安全系统工程-第2版-教学课件-徐志胜-第一章安全系统工程概论

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shangfuwang安全系统工程

第一章安全系统工程概论6/1第一章第二章第三章第四章第五章第六章安全系统工程概论系统安全分析事故树分析系统安全评价安全决策系统重大事故后果严重程度分析

通过这门课的学习，使学生了解安全系统工程的基本知识、现代安全科学的新概念、新理论和新技术，为今后学习其它专业课程打基础。安全系统工程

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课程简介

安全系统工程是消防工程专业的必修专业基础课，使系统工程的重要分支。安全系统工程的任务是采用系统工程的方法，识别、分析、评价系统中的危险性，并据此调整设备、工艺、环境、材料等安全技术问题和改善安全管理，解决生产、使用、贮存和运输环节中的安全问题，预防伤亡事故和经济损失发生。课程总学时32学时，主要讲授下面七章的内容：6/1章节内容学时其中实验（上机学时）第一章安全系统工程概论40第二章系统安全定性分析方法60第三章系统安全定量分析方法60第四章系统安全评价80第五章系统安全模糊决策00第六章系统重大事故后果严重程度分析60其它答疑及考试20尚

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课程学时分配6/1安全系统工程

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课程的基本要求1.

了解安全系统工程学的研究内容与任务及其现状与发展趋势；2.

熟练掌握各种系统安全分析方法及其在安全工程中的应用；3.

掌握各种安全评价方法及其应用；4.

了解系统安全模糊决策；5.

掌握各类重大事故后果的数学分析计算模型；6/1参考文献：1、专著

汪元辉。安全系统工程

。天津：天津大学出版社，1999。

肖爱民。安全系统工程学。北京：中国劳动出版社，1992。

沈斐敏。安全系统工程理论与应用。北京：煤炭工业出版社，2001。

冯肇瑞，邱少贤，崔国璋。安全系统工程。北京：冶金工业出版社，1993。

吴穹，许开立。安全管理学。北京：煤炭工业出版社，2002。尚

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国家经贸委安全科学技术研究中心等编。中国职业安全健康管理体系内审员培训教程。北京：冶金工业出版社，2002。

编国家安全生产监督管理局。安全评价。北京：煤炭工业出版社，2002。2、期刊《中国安全科学》、

《中国安全生产与健康》、

《安全与环境工程》、

《工业安全与环保》、《safety

science》、《J.

of

Safety

Research》、《Accident

Analysis

andPrevention》、《Reliability

Engineering

and

System

Safety

》及其他有关大学的学报。3、网站尚

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美国

美国www.safetynews.co.uk

（

英国）www.ccohs.ca

加拿大6/1这门课考核成绩期评成绩=平时成绩（30%）+期末考核成绩（70%）平时成绩考核：上课点名到课率情况

3次被点名未到课堂听课，取消考试资格期末考试：试题（闭卷）尚

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第一章

安全系统工程概论

本章的基本要求：

1.理解基本概念、了解安全系统工程与系统工程、可靠性工程的关系，安全系统工程的目标、研究内容、研究方法；

2.了解安全系统工程的发展历史与现状，安全系统工程与职业安全卫生管理体系的关系。安全系统工程尚

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引言---安全系统工程研究的重要意义一、我国的安全工作任重道远

1、安全生产纳入国家科技发展规划

安全生产作为保护和发展社会生产力、促进社会和经济持续健康发展的基本条件，是社会文明与进步的重要标志和全面建设小康社会的本质内涵。也是提高国家综合国力和国际声誉的具体体现。党的十六大提出要“高度重视安全生产，保护国家财产和人民生命的安全”。

因此，按“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，国家安全生产监督管理总局提出了安全生产科技“十二五”规划，包括：7大重点任务6/1（一）重大基础理论研究。

以重大事故演化基础理论研究为突破口，围绕工矿商贸企业典型重大事故致灾机理、演化过程、预防控制，揭示事故发生发展规律。重点开展煤矿重大煤岩动力灾害监测预警地球物理响应规律研究，深部矿井煤与瓦斯突出机理及监测预警基础研究，油品储罐及硫铁化合物自燃机理研究，以及融合社会学、安全经济学、安全管理学、安全行为学、安全文化等理论，开展安全生产长效机制研究等，为安全监管监察和企业安全生产提供科学指导。尚

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（二）重大灾害事故防治关键技术研究。

重点开展深部突出矿井瓦斯灾害防治关键技术与装备，深部矿井隐蔽灾害探测与治理技术，煤矿安全感知关键技术与装备，非煤矿山重大动力灾害风险辨识与防治关键技术与装备，化学品储运安全保障及化工园区安全生产管控一体化技术与装备，重大工业事故防控和救援技术与装备，多功能低功耗无线探测传感技术等一批提升我国重点行业领域安全生产保障能力关键技术与装备研究。尚

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（三）安全避险、应急救援关键技术与装备研究。

以安全避险系统、应急救援关键技术与装备、应急通讯信息可视化管理系统为重点，深化矿井六大安全避险系统研究，灾区侦检探测可视化、智能化快速决策系统研究和应急救援模拟仿真与演练系统研究等。加快矿山大型机动救援技术装备、矿井潜水救生装备、单兵轻型集成灾害防治和应急救援装备、灾区探测救援机器人、飞行侦测技术装备、危险化学品快速堵漏设备、移动应急指挥救援集成装备等研究，开发一批先进适用重大应急救援技术与装备。尚

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（四）职业危害防治关键技术研究。

针对粉尘、毒物、噪声、振动、高温、高气压、低温、低气压、辐射等典型职业危害理化特性，以防尘、防毒为重点，研究开发粉尘毒物作业场所集成高效在线全过程监测监控系统、便携灵敏快速直读的职业危害监测仪器设备、矿山新型湿喷作业机器人。开展典型职业危害控制和治理技术与装备研究、深部矿井职业危害防治技术和信息处理集成装备与高效降温系统研究、个人劳动防护用品和器具研发等。6/1

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（五）安全生产技术支撑平台建设。

建立门类相对齐全、领域广泛、布局合理的9大类100个技术支撑平台。充分利用现有社会资源，培育和创建30个安全工程专业技术研发中心、50个安全技术创新中心、5个国家安全监管总局安全生产重点实验室，打造安全生产重大科技成果研发、试验、检测、孵化、生产、应用、推广等功能完整的安全生产技术支撑链。引导、支持、鼓励各地创建一批安全产业园，培育5个安全产业示范园，提高安全技术成果转化率和产业化率。6/1

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（六）安全监管监察技术装备与方法研究。

充分利用互联网和电子信息技术，开发智能引导、智能辨识、智能执法、标准统一的安全监管监察执法系统。进一步加强安全监管监察信息化建设，改善执法人员技术装备，加快安全生产信息互联互通，为现场执法人员提供无域限、无时限、可视化、方便快捷的技术支持。研究开发具有中国特色的企业安全生产标准化管理体系和考核评价标准与方法，形成科学合理、规范有序、执行有力、考核有据、持续改进、安全高效的保障体系。6/1

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（七）安全生产技术标准体系建设。

加强煤矿、非煤矿山、危险化学品、烟花爆竹、职业健康、应急救援等高危行业领域安全技术标准建设，在重大科技项目研究中突出安全生产技术标准编制工作，厘清欠缺的标准，甄别不适应的标准，跟踪国际前沿的标准，注重与国际先进的安全生产技术标准接轨，做到合理规划、统筹部署、精心组织、认真编制。通过组织、规划和引导，协调和调动社会力量积极参与安全生产技术标准研究。6/12、安全生产是企业提高市场准入能力的先导安全事故的发生导致企业的生产成本大大增加！

当前，发达国家一直努力把包括劳工标准在内的有关内容纳入世界经济贸易体系中，把安全生产问题与国际贸易挂钩，形成实施上的非关税贸易壁垒。加入WTO后，国际职业安全健康标准一体化的强烈要求，也使得我国安全生产工作面临更大的挑战。

要加大我们的企业在国际市场上的竞争能力，应严格按照ISO9001（质量标准管理体系）、ISO14001（环境标准管理体系）、OHSMS18001（职业安全卫生管理标准体系）进行生产。否则，安全生产有成为影响我国企业参与国际市场竞争的潜在因素！而要做好职业安全健康管理工作，则必须要以现代安全系统工程的原理和方法为指导！（人、机、环境和管理）尚

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shangfuwang3、我国当前的安全生产形势不容乐观

根据国家安全生产监督管理总局网站统计数字，2012年1

月-

9月我国重大事故案例

统计

发生死亡10人以上事故43起，其中

1月：2起，死31人，交通事故

2月：7起，死104人，化工爆炸、交通事故、煤矿瓦斯

爆炸、煤矿跑车事故、船舶运输事故

3月：3起，死48人，船舶相撞、矿山坠罐、交通事故

4月：9起，死128人，交通运输、煤矿透水

5月：4起，死54人，煤矿透水、交通运输

6月：6起，死97人，烟花爆炸、交通运输，商贸火灾

6/1

7月

：

1起，死14人，交通运输

8月：

5起，死

115人，煤矿瓦斯爆炸、交通运输、化工

爆炸

9月：2起，死25人，煤矿瓦斯爆炸，非煤矿山坠井事故尚

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湖南省2011年安全生产形势分析

2011年全省累计发生各类安全生产事故12524起，死亡2836人，直接经济损失41533.6万元。同比增加462起，上升3.8%，少死亡202人，下降6.6%，直接经济损失增加1651.7万元，上升4.1%。6/1

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1、工矿商贸

2011年全省工矿商贸企业累计发生各类伤亡事故294起，死亡484人。同比减少60起63人，分别下降16.9％和11.5％。6/1

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2、消防火灾

2011年全省发生消防火灾事故3771起，死亡44人，同比增加848起，上升29％；多死亡16人，上升57.1％。6/1

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3、道路交通

2011年全省发生道路交通事故8118起，死亡2037人，同比减少295起125人，分别下降3.5％和5.8％。6/1

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4、水上交通

2011年全省发生水上交通伤亡事故14起,死亡34人，同比减少1起，下降6.7%；多死亡7人，上升25.9％。6/1

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5、铁路运输

2011年全省发生铁路运输事故294起，死亡217人，同比减少30起50人，分别下降9.3％和18.7％。6/1

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6、农业机械

2011年全省发生农业机械事故29起，死亡3人，同比减少3

起，死亡人数与去年同期持平。

7、其它事故

2011年全省发生其它事故4起，死亡17人，同比增加3起13人，分别上升300%和325%。6/1

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shangfuwang2011年全省累计发生的12524起事故中，道路交通、消防火灾、工矿商贸、铁路运输事故起数分别占65%、30%、2%和2%。2011年全省累计事故死亡的2836人中，道路交通、工矿商贸、铁路运输事故死亡人数分别占72%、17%、8%，6/1尚

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shangfuwang6/1湖南省安全生产工作存在的主要问题

结论：2011年我省各类事故多发行业依次是道路交通、消防火灾、工矿商贸和铁路运输；事故死亡人数较多的行业依次是道路交通、工矿商贸和铁路运输。

虽然湖南省安全生产形势总体稳定、趋向好转，但重大事故没有得到有效遏制，煤矿、非煤矿山、尾矿库、建筑施工、交通运输、烟花爆竹等生产经营领域安全隐患严重；企业安全生产主体责任在部分企业没有全面落实，少数经营者非法违法、违规违章组织生产经营；少数地方党政领导干部安全发展理念树得不牢，对安全生产重视不够、抓得不力，少数监管部门工作人员依法监管不到位；政府、企业和社会的安全投入与保障安全生产的需要差距较大；全社会的安全宣传教育有待进一步加强，各类事故预防和应急救援体系有待进一步完善。尚

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联合国秘书长指出，因工伤和职业病造成的经济损失相当于全球GDP的4%。中国工程院的研究报告表明，我国每年因各类事故造成的经济损失在1500亿元（约占GDP的2%）以上。

由此可见，我国的安全工作任重道远！必须常抓不懈！尚

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shangfuwang6/11.1

系统论简介安全系统工程1.1.1体

1.1.2

系统的定义系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整

系统的分类1．按照系统的起源分（1）自然系统。（2）人造系统。2．按照系统与环境的关系分（1）开放性系统。（2）封闭性系统。3．按照组成系统的要素存在的形态分（1）实体系统。（2）概念系统。4．按照系统与时间的依赖关系分（1）静态系统。（2）动态系统。尚

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shangfuwang6/11.1.3系统的特征整体性、目的性、有序性、相关性、环境适应性、动态性等六个基本特征

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shangfuwang5．按照物质运动的发展阶段分

（1）无机系统。（2）有机系统。

（3）人类社会系统。6．按照系统包含的范围分

（1）大型系统。（2）中型系统。

（3）小型系统。7．按照系统的构成分

（1）简单系统。（2）复杂系统。8．按照系统的功能分

（1）环境系统。（2）军事系统。（3）安全系统。6/11.1.4系统学原理1．整体性原理5．分解综合原理2．相关性原理

6．创造思维原理3．有序性原理

7．验证性原理4．动态性原理

8．反馈原理1.1.5系统方法的地位和作用尚

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系统方法是哲学方法和其他科学研究方法之间的中间环节，是唯物辨证法的具体化和实际运用，也是科学理论与实践相结合的工具。它广泛适用于科学研究的各个阶段和各个环节，贯穿于科学研究和人类社会实践的全过程。如今许多传统的研究方法，正在受到和将要受到系统方法的冲击和洗礼。

1．系统方法是哲学方法和其他科学研究方法之间的桥梁

2．系统方法既是确定目标的方法，又是实现目标的方法

6/11.21.2.1运筹学-------系统工程的萌芽（第二次世界大战期间

）美国贝尔电话公司-------首先创造了“系统工程’’这一学科名称（

20世纪40年代初）美国第一颗原子弹爆炸成功-------是系统工程方法的胜利（1944年5月）美国阿波罗登月计划的实现

------是正式运用系统工程的巨大成功

（1967

年）20世纪50年，钱学森将系统工程引入我国，提出了现代科学技术的体系结构1.2.2系统工程的定义

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shangfuwang系统工程简介系统工程的发展概况6/11.2.3系统工程的理论基础

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系统工程是以系统为研制对象的一门边缘学科。它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段等有效地结合起来，应用于人类实践，运用系统理论、现代数学、控制论、信息论和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织机构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，从而达到最优设计、最优控制和最佳管理的目的，是为更加合理地研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称。

共同理论基础和分支理论基础

共同理论基础是奠定和发展系统工程理论和方法的专业知识。如运筹学、控制论、信息论、计算科学等，其发展为系统工程提供了理论和方法，对系统分析、综合、优化、控制提供了可靠的理论依据和手段。

6/11.2.4系统工程的特征（1）优化的方法使系统达到最佳。（2）与具体的环境和条件、事物本来的性质和特征的密切相关性。（3）它着眼于整个系统的状态和过程，而不拘泥于局部的、个别的部分，它表现出系统最佳途径并不需要所有子系统都具有最佳的特征。（4）它包含着深刻的社会性，涉及到组织、政策、管理、教育等上层建筑因素。（5）它的精华在于它是软技术，即在科学技术领域，由重视有形产品转向更加重视无形产品带来的效益。

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分支理论基础是系统工程实践中所需的专业知识。如安全系统工程是系统工程在安全领域中的应用，应用时，必须以安全工程为其理论基础，才能解决生产过程中的安全问题，并使之达到最优化状态。6/11.2.51．全局的观点2．总体最优化的观点3．实践性的观点4．综合性的观点5．定性和定量分析相结合的观点1.31.3.1系统分析的基本内涵系统分析的概念

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shangfuwang系统工程的基本观点

系统分析就是从系统总体出发，对需要改进的已有系统或准备创建的新系统使用科学的方法和工具，对系统目标、功能、环境、费用效益等进行调查研究，并收集、分析和处理有关资料和数据，据此建立若干备用方案和必要的模型，进行模拟、仿真试验，把试验、分析、计算的各种结果进行比较和评价，并对系统的环境和发展做出预测，在若干选定的目标和准则下，为选择对系统整体效益最佳的决策提供理论和试验。

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图1-1

系统分析的特点1.3.2

（1）以整体为目标。系统分析的目的和作用

（2）运用定量方法。（3）凭借价值判断。1.3.3

两害相权取其轻，两利相权取其重系统分析的原则（1）外部条件和内部条件相结合。

（2）当前利益和长远利益相结合。（3）局部效益和整体效益相结合。（4）定量分析与定性分析相结合。尚

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shangfuwang6/11.3.4

定量方法主要是运用统计学和运筹学中各种模型化和最优化的方法，如线形规划、动态规划、网络技术、排队论、投入产出分析、决策分析等。

（适用于系统机理清楚、收集到的信息准确、可建立数学模型等情况

）

定性分析方法有专家调查法、头脑风暴法、冲突分析法、层次分析法等。（适用于要解决的问题涉及的机理不清，收集到的信息不准确、模糊不清，或是有信息，但由于评价者的偏好不一，对于所提方案评价不一等，难以形成常规的数学模型等情况

）

系统分析的工具主要是电子计算机。

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shangfuwang系统分析的方法和工具6/11.3.5

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shangfuwang系统分析的应用范围

（1）在制定系统规划方案时，应将各种资源资料条件、统计资料以及生产目标要求等，运用规划论的分析方法寻求最优化方案，然后综合其他因素，在保证系统协调一致的前提下，对系统的输入、转变到输出进行均衡，从中选择一个比较满意的规划方案。

（2）对重大工程项目的组织管理，要运用网络分析方法进行全面的计划协调和安排，以保证工程项目中各个环节相互密切配合，按期完成。

（3）在选择厂址和工厂规模时，应考虑原材料的来源、能源、运输以及市场等客观条件与环境因素，运用系统分析进行技术论证，集思广益，制定出适合我国国情、技术上先进、生产上可行、经济上合理的最优方案。

（4）在设计一个新产品时，应对新产品的使用目的、结构、用料以及价格进行价值分析，再根据分析的结果来确定新产品最适宜的设计性能、结构、用料选择和市场接受的价格水平等。

6/1（5）在资金成本管理中，要做到预算控制，对生产活动的技术改造和技术革新措施，都要进行成本盈亏分析，然后再决定哪一种方案更为经济合理。（6）厂内的生产布局和工艺路线组织方面，要对人员、物价和设备等各种设施所需要的空间做出最恰当的分配和安排，并使相互间能有效地组合和安全运行，从而使工厂获得较高的经济效益。（7）在编制生产作业计划时，可以运用投入产出分析方法，使零部件投入产出与生产能力平衡，确定最合理的生产周期、批量标准和在制品的储备周期，并运用调度管理，安排好加工顺序和装配线平衡，实现准时生产和均衡生产。常见的系统分析内容有环境分析、目标分析、功能分析和价值分析等。（8）对工厂企业安全管理体系进行安全分析时，要了解安全管理现状，分析安全管理目标，实现企业的安全生产目标。尚

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shangfuwang6/11.3.6系统分析的要素系统分析的要素有目标、替代方案、费用效果、模型和评价基准1.3.7系统分析的步骤

美国学者霍尔(A.D.Hall)

1969年提出的系统工程“三维结构体系”作为系统分析步骤的基础。尚

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shangfuwang6/1图1-2尚

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三维结构体系6/1

（1）限定问题。

（2）确定目标。（4）建立模型。

（5）分析效果。（3）收集资料提出方案。（6）综合评价。

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shangfuwang从系统工程的“三维结构体系”得到系统分析的基本步骤：

1.4

安全系统工程

1.4.1基本概念

1．安全与危险

安全，是指免遭不可接受危险的伤害。它是一种使伤害或损害的风险限制在可以接受的水平的状态。安全程度用安全性指标来衡量。

危险是人们所不愿意见到的可以造成人身伤害、环境破坏、财产损失的威胁。

安全即为没有超过允许限度的危险。

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图1-3

社会允许的危险

一般来说，当人们进行某项活动时，可能获得的利益越多，所能承受的危险程度越高。尚

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shangfuwang6/11.4.2安全系统及其特点

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2．安全标准

评定状态是否安全需要有一个界限、目标或标准，通过与定量化的风险率或危害程度进行比较，判定其是否达到人们所期盼的安全程度。我们把这个标准称为安全标准。

受技术、资金等因素的制约，危险是不可能完全杜绝的。安全标准实际上是一个社会各方面可以接受的危险度。

确定安全标准得方法有统计法和风险与收益比较法。

1．安全系统的概念

安全系统是以人为中心，包括安全工程、卫生工程技术、安全管理、人机工程等部分组成，以消除伤害、疾病、损失，实现安全生产为目的的有机整体，它是生产系统的一个重要组成部分。

6/12．安全系统的特点

（1）系统性。（2）开放性

。（3）确定性与非确定性。（4）安全系统是有序与无序的统一体。（5）突变性。

1.4.3

安全系统工程简介

1.安全系统工程的定义

安全系统工程是指应用系统工程的基本原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性达到最佳状态的一门综合性技术科学。尚

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shangfuwang6/12.安全系统工程的任务（1）危险源辨识；（2）分析、预测危险源由触发因素作用而引发事故的类型及后果；（3）设计和选用安全措施方案，进行安全决策；（4）安全措施和对策的实施；（5）对措施效果做出总体评价；（6）不断改进，以求最佳措施效果，使系统达到最佳安全状态。3.安全系统工程的步骤（1）收集资料，掌握情况；（2）建立系统模型（结构、数学、逻辑模型）；（3）危险源辨识与分析；（4）危险性评价；（5）控制方案与方案比较；（6）最优化决策；（6）决策计划的执行与检查。尚

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shangfuwang6/11.4.4人子系统、机器子系统和环境子和系统

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shangfuwang安全系统工程的研究对象6/11.4.5

系统安全分析、系统安全评价、安全决策与控制

1.系统安全分析

系统安全分析有安全目标、可选用方案、系统模式、评价标准、方案选优等

五个基本要素和程序。

2.系统安全评价

系统安全评价往往要以系统安全分析为基础，通过分析，了解和掌握系统存在的危险因素，但不一定要对所有危险因素采取措施。而是通过评价掌握系统的事故风险大小，以此与预定的系统安全指标

相比较，如果超出指标，则应对系统的主要危险因素采取控制措施，使其降至该标准以下。

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shangfuwang安全系统工程的研究内容6/1

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3.安全决策与控制

从系统的完整性、相关性、有序性出发，对系统实施全面、全过程的安全管

理，实现对系统的安全目标控制。

安全措施是指根据安全评价的结果，针对存在的问题，对系统进行调整，对危险点或薄弱环节加以改进。安全措施主要有两个方面：一是预防事故发生的措施，即在事故发生之前采取适当的安全措施，排除危险因素，避免事故发生；而是控制事故损失扩大的措施，即在事故发生之后采取补救措施，避免事故继续扩大，使损失减到最小。6/11.4.6

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shangfuwang安全系统工程的特点

（1）通过安全分析，了解系统的薄弱环节及其可能导致事故的条件，从而采取相

应的措施，预防事故的发生；通过安全分析，还可以找到事故发生的真正的原因，

查找到以前未想到的原因，定性地找