前g

系統(tǒng)安全工程是近二十多年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)工程科學(xué)，可用來(lái)識(shí)別、分析和消除潛在的

危險(xiǎn)，使系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)減少到可接受的水平。它在保證工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品安全方面，口顯示了明

顯的效果。雖然它興起的時(shí)間不長(zhǎng)，但已日趨成熟。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，這一工程科學(xué)已

得到了較廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)生產(chǎn)中必須采用的技術(shù)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)或管理部

門(mén)中，從事安全技術(shù)或管理工作的安全工程師，必須具備系統(tǒng)安全工程的知識(shí)，掌握危險(xiǎn)分

析方法。

為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)安全高級(jí)技術(shù)人才的需要，近年來(lái)我國(guó)部分高等院校開(kāi)始設(shè)置安全

工程專業(yè)，并在該專業(yè)中開(kāi)設(shè)了系統(tǒng)安全工程方面的課程。許多工礦企業(yè)和政府部門(mén)也紛紛

舉辦崗位培訓(xùn)班，為在職的安全技術(shù)與管理人員講授這門(mén)工程科學(xué)。各種層次的教學(xué)，都需

要一本教材，本書(shū)就是為了這一目的而編寫(xiě)的。

本書(shū)主要內(nèi)容包括三大部分：第一部分從第一章到第二章，主要講述安全與安全科學(xué)，

系統(tǒng)、系統(tǒng)安全和系統(tǒng)安全的概念，危險(xiǎn)分析與危險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念和危險(xiǎn)評(píng)價(jià)的某些方法等；

第二部分從第三章到第六章，這部分是本書(shū)的基本部分，主要講述危險(xiǎn)識(shí)別與分析方法，其

中應(yīng)用較廣泛的危險(xiǎn)分析方法一一故障樹(shù)分析占了這部分的主要篇幅，該部分還介紹了系統(tǒng)

安全大綱的主要內(nèi)容；第三部分是本書(shū)正文的最后一章，主要講述安全價(jià)值分析的概念及計(jì)

算方法。在本書(shū)的附錄中，列出了故障樹(shù)定性分析和生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)危險(xiǎn)分析的許多實(shí)例以及

貨幣時(shí)間價(jià)值計(jì)算的基本知識(shí)，供讀者在學(xué)習(xí)本書(shū)正文內(nèi)容時(shí)參考。

本書(shū)中列舉的大量實(shí)例，主要取自航空航天部組織編寫(xiě)的內(nèi)部資料《技安工作資料選編》

第13期增刊和《航空工業(yè)勞動(dòng)保護(hù)》增刊第15期。對(duì)資料中不妥之處，作者作了修正。書(shū)中

第七章安全價(jià)值分析的應(yīng)用實(shí)例和附錄B中的內(nèi)容，分別是按照作者指導(dǎo)的學(xué)生於賢文和姚

源來(lái)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中完成的工作，經(jīng)整理修正后寫(xiě)成的。

鑒于系統(tǒng)安全工程是一門(mén)尚在發(fā)展中的科學(xué)，限于作者的水平，書(shū)中不妥與錯(cuò)誤之處，

懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

目錄

前言

第一章緒論

第一節(jié)安全與安全科學(xué).............................................(1)

第二節(jié)系統(tǒng)的概念..................................................(2)

第三節(jié)術(shù)語(yǔ)與定義..................................................(4)

第四節(jié)系統(tǒng)安全與系統(tǒng)安全工程.......................................(5)

習(xí)題................................................................(6)

第二章危險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)

第一節(jié)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)..................................................(7)

第二節(jié)危險(xiǎn)分析..................................................(10)

習(xí)題.............................................................(21)

第三章故障樹(shù)的編制

第一節(jié)樹(shù)形圖的概念................................................(23)

第二節(jié)故障樹(shù)的符號(hào)................................................(24)

第三節(jié)故障樹(shù)的編制過(guò)程............................................(27)

第四節(jié)故障樹(shù)舉例..................................................(27)

第五節(jié)編制故障樹(shù)可遵循的規(guī)則......................................(29)

習(xí)題...............................................................(31)

第四章故障樹(shù)的定性分析

第一節(jié)布爾代數(shù)...................................................(34)

第二節(jié)最小割集....................................................(36)

第三節(jié)最小割集的算法..............................................(37)

第四節(jié)最小徑集與對(duì)偶故障樹(shù)........................................(51)

第五節(jié)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析.....................................(53)

第六節(jié)故障樹(shù)定性分析的步驟及舉例...................................(58)

習(xí)題...............................................................(60)

第五章故障樹(shù)的定量分析

第一節(jié)基本事件的發(fā)生概率..........................................(63)

第二節(jié)頂上事件發(fā)生概率的計(jì)算.........................................(66)

第三節(jié)基本事件的概率重要系數(shù)和危險(xiǎn)重要系數(shù).........................(72)

第四節(jié)結(jié)構(gòu)重要系數(shù)的另一種算法.......................................(74)

習(xí)題....................................................................(75)

第六章系統(tǒng)安全大綱

第一節(jié)系統(tǒng)安全要求...................................................(76)

第二節(jié)系統(tǒng)安全任務(wù)...................................................(80)

第七章系統(tǒng)的安全價(jià)值分析

第一節(jié)事故損失價(jià)值的計(jì)算............................................(81)

第二節(jié)損失期望值的計(jì)算...............................................(82)

第三節(jié)安全價(jià)值分析..................................................(83)

第四節(jié)應(yīng)用實(shí)例....................................................(86)

習(xí)題................................................................(91)

附錄A故障樹(shù)定性分析實(shí)例...............................................(93)

附錄B生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)危險(xiǎn)分析實(shí)例.........................................(103)

附錄C貨幣的時(shí)間價(jià)值計(jì)算...............................................(112)

參考文獻(xiàn).................................................................(H6)

第一章緒論

第一節(jié)安全與安全科學(xué)

科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，極大地改善了人類的環(huán)境，較充分地滿足了人類生存的各類

需要。但是，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，往往會(huì)帶來(lái)一些意想不到的危害，這些危害直接或間接地威

脅著人類的安全與健康。在科學(xué)技術(shù)尚不甚發(fā)達(dá)的時(shí)期，發(fā)生這些危害，都有較明顯的征兆，

容易被人們覺(jué)察與發(fā)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些危害的征兆變得越來(lái)越隱蔽，很難被預(yù)

先覺(jué)察與發(fā)現(xiàn)，變成了“隱患”。而且，這些“隱患”也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日益增多。發(fā)

生危害的后果和對(duì)人類安全與健康的威脅也日益嚴(yán)重。據(jù)美國(guó)政府公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，美國(guó)

1979年全年因各類事故造成的損失，死亡103500人，十萬(wàn)人喪失了勞動(dòng)能力，損失費(fèi)用達(dá)

375.74億美元。1984年，印度的一次農(nóng)藥毒氣泄漏，造成2500人死亡，12500人中毒的慘劇。

1987年3月15日凌晨，我國(guó)哈爾濱亞麻廠正在進(jìn)行正常生產(chǎn)的梳麻、前紡和準(zhǔn)備三個(gè)車間的

聯(lián)合廠房，突然發(fā)生爆炸起火。傾刻間，當(dāng)班的477名職工人部分被圍困在火海之中。這起事

故使1.3萬(wàn)平方米的廠房遭到嚴(yán)重破壞，近200臺(tái)機(jī)器、設(shè)備被砸壞和燒毀，58名職工喪生，

重傷65人，輕傷112人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)881.9萬(wàn)元。慘痛的事實(shí)，迫使人們?cè)诎l(fā)展生產(chǎn)和科

學(xué)技術(shù)的同時(shí)，為了保障自身的安全與健康，必須采取有效的措施防止危害的發(fā)生或控制危

害，使其造成的對(duì)人的安全與健康的威脅和財(cái)物的損失達(dá)到最小的程度。

以上提及的安全問(wèn)題，僅涉及到人們?cè)谑褂眉夹g(shù)時(shí)遇到的危害，血不包含社會(huì)治安，國(guó)

家安全等更廣泛的含意。因此，通常把這類安全稱為“技術(shù)安全”。國(guó)外，稱為“產(chǎn)業(yè)安全”

或“職業(yè)安全與健康”。本書(shū)中提及的安全均指技術(shù)安全。

安全問(wèn)題中，危害的發(fā)生與后果的情況有兩類。一類是突然發(fā)生的事故，另一類是由于

作業(yè)環(huán)境中存在的某些物理或化學(xué)的危害，如噪聲，毒物，粉塵，輻射等使人體遭受損傷。

涉及前一類危害的問(wèn)題，被認(rèn)為是“職業(yè)安全”問(wèn)題，而后者被認(rèn)為是“職業(yè)衛(wèi)生”c因此

又出現(xiàn)了“安全”是針對(duì)事故而言的狹義的含意。

伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的使用，出現(xiàn)了種類繁多難于識(shí)別的“隱患”，需要應(yīng)用科學(xué)的方法

與技術(shù)去識(shí)別、防止與控制。因此，近年來(lái)在工程技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn)了一門(mén)專門(mén)的工程技術(shù)

—安全工程?？茖W(xué)技術(shù)門(mén)類繁多，每一種技術(shù)領(lǐng)域中都存在安全問(wèn)題，而且在使用技術(shù)時(shí)

均涉及人、機(jī)器與環(huán)境。所以，安全工程是涉及各種技術(shù)領(lǐng)域以及社會(huì)科學(xué)的一種綜合性的、

交又性的專門(mén)技術(shù)。

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)以及日常生活中，日益增高對(duì)保護(hù)自身

的要求，使安全工程這門(mén)新興的工程學(xué)科獲得了較快的發(fā)展，人們對(duì)勞動(dòng)保護(hù)方面問(wèn)題的研

究越加深入細(xì)致，從而形成了科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的門(mén)類——安全科學(xué)。

安全科學(xué)是分析、評(píng)價(jià)和控制人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)中任何危害人類健康和安全的因素和研究

這些因素的規(guī)律，以及可能發(fā)生的危害，使人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)的科學(xué)。

?1

安全科學(xué)的目的和作用是研究保護(hù)人類自身在生產(chǎn)中的安全與健康，幫助人們認(rèn)識(shí)各類

危害的原因，以便改進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用方法。人們不論在日常生活還是在工業(yè)生產(chǎn)與社會(huì)活動(dòng)中

與各類機(jī)器和環(huán)境發(fā)生接觸與聯(lián)系，構(gòu)成了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。所以，人、機(jī)、環(huán)境三要素組成

了安全科學(xué)研究的基本內(nèi)涵。

人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，人的系統(tǒng)，機(jī)器系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)。人的安全和健康

是被保護(hù)的主體，應(yīng)首先考慮對(duì)人的研究。有關(guān)人的研究屬人體科學(xué)，可見(jiàn)人體科學(xué)與安全

科學(xué)有著密切的關(guān)系。因此，在安全科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程技術(shù)三個(gè)層次中包含

了人體科學(xué)的某些學(xué)科。在基礎(chǔ)科學(xué)層次中有心理學(xué)、生理學(xué)。在技術(shù)科學(xué)層次中有生物力

學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)、工效學(xué)。在工程技術(shù)層次中有安全人機(jī)工程等。

機(jī)器系統(tǒng)是人的勞動(dòng)手段和工具，它們的工作特性，可靠性與穩(wěn)定性直接影響人類的健

康與安全。所以，機(jī)器的可靠性與穩(wěn)定性也是安全科學(xué)研究的重要因素。因此，在安全科學(xué)

的技術(shù)科學(xué)層次中包含可靠性工程，結(jié)構(gòu)安全和失效分析理論。在工程技術(shù)層次中包含機(jī)器

安全技術(shù)（如鍋爐安全技術(shù)、壓力容器安全技術(shù)、電器安全技術(shù)、起重搬運(yùn)安全技術(shù)、焊接安全

技術(shù)等）以及各類系統(tǒng)的安全技術(shù)（礦山安全技術(shù)、冶金安全技術(shù)、航空航天安全技術(shù)和交通

安全技術(shù)等）。

環(huán)境系統(tǒng)對(duì)人與機(jī)都有影響，同樣地，它做為影響安全的因素受到重視。因此，環(huán)境科

學(xué)與安全材料也有著密切的關(guān)系，在安全科學(xué)的技術(shù)層次上有環(huán)境學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)，在工程技

術(shù)層次上有環(huán)境安全技術(shù)（工業(yè)防毒技術(shù)、噪聲與振動(dòng)控制、輻射防護(hù)技術(shù)等）。

人、機(jī)、環(huán)境三要素組成了安全科學(xué)的內(nèi)涵，在考慮系統(tǒng)的安全問(wèn)題時(shí)，不能只考慮某一

要素，因?yàn)槿?、機(jī)、環(huán)境組成一個(gè)有機(jī)的整體，三者是相互作用的，相互依賴的，所以必須運(yùn)

用系統(tǒng)科學(xué)的方法研究解決問(wèn)題，由此產(chǎn)生了系統(tǒng)安全工程這門(mén)學(xué)科系統(tǒng)科學(xué)屬橫向?qū)W

科，它引入了系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、功能、反饋、控制、信息等一系列概念，分別從不同側(cè)面揭示客觀世界

的本質(zhì)聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，溝通了自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的聯(lián)系。而且系統(tǒng)科學(xué)使人們擺脫了傳

統(tǒng)的思維形式和研究方法的束縛，強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)整體，信息等觀點(diǎn)出發(fā)，如實(shí)地把研究對(duì)象視為

完整的有機(jī)體和復(fù)雜系統(tǒng)，定量地分析和處理問(wèn)題，從而為安全科學(xué)技術(shù)的研窕提供了一套

嶄新的方法和程序，這說(shuō)明安全科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)也存在著密切的關(guān)系。系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)

中的系統(tǒng)學(xué)，技術(shù)科學(xué)中的信息論，運(yùn)籌學(xué)和控制論也成為安全科學(xué)相應(yīng)層次中應(yīng)包含的學(xué)

科，而系統(tǒng)安全工程就成了安全科學(xué)的工程技術(shù)層次中的一門(mén)重要現(xiàn)代技術(shù)。

以上所述，完整地描繪出了安全科學(xué)體系結(jié)構(gòu)的四個(gè)層次，如圖1T所示。

第二節(jié)系統(tǒng)的概念

當(dāng)今，人們對(duì)系統(tǒng)一詞加不陌生，是經(jīng)常遇到和經(jīng)常使用的一個(gè)詞。比如，文教系統(tǒng)、

工業(yè)系統(tǒng)、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)、飛磯和船舶的動(dòng)力系統(tǒng)等等。所謂系統(tǒng)是指：由相互作用和相互

依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體。

任何一個(gè)系統(tǒng)都是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的組成部分結(jié)合而成。這些組成部分不是簡(jiǎn)單的機(jī)

械混合，而是相互作用、相互依賴的。系統(tǒng)的特性是由各個(gè)組成部分的特性及它們之間相互

作用、相互影響而形成，企產(chǎn)生系統(tǒng)的特定功能。比如I,工廠的一個(gè)車間是一個(gè)以作業(yè)為對(duì)象

的作業(yè)系統(tǒng)，車間中進(jìn)行各類工作的人員、機(jī)器設(shè)備和能源等是這一系統(tǒng)的組成部分。車間

?2?

15

學(xué)

基

謂

科

學(xué)

^工運(yùn)控信可結(jié)失勞環(huán)

^效籌制息靠構(gòu)效動(dòng)境技

心學(xué)學(xué)論論性衛(wèi)學(xué)術(shù)

勿,全析

理工生科

?學(xué)程和理學(xué)學(xué)

.

*

系安

安統(tǒng)全

全

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工工技

心琳

條充

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程作術(shù)

程

構(gòu)

系結(jié)

學(xué)體

全科

1安

圖1-

分來(lái)

成部

個(gè)組

每一

統(tǒng)的

對(duì)系

功能

特定

這一

序，

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些加

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或完

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加工

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成

個(gè)組

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