安全系統(tǒng)簡介

　　安全系統(tǒng) 由與生產(chǎn)安全問題有關(guān)的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的若干個因素結(jié)合成的具有特定功能的有機整體。

　　在工業(yè)企業(yè)里，人機系統(tǒng)、安全技術(shù)、職業(yè)衛(wèi)生和安全管理構(gòu)成了一個安全系統(tǒng)。它除了具有一般系統(tǒng)的特點外，還有自己的結(jié)構(gòu)特點。第一，它是以人為中心的人機匹配、有反饋過程的系統(tǒng)。因此，在系統(tǒng)安全模式中要充分考慮人與機器的互相協(xié)調(diào)。第二，安全系統(tǒng)是工程系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的結(jié)合。在系統(tǒng)中處于中心地位的人要受到社會、政治、文化、經(jīng)濟技術(shù)和家庭的影響，要考慮以上各方面的因素，系統(tǒng)的安全控制才能更為有效。第三，安全事故（系統(tǒng)的不安全狀態(tài)）的發(fā)生具有隨機性，首先是事故的發(fā)生與否呈現(xiàn)出不確定性；其次是事故發(fā)生后將造成什么樣的后果在事先不可能確切得知。第四，事故識別的模糊性。安全系統(tǒng)中存在一些無法進行定量的描述的因素，因此對系統(tǒng)安全狀態(tài)的描述無法達到明確的量化。安全系統(tǒng)工程 活動要根據(jù)以上這些特點來開展研究工作，尋求處理安全問題的有效方法。

安全系統(tǒng)百科

　　安全系統(tǒng) 由與生產(chǎn)安全問題有關(guān)的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的若干個因素結(jié)合成的具有特定功能的有機整體。

　　在工業(yè)企業(yè)里，人機系統(tǒng)、安全技術(shù)、職業(yè)衛(wèi)生和安全管理構(gòu)成了一個安全系統(tǒng)。它除了具有一般系統(tǒng)的特點外，還有自己的結(jié)構(gòu)特點。第一，它是以人為中心的人機匹配、有反饋過程的系統(tǒng)。因此，在系統(tǒng)安全模式中要充分考慮人與機器的互相協(xié)調(diào)。第二，安全系統(tǒng)是工程系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的結(jié)合。在系統(tǒng)中處于中心地位的人要受到社會、政治、文化、經(jīng)濟技術(shù)和家庭的影響，要考慮以上各方面的因素，系統(tǒng)的安全控制才能更為有效。第三，安全事故（系統(tǒng)的不安全狀態(tài)）的發(fā)生具有隨機性，首先是事故的發(fā)生與否呈現(xiàn)出不確定性；其次是事故發(fā)生后將造成什么樣的后果在事先不可能確切得知。第四，事故識別的模糊性。安全系統(tǒng)中存在一些無法進行定量的描述的因素，因此對系統(tǒng)安全狀態(tài)的描述無法達到明確的量化。安全系統(tǒng)工程 活動要根據(jù)以上這些特點來開展研究工作，尋求處理安全問題的有效方法。

　　設(shè)計原則

　　工業(yè)上的安全系統(tǒng)主要包括信號報警及安全儀表系統(tǒng)，它們是保證安全生產(chǎn)的重要措施之一。大多數(shù)化工過程要求信號報警、安全儀表系統(tǒng)采用失效安全的原則，使設(shè)備在特定的故障發(fā)生時轉(zhuǎn)入預(yù)定義的安全狀態(tài)。另外，工業(yè)生產(chǎn)裝置中的儀表與設(shè)備經(jīng)常會有防腐、防塵、防震、防電磁干擾、防爆等要求。安全系統(tǒng)的設(shè)計原則如下：（1）信號報警、聯(lián)鎖點的設(shè)置，動作設(shè)定值以及調(diào)整范圍必須符合生產(chǎn)工藝的要求；（2）在滿足安全生產(chǎn)的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量選擇線路簡單、元器件數(shù)量少的方案；（3）安全相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)安裝在振動小、灰塵少、無腐蝕氣體、無電磁干擾的場所；（4）應(yīng)用DCS和PLC時，可采用經(jīng)權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證的DCS/PLC來構(gòu)造安全相關(guān)系統(tǒng)；（5）安全相關(guān)系統(tǒng)中安裝在危險場所的檢出裝置、執(zhí)行器、按鈕、信號燈、開關(guān)等應(yīng)當(dāng)符合所在場所的防爆、防火要求；（6）安全相關(guān)系統(tǒng)的供電要求與一般儀表供電等級相同，為保證重要安全儀表系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的工作，應(yīng)當(dāng)為其配備不間斷電源。

　　設(shè)計步驟

　　安全系統(tǒng)設(shè)計步驟如下：第一步：定義風(fēng)險等級在生產(chǎn)裝置中引進安全防護手段，其作用是為了將風(fēng)險減低到企業(yè)可接受的水平。任何防護手段都不可能完全消除風(fēng)險。由于石化生產(chǎn)裝置的復(fù)雜性導(dǎo)致了潛在風(fēng)險數(shù)目極大，不可能對所有的風(fēng)險都采取措施。因此，需要在設(shè)計安全相關(guān)系統(tǒng)之前，就明確地定義多大程度的風(fēng)險可以接受，而什么樣的風(fēng)險必須采取措施。只有將風(fēng)險等級進行明確的定義和劃分后，才能以此為衡量指標(biāo)，在眾多的潛在風(fēng)險中找到必須要解決的關(guān)鍵風(fēng)險。第二步：識別所有潛在風(fēng)險定義了風(fēng)險等級后，使用合理的安全評價方法對裝置中可能存在的風(fēng)險進行充分、徹底地識別，獲得裝置中每個風(fēng)險發(fā)生原因和所導(dǎo)致后果之間的對偶關(guān)系。只有在獲得所有可能的潛在風(fēng)險的基礎(chǔ)上，才能對裝置進行充分、完整地防護層設(shè)計與校核。第三步：校核防護層設(shè)計針對第二步中所識別出來的每一個可能的風(fēng)險，考慮當(dāng)前已有的保護措施對風(fēng)險的降低程度，校核其是否滿足在風(fēng)險矩陣中定義的可接受范圍。如果不能滿足要求，則需要引入新的防護措施，并對引入新的防護措施后的風(fēng)險降低程度重新進行計算。第四步：結(jié)論審查檢查所有不可接受的風(fēng)險是否都已受到防護，即所有風(fēng)險的等級都達到“可接受”范圍內(nèi)。如若不然，回到第三步重新進行防護層校核與設(shè)計。工程闡述

　　狹義的安全系統(tǒng)工程，主要關(guān)注的對象是經(jīng)濟系統(tǒng)安全，尤其是經(jīng)濟系統(tǒng)中的生產(chǎn)安全，一般的安全系統(tǒng)工程教科書多屬狹義安全系統(tǒng)工程范疇。基于綜合集成法的安全系統(tǒng)工程基本架構(gòu)。廣義的安全系統(tǒng)工程，則屬社會系統(tǒng)工程（Social System Engineering， SSE）范疇，涉及任何社會主體關(guān)于“安全與發(fā)展（Security and Development， S&D）”的雙層目標(biāo)架構(gòu)，涵蓋任何社會主體的所有的安全領(lǐng)域，諸如：經(jīng)濟安全（物質(zhì)文明）、文化安全（精神文明）、政治安全（政治文明，包括軍事）、環(huán)境安全（生態(tài)文明）、人本安全（人本文明）等等。系統(tǒng)安全工程是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一門新興工程學(xué)科，它是以系統(tǒng)工程的方法研究、解決生產(chǎn)過程中安全問題的工程技術(shù)。系統(tǒng)安全工程用來識別、分析和消除系統(tǒng)潛在的危險，使系統(tǒng)的風(fēng)險減少到可接受水平。它在保證工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品安全方面顯現(xiàn)了巨大地效果。在國外，系統(tǒng)安全工程得到了廣泛地應(yīng)用，成為工業(yè)生產(chǎn)中必須采用的安全技術(shù)。在國內(nèi)，隨著我國加入WTO走向世界，系統(tǒng)安全工程受到極大地重視，從系統(tǒng)安全工程的教育、研究到工程實踐都得到長足的發(fā)展。新世紀(jì)作為從事安全技術(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，掌握系統(tǒng)安全工程的分析方法。《系統(tǒng)安全工程》課程是安全工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)，也就是其他工科專業(yè)的重要知識組成。

　　安全系統(tǒng)及其特點

　　安全問題是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，或者說解決安全問題要用系統(tǒng)工程的理論和方法。這種認(rèn)識目前已經(jīng)具有廣泛的共識。依據(jù)安全問題所涉及范圍大小不同，安全系統(tǒng)大小之差別可能很懸殊。一般地講，純屬技術(shù)領(lǐng)域的安全系統(tǒng)比如一臺設(shè)備、器具，可能只涉及機和物；而對于一個車間甚至一個工廠，考慮安全問題的系統(tǒng)范圍，則不只是機和物，還和環(huán)境有關(guān)。因此，與安全有關(guān)的因素紛繁交錯，很難找到一個因素及其相關(guān)性如此復(fù)雜的能與之相比的系統(tǒng)，從大的方面看，可從人一機 環(huán)境系統(tǒng)著眼（如圖3.1所示），因此與安全有關(guān)的影響因素構(gòu)成了安全系統(tǒng)。安全系統(tǒng)具有下述特點。

　　圖3.1 安全系統(tǒng)典型的組成因素及其關(guān)系

　　1．客觀性

　　在人們一般的、慣性的思維方式中，客觀性一般表現(xiàn)為物質(zhì)性。安全系統(tǒng)作為一個抽象的系統(tǒng)，其客觀性的表現(xiàn)就只能通過把概念性的東西轉(zhuǎn)化為物質(zhì)性、實體性的東西。概念性的東西是不會自動表現(xiàn)出其物質(zhì)特性的，只能通過特定條件，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)性的東西，才會表現(xiàn)出其客觀性。例如，當(dāng)消除了一次事故隱患，或者避免了一次事故時，人們才能體會到某些安全技術(shù)條件或安全規(guī)程存在的必要，而這正是安全系統(tǒng)的構(gòu)成要素。

　　2．開放性與動態(tài)性

　　安全系統(tǒng)是客觀存在的。這是因為安全系統(tǒng)是建立在安全功能構(gòu)件的物質(zhì)基礎(chǔ)之上。但同時安全系統(tǒng)總是寄生在客體（另一個系統(tǒng)）中。在處理方法上，如果把客體看成一個黑匣子，安全系統(tǒng)是通過客體的能量流、物流和信息流的流人 流出的非線性變化趨勢，確認(rèn)安全和事故發(fā)生的可能性，因此安全系統(tǒng)具有開放性特點。

　　開放性不僅是安全系統(tǒng)在動態(tài)中保持穩(wěn)定存在的前提，也是安全系統(tǒng)復(fù)雜性及安全一事故轉(zhuǎn)換發(fā)生的重要機制。

　　安全系統(tǒng)的動態(tài)性如何證明？一方面，從安全的自然和社會屬性來看，人類對安全需求是動態(tài)的、不斷提高的，這是從人類的安全需求來考察安全系統(tǒng)的動態(tài)性。另一方面，從唯物發(fā)展史觀看，任何系統(tǒng)都具有動態(tài)的特性，一成不變的系統(tǒng)是不存在的。從系統(tǒng)普遍的動態(tài)性來考察安全系統(tǒng)的動態(tài)性，上述兩方面，就足以說明安全系統(tǒng)是具有動態(tài)特性的。

　　3．確定性與非確定性

　　“確定性”是指制約系統(tǒng)演化的規(guī)則是確定性的，不含任何隨機性因素。確定性的特征是演化方向及演化結(jié)果是確定的，可精確預(yù)測。“非確定性”或者具有演化方向和演化結(jié)果不確定，或者具有刻畫事物運動特征的特征量不能客觀精確地確定的特征。非確定性包括隨機性和模糊性。

　　“隨機性”可能有兩個方面的來源：一是在不含任何外在的隨機影響因素作用下，完全由“確定性”系統(tǒng)演化而產(chǎn)生的隨機性（例如產(chǎn)生混沌），這種隨機性稱為本質(zhì)隨機性；二是系統(tǒng)還可能因其外在影響因素的隨機作用而產(chǎn)生隨機性行為，從而使系統(tǒng)在一定條件下表現(xiàn)出隨機性的特征（外在隨機性）。由于安全系統(tǒng)把環(huán)境看成是它的組分，所以對安全系統(tǒng)而言，本質(zhì)隨機性和外在隨機性的區(qū)別不是絕對的。

　　“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度不清楚。對于安全系統(tǒng)，就是指系統(tǒng)的構(gòu)成及其相互關(guān)系，以及組成與目標(biāo)的關(guān)系不清楚。造成這些不清楚的可能來源在于主觀和客觀兩個方面，即具有主觀模糊性和客觀模糊性。首先，刻畫安全運行軌跡的以模糊數(shù)學(xué)方法建立的數(shù)學(xué)模型具有主觀模糊性。因為數(shù)學(xué)模型常常不可能“嚴(yán)格地”確定安全系統(tǒng)各要素之間及其與目標(biāo)之間完整的客觀關(guān)系。當(dāng)然，對于自然的技術(shù)因素之間的關(guān)系尚好一些。而對于社會的因素及其與技術(shù)因素的耦合關(guān)系將難于量化，因而也將難于建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系。應(yīng)該強調(diào)的是，出現(xiàn)上述問題不完全是由于安全系統(tǒng)本身不清楚，它可能只是人們對安全系統(tǒng)主觀模糊性的表現(xiàn)。

　　另外，對安全系統(tǒng)安全度的評價尺度以及構(gòu)成安全度等級的評價指標(biāo)體系也具有客觀模糊性，即從事物的本質(zhì)上無法給出其客觀衡量尺度。

　　4．安全系統(tǒng)是有序與無序的統(tǒng)一體

　　序主要反映事物的組成的規(guī)律和時域。依據(jù)序的性質(zhì)，可分為有序、混沌序和無序。有序通常同穩(wěn)定性、規(guī)則性相關(guān)聯(lián)，主要表現(xiàn)為空間有序、時間有序和結(jié)構(gòu)有序。無序通常與不穩(wěn)定、無規(guī)則相關(guān)聯(lián)。而混沌序則是不具備嚴(yán)格周期和對稱性的有序態(tài)。現(xiàn)代復(fù)雜系統(tǒng)演化理論認(rèn)為，復(fù)雜系統(tǒng)的演化中，不同性質(zhì)的序之間可以相互轉(zhuǎn)化。安全系統(tǒng)序的轉(zhuǎn)化結(jié)果是否引發(fā)災(zāi)害或使災(zāi)害擴大，取決于序結(jié)構(gòu)的類型及系統(tǒng)對特定序結(jié)構(gòu)下的運動的（災(zāi)害意義上的）承受能力。

　　有序和無序，確定性和非確定性都會在系統(tǒng)演化過程中通過其空間結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)的改變體現(xiàn)出來。

　　5．突變性或畸變性

　　安全系統(tǒng)過程的突變或畸變，或過程由連續(xù)到非連續(xù)變化在本質(zhì)上還是服從于量變引起質(zhì)變的哲理。量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化形式可以用畸變、突變或飛躍來描述，但也可通過漸變實現(xiàn)。所以安全系統(tǒng)的漸變也可能孕育著事故，而突變、畸變則肯定對應(yīng)于災(zāi)害事故的啟動，是致災(zāi)物質(zhì)或能量的突然釋放。

　　6．耗散結(jié)構(gòu)特性

　　安全系統(tǒng)能否完成其整體安全的功能，往往取決于安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。不同等級的安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定其具有的完成整體安全功能的能力。安全系統(tǒng)是個多因素、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)性必然表現(xiàn)在安全系統(tǒng)因素和層次的有機組合，從而具有一定的水平功能。而這種結(jié)構(gòu)性則往往是以耗散結(jié)構(gòu)的形式表現(xiàn)出來。

　　安全系統(tǒng)若以耗散結(jié)構(gòu)形式存在，根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論，安全系統(tǒng)必須符合以下幾個條件：開放的動態(tài)系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、遠離原始態(tài)的系統(tǒng)。安全系統(tǒng)的非線性具體表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面，如果安全系統(tǒng)是單純的線性系統(tǒng)，就不會出現(xiàn)突變，沒有突變也就不會有事故或災(zāi)害的發(fā)生，從反面論證了安全系統(tǒng)具有非線性特征；另一方面，當(dāng)構(gòu)成安全系統(tǒng)的各種因素變化時，并非與系統(tǒng)運行結(jié)果成線性對應(yīng)。例如，安全投入的多少，并非可直觀地、立即反映出系統(tǒng)安全狀態(tài)的變化。同時，安全系統(tǒng)的非線性也是安全的社會屬性和自然屬性的體現(xiàn)。

　　安全系統(tǒng)的原始態(tài)是指安全系統(tǒng)中安全因素處于熵、自由度、無序度最大的無組織、無結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。具體表現(xiàn)為人、機、環(huán)境3部分的混亂狀態(tài)：即安全系統(tǒng)中人的安全意識薄弱、安全教育程度低下、安全管理薄弱等趨于零；人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)兩者相互作用潛在的危險性都暴露無遺；安全防護缺乏；環(huán)境對人的不利影響和人對環(huán)境的破壞都非常嚴(yán)重等。處于原始態(tài)下，安全系統(tǒng)的危險性是相當(dāng)大的，發(fā)生事故的幾率是最大的，處于事故頻發(fā)狀態(tài)。長期處于原始態(tài)，即事故的高發(fā)期，由于人們自身的安全需要和社會進步的需要，人們就會不斷地從中改善自己的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，加強安全管理和自身的安全教育以便提高安全意識、注意自身的防護和改善與環(huán)境的關(guān)系等。種種自發(fā)的、零碎的措施使事故的發(fā)生減少，人們受到的危害也相應(yīng)地減少。使得人們被動擺脫那種事故高發(fā)期的狀態(tài)，是安全系統(tǒng)被動擺脫原始態(tài)的具體表現(xiàn)。但是，該狀態(tài)只是安全系統(tǒng)的各因素自發(fā)地、零碎地改善自身的安全狀況，沒有系統(tǒng)加以解決，即沒有形成特定的結(jié)構(gòu)，不具備特定功能的安全系統(tǒng)，只能算是被動擺脫原始態(tài)的安全系統(tǒng)。只有當(dāng)人們應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，建立以安全學(xué)為理論基礎(chǔ)的安全系統(tǒng)來分析處理復(fù)雜的安全問題時，才能達到或建立遠離原始態(tài)的安全系統(tǒng)。

　　安全系統(tǒng)之所以會遠離原始態(tài)，其主要原因是基于安全系統(tǒng)本身的屬性決定的，即安全的自然屬性和社會屬性決定的。由于安全的自然屬性和社會屬性的推動，特別是社會屬性中主動因素的推動，使安全系統(tǒng)遠離原始態(tài)。從哲學(xué)上說，即事物的內(nèi)因是推動事物發(fā)展的動力。安全屬性就是安全系統(tǒng)的內(nèi)因，沒有安全屬性，安全系統(tǒng)就失去動力來源，也就不會有安全系統(tǒng)遠離原始態(tài)的現(xiàn)象。

　　當(dāng)安全系統(tǒng)達到耗散結(jié)構(gòu)理論所要求的條件，安全系統(tǒng)如何實現(xiàn)從遠離原始態(tài)向耗散結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的這一飛躍？安全系統(tǒng)需要通過一個微小的擾動來激發(fā)，激發(fā)其處于遠離原始態(tài)的非線性區(qū)，使得這種非線性的相互作用能夠使安全系統(tǒng)的各安全要素之間產(chǎn)生協(xié)調(diào)動作和相干效應(yīng)，從而使安全系統(tǒng)從雜亂無章變?yōu)榫挥行?。如果安全系統(tǒng)中各安全要素的相互作用僅僅呈線性關(guān)系，那么安全系統(tǒng)只有量上的增減，不可能有任何質(zhì)上的飛躍。

　　在正常情況下，安全系統(tǒng)中的擾動，不會對安全系統(tǒng)造成多大的影響。只有在安全系統(tǒng)處于遠離原始態(tài)，而且這種擾動又是在非線性區(qū)的情況下，這種微小的擾動，將造成安全系統(tǒng)質(zhì)的變化，即質(zhì)的飛躍，層次結(jié)構(gòu)的更換。這種現(xiàn)象就是“蝴蝶效應(yīng)”所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象。因此，安全系統(tǒng)中的擾動和遠離原始態(tài)的非線性的相互作用，是安全系統(tǒng)從遠離原始態(tài)向耗散結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的決定性因素。

　　因此，安全系統(tǒng)通過在非線性區(qū)自身的擾動，會遠離原始態(tài)，在沒有外界干預(yù)下形成在空間、時間或功能上有序的耗散結(jié)構(gòu)。