真中发展最成熟的理论，在危险识别中应用较广。基于定性仿真模型的危险识别人们发现仅考虑定性建模,其不精确性仍然是主要缺点。因此开展了定性和定量仿真混合方法的研究。当对象特性没有复杂的化学反应或明显的非线性特征时，可以考虑采用部分机理推导的模型补充定性模型的不足。定性仿真和定量仿真混合的危险识别

近几年，特别是美国2020发展报告提出后，动态仿真定量建模平台技术取得了突破性进展，出现了过程系统建模平台微机化、商品化和大众化的趋势。采用精确度更高、更加严格的定量动态模型进行危险识别、案例试验和安全控制系统测试得到广泛应用。动态仿真定量化危险剧情试验

将虚拟现实技术(Virtualreality,VR)应用于安全评价中,对评价项目流程及其可能发生的灾害后果进行VR仿真,直观形象地描述评价项目的危险程度。根据评价结果提出整改措施后,再对整改后的系统进行VR仿真，清晰直观地检验整改措施的有效性,从而全方位地辅助安全评价取得成功。虚拟现实是在众多的相关技术(如图形学、仿真技术、多媒体技术、传感技术等)基础上发展起来的。包括以下关键技术：动态环境建模技术；快速三维图形生成技术；立体显示和传感器技术；系统集成技术；用户的适应性分析；应用系统开发工具。虚拟现实技术在安全评价中的应用虚拟现实技术在安全教育与应急救援中的应用

虚拟现实安全生产应用技术：工厂及其环境的建模仿真；工厂的试运转仿真；灾害事故的仿真分析；事故的风险预测及事故损失分析仿真。虚拟现实的体系结构虚拟现实技术在安全教育与应急救援中的应用电子地图与虚拟工厂交互

VRGIS系统VRGIS平台系统为安全教育、危险区域、模拟演练、应急救援等安全工作提供生产现场各种相关信息。生产场景：二维、三维、VR信息自动显示与查找路径规划危险源识别安全操作规程应急救援方案消防设施模拟爆炸与后果预测灾难事故模拟平台过程生产事故可分为三类：

火灾爆炸毒物泄漏爆炸约占35%，爆炸事故导致的损失约占所有事故损失的67.7%。模拟预测各种事故灾难，可有效进行安全教育、应急救援方案落实和防止事故发生。

基于专家系统的HAZOP分析基于模糊逻辑的安全评价技术基于神经网络技术的风险识别技术基于模糊聚类-分级算法的过程工业报警优化基于物元分析的过程工业报警优化

SDG定性推理与安全评价技术

。。。。。。基于人工智能技术的安全评价技术操作室缺点：瞬间处理信息的能力是有限，当某一变量超出正常范围时常常很容易被忽略。智能化报警系统缺点：过程工业规模日趋扩大，报警设置增多，大量的报警仍然影响操作员关注报警的概率及对报警做出响应的有效性。

加强生产监控管理力度研究智能化报警监控管理方法报警监控过程报警监控系统可拓管理

按照国际EEMUA_2的推荐，保持操作员有效处理报警的报警频率是每10min一个报警(即一天150个报警)，操作员可以处理的最大报警频率为每5min一个报警(即一天300个报警)

过程报警监控系统可拓管理

安全报警监控物元模型R1

物耗报警监控物元模型R2能耗报警监控物元模型R3生产指标报警监控物元模型R4基于生产经验故障诊断进一步研究与完善智能化生产过程故障诊断方法故障诊断智能化故障诊断系统缺点：过程工业变量较多，相互间的关系复杂，知识表达不统一、知识获取不完全，以及无法利用原系统中的知识等原因，造成其难以解决大型化、复杂化的过程工业故障诊断缺点：仅适用于小型的工业过程可拓CBR过程生产故障诊断安全评价技术发展趋势多种评价方法集成型评价技术与安全评价软件系统的开发基于机器学习的智能安全评价与诊断系统

基于地理信息（GIS）与虚拟现实的企业安全生产监控与管理安全系统工程概念安全系统工程是以机械、设备、原材料、人和环境等综合系统为研究对象，最终以保护人和生产资料的安全为目的，以系统理论为指导，结合其他技术，研究各种安全问题的综合性学科。研究内容包括：

系统安全分析——找问题系统安全评价——问题是否可接受安全决策与事故控制——安全管理通过对该课程的学习，懂得如何分析系统的安全状况，培养系统分析习惯，掌握系统危险因素分析方法，能够熟练进行系统安全评价。系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。系统特征：（1）整体性两个或两个以上相互区别的要素（元件或子系统）（2）相关性要素之间、要素与子系统、系统和环境之间相互联系、相互依赖、相互作用（3）目的性系统是为完成某种任务或实现某种目的而发挥功能（4）有序性空间结构的层次性和系统发展的时间顺序性（5）环境适应性系统与环境进行物质、能量和信息交换，环境也是系统的约束条件系统系统分类：自然系统与人造系统封闭系统与开放系统静态系统与动态系统实体系