安全工程学-第3章 现代安全管理工程-

安全工程学第三章现代安全管理工程目录第3章现代安全管理工程安全管理工程概述3.1风险管理3.2安全管理体系3.3现代安全管理工程思维3.43.1安全管理工程概述定义安全管理工程是管理者对安全生产进行的计划、组织、监督、协调和控制的一系列活动。其目的是保护职工在生产中的安全与健康、保护国家和集体的财产不受损失，促进企业改善管理，提高效益，保障事业的顺利发展。3.1安全管理工程概述1、按主体和范围不同分为宏观安全管理工程和微观安全管理工程宏观安全管理工程：指国家从政治、经济、法律、体制、组织等各方面所采取的措施和进行的活动；微观安全管理工程：是将企业作为安全管理的主体。指经济和生产管理部门以及企事业单位所进行的具体安全管理活动。通俗说就是企业的安全管理的学问。2、按对象的不同分为狭义安全管理工程和广义安全管理工程广义的安全管理工程：指一切保护劳动者安全健康、防止国家财产受到损失的，不仅以生产经营活动为对象，而且包括服务、消费活动等涉及的安全管理活动。狭义的安全管理工程：是直接以生产过程为对象的安全管理。指在生产过程或与生产有直接关系的活动中防止意外伤害和财产损失的管理活动，即安全生产的管理。

分类2021年4月14日我国首个“国家安全学”一级学科落户北京师范大学国家安全学：涉及国家利益、国家安全、国民安全、国土安全、经济安全、主权安全、政治安全、军事安全、文化安全、科技安全等3.1安全管理工程概述

研究对象

元素：人、机、环、管人与人

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防止事故发生人与机

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避免人身伤害人与环

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避免财产损失管理与人、机、环认识并解决这些关系中的各种矛盾元素间的关系3.1安全管理工程概述研究内容安全管理工程：就是以社会、人、机系统中的人、物、信息、环境等要素之间的安全关系为研究对象，通过合理有效的配置诸要素及其之间的关系，从而保证系统中安全状况的持续实现，保证人类社会活动中的安全生存、安全生活、安全生产。是研究安全管理工程活动规律的一门科学。安全管理工程活动的规律安全生产法制建设安全管理体制和规章制度防治事故发生提高管理效益实现安全生产利用现代管理科学的理论、原理和方法3.1安全管理工程概述

研究内容海因里希法则？安全管理工程活动的规律安全生产法制建设安全管理体制和规章制度有什么用？（1）强调隐患有可能导致事故；（2）1个重大事故背后隐藏了上千条隐患；（3）事故发生前排查隐患可避免事故发生，事故发生后排查隐患可避免同类事故发生空？3.1安全管理工程概述2021年7月20日，郑州持续遭遇极端特大暴雨，致地铁5号线五龙口停车场及其周边区域发生严重积水现象，积水冲垮出入场线挡水墙进入正线区间，导致5号线一列列车被洪水围困，共造成14名乘客不幸遇难。天灾or人祸？安全管理？应急管理？积水是瞬间灌满？车不停？人不逃？安全管理体制警钟关于郑州地铁5号线亡人事件（14人死亡），调查认定，这是一起由极端暴雨引发严重城市内涝，涝水冲毁五龙口停车场挡水围墙、灌入地铁隧道，郑州市地铁集团有限公司和有关方面应对处置不力、行车指挥调度失误，违规变更五龙口停车场设计、对挡水围墙建设质量把关不严，造成重大人员伤亡的责任事件。安全管理体制警钟2020年3月30日，泥石流滑坡引发T179次列车脱轨事故，造成1人死亡4人重伤。列车经过前，已有农民发现滑坡，但地处偏僻，无法将滑坡情况及时定向通知到铁路部门，最终还是造成了事故。为什么管理体制没能把群众参与铁路安全管理的作用发挥出来？安全管理体制警钟铁路安全治理理论模型针对类似铁路安全管理体制存在的问题，中国工程院设立工程院重大咨询研究项目，组织多名院士牵头开展了铁路安全治理体系研究。安全管理体制警钟3.2风险管理风险风险是危害的可能性和严重程度危险是可能受到危害的状态隐患是可能造成危害的外界因素风险的相关术语：1）风险源：指可能导致风险后果的因素或条件的来源；2）风险因素：指可能导致事故概率上升或者事故后果更为严重的潜在原因，是事故发生的间接原因；风险管理目标：在风险成本的最小化的条件下，达到可接受的风险水平或可容忍的风险水平。1风险管理的基本概念偏差原理风险管理的实质是消除或减小实际与期望之间的偏差。实际与期望之间的偏差存在以下几个维度：偏差的方向、偏差的角度、偏差的幅度、偏差的速度。2风险管理的基本原理及其应用偏差原理根据偏差的维度，可以将风险管理的措施分为改变偏差方向的措施、降低偏差幅度的措施、降低偏差速度的措施等。2风险管理的基本原理及其应用预测原理风险管理过程中风险的辨识、分析、决策、监控等活动均是建立在对未来判断的基础上，风险管理的对象是风险源，风险管理的目标是对未来的控制，因而风险管理一定是事前管理，对风险的预测和预判是关键工作。方法分类简介时间序列预测法通过统计生产过程历史数据，并采用简单时序平均数法、加权时序平均数法、指数滑动平均法、神经网络等方法对数据进行分析处理，从而推测生产安全状态的发展趋势。计算模型预测法主要有回归分析法、灰色预测法、马尔科夫预测法等2风险管理的基本原理及其应用预测原理——时间序列预测法王栓林,樊少武,马超.突出危险性预测中的瓦斯浓度实时指标研究[J].煤炭科学技术,2010,38(5):54-57.论文目的：运用时间序列分析法，对煤矿安全监控系统采集的瓦斯浓度数据进行分析，建立突出危险性实时预测综合指标。主要做法：运用时间序列法建立突出危险前兆信息获取模型,包括指数平滑预测模型和瓦斯浓度变化模型。指数平滑模型用来预测瓦斯浓度;瓦斯浓度变化模型包括偏差和方差指标，用于检查突出前兆的瓦斯浓度变化信息。2风险管理的基本原理及其应用预测原理——时间序列预测法2风险管理的基本原理及其应用预测原理——多元回归预测法岳刘杰,齐庆杰.基于多元回归分析的瓦斯浓度预测[J].陕西煤炭,2022,41(01):1-4+9.采用岭回归方法建立了煤层深度、瓦斯含量、煤日产量、煤层厚度和井下风速与瓦斯浓度的关系，建立了瓦斯浓度的预测模型。2风险管理的基本原理及其应用预测原理——马尔科夫预测法随机过程中，有一类具有“无后效性性质”，即当随机过程在某一时刻to所处的状态已知的条件下，过程在时刻t>to时所处的状态只和to时刻有关，而与to以前的状态无关，则这种随机过程称为马尔科夫过程。例：蛙跳问题。假定池中有N张荷叶，编号为1，2，3,……,N，即蛙跳可能有N个状态（状态确知且离散）。青蛙所属荷叶，为它现在所处的状态；因此它未来的状态，只与现在所处状态有关，而与以前的状态无关（无后效性成立）。2风险管理的基本原理及其应用马尔科夫预测法——核心参数：一步转移概率一步转移概率矩阵P（A1→A1）=P11P（A1→A2）=P12P（A1→A3）=P13例：三个状态A1、A2、A3，由当前状态变化为另外状态的概率如下P（A2→A1）=P21P（A2→A2）=P22P（A2→A3）=P23P（A3→A1）=P31P（A3→A2）=P32P（A3→A3）=P33A1

A2A3A1A2A32风险管理的基本原理及其应用马尔科夫预测法——基础假设：稳定性假设根据稳定性假设，利用转移概率可计算多步转移结果，即得到预测结果稳定性假设：若系统的一步状态转移概率不随时间变化，即多步转移的概率和一步转移的概率相同，转移矩阵在各个时刻都相同，称该系统是稳定的。例：前面例子中三个状态A1、A2、A3的初始状态记为（a0，b0，c0），则预测第N步变化后的状态结果为（aN，bN，cN）=（a0，b0，c0）.N2风险管理的基本原理及其应用马尔科夫预测法——案例由于公路运输的发展，大量的短途客流由铁路转向公路。已知去年公路、铁路客运量合计为12000万人，其中铁路10000万人，公路2000万人。历年市场调查结果显示，某铁路局发现今年比上年相比有如下规律：原铁路客流有85%仍由铁路运输，有15%转由公路运输，原公路运输的客流有95%仍由公路运输，有5%转由铁路运输。试预测明年铁、公路客运市场占有率各是多少？根据分析，运输市场符合马氏链模型假定，可用马尔科夫预测法进行预测。2风险管理的基本原理及其应用马尔科夫预测法——案例1、计算去年（初始状态）铁路、公路客运市场占有率“已知去年公、铁客运量合计为12000万人，其中铁路10000万人，公路2000万人。”2风险管理的基本原理及其应用马尔科夫预测法——案例2、建立状态转移概率矩阵“历年市场调查结果显示，某铁路局发现今年比上年相比有如下规律：原铁路客流有85%仍由铁路运输，有15%转由公路运输，原公路运输的客流有95%仍由公路运输，有5%转由铁路运输。”当安全工程问题符合随机过程的“无后效性性质”时，即可采用马尔科夫预测法进行预测。2风险管理的基本原理及其应用各预测方法的不足不足结果因数据处理方法不同而不同预测结果依赖数学模型的优劣方法分类简介时间序列预测法通过统计生产过程历史数据，并采用简单时序平均数法、加权时序平均数法、指数滑动平均法、神经网络等方法对数据进行分析处理，从而推测生产安全状态的发展趋势。计算模型预测法主要有回归分析法、灰色预测法、马尔科夫预测法等最重要的缺点是这两种方法高度依赖历史数据2风险管理的基本原理及其应用（1）风险识别风险识别是风险管理的基础，风险识别即通过定性和定量的方法手段来辨识所有可能对风险管理目标产生不利影响的不确定因素。风险识别主要内容是风险源识别，即识别存在潜在不利影响的客观与主观因素，包括：风险源的存在形式、存在环境及其特征。可采用风险分析调查表、现场检查与交流法等定性识别，也可采用事故树分析法、流程图分析法等定量识别。3风险管理的主要任务（2）风险估测（评估）风险估测是在风险源识别的基础上，估测风险源的风险等级及其可能引起的后果，包括发生损失的后果和无损失发生的后果，及损失发生的概率和损失幅度。风险估测是风险管理工作的基础，然而也是最困难的部分，确定损失发生的概率需要大量的事故、故障发生概率数据作为研究依据，目前关于这些风险事故的相关资料比较缺乏。（有许多国家正在完善风险库。在生产过程中，统计各种条件下风险导致事故的次数、严重程度等，该数据库是生产设计、建设、运营安全管理的重要资料）。3风险管理的主要任务（3）风险评价风险评价是指在风险识别和风险估测的基础上，将风险的大小与可接受的安全水平相比较，决定是否采取控制措施，以及采取何种程度的控制措施。常见的风险评价方法可以分为两类：一类是与安全评价（或危险评价）通称的广义的风险评价，其原理是通过定性或定量的方法，分析系统中的危险有害因素，确定危险性等级。另一类是以风险信息收集和统计推断为基础，仅以确定风险发生的概率或严重程度为目的的狭义风险评价。3风险管理的主要任务（4）风险管理在风险识别与评估的基础上，合理选择技术方案和管理组织措施，以控制风险达到可容忍水平，同时降低风险成本。风险管理决策是对未来做出的判断，风险管理决策的效果往往是在短期内无法评价的，当发生风险事故时，风险管理决策的效果才能有直观的体现。风险管理方案的选择应从控制风险源、减少风险因素、降低损失幅度三个方面进行比较选择。3风险管理的主要任务（5）风险监测与预警风险监测与预警体现了风险管理的预防风险的原则，缺乏风险监测与预警的风险管理只是滞后的被动的管理，风险监测与预警是为了把握风险的动态变化，及时更新风险管理目标、措施以达到全过程的风险管理。3风险管理的主要任务3.3安全管理体系风险预控体系的概念风险预控管理体系是指在一定的经济条件下，在生产企业全寿命周期过程中对系统中已知规律的风险源进行预先辨识、评价、分级，进而对其进行消除、减少及控制，通过企业人、机、环、管的最佳匹配，杜绝有人员伤亡的责任事故，是各类事故造成的损失降低到人们期望和社会可接受水平的闭环风险管理体系。针对风险管理的主要任务，基于PDCA封闭性管理方法，可建立风险预控管理体系。实现“风险源辨识一预警─控制一反馈—发现新风险源—继续处理”的动态环状结构运行，将危险消灭在萌芽状态。3.3.1风险预控管理体系风险预控体系的特点风险预控管理是基于全面质量管理（TQC）思想的，即常说的“三全管理”。“三全管理”是指生产企业的安全管理应实行“全员参与、全过程控制、全方位展开”。其基本特点是将以往的事后检验把关为主，变为预防、改进为主,从管结果变为管因素，把影响安全问题的各因素查出来，发动全员、全部门参加，依靠科学理论、程序、方法，使生产、经营的全方位、全过程都处于受控状态。3.3.1风险预控管理体系风险预控体系的特点（1）全员安全风险预控管理指与安全相关的各相关方都应当对各种可能存在的安全风险进行预先的控制。（2）全过程安全风险预控管理第一层是指企业生命周期的全过程；第二层是指企业各生产流程和生产环节。（3）全方位安全风险预控管理第一个方面是指要综合考虑人、机、环、管各方面存在的风险；第二个方面是要综合考虑经济、技术、管理等各个方面。3.3.1风险预控管理体系体系的建立（风险预控管理的主要流程）序号风险预控管理的基本环节任务1危险源辨识确定管理对象2危险（静态风险）评估确定管控重点3风险管控标准制定明确各种风险控制标准4风险管理措施制定确定措施方法5风险源日常监测监控确定处于受困状态6（动态）风险评估及预警失控及时警示7风险管控及其效果评审实施风险管理措施，并检查体系运行效果，强化体系有效执行，实现持续改进目标3.3.1风险预控管理体系1）危险源辨识危险源辨识的目的是明确安全风险管理的对象和管控的重点。危险源是可能导致死亡、伤害、职业病、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的危害因素。危险源辨识是对企业各单元或各系统的工作活动和任务中的危害因素进行识别，并分析其产生方式及其可能造成的后果（有没有产生风险的可能及大小）。根据危险源辨识的相关法律法规，选取适宜的危险源辨识评价方法进行危险源辨识。如安全检查表法、预先危险性分析（PHA)、危险与可操作性研究、事故树分析(FTA)、事件树分析（ETA）等。体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系1）危险源辨识识别危险源时要考虑6种典型危害、3种时态和3种状态。表16种典型危害做到按分类依次排查体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系1）危险源辨识识别危险源时要考虑6种典型危害、3种时态和3种状态。表23种时态表33种状态体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系2）危险源(静态风险)评估危险源辨识结束后，下一步是进行危险源的（静态）风险评估。按照已经确定的风险等级标准,对辨识出来的危险源的事故风险进行评估，一般采用量化方法，计算出各危险源的风险概率、后果和风险值。3）根据风险情况，制定风险管理标准“人”的管理标准即各岗位员工的行为标准，也就是管理对象在何时何地应该以什么顺序和方式做什么，以及不应该做什么；“机”的管理标准包括设备装备等的完好标准、数量标准、质量标准和正常运转状态；“环”的管理标准为工作环境各指标处于满足人、机安全的标准。体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系4）风险管理措施制定风险管理措施是根据风险管理标准进行的具体风险管控方法和手段。“人”的管理措施包括监督检查、激励机制、安全培训以及挂警示牌提醒等消除各岗位员工的不安全行为的具体方法和手段；“机”的管理措施为对机器设备进行定期检查、检修维护以确保管理对象数量充足、性能可靠、运行正常；“环”的管理措施包括对环境对象的监测，以及环境对象不符合管理标准时应采取哪些措施,保证不在不安全的环境中作业；“管”的管理措施为对现有的组织结构是否合理有效、管理制度是否健全、管理标准和管理措施是否完备、规章制度的落实程序是否合理进行检查并对它们完善的具体方法和手段。体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系5）风险日常监测监控风险监测监控是在生产过程中对已辨识出的危险源及风险源进行监测、检查，并及时向管理部门反馈风险动态信息的过程。有条件的情况下可以采用实时动态系统采集和传递信息。日常监测监控的对象有以下三大类:对于可接受程度的危险源及风险源，需日常监测其变化情况，并判断是否应采取相关管控措施；对于已采取管理措施的危险源及风险源，应监测监控措施实施的情况，以反馈衡量管理措施的效果。风险产生是一个连续不间断的过程，要随时注意监测生产过程中出现的新风险，不断完善风险源管理体系。体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系6）(动态)风险评估及预警(动态)风险评估及预警是在危险源及风险源动态监测的基础上，对其风险大小进行评价，及时发出危险预警指示。风险评估及预警要注意以下两点问题：①要建立、健全企业安全生产风险预警管理制度有章可循，使风险预警制度化、规范法、标准化；②企业安全生产风险预警是个大型的系统工程，只靠人工监测预警是不够的，利用计算机和网络技术开发完善现代化预警管理系统是必要的。7）风险管控及其效果评审实施风险管理措施，并检查体系运行效果，强化体系有效执行，实现持续改进目标。管控效果评审是PDCA模式中的“A”，是反馈环节，保证闭环。体系的建立（风险预控管理的主要流程）3.3.1风险预控管理体系3.4现代安全管理工程思维信息人机环管信息信息信息信息信息技术技术技术技术技术技术人-机-环-管+技术核心思想：用安全的技术或者更安全的技术代替危险的技术或存在高风险的技术。用安全的技术保障系统安全。+信息3.4.1技术安全思维+技术人-机-环-管+信息例，煤矿中机械化综采技术要比原来的炮采技术安全的多，再比如常提到的水力压裂增透技术要比预裂爆破增透技术更安全。（1）技术本身的潜在危险性（静态风险）辨识（2）技术本身的危险性评价（3）技术本身的动态风险评价（4）技术本身的动态风险管控主要任务终极目的：实现技术安全3.4.1技术安全思维本质安全的最初认识是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在（人）误操作或（机）发生故障的情况下，也不会造成事故的功能。由于安全系统把安全问题中的人—机—环境统一为一个“系统”来考虑，不管是从研究内容还是系统目标来考虑，都需要考虑本质安全。因此，本质安全除了要求通过设计等技术手段使系统本身具有安全性之外，还应包括人的安全可靠性、机的安全可靠性、环境的安全可靠性、管理规范和持续改进等特征。3.4.2本质安全新思维本质安全新思维的要求：人员本质安全：作业者完全具有适应生产系统要求的生理、心理条件，具有很好控制各种环节安全运行的能力，具有正确处理系统内各种故障及意外情况的能力。设备本质安全：在设备设计和制造环节上都要考虑到应具有较完善的防护功能，以保证设备和系统都能够在规定的运转周期内安全、稳定、正常的运行。这是防止事故的主要手段；环境本质安全：这里的环境包括空间环境、时间环境、物理化学环境、自然环境和作业现场环境；管理本质安全：安全管理就是管理主体对管理客体实施控制，使其符合安全生产规范，即管理机制、体制等达到安全生产的目的。3.4.2本质安全新思维大数据对安全管理工程的作用一是通过从安全现象中挖掘提炼出安全规律，并进一步整合与呈现形成安全科学理论；二是通过关联分析、趋势分析等进行安全决策、安全预测、安全控制等安全活动，对风险及时预警或控制减少事故发生；三是通过安全数据解释或理解形成安全信息，分析个性化特征提供个性化服务。3.4.3大数据思维安全大数据的特点①数据量大，以总体为样本，数据获取方式从原来的抽样统计转变为“全样本”模式，这是安全大数据与传统安全统计最根本的区别之处；②由于数据量大，传统的数据分析处理方法很多不再适用，需要借助大数据分析的各种方法进行安全的大数据处理分析，特别是众多非结构化数据的结构化实现是从安全大数据中获取信息、挖掘知识的关键；（大数据技术的应用要结合安全数据本身的特点）③海量安全数据，给安全的超前预测提供了可能。3.4.3大数据思维安全大数据的处理加工技术采集技术①数据库采集：传统的关系型数据库（MySQL和Oracle）采集技术、开源类型的数据库采集技术（Kettle、Talend、Sqoop）数据仓库技术（ETL）等；②网络数据采集：一种借助网络爬虫或网站公开API，从网页获取非结构化或半结构化数据，并将其统一结构化为本地数据的数据采集方式；③文件采集：包括实时文件采集技术、日志收集系统采集技术(flume）、日志分析系统（ELK）采集技术等。3.4.3大数据思维安全大数据的处理加工技术处理技术①数据清理：利用清洗工具对有遗漏数据、噪音数据(数据中存在错误、或偏离期望值的数据)、不一致数据进行处理；②数据集成：将不同数据源中的数据，合并存放到统一数据库的存储方法，着重解决三个问题：模式匹配、数据冗余、数据值冲突检测与处理；③数据规约：是指在最大限度保持数据原貌的基础上，最大限度精简数据量，以得到较小数据集的操作，包括：数据方聚集、维规约、数据压缩、数值规约、概念分层等。3.4.3大数据思维安全大数据的处理加工技术分析挖掘技术①可视化分析。借助图形化手段，清晰并有效传达与沟通信息的分析手段。主要应用于海量数据关联分析，即借助可视化数据分析平台，对分散异构数据进行关联分析；②数据挖掘算法，通过创建数据挖掘模型，而对数据进行试探和计算的数据分析手段。它是大数据分析的理论核心；③预测性分析，通过结合多种高级分析功能（特别统计分析、预测建模、数据挖掘、机器学习等），达到预测不确定事件的目的。帮助用户分析结构化和非结构化数据中的趋势、模式和关系，并运用这些指标来预测将来事件。3.4.3大数据思维核心思想是以实现系统安全最优化为目的，运用运筹学的原理和方法对系统中的安全问题进行规划和决策，从而采取最优化的方法解决安全问题。安全管理工程中可以运用的运筹学方法主要包括：规划论（包括线性规划、非线性规划、整数规划和动态规划等）、图论、决策论、对策论、排队论、可靠性理论等。3.4.4运筹学思维规划论的应用案例艾洪舟,何鑫,刘全义,胡茂绮.通用航空山区救援安全航迹规划模型[J/OL].安全与环境学报.针对通用航空山区救援飞行环境的高复杂度地形问题，提出一种基于改进型蚁群算法的三维救援航迹规划模型。研究区域地形仿真图计算后的路径规划图3.4.4运筹学思维图论的应用案例张翌曼等.基于图论