係統安全分析評價技術方法對比

1概述 　　在工業生產及企業運作過程中，保證係統 安全運行是極其重要的。“ 安全第一”的基本方針已成為企業生存與發展的“生命線”。對生產係統實施 安全 03manbetx 與 評價越來越受到人們重視。 　　係統 安全 03manbetx 評價就是運用相關性原理、類推和概率推斷 評價原理、慣性原理等係統安全理論，對工業生產係統（包括生產工藝過程、生產裝置、工作環境以及工作人員等）的安全狀況進行定性定量診斷 03manbetx ，對係統存在的 02manbetx.com 隱患進行辨識預測。從係統安全觀點出發，對生產係統進行全麵 03manbetx ，掌握係統的組成及功能任務，熟悉係統與環境的相互關係及變化趨勢，進而辨識預測出係統的薄弱環節，得出係統發生危險的可能性和危險程度，對消除危險、防止災害，改進係統安全狀況有重要作用，還能使生產係統在規定的功能 、時間、成本等邊界限製條件下，達到人員傷害和設備財產損失最小，投資效益最好。實踐證明，係統安全分析與 評價是實現係統安全的重要手段。對於諸如航空航天、交通運輸、機械、化工、煤炭、礦山等複雜集成項目及變量眾多的係統，更應仔細地進行係統安全分析與評價。隻有分析評價的正確，才能采取適宜的安全預防 措施，消除和控製 02manbetx.com 的發生。 　　係統安全分析與評價技術是用以完成係統安全分析與評價的各種分析評價方法的總稱。在係統安全分析與評價過程中，針對生產係統、工作環境、研究對象等因素的不同，國內外相繼提出了幾十種具體的係統安全分析與評價技術方法。例如：故障樹分析（FTA）、事件樹分析（ETA）、故障模式與影響分析（FMEA）、 管理疏忽與危險樹分析（MORT）、預先危險分析（PHA）、故障危險分析（FHA）、係統安全檢查表（SCL）、危險指數法等等。這些安全分析與評價技術方法對促進安全生產、減少生產 02manbetx.com 發揮了重要作用。但是，由於各種係統安全分析評價方法是各行業部門在特定的安全分析評價需要的基礎上根據各自的特殊情況研究提出的，不同的分析評價方法有不同的研究思路和側重點，許多方法是從國外直接翻譯引進的，還有一些方法名稱不同而內容相近。同時，係統安全狀況與技術水平、人員素質、 管理水平、社會環境等諸多因素密切相關。因此，每種分析評價方法都有一定的適用範圍和局限性。這樣，對各種係統安全分析評價技術方法進行對比研究，針對具體的應用係統，選擇切實可行的安全分析方法有著重要意義。 　　2國內外係統安全分析評價技術方法簡介 　　2.1定性分析評價方法 　　定性分析評價方法主要是根據工作經驗和判斷能力對生產係統的工藝、設備、環境、 管理、人員等方麵的安全狀況進行定性分析與評價。安全檢查表法（SCL）、預先危險分析（PHA）、故障危險分析（FHA）、運行危險分析（OHA）、係統危險分析及子係統危險分析（SHA、SSHA）、故障類型、影響及致命度分析（FMEA、CA、FMECA）、危險可操作性研究（OS）等方法均可歸屬於定性分析評價方法。這類方法的特點是理論簡單、便於操作、評價過程及結果直觀。該方法一般通過檢查表形式來實施，在我國 安全 管理實踐中得到了廣泛應用。 　　2.2概率危險評價技術 　　概率危險評價技術是根據係統元部件或子係統的 02manbetx.com 發生概率，求解整個係統的事故發生概率。這類分析評價技術方法常用故障樹分析法（FTA）、事件樹分析法（FTA）來具體實施。應用概率危險評價技術，通過對係統可能發生的事故進行事故樹分析或事件樹分析，建立數學模型、選定目標函數，然後求解。該方法是一種定性定量相結合的技術方法，通常要求基礎數據準確、邏輯分析正確、判斷和假設合理。 　　2.3危險指數評價方法 　　典型的危險指數評價方法有美國DOW化學公司的火災、爆炸指數法，英國帝國化學公司蒙德工廠的MOND評價法，日本勞動省的六階段安全評價法，我國化工廠普遍采用的危險程度分級方法等。定量指數的采用使得化工廠這類係統結構複雜、用概率難以表述各類因素危險性的危險源的評價有了一個可行的方法。危險指數評價方法以危險物質為基礎，同時考慮了工藝過程中其他諸如操作方式、工藝條件、設備狀況、物料處理、安全裝置等因素的影響，來計算各單元的危險度數值，然後按照數值大小劃分危險度等級。該方法操作簡單實用，廣泛應用於石油化工、兵器工業等領域。 　　2.4基於人機環管四因素的係統綜合評價方法 　　該方法主要通過對係統綜合管理、係統危險性、設備危險性、作業環境、人員素質等因素進行可靠性分析，從係統固有危險性、係統 安全管理及係統現實危險性三個方麵，建立綜合的係統安全分析評價方法。它在我國機械、化工、航空、地質、冶金、煤炭等行業不同程度地得到了應用。該方法在工藝設備比較規範、操作人員比較穩定、管理檔案及統計數據比較齊全的條件下有較高的置信度。 　　2.5係統安全分析的人工神經網絡方法 　　因影響係統安全性的基本因素多，關係複雜，數據幹擾大，因素測度難以確定，將高度非線性的人工神經網絡模型應用於係統安全分析評價，通過不同層之間神經元之間的學習、組織和推理，以網絡輸出層的評價模式作為分析評價的結果，為係統安全分析與評價提供了新思路。 　　3係統安全分析評價技術方法對比分析研究 　　經過對上述各種係統安全分析評價技術進行對比研究，可以發現，各種技術方法之間既有緊密的聯係，又有明顯的區別。從時間域（主要指係統生命周期）、空間維（主要指宏觀、微觀）等不同角度及層次上分析研究，可以得到以下幾個特點。 　　3.1時間域角度分析，盡管係統安全分析評價方法很多，但其具體應用可以歸為3個階段。其一為係統 設計階段，此時需要對其技術路線、工藝流程、設備設施等進行安全分析與評價，以使係統投產後達到最佳安全狀況；其二為生產過程分析評價階段，以辨識運行係統、設備設施的安全可靠性，以保證係統處於良性循環狀態；其三為係統壽命終結階段，係統設備零部件 設計壽命即將完結，可靠性能變差，對其進行安全分析評價，以保證係統安全正常運轉。對應生產係統運行壽命周期各階段，可以先後或交叉應用預先危險分析（PHA）、故障危險分析（FHA）、操作危險分析（OHA）、係統危險分析及子係統危險分析（SHA、SSHA）、故障類型、影響及致命度分析（FMEA、CA、FMECA）等技術方法。一般在一項工程活動（包括設備、設施、生產等活動）之前，對其係統危險性還沒有很深的認識，可以運用PHA對係統存在的危險性類別、出現條件、可能導致事故的後果等，作一宏觀概略性的分析，以避免不 安全技術路線、危險物質、工藝和設備的潛伏。在係統初步 設計進行一段之後 ，進入技術 設計階段就可開始運用SHA、FHA、OHA、FMECA等技術對具體子係統、設備故障、典型致命性故障等進行安全性分析評價。 　　3.2從空間維的角度分析，係統安全分析評價技術既有宏觀分析，亦有微觀剖解。由各種技術方法不難看出，工業安全分析評價技術基本上分為兩大體係，一種是對工藝過程和生產裝置危險度的評價分析體係，另一種則是對係統的安全性和可靠性的分析體係。前者以美國DOW化學公司使用的對化工裝置和過程的火災爆炸危險度評價及相應的安全 措施方法為代表，包括杜邦公司，美國 保險協會，日本勞動省六階段安全評價法、英國帝國化學公司MOND 標準等許多改進類型。後者是以事故樹分析為代表，包括FTA、ETA、FMEA、FMECA、OS等。以DOW化學公司和日本勞動省為代表的對工藝過程和生產裝置危險度的評價分析屬於概略性的分析評價方法，它是從商品化上對工藝過程和生產裝置的危險程度進行評定，而不是具體分析會出現什麼樣的危險以及危險的發生過程。以事故樹分析為代表的安全性和可靠性的分析則屬於詳細的分析評價方法，是具體地分析和查明係統會產生什麼故障和事故，受那些因素的影響以及這些影響因素之間的相互關係。如FMEA方法就是對子係統或設備元部件可能會發生的故障類型、狀態以及對子係統甚至整個係統的影響進行分析，其中特別嚴重的故障類型還要進行致命度分析。在實際應用過程中，往往通過宏觀分析，找出事故隱患，再通過微觀仔細剖解，尋找發生事故隱患的原因和可能性，以防止事故的發生。 　　3.3從係統安全分析評價方法的性質特點考慮，其既有定性的分析，也有定量的計算。如SCL、PHA、FMECA、MORT、SHA等屬於定性分析，FTA、ETA為定性定量結合分析，以DOW化學公司為代表的指數分析則屬定量計算。定性分析主要用於工廠考察、審查、診斷和安全檢查，主要包括設計階段、施工階段、安全審查和試運行階段、正常運行階段的危險評價。諸如廠址選擇及工廠環境布置、工藝過程的潛在危險性、機構設備的安全裝置、誤操作防止裝置、儀器儀表、安全應急 措施評價等等。定量評價的目的在於判定事故危險的程度，用定量的形式將危險性表示出來，便於人們將其與相關的 標準規範進行比較，從而進行事故預防和控製。定量指標可分為兩類，以係統安全性和可靠性為基礎的定性定量綜合分析評價方法，先查明係統隱患，求出損失率，再與相關的安全 標準進行比較，若小於規定的安全 標準，則說明其處於安全狀態，否則則意味著危險，另以物質係數為基礎，以DOW化學公司和日本勞動省為代表的綜合評分定量評價分析辦法，其方法是將物質的危險性折合成火災、爆炸、毒物擴散等定量指數，符合相關安全等級分數的指數則算是安全，否則屬於危險。 　　3.4從邏輯思維方法分析，可將安全分析方法劃分為4種形式：一種是從基本故障類型或各種失誤（原因）推測可能導致的災害事故（結果），如FMECA從具體故障開始，分析並判明其對係統的影響結果；一種是對既定的災害事故按係統的構成逐項展開，以探明原因或結果，如FTA以頂上事件為出發點，將構成其原因的事件按因果關係逐項列出，直至分析到部件故障為止，它實際上是一種演繹推理分析過程，而ET則是從總體上分析事故發生發展的動態過程和相關因素，並可以從中判明事故結果及嚴重程度，它實際上是一種邏輯歸納分析過程；再一種是從已知的中間原因（如工藝參數的變動），推測其可能導致的後果，並找出原因，如OS則是探討狀態參數（如溫度、壓力、流量、組分等）變動（偏差）的影響及其發生的原因；還有一種如人工神經網絡模型、可以理解為反饋型，從影響係統安全的基本因素開始，通過正向推理、誤差校正、反饋學習等過程，對係統安全狀況進行分析評價。 　　4係統安全分析與評價的實際應用要點 　　工業生產係統是一個包含許多子係統、擁有眾多不同類型設備、設計方案時有改變的開放綜合型複雜大係統，分析評價對象涉及到係統中人員素質、機械裝備、管理狀況、環境設置、物料質量等各方麵。經驗表明，很難用單一的方法完成分析評價任務。從各種係統安全分析與評價方法特點也可以看出，其本身就是一個定性定量、宏觀微觀、局部整體的方法綜合。因此，我們在實際應用過程中根據自己的分析思路，以及研究係統及研究對象的複雜性以及分析條件的局限性，從係統生命周期、定性定量、整體局部等多層次考慮，在充分分析其相關信息資料的基礎上，從方法的科學化、綜合性、適用性出發，選擇切實可行的分析評價方法。如果所分析的係統較為簡單，如標準化的常規設備，不要求嚴格的危險計算結果，一般僅需綜合應用幾種定性分析方法，找出係統存在的事故隱患即可。對於比較複雜的分析係統，則必須進行定性定量等全麵分析計算。在具體應用中，我們可以用事件樹對係統危險進行動態分析，預測係統可能發生的各種事故後果，並進行定量風險評價，選擇其中風險率超過允許界限的結果事件為頂上事件進行事故樹分析，以便對形成該結果事件的事故機理進行微觀分析，尋求控製事故的安全 措施，使係統風險率降低到規定安全指標以下。在進行ETA、FTA分析之前，若能采用PHA進行危險初步分析，對一些典型事故進行一些FMFA分析，必能得到更佳的安全分析效果。日本勞動省提出的化工裝置安全評價六階段法，實際上就是包含了定性定量及故障樹分析等多種分析評價方法的綜合分析方法。我國機械、化工、煤炭、冶金、航空等部門行業普遍推行的安全分析評價方法，其對象覆蓋了人民素質、管理狀況、生產設施、作業環境等方麵，應用了定性分析及定量計算，也是比較典型的綜合分析評價方法。