安全系统工程

第四章课后习题解答

1、什么是安全评价？它包括哪些内容？它和安全分析有何联系？

答：安全评价是以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论的活动。
内容包括：危险性识别和危险度评价。

安全分析是对评价系统、工程中存在的风险、有害因素进行分析识别，找出危险来源，而安全评价不仅要分析识别危险有害因素，还要提出安全控制措施，预防事故的发生。

2、按照评价结果的量化程度，安全评价方法可分为哪几类？请举例说明（每种类型至少三例）；按照项目实施阶段，安全评价方法可分为哪几类？

答：三类 。定性安全评价方法，定量安全评价方法，综合评价。
1）定性安全评价：安全检查表、预先危险性分析、危险可操作性研究分析法、故障类型和影响分析。
2）定量安全分析：道化学公司火灾爆炸危险指数评价法、蒙德火灾爆炸毒性指数评价法、易燃易爆有毒重大危险源评价法、故障树分析、事件树分、概率风险评价法、伤害(或破坏)范围评价法、危险指数评价法。
3）综合评价：事故后果安全评价法、故障树分析、事件树分析。

按照项目实施阶段，安全评价方法可分： 安全预评价、安全验收评价、安全现状评价。

3、简述安全评价的原理。

答：1） 相关性原理：相关性原理是系统工程的原理之一。这个原理告诉我们:在分析和处理问题时，要恰当地分析和处理系统内外因素、各层次之间的联系(即相关性)，以达到强化整体效应的目的。一个系统，其属性、特征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。
2）类推原理：类比推理是根据两个或两类对象之间存在着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具有此种属性的一种推理。
3）惯性原理：任何事物在其发展过程中，从其过去到现在以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。
4）量变到质变原理：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，在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着量变到质变的规律;在评价一个系统的安全时，也都应用着从量变到质变的原理。

4、简述系统安全评价的程序。

答：(1)准备阶段。明确被评价对象和范围，收集国内外相关法律法规，技术标准及工程、系统的技术资料。
(2)危险、有害因素识别与分析。根据被评价的工程、系统的情况，识别和分析危险、有害因素，确定危险、有害因素存在的部位、存在的方式，事故发生的途径及其变化的规律。
(3)定性、定量评价。在危险、有害因素识别和分析的基础上，划分评价单元，选择合理的评价方法，对工程、系统发生事故和职业危害的可能性和严重性进行定性、定量评价。
(4)安全对策措施。根据定性、定量评价结果，提出消除或减弱危险、有害因素的技术和管理措施及建议。
(5)评价结论及建议。简要地列出主要危险、有害因素的评价结果，指出工程、系统应重点防范的重大危险因素，明确生产经营者应重视的重要安全措施。
(6)编制安全评价报告。依据安全评价的结果编制相应的安全评价报告。

5、对危险物质加工处理进行安全评价一般采用哪几种安全评价方法，各自的安全评价程序如何？

答：（1）美国道(DOW)化学公司火灾爆炸指数(F&EI)评价法。评价程序如下：

（2） 英国帝国化学公司火灾爆炸毒性指数评价法(蒙德法)，评价程序如下：

（3）日本劳动省化工企业六阶段安全评价法
评价程序：
1)有关资料整理和讨论
2)定性评价。
3)定量评价。
4)安全措施
5)由事故案例进行再评价
6)用事故树进行再评价。

（4）化工企业安全评价法
评价程序：
1）企业危险指数D
2) 企业安全系数C
3) 企业危险等级划分
4) 企业安全等级划分

（5）易燃、易爆、有毒重大危险源安全评价法，评价程序如下：

（6）化工企业保护层分析(LOPA)法，评价程序包括：1)场景识别与筛选。2)初始事件确认。3)IPL评估。4)场景频率计算。5)评估风险，做出决策。6)重复步骤2)~5)直到所有的场景分析完毕。7)后续跟踪和审查。具体如下：

6、在DOW火灾爆炸指数评价法中，某一工艺单元物质系数MF为10，一般工艺危险系数F1为2.5，特殊工艺危险系数F2为4.0，请计算该工艺单元危险系数和火灾爆炸指数。

答：已知工艺单元物质系数MF=10，一般工艺危险系数F1=2.5，
           特殊工艺危险系数F2=4.0
工艺单元危险系数F3=F1F2，得
              F3=2.5×4.0=10.0
        火灾爆炸指数F&EI=MF×F3，得
              F&EI=10×10=100

7、选择你熟悉的生产工艺过程，应用LEC法、MES评价法及MLS评价法对其进行安全评价。

答：在一间生产车间里，有一台没有安全防护装置的机器，有时不注意会把手挤伤，以往曾经发生过这类事（大约是五年前），造成一只手残疾，但没有造成人员死亡。
下面应用LEC法进行安全评价：
D=LEC
式中– 事故发生的可能性属于“相当可能发生”，L=6；
人员暴露情况属于“逐日暴露于危险环境”，E=6；
发生事故后果的严重度属于“致残”，C=3
    所以，生产作业条件危险性分值D=LEC=6×6×3=108；
    危险分级，属于显著危险
下面应用MES法进行安全评价：
  R=MES
式中—控制措施的状态属于“无控制措施”，M=5；
人员暴露情况属于“逐日暴露于危险环境”，E=6;
事故后果的严重程度属于“永久失能伤害”，S=4；
所以，生产作业条件的危险程度分值R=5×6×4=120；
参考危险分级，属于二级危险。
下面应用MLS法进行安全评价：
R= (n)∑(i=1)MiLi(Si1+Si2+Si3+Si4)
式中—属于一种危险因素，n=1;
   控制与监控措施的状态M=5+5=10；
事故发生的频率属于“5年生过1次”，L=1/5;
该事故发生可能的一次性伤亡损失属于“重伤”，S=10
所以，生产作业条件的危险程度的分值R=10×1/5×10=20
参考危险分级，属于二级危险

8、DOW火灾爆炸指数评价法和ICI mond法有何区别和联系？

答：联系：都是针对化工工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和反应危险性进行分析评价，且都是因为涉及大量参数的选取，影响了评价结果的准确性；
区别：ICImond(蒙德法)突出了毒性对评价单元的影响；在考虑火灾爆炸、毒性危险方面的影响范围及安全补偿措施方面都较道化法更为全面。

9、已知对某化工装置“冷却水无流量”偏差的HAZOP分析结果如表4-27所示，请采用LOPA法对此进行风险分析（IE典型频率值、典型IPL的PFD请查阅《保护层分析（LOPA）方法应用导则》（AQ/T 3054-2015）。

10、概率危险性安全评价的程序如何，如何确定安全目标？

答：程序包括：系统内危险源的辨识、估算事故发生的概率、推算事故后果、计算危险度、与事先所设定的安全目标值相比较。可根据以下几点确定安全目标：
1)根据可接受的个人危险或集体危险来确定安全目标
2)根据经济性确定安全目标
3)根据事故统计结果确定安全目标

11、安全管理评价包括哪些内容?

答：安全管理评价包括：
(1)现代安全管理方法的应用
(2)8种安全教育形式
(3)规划计划与安全工作目标
(4)职能部门安全指标分解
(5)各级人员安全生产责任制
(6)安全生产规章制度
(7)各种操作规程。
(8)安全档案
(9)安全管理图表。
(10)“三同时”审批项目。
(11)事故处理“四不放过”。
(12)安全工作“五同时”。
(13)安全措施费用。
(14)安全机构与人员配备

第五章 课后习题解答

1.什么是安全预测?系统安全预测的原理有哪些?

答：安全预测的就是是分析评价系统中各种不确定因素，以及每种因素所承担的风险与风险发生的程度，从而帮助管理者进行有效的抉择，达到系统安全运行的状态。系统安全预测就要预测造成事故后果的许多前级事件，包括起因事件、过程事件和情况变化;随着生产的发展以及新工艺、新技术的应用，预测会产生什么样的新危险、新的不安全因素;随着科学技术的发展，预测未来的安全生产面貌及应采取的安全对策。
系统安全预测遵循这些基本原理:系统原则。类推和概率推断原则。惯性原理（趋势外推原理）。

2.某机械企业2007~2014年的轻伤事故统计见表5–12，试利用灰色GM(1，1)模型对该企业2015年、2016年的轻伤事故次数进行预测，并对拟合精度进行后验差检验。

3.某型号内燃机气缸的磨损量(平均值)和行驶里程的关系见表5-13，试分别用一元线性回归分析法和灰色GM(1，1)模型对30000km时气缸的磨损量进行预测。

预测30000km时气缸的磨损量为161.91um

4.什么是安全决策?安全决策与一般的决策问题相比有哪些特点?

答：安全决策是针对生产活动中需要解决的特定安全问题，根据安全标准、规范等要求，运用现代科学技术知识和安全科学的理论与方法，提出各种安全措施方案，经过分析、论证与评价，从中选择最优方案，并予以实施的过程。
安全决策与通常的决策过程一样，应按照一定的程序和步骤进行。不同的是，在进行安全决策时，应注意安全问题的特点，确定各个步骤的具体内容。

5.试述决策、准则、价值、属性、目标、指标的基本概念。

答：决策是人们为了实现特定的目标，在占有大量调研预测资料的基础上，运用科学的理论和方法，充分发挥人的智慧，系统地分析主客观条件，围绕既定目标拟订各种实施预选方案，并从若干个有价值的目标方案、实施方案中选择和实施一个最佳的执行方案的人类社会的一项重要活动，是人们在改造客观世界的活动中充分发挥主观能动性的表现，它涉及人类生活的各个领域。
准则是衡量、判断事物价值的标准，是事物对主体的有效性的标度，是比较评价的基准。
价值是客体对于主体需要的某种满足，其表现在：第一，价值源于客体，客体提供价值;第二，价值是通过人的感觉或意识而得到的某种满足，这应该归属于主观范畴、即价值不是独立于主体的、客体的一个固有属性，而只是人的关于客体属性的一种观念形态。
属性是物质客体的规定性，在决策中，属性是指备选方案固有的特征品质或性能。
决策的目标是指主体对客体的需求在观念上的反映，是决策者关于被研究问题(客体)所希望达到的状态、所追求的方向的陈述， 属于主观范畴。
指标亦常称为目标，常指能数量化的准则，它反映实际存在的事物的数量概念和具体数值，既包括准则的名称，也包括准则的数值。

6.安全决策方法有哪些?各有什么特点?

答：安全决策方法包括确定性多属性决策方法、评分法、决策树法、技术经济评价法、稀少事件评价法、稀少事件评价法等，特点如下：
（1）确定性多属性决策方法，它是一种多属性决策(MADM)方法，是一个对属性及方案信息进行处理选择的过程。该过程所用的基础数据主要是决策矩阵、属性fj(j∈M)和/或方案xi(i∈N)的偏好信息(倾向性)。
（2）评分法，是根据预先规定的评分标准对各方案所能达到的指标进行定量计算比较，从而达到对各个方案排序的目的。多数采用专家打分的方法。
（3）决策树法，又称概率分析决策方法。决策树法与事故树分析一样是一种演绎性方法，就是一种有序的概率图解法。决策树法既可进行定性分析，也可进行定量分析。
（4）技术经济评价法，是对抉择方案进行技术经济综合评价时，不但考虑评价指标的加权系数，而且所取的技术价和经济价都是相对于理想状态的相对值。这样更便于决策判断与方案筛选。
（5）稀少事件评价法，当决策者要在多种抉择方案中做决策时，可能会遇到某种稀少事件是否值得考虑，或者在用智力激励法进行风险辨别时，稀少事件如何估计的问题。
（6）稀少事件评价法，是利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而对多因素进行定量评价与决策的方法。

7.某工厂考虑是否对炉夹套的冷却系统进行改进。首先，改进项目是否需要评审，如果评审，则需要评审费8000元，不评审则可以省去评审费。如果决定评审，评审通过概率为0.9，不通过的概率为0.1。评审通过后，可通过“本厂独立完成”或“厂外协作”完成的方式进行改进，本厂独立完成有两个方案:方案1为改进失水信号检测器并增加备用泵，研制费用3万元，研制成功的概率为0.6，失败概率为0.4，研制成功后的收益为15万元;方案2为增加备用泵，研制费用2万元，研制成功的概率为0.7，失败概率为0.3，研制成功后的收益为6万元;厂外协作方式的研制费用5万元，研制成功的概率为0.9，失败概率0.1，研制成功后的收益为11万元。针对上述问题，试画出决策树，并进行决策分析。

答：解题过程如下：
(1)首先画出决策树，如图5-4所示。

（2）根据上述数据计算各节点的收益(收益=效益-费用)。
独立完成采用方案一成功的收益:
(15-3-0.8)万元=11.2万元
独立完成采用方案一失败的收益:
（0-3-0.8）万元=-3.8万元
独立完成采用方案二成功的收益:
（6-2-0.8）万元=3.2万元
独立完成采用方案二失败的收益:
（0-2-0.8）万元=-2.8万元
协作完成成功的收益：
（11-5-0.8）万元=5.2万元
协作完成失败的收益：
（0-5-0.8）万元=-5.8万元
按照期望值公式计算期望值，期望值公式为:
E(V)=PiVi
式中　Vi——事件i的条件值;
       Pi——特定事件i发生的概率;
       n——事件总数。
独立完成采用方案一成功的期望值:
E(V8)=[0.6*11.2+0.4*(-3.8)]万元=5.2万元
独立完成采用方案二成功的期望值:
 E(V9)=[0.7*3.2+0.3*（-2.8）]万元=1.4万元
协作完成成功的期望值：
E(V7)=[0.9*5.2+0.1*(-5.8)]万元=4.1万元
(3)根据期望值决策准则，若决策目标是收益最大，则采用期望值最大的行为方案，如果决策目标是使损失最小，则选定期望值最小的方案，本例选用期望值最大者，即选用独立完成采用方案一形式。
上报评审环节的期望值为:
E(V2)=[0.9*5.2+0.1*（-0.8）]万元=4.6万元