安全评价原理与数学模型（84页

1、,安全评价原理与数学模型,1 安全评价原理,进行安全评价，人们需要辨识工程或系统的危险、有害性及其程度，预测发生事故和职业危害的可能性，掌握其发生、发展的条件、规律，以便采取有效的对策措施和防止事故、减少职业危害，实现安全生产。,在安全评价时，评价的领域、种类、手段 种类繁多，评价系统的特性、属性、特征 千变万化，各不相同。,思维方式却是一致,相关原理；类推原理； 惯性原理；量变到质变原理。,通用基本原理,一个系统的属性、特性与事故和职业危害存在着因果的相关性， 这是系统因果评价方法的理论基础。 1. 系统的基本特征 安全评价把研究的所有对象都视为系统。 系统是指为实现一定的目标，由许多个彼此有机联系、具有独立功能的要素组成的整体。 系统有大有小，千差万别，但所有的系统都具有以下特征。,1.1 相关原理,（1）目的性：任何系统都具有目的性，要实现一定的目标（功能）。 （2）集合性：每一个系统都是由若干个（两个以上）元素组成的整体，或是由若干个层次的要素（子系统、单元、元素集）集合组成的整体。 （3）相关性：一个系统内部各要素（或元素）之间存在着相互影响、相互作用、相互依赖的有机联系，通

2、过综合协调，实现系统的整体功能。 （4）阶层性：在大多数系统中，存在着多个阶层，通过彼此作用，相互影响和制约，形成一个系统整体。 （5）整体性：系统的要素集、相关关系集、各阶层构成了系统的整体。 （6）适应性：系统对外部环境的变化有着一定的适应性。,系统的整体目标（功能）的实现是组成系统的子系统、单元综合发挥作用的结果。不仅系统与子系统、子系统与单元之间有着密切的关系，而且各子系统之间、各单元之间、各元素之间，也都存在着密切的关系。所以，在评价过程中，只有找出这种相关关系，并建立相关模型，才能正确地对系统的安全作出评价。,系统的结构：,E = Max f ( X, R, C ),E最优结合效果； X系统组成的要素集； R要素的相关关系； C要素及其相关关系分布形式； fX、R、C 的结合效果函数。 通过对系统的要素集(X )、关系集(R )和层次分布形式(C )的分析，可阐明系统整体的性质。欲使系统目标达到最佳程度，只有使上述三者达到最优组合，才能产生最优的结合效果E。,最佳组合,最优效果E,实质上讲，安全评价就是寻找 X、 R 、C的最合理的结合形式,寻优,2.系统的结构,工艺过程,

3、系统,分布关系,目的,X集,R集,C集,E集,在评价前,明确相互影响作用制约关系,关系,一定要研究系统的组成要素 要素之间的相互关系 各层次的分布,因果关系 有因才有果，有果必有因，这是事物发展变化的规律。事物的原因和结果之间存在着密切的函数关系。通过研究、分析各个项目（工程）或系统之间的依存关系和影响程度，可以探求其变化的特征和规律，预测其未来的发展变化趋势。 事故和导致事故发生的各种原因（危险因素）之间存在着相关关系，表现为依存关系和因果关系。危险因素是原因，事故是结果，事故的发生是许多因素综合作用的结果。分析各因素的特征、变化规律、影响事故发生和事故后果的程度以及从原因到结果的途径，揭示其内在联系和相关程度，才能在评价中得出正确的分析结论，采取恰当的对策。,例如，可燃气体泄漏爆炸事故是可燃气体泄漏、泄漏的可燃气体与空气混合达到爆炸极限以及存在引燃能源三个因素共同作用的结果；而这三个因素又是设计失误、设备故障、安全装置失效、操作失误、环境不良、管理不当等一系列因素造成的；爆炸后果的严重程度又和可燃气体的性质（闪点、燃点、扩散性、燃烧速度、燃烧热值等）、可燃性气体的爆炸量、空间密闭程

4、度及空间内设备的布置等有着密切的关系，在评价中需要分析这些因素的因果关系和相互影响程度，并定量地加以评述。,事故的因果关系是：事故的发生有其原因因素，而且事故往往不是由单一原因因素造成的，而是由若干个原因因素结合在一起，当符合事故发生的充分与必要条件时，事故就必然会立即爆发，多一个原因因素不需要，少一个原因因素事故就不会发生，而每一个原因因素又由若干个二次原因因素构成，依此类推，还有三次原因因素、四次原因因素等。 消除一次原因因素、二次原因因素、三次原因因素，n次原因因素，破坏发生事故的充分与必要条件，事故就不会产生，这就是采取技术、管理、教育等方面的安全对策的理论依据。,S22w,S222,S221,S2p,S11,S22,S21,S1m,S12,Sn,Sn-1,S2,S1,事故,一次原因(直接原因),二次原因(间接原因),三次原因(间接原因),n次原因(间接原因),图2-1事故及其发生的原因层次分析,找出事故相关关系,评价,建立模型,结论,借鉴历史资料同类情况数据典型案例,越真实越好,具体,定性定量分析,准确,“类推”亦称“类比推理”。类比推理是人们经常使用的一种逻辑思维方法，常用

5、来推出一种新知识。在人们认识世界和改造世界的活动中，类比推理有着非常重要的作用，在安全评价中同样也有着特殊的意义和重要作用。 类比推理是根据两个或两类对象之间存在的某些相同或相似的属性，从一个已知对象具有某个属性来推出另一个对象也具有此种属性的一种推理方法。,1.2 类推原理,例如，颤振曾是空气动力学中的一个难题，飞机的机翼在高速飞行中会产生颤振现象（一种有害的振动），飞行越快，机翼的颤振越强烈，甚至造成机翼折断，发生机毁人亡的空难悲剧。 研究人员从蜻蜒的翅膀上获得了灵感：蜻蜒之所以能够有效地、灵活自如地控制翅膀的颤振，是因为在它的半透明翅膀的前缘有一块加厚的色素斑，这种色素斑称为“翅痣”，可使蜻蜒在快速飞行和转弯时不受颤振的困扰。如果将翅痣去掉，蜻蜓飞行时就变得荡来荡去。 实验证明，蜻蜓翅痣的角组织使蜻蜓飞行时消除了颤振。人们就模仿蜻蜓，在飞机机翼末端的前缘装上了类似的加厚区，颤振现象竞奇迹般地被克服了。,类比推理的基本模式为： 若A、B表示两个不同对象，A有属性P1、P2、Pm、Pn，B有属性P1、P2、Pm ，且nm，则对象B亦具有属性Pn 。对象A与B的类比推理可用如下公式表示

6、：,类比推理的结论不是必然的，所以，在应用时要注意提高其结论的可靠性，其方法有： 要尽量多地列举两个或两类对象所共有或共缺的属性； 两个类比对象所共有或共缺的属性愈本质，则推出的结论愈可靠； 两个类比对象共有或共缺的属性与类推的属性之间如果具有本质的和必然的联系，则推出结论的可靠性就高。,1.平衡推算法 平衡推算法是根据相互依存的平衡关系来推算所缺的有关指标的方法。例如: 利用海因利希关于重伤死亡、轻伤和无伤害事故的比例为129300的规律，在已知重伤死亡数据的情况下，可推算出轻伤和无伤害数据； 利用事故的直接经济损失与间接经济损失的比例为14的关系，可从直接损失推算出间接损失和事故总经济损失； 利用爆炸破坏情况推算离爆炸中心一定距离处的冲击波超压(p，MPa)或爆炸坑(漏斗)的大小，进而推算爆炸物的TNT当量。,2.代替推算法 代替推算法是利用具有密切联系(或相似)的有关资料和数据来推算所需的资料和数据的方法。例如，对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置的资料和数据对其进行评价。在安全评价中，人们常常通过类比同类或类似装置的检测数据进行评价。 因素推算法 因素推算法是根据指

7、标之间的联系，从已知因素的数据推算有关未知指标数据的方法。例如，已知系统事故发生概率P和事故损失严重度S，就可利用风险率R与P、S的关系来求得风险率R。,4.抽样推算法 抽样推算法是根据抽样或典型调查资料推算系统总体特征的方法。这种方法是数理统计分析中常用的方法，以部分样本代表整个样本空间来对总体进行统计分析的一种方法。 5.比例推算法 比例推算法是根据社会经济现象的内在联系，用某一时期、某一地区、某一部门或某一单位的实际比例，推算另一类似时期、类似地区、类似部门或类似单位有关指标的方法。例如，控制图法的控制中心线是根据上一个统计期间的平均事故率来确定的。国外行业安全指标通常也都是根据前几年的年度事故平均数值来确定的。,6.概率推算法 概率是指某一事件发生的可能性大小。事故的发生是一种随机事件。任何随机事件，在一定条件下是否发生是没有规律的，但其发生概率是一客观存在的定值。因此，根据有限的实际统计资料，采用概率论和数理统计方法可求出随机事件出现各种状态的概率。用概率值来预测系统未来发生事故的可能性大小，以此来衡量系统危险性的大小和安全程度的高低。,任何事物在其发展过程中，从其过去到现在

8、以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或一个评价项目（工程）或系统的未来发展趋势。 1.惯性的大小 惯性越大，影响越大；反之，则影响越小。一个生产经营单位，如果疏于管理、违章作业、违章指挥、违反劳动纪律的现象严重，则事故就多；若任其发展则会愈演愈烈，而且有加速的态势，惯性会越来越大。对此，必须立即采取相应对策，破坏这种格局，亦即中止或改变这种不良惯性，才能防止事故的发生。,1.3 惯性原理,2.互相联系与影响 一个项目(工程)或系统的惯性是这个系统内的各个内部因素之间互相联系、互相影响、互相作用并按照一定的规律发展变化的一种状态趋势。因此，只有当系统稳定，受外部环境和内部因素的影响产生的变化较小时，其内在联系和基本特征才可能延续下去，该系统所表现的惯性发展结果才基本符合实际。但是，绝对稳定的系统是没有的，因为事物发展的惯性在外力作用时可使其加速或减速甚至改变方向，这样就需要对一个系统的评价进行修正，即在系统主要方面不变，而其他方面有所偏离时，应根据其偏离程度对所出现的偏离现象进行修正。,任何一个事物在发展变化过程中都存在着从量变到质变的规律。同样，

9、在一个项目（工程）或系统中，许多有关安全的因素也都存在着从量变到质变的规律。在评价一个项目（工程）或系统的安全时，也都离不开从量变到质变的原理。 许多定量评价方法中，有关等级的划分，一般都应用了从量变到质变的原理。如预先危险性分析危险性等级划分，从I ，经过了 、 、 的量变到质变的不同变化层次，即分别为“安全的” 、“临界的” 、“危险的”、“灾难性的”；而在评价结论中，“临界的” 及其以下的级别是“可以接受的”，而“危险的” 、“灾难性的”则是“不能接受的”。,1.4 量变到质变原理,我国根据噪声作业量级(LD8095)，将噪声按噪声值（dB(A)）和接噪时间分别划分为0级、级、级、级和级；而且规定，噪声超过115（dB(A)）的作业，不论接噪时间长短，均属级。爆炸时产生的冲击波超压p(MPa)值达到0.020.03时，人体“轻微损伤”；达到0.030.05时，人体“听觉器官损伤或骨折”；达到0.050.10时，人体“内脏严重损伤或死亡”；大于0.10时，则大部分人员死亡。时间就是生命，心跳停止46min后，由于大脑严重缺氧而使脑细胞受到严重损害，甚至不能恢复，需要立即进行心肺复苏：心跳停止4min内复苏者有50可能被救活；46min开始复苏者，10可被救活；超过6min复苏者，存活率只有4；10min以后开始复苏者，存活的可能性更小。,我国对硫化氢危害的描述,四个评价原理是人们经过长期研究和实践总结出来的。 掌握评价的基本原理可以建立正确的思维程序，对于评价人员开拓思路、合理选择和多活运用评价方法都是十分必要的。 由于世界上没有一成不变的事物，评价对象的发展也不是过去状态的简单延续，评价的事件也不会是自己的类似事件的机械再现，相似不等于相同。因此，在评价过程中，还应对客观情况进行具体细致的分析，以提高评价结果的准确程度。,2 安全评价模型,评价模型不是直接研究现实世界的某一现象或过程的本身，而是设计出一个与该现象或过程相类似的模型，通过模型间接地研究该现象和过程。 2.1 安全评价模型简介 1）形象模型 形象模型是系统实体的放大或缩小，如建

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