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系统安全的概念 | 2016-9-19 9:58:00
（1） 引言
事故是指主观上不愿意出现的，导致人员伤亡、损害健康、财产损失、环境及商业机会损失的不测事件。而安全工作是指对事故控制的工作。
自工业革命以来，工业生产中的安全技术工作经过了150余年的发展，其间预防事故的理论与实践也有了长足的进步。然而，现代的工业系统已成为多学科（专业）成果的集合，单一阶段或单项的安全措施已难以解决整个系统的安全问题，人们认识到安全工作必须走系统分析的道路，因此系统安全性问题的研究得到了相应的发展。
系统的安全，是作业场所人身安全的前提。本节将叙述系统安全的一般概念，而在续后的章节中，将着重叙述作业场所中人在活动中的安全问题。
（2） 术语
系统：是指在生产活动中，其所考察的对象，它可以是一个设施、一个工艺过程，也可以是一个车间、单元，或者一个企业，也可以是一个项目。明确地界定系统、系统的外环境及系统的状态是进行安全分析的前提条件。
系统安全性：系统安全性是以系统的使用性能、时间和费用为约束条件，在寿命期的各个阶段中，用系统管理的原则和相关的专业技术，识别、评价、消除或控制系统中的危险，使系统获得好的安全性。
危害：危害是指可能导致事故的状态，是发生事故的根源。这种状态有物质状态、环境状态和人员的活动状态及其组合。
风险：由危害所导致的事故发生的可能性与后果严重性的组合。
危险：不可接受的风险。
（3） 系统安全性要求
系统安全性要求是指对整个系统（包括系统硬件、软件、使用、保障及有关人员）和系统全寿命期的各阶段（包括论证、设计、研制、使用、维护及报废）的所有活动，都要贯彻安全方面的需求，逐项、全面地识别系统中存在的危害，采取保证安全的工程和管理措施，达到消防风险或者将风险控制到可以接受的水平，以防止事故的发生。
系统安全的主要功能，是采取科学和工程的方法进行符合任务要求的系统安全性分析与设计，使系统安全性的要求，从设计的源头就作为重要指标，按预先计划和措施，逐项落实到系统总体工程中去，一方面保证系统安全性；另一方面，为系统在寿命期的各个阶段的安全评估工作提供良好的基础和前提条件。
为了做好系统安全性设计与分析工作，应考虑如下要求：
（1） 吸收已有的或类似系统及分系统的安全性运行经验、教训、数据和信息，特别是相关的行业规范、技术标准，作为安全性设计和分析的根据。
（2） 识别系统在寿命周期内的各种状态下，尤其是运行过程中存在的危害，并消除和控制与之相关危险。此项工作要有专门的文字记录，并且要让有关人员知道，这种文件可以是规范或手册、说明书。
（3） 当采用新的设计方法、新工艺、新材料和新技术，或者进行技术改造时，应寻求其在安全性方面具有最小的风险。
（4） 在论证、研制及订购系统及其分系统时，要充分考虑其安全性指标，同时要避免在使用或运行时，为改善安全性而进行改装、改造，还必须考虑到系统报废时的回收及处理主法，做到简便、无害、经济。
（5） 在设计时，要尽最大努力将安全方面的需求与其他方面的需求作整体考虑，从而达到设计上的优化。
1．1 工业设计的安全要求
通过设计来消除或控制危害，是提高系统安全水平的主要措施之一。
（1） 在进行系统安全性设计时，采用的安全措施，应该按如下顺序进行：
① 最小风险设计：首先应在设计上消除危险，若不能消除已经判定的危害，应通过选择设计方案将风险减小到规定的可接受水平；
② 采用安全装置：若不能通过最小风险设计来满足规定的要求，则应采取永久的、自动的或者其他的安全防护装置，使风险减小到可以接受的水平；
③ 采取报警装置：若最小风险设计及采用安全装置都未能有效地满足规定要求，则应采用报警装置来监测危险状态，并向有关人员发出报警信号；
④ 制定专用规程和培训措施：若采用以上措施即①、②、③均不能满足规定要求，则应另行制定专门的规程和相应的培训计划，以达到系统安全性要求。
（2） 在进行系统安全设计时，应做到：
① 通过设计消除已判定的危害或减少有关的风险；
② 危险的物质、零部件和危险的活动应当与其他活动、区域、人员和不相容的物品相隔离；
③ 设备的位置安排应使工作人员在操作、维护、修理或调试过程中，尽量避免危险（如危险化学品、辐射、高压电、尖锐锋利的物件等）；
④ 尽量减少恶劣环境条件（如温度、压力、噪声、毒性、加速度、振动、冲击和辐射等）所导致的危险；
⑤ 系统设计时，应尽量减少在系统的使用和保障中人为差错所导致的危险；
⑥ 为把不能消除的危害所形成的风险减少到最低的程度，应考虑采取补偿措施，此类措施包括：连锁、冗余、故障安全保护设计、系统保护、灭火和个体防护、防护设备、应急规程等；
⑦ 采用机械隔离或屏蔽的方法，保护冗余分系统的电源，控制关键零部件；
⑧ 当各种设计方法不能消除危险时，在装配、使用、维护和修理说明书中，应给出警告和注意事项，并在危险零部件、设备和设施上做出醒目的标记；
⑨ 应尽量减轻事故中人员的伤害和设备的损坏；
⑩ 设计由软件控制或监测的功能，以尽可能地减少危险事件或事故的发生。
对设计准则中有关安全性的不足之处或过多的限制的要求进行评审，根据分析或试验数据，推荐新的设计准则。
必须消除或控制灾难性的及危害性极为严重的事故，并将其相关的风险减少到可接受的程度。
1．2 工业标准的安全内容
通过工业设计，建立系统的安全状态；通过对物质（系统）状态的安全评估；作为对人、机及管理的整体安全评估的基础。这是实现安全的一种常用逻辑方法。
工业标准、规范中的安全要求及内容，是设计和评审的主要依据。
在对系统设计及物质环境进行安全评审时，无论是在危害识别、风险控制及评审的各项内容中，首先要查看相关内容的工业标准及规范，并以此为依据进行设计工作。
对工业标准、规范中没有规定的内容，除按照设计和评审的通用原则进行处理外，应当提请行业有关部门，采取相应措施，根据需要制定相应的标准。
1．3 安全性设计方法
为使系统满足规定的安全性要求，可采用相应的安全找施，以消除和控制危害或者减少危害的影响。在采用这些安全措施及方法时，按其功能和实效性，选用的顺序可列为：能量控制，固有安全设计，隔离，闭锁，锁定及连锁，故障安全设计，故障最小设计，安全系数，警示装置，安全标志，损伤抑制，应急及救援，薄弱环节设计等。
1．3．1 能量控制
在研究安全性的问题时，无论任何事故及其影响的大小都以直接与其所含能量相关的原理为基础，进而提出通过控制能量来保证安全的方案。
1．3．2 固有安全设计
固有安全性是产品设计本身所赋予的安全性。进行固有安全性的设计是避免事故发生的最有效的、最本质的方法。它可以通过消除危害或控制风险的设计方法和工程方法，确保系统的固有安全水平。
1．3．3 隔离
隔离是采用物理分离，隔板、栅栏或机械方式等措施，将已确认的危害同人员及设施隔离，从而避免接触危害或将风险降低到最低水平，控制危害的影响。
1．3．4 闭锁、锁定及连锁
闭锁、锁定及连锁是一种常用的安全措施。这些措施的功能是防止不相容事件接连发生，或防止事故在不正确的时间中发生或者以错误的顺序发生。常见的例子，如冲床及其他一些机器的安全保护装置。
1．3．5 故障安全设计
故障－安全设计应保证故障不影响系统，或使系统不会造成损害。在大多数实践中，这种设计使系统发生故障时停止工作。在任何情况下，故障－安全设计的基本原则是：
（1） 保护人员的安全；
（2） 保护环境，避免引发爆炸、火灾等灾害；
（3） 防止设备损坏；
（4） 防止降低或丧失使用性能。
1．3．6 故障最少设计
减少故障的方法有降低故障率（如采用冗余技术等）、监控、中断与修复、加大安全系数和预报、预警等方法。
1．3．7 安全系数法
采用安全系数以尽量减少结构及材料的故障，是一种经典的方法。在能量及状态控制措施中，也把这种设计思想作为保证安全的一种重要措施。
1．3．8 警示装置
警示装置用于向有关人员通告危险、设备故障问题及其他值得注意的状态，以使有关人员警惕并采取相应的纠正措施，避免事故发生。警示装置按接收讯号人员的感觉可分为视觉、听觉等类型。
1．3．9 标志
标志是一种特殊的目视告警和说明手段，它按要求或标准来设计并置放在特定的位置。标志包括文字、颜色和图样，以满足示警的特殊要求。
1．3．10 损伤抑制
采用物理隔离，如防火墙、隔离沟等是抑制伤害的一类方法。此外，防护设备、器具也是抑制损伤的重要手段，在后面的章节中，还会专门讲述。
1．3．11 逃逸、救生和救援
逃逸及救生是指人们使用现场的资源自身救护的方法；救援是指其他人员救护在紧急情况下受到威胁的人员和环境的行动。这些行动的有效性往往取决于事先的救援方案、设计、培训和演练。
1．3．12 薄弱环节设计
所谓薄弱环节是指系统中最容易出故障的部分。安全工程师利用薄弱环节来限制故障、偶然事件或事故所造成的损伤。例如，熔断器（保险丝），用于防止持续过载而引起的火灾或其他贵重设备等的损坏。
1．4 系统全寿命期概念
系统的全寿命期是指系统从开始发起到最终报废（退役）的整个时期。根据系统的规模、发展技术途径，系统寿命期可以分为论证、研制、运行（使用、维护）、报废等阶段。视情况不同，这些划分及其内容还可有所不同。安全工作应当贯彻到系统全寿命期的各个阶段。传统的安全评价工作，多集中在运行阶段，"三同时"是在研制及运行两阶段的结合部开展的。
1．5 安全性分析
安全性分析是一种系统性的检查、研究和分析技术，它用于检查系统或设施在各种使用模式下的工作状态，确定潜在的危险，预计这些危险对人员伤害或设备损坏的可能性，并确定消防或减少危险的方法。分析的目的在于能够在事故发生之前，消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故的危害后果。
安全性分析的基本目的是作为事故预防的基本手段。安全性分析，应在系统寿命期的每一阶段都进行，各个阶段都有其自身安全性分析的要求、内容和方法。实践表明，在系统全寿命期的前期良好的安全分析工作，对于系统全寿命期的安全性和效益起着重要的作用。系统在进行重大改革或者其使用状态发生重大变化，以及进行重大维修、调试等重大事件时，都要考虑相应的安全分析。这种原则，不仅限于系统硬件，对于系统软件也要有相应的要求。对于采购的设备在必要时也要有相应的规范和要求。
1．6 系统使用说明
系统在设计、研制完成交付用户使用时，都应有完整的资料，以文件的形式明确系统在运行及全寿命的后续阶段中的安全要求、双方的义务和责任。因此，以工业标准和设计及研制的实际情况为依据，将系统安全方面的内容用文件的形式加以说明，使用户能够接受并按照制造商的要求来运行系统，从而达到控制系统风险的目标。
1．7 制造商的责任
在承担一个项目并进行设计和制造时，要充分考虑安全方面的需求，要遵循相关的标准和规程，要建立一个为保证系统全寿命期各个阶段安全需求而实行的与使用方的合理的分工。用培训及说明书的方法，指导用户正确安全地使用系统。了解并收集系统失效、可靠性及危害的记录，及时提出改进的措施，通知所有的相关人员，并提供相应的培训或技术服务。
事故是指主观上不愿意出现的，导致人员伤亡、损害健康、财产损失、环境及商业机会损失的不测事件。而安全工作是指对事故控制的工作。
自工业革命以来，工业生产中的安全技术工作经过了150余年的发展，其间预防事故的理论与实践也有了长足的进步。然而，现代的工业系统已成为多学科（专业）成果的集合，单一阶段或单项的安全措施已难以解决整个系统的安全问题，人们认识到安全工作必须走系统分析的道路，因此系统安全性问题的研究得到了相应的发展。
系统的安全，是作业场所人身安全的前提。本节将叙述系统安全的一般概念，而在续后的章节中，将着重叙述作业场所中人在活动中的安全问题。
（2） 术语
系统：是指在生产活动中，其所考察的对象，它可以是一个设施、一个工艺过程，也可以是一个车间、单元，或者一个企业，也可以是一个项目。明确地界定系统、系统的外环境及系统的状态是进行安全分析的前提条件。
系统安全性：系统安全性是以系统的使用性能、时间和费用为约束条件，在寿命期的各个阶段中，用系统管理的原则和相关的专业技术，识别、评价、消除或控制系统中的危险，使系统获得好的安全性。
危害：危害是指可能导致事故的状态，是发生事故的根源。这种状态有物质状态、环境状态和人员的活动状态及其组合。
风险：由危害所导致的事故发生的可能性与后果严重性的组合。
危险：不可接受的风险。
（3） 系统安全性要求
系统安全性要求是指对整个系统（包括系统硬件、软件、使用、保障及有关人员）和系统全寿命期的各阶段（包括论证、设计、研制、使用、维护及报废）的所有活动，都要贯彻安全方面的需求，逐项、全面地识别系统中存在的危害，采取保证安全的工程和管理措施，达到消防风险或者将风险控制到可以接受的水平，以防止事故的发生。
系统安全的主要功能，是采取科学和工程的方法进行符合任务要求的系统安全性分析与设计，使系统安全性的要求，从设计的源头就作为重要指标，按预先计划和措施，逐项落实到系统总体工程中去，一方面保证系统安全性；另一方面，为系统在寿命期的各个阶段的安全评估工作提供良好的基础和前提条件。
为了做好系统安全性设计与分析工作，应考虑如下要求：
（1） 吸收已有的或类似系统及分系统的安全性运行经验、教训、数据和信息，特别是相关的行业规范、技术标准，作为安全性设计和分析的根据。
（2） 识别系统在寿命周期内的各种状态下，尤其是运行过程中存在的危害，并消除和控制与之相关危险。此项工作要有专门的文字记录，并且要让有关人员知道，这种文件可以是规范或手册、说明书。
（3） 当采用新的设计方法、新工艺、新材料和新技术，或者进行技术改造时，应寻求其在安全性方面具有最小的风险。
（4） 在论证、研制及订购系统及其分系统时，要充分考虑其安全性指标，同时要避免在使用或运行时，为改善安全性而进行改装、改造，还必须考虑到系统报废时的回收及处理主法，做到简便、无害、经济。
（5） 在设计时，要尽最大努力将安全方面的需求与其他方面的需求作整体考虑，从而达到设计上的优化。
1．1 工业设计的安全要求
通过设计来消除或控制危害，是提高系统安全水平的主要措施之一。
（1） 在进行系统安全性设计时，采用的安全措施，应该按如下顺序进行：
① 最小风险设计：首先应在设计上消除危险，若不能消除已经判定的危害，应通过选择设计方案将风险减小到规定的可接受水平；
② 采用安全装置：若不能通过最小风险设计来满足规定的要求，则应采取永久的、自动的或者其他的安全防护装置，使风险减小到可以接受的水平；
③ 采取报警装置：若最小风险设计及采用安全装置都未能有效地满足规定要求，则应采用报警装置来监测危险状态，并向有关人员发出报警信号；
④ 制定专用规程和培训措施：若采用以上措施即①、②、③均不能满足规定要求，则应另行制定专门的规程和相应的培训计划，以达到系统安全性要求。
（2） 在进行系统安全设计时，应做到：
① 通过设计消除已判定的危害或减少有关的风险；
② 危险的物质、零部件和危险的活动应当与其他活动、区域、人员和不相容的物品相隔离；
③ 设备的位置安排应使工作人员在操作、维护、修理或调试过程中，尽量避免危险（如危险化学品、辐射、高压电、尖锐锋利的物件等）；
④ 尽量减少恶劣环境条件（如温度、压力、噪声、毒性、加速度、振动、冲击和辐射等）所导致的危险；
⑤ 系统设计时，应尽量减少在系统的使用和保障中人为差错所导致的危险；
⑥ 为把不能消除的危害所形成的风险减少到最低的程度，应考虑采取补偿措施，此类措施包括：连锁、冗余、故障安全保护设计、系统保护、灭火和个体防护、防护设备、应急规程等；
⑦ 采用机械隔离或屏蔽的方法，保护冗余分系统的电源，控制关键零部件；
⑧ 当各种设计方法不能消除危险时，在装配、使用、维护和修理说明书中，应给出警告和注意事项，并在危险零部件、设备和设施上做出醒目的标记；
⑨ 应尽量减轻事故中人员的伤害和设备的损坏；
⑩ 设计由软件控制或监测的功能，以尽可能地减少危险事件或事故的发生。
对设计准则中有关安全性的不足之处或过多的限制的要求进行评审，根据分析或试验数据，推荐新的设计准则。
必须消除或控制灾难性的及危害性极为严重的事故，并将其相关的风险减少到可接受的程度。
1．2 工业标准的安全内容
通过工业设计，建立系统的安全状态；通过对物质（系统）状态的安全评估；作为对人、机及管理的整体安全评估的基础。这是实现安全的一种常用逻辑方法。
工业标准、规范中的安全要求及内容，是设计和评审的主要依据。
在对系统设计及物质环境进行安全评审时，无论是在危害识别、风险控制及评审的各项内容中，首先要查看相关内容的工业标准及规范，并以此为依据进行设计工作。
对工业标准、规范中没有规定的内容，除按照设计和评审的通用原则进行处理外，应当提请行业有关部门，采取相应措施，根据需要制定相应的标准。
1．3 安全性设计方法
为使系统满足规定的安全性要求，可采用相应的安全找施，以消除和控制危害或者减少危害的影响。在采用这些安全措施及方法时，按其功能和实效性，选用的顺序可列为：能量控制，固有安全设计，隔离，闭锁，锁定及连锁，故障安全设计，故障最小设计，安全系数，警示装置，安全标志，损伤抑制，应急及救援，薄弱环节设计等。
1．3．1 能量控制
在研究安全性的问题时，无论任何事故及其影响的大小都以直接与其所含能量相关的原理为基础，进而提出通过控制能量来保证安全的方案。
1．3．2 固有安全设计
固有安全性是产品设计本身所赋予的安全性。进行固有安全性的设计是避免事故发生的最有效的、最本质的方法。它可以通过消除危害或控制风险的设计方法和工程方法，确保系统的固有安全水平。
1．3．3 隔离
隔离是采用物理分离，隔板、栅栏或机械方式等措施，将已确认的危害同人员及设施隔离，从而避免接触危害或将风险降低到最低水平，控制危害的影响。
1．3．4 闭锁、锁定及连锁
闭锁、锁定及连锁是一种常用的安全措施。这些措施的功能是防止不相容事件接连发生，或防止事故在不正确的时间中发生或者以错误的顺序发生。常见的例子，如冲床及其他一些机器的安全保护装置。
1．3．5 故障安全设计
故障－安全设计应保证故障不影响系统，或使系统不会造成损害。在大多数实践中，这种设计使系统发生故障时停止工作。在任何情况下，故障－安全设计的基本原则是：
（1） 保护人员的安全；
（2） 保护环境，避免引发爆炸、火灾等灾害；
（3） 防止设备损坏；
（4） 防止降低或丧失使用性能。
1．3．6 故障最少设计
减少故障的方法有降低故障率（如采用冗余技术等）、监控、中断与修复、加大安全系数和预报、预警等方法。
1．3．7 安全系数法
采用安全系数以尽量减少结构及材料的故障，是一种经典的方法。在能量及状态控制措施中，也把这种设计思想作为保证安全的一种重要措施。
1．3．8 警示装置
警示装置用于向有关人员通告危险、设备故障问题及其他值得注意的状态，以使有关人员警惕并采取相应的纠正措施，避免事故发生。警示装置按接收讯号人员的感觉可分为视觉、听觉等类型。
1．3．9 标志
标志是一种特殊的目视告警和说明手段，它按要求或标准来设计并置放在特定的位置。标志包括文字、颜色和图样，以满足示警的特殊要求。
1．3．10 损伤抑制
采用物理隔离，如防火墙、隔离沟等是抑制伤害的一类方法。此外，防护设备、器具也是抑制损伤的重要手段，在后面的章节中，还会专门讲述。
1．3．11 逃逸、救生和救援
逃逸及救生是指人们使用现场的资源自身救护的方法；救援是指其他人员救护在紧急情况下受到威胁的人员和环境的行动。这些行动的有效性往往取决于事先的救援方案、设计、培训和演练。
1．3．12 薄弱环节设计
所谓薄弱环节是指系统中最容易出故障的部分。安全工程师利用薄弱环节来限制故障、偶然事件或事故所造成的损伤。例如，熔断器（保险丝），用于防止持续过载而引起的火灾或其他贵重设备等的损坏。
1．4 系统全寿命期概念
系统的全寿命期是指系统从开始发起到最终报废（退役）的整个时期。根据系统的规模、发展技术途径，系统寿命期可以分为论证、研制、运行（使用、维护）、报废等阶段。视情况不同，这些划分及其内容还可有所不同。安全工作应当贯彻到系统全寿命期的各个阶段。传统的安全评价工作，多集中在运行阶段，"三同时"是在研制及运行两阶段的结合部开展的。
1．5 安全性分析
安全性分析是一种系统性的检查、研究和分析技术，它用于检查系统或设施在各种使用模式下的工作状态，确定潜在的危险，预计这些危险对人员伤害或设备损坏的可能性，并确定消防或减少危险的方法。分析的目的在于能够在事故发生之前，消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故的危害后果。
安全性分析的基本目的是作为事故预防的基本手段。安全性分析，应在系统寿命期的每一阶段都进行，各个阶段都有其自身安全性分析的要求、内容和方法。实践表明，在系统全寿命期的前期良好的安全分析工作，对于系统全寿命期的安全性和效益起着重要的作用。系统在进行重大改革或者其使用状态发生重大变化，以及进行重大维修、调试等重大事件时，都要考虑相应的安全分析。这种原则，不仅限于系统硬件，对于系统软件也要有相应的要求。对于采购的设备在必要时也要有相应的规范和要求。
1．6 系统使用说明
系统在设计、研制完成交付用户使用时，都应有完整的资料，以文件的形式明确系统在运行及全寿命的后续阶段中的安全要求、双方的义务和责任。因此，以工业标准和设计及研制的实际情况为依据，将系统安全方面的内容用文件的形式加以说明，使用户能够接受并按照制造商的要求来运行系统，从而达到控制系统风险的目标。
1．7 制造商的责任
在承担一个项目并进行设计和制造时，要充分考虑安全方面的需求，要遵循相关的标准和规程，要建立一个为保证系统全寿命期各个阶段安全需求而实行的与使用方的合理的分工。用培训及说明书的方法，指导用户正确安全地使用系统。了解并收集系统失效、可靠性及危害的记录，及时提出改进的措施，通知所有的相关人员，并提供相应的培训或技术服务。
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1．8 复习要点（1） 系统安全的概念
事政
系统
危害
风险
危险
系统管理要求
（2） 工业设计的安全要求
（3） 管理设计方法
能量控制
国有安全
隔离
闭锁、锁定与连锁
故障安全设计
故障最少设计
安全系数法
警示装置
标志
损伤抑制
逃逸、救医和救援
薄弱环节设计
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