系统安全工程是采用系统工程的原理和方法，识别、分析和评价系统中的危险性，并根据其结果调整工艺、设备、操作、管理、生产周期和投资费用等因素，使系统所存在的危险因素能得到消除或控制，使事故的发生减少到最低程度．从而达到最佳安全状态。它的最终目的是消除危险，防止灾害，避免损失，保证人身财产安全。系统安全工程主要包括系统安全分析、系统安全评价、系统安全预测等内容。本节简要介绍几种系统安全分析方法，系统安全评价（危险评价）在下一节介绍。   

一、安全检查表（SCL）                                                                       

1．安全检查表的定义  

制定安全检查表（Safety Check List，简称 SCL）来检查安全是安全管理的一项基础性工作。为了系统地发现工厂、车间、工序或机器、设备、装置以及各种操作管理和组织措施中的不安全因素，事先把检查对象加以剖析，把大系统分割成小的系统，查出不安全因素所在，然后确定检查项目，以提问的方式，将检查项目按系统或子系统顺序编制成表，以便进行检查和避免漏检，这种表就叫安全检查表。   

安全检查表克服了传统安全检查的缺陷，是发现事故隐患、防止事故发生的有效手段。使用安全检查表能够大大地提高检查质量，避免检查时出现规定不明确、缺乏计划性和漏检等弊端。由于安全检查表是在集中了以往工作中的经验和教训的基础上，经过事先的周密研究和考虑，再经过编制人员的详细推敲，以系统的观点，按系统的顺序编制出的安全检查提纲，因而它的使用，对于安全检查工作不仅可起到指导和备忘录的作用，而且会使安全检查工作更为系统、全面和准确。   

2．安全检查表的种类及优点   

由于安全检查的目的和对象不同，检查的着眼点也不相同，因而需要编制出多种类型的安全检查表。常用的安全检查表有：  

（1）设计用安全检查表  是供设计人员遵循安全标准而编制的安全检查表。表中应列出应该遵循的有关规程、标准。这样做既可以扩大设计者的知识面，又能使它们乐于采纳这些标准所列的数据要求，避免与安全人员意见不同而发生争议。   

（2）厂级安全检查表  供全厂性安全检查时使用，也可供安全技术、防火部门和上级有关部门进行日常巡回检查时使用。主要集中在防止火灾、交通、保安和人身伤亡等事故方面，具体内容主要包括厂区各个产品的工艺和装置的安全性、要害部位、主要安全装置与设施、危险物品的贮存与使用、消防通道与设施、操作管理及遵章守纪情况等。   

（3）车间安全检查表  供车间进行定期安全检查或预防性检查时使用，主要集中在防  止人身、设备、机械加工等事故方面。其内容包括工艺安全、设备布置、安全通道、通风照明、安全标志、尘毒及有害气体浓度、消防救护设施及操作管理等。     

（4）工段及岗位安全检查表  供工段及岗位进行自查、互查或进行安全教育时使用，  主要集中在防止人身及误操作引起的事故方面。   

（5）专业性安全检查表  该表由专业机构或职能部门编制使用，主要用于专业性的安  全检查或特定设备的安全检查。如对电气、运输、提升、通风、排水等设备，爆破工作，压力容器等的专业性安全检查。   

安全检查表具有全面性、系统性、标准化、规范化，给人的印象深刻，可以和生产责任制相结合等优点，是系统安全分析的基本方法，任何推行系统安全工程的单位都首先要应用安全检查表。   

3．安全检查表的编制及应用举例   

安全检查表的编制，可以根据生产系统、车间、工段编写，也可以按专题编写。如重要设备，就可以编写该设备的安全检查表。为了使编制的检查表切合实际，应采取安全专业干部、生产技术人员和工人三结合的方式编写，而巨在实践检验下不断修改，使之日臻完善。经过相当时间之后，这类检查表便可以标准化。     

最简单的安全检查表只具备四个栏目，即序号（如检查的车间、工段等）、检查项目。“是”“否”栏和备注栏（注明采取措施的要求或其他事项）。为了使检查表进一步具体化，                                                                                     还可以增添项目，将各检查项目的标准或参考标准列出，这有利于提高检查效果和检查表质量。还可以列出改进措施。安全检查表一定要在表末注明检查者、检查日期，以备参考。   

在编制安全检查表时，应坚持三结合的方式，要查找有关的规程、规范和标准，根据工程经验和生产实践，列举所有的不安全状态。      

二、预先危险性分析（PHA）   

1．预先危险性分析的定义和目的   

预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis，简称 PHA），又称为初步危险分析、初步危害分析，是指在每一项工程活动之前，包括设计、施工和生产之前，首先对系统存在的危险性类别、出现条件、导致的后果作一概略的分析。   

预先危险性分析的目的是尽量防止采用不安全的技术路线，使用危险性的物质、工艺和设备。它的特点是把分析做在行动之前，避免由于考虑不周而造成的损失。预先危险性分析的重点应放在系统的主要危险源上，并提出控制这些危险源的措施。通过预先危险性分析，可以有效地避免不必要的设计变更，比较经济地确保系统的安全性。预先危险性分析的结果，可作为系统综合评价的依据，还可作为系统安全要求、操作规程和设计说明书中的内容。   

2．预先危险性分析的步骤   

（1）调查、确定危险源  调查、了解和收集过去的经验和同类生产中发生过的事故情况。确定危险源，并分类制成表格。危险源的确定可通过经验判断、技术判断或安全检查表等方法进行。   

（2）识别危险转化条件  研究危险因素转变为危险状态的触发条件和危险状态转变为事故的必要条件。   

（3）进行危险分级  危险分级的目的是确定危险程度，提出应重点控制的危险源。危险等级分为以下四个级别：①Ⅰ级：可忽视的。它不会造成人员伤害和系统损坏。②Ⅱ级：临界的。它能降低系统的性能或损坏设备，但不会造成人员伤害，能采取措施消除和控制危险的发生。③Ⅲ级：危险的。它能造成人员伤害和主要系统的损坏。④Ⅳ级：灾难性的。它能造成人员死亡、重伤以及系统严重损坏。   

（4）制定危险预防措施  从人、物、环境和管理等方面采取措施，防止事故发生。   

3．预先危险性分析的格式   

预先危险性分析的结果可列成一种表格。通常包括9列。   

第1列，被分析的系统设备或性能元素的名称。   

第2列，在危险出现时设备运行形式。   

第3列，设备或系统发生故障的形式。对于同一零件或同一程序可能出现多种故障形  式。一种故障形式可由多种原因引起。   

第4列，发生概率的定性估计，例如可以用“发生可能性很大”，“不像会发生”等等定性的语言描述事件发生的情况。   

第5列，由于发生故障而导致的危害结果。   

第6列，说明潜在危险一旦发生可能造成的影响。   

第7列，危险等级。   

第8列，为了消除和控制所确定的危险状况和潜在危险而被推荐的预防方法。被推荐  的方法有：机械设计上的技术条件，安装安全装置，更改机械设备的设计，特殊方法和人员的技术要求等。   

第9列，记录经过确认后的预防方法，明确采取预防措施后的残存状态，探讨所采纳的推荐方法和它的效果。     

图3–4为一高压罐供气装置。高压罐的作用是贮存一定量的高压气体。一般情况下，                         在停止供气的时候，回路的开关是断开的；当需要供给高压气时，操作人员闭合电路开关，电动机转动，气体通过放气阀流出。如果气体没有按照规定释放出去，则罐内压力增高。当压力超过极限时，传感器感知，通过感应圈的作用使电流回路断开，电动机停止转动，罐内气压就不会继续增加。另外，设备安装有压力表，操作人员通过观察压力表指示压力大小来控制线路开关。如果所有的压力控制系统都失效了，则气体可通过安全阀释放出去。   

表3–2为此高压系统预先危险性分析表。                           

三、因果分析法   

1．因果分析法的定义   

因果分析法也叫鱼刺图分析法，是把系统中产生事故的原因及其结果所构成的因果关系，采用简明文字和线条加以全面表示的方法。用于表述事故发生原因与结果的错综复杂关系的图形称为因果分析图，因其形状像鱼刺、所以也叫鱼刺图。   

因果分析图从人、物、环境和管理四个方面查找影响事故的因素，每一个方面作为一个分支，然后逐次向下分析，找出直接原因、间接原因和基本原因，依次用大、中、小箭头标出。典型的因果分析图如图3–5所示。     

因果分析法由于具有主次原因分明，逻辑关系清楚，事故全貌一目了然，容易掌握等特点，因而得到了广泛的应用。   

2．因果分析图的绘制   

绘制因果分析图一般按如下步骤进行：  

（1）确定要分析的某个特定问题或事故，写在图的右边，画出主干，箭头指向右端；  

（2）确定造成事故的因素分类项目，如安全管理、操作者、操作对象、环境等，画出大枝；   

（3）对上述项目继续分析，用中枝表示对应项目的原因，一个原因画出一个枝，文字记在中枝线的上下；   

（4）将上述原因层层展开，一直到不能再分为止；   

（5）确定因果分析图中的主要原因，并标上符号，作为重点控制对象；   

（6）注明因果分析图的名称。   

四、事件树分析（ETA）   

1．事件树分析的定义   

事件树分析（Event Tree Analysis，简称 ETA）是安全系统工程的重要分析方法之一，它从某一初因事件起，顺序分析各环节事件成功或失败的发展变化过程，并预测各种可能结果的分析方法，即时序逻辑分析方法。其中，初因事件是指在一定条件下能造成事故后果的最初的原因事件；环节事件是指出现在初因事件后一系列造成事故后果的其他原因事件。各种可能结果在事件树分析中称为结果事件。   

2．事件树分析的应用   

任何事故都是一个多环节事件发展变化过程的结果，因此事件树分析也称为事故过程  分析。其实质是利用逻辑思维的规律和形式，分析事故的起因、发展和结果的整个过程。事件树分析是以人、物和环境的综合系统为对象，分析各事件成功与失败的两种情况，从而预测各种可能的结果。   

一起伤亡事故总是由许多事件按着时间的顺序相继发生和演变而成的，后一事件的发  生是以前一事件为前提。瞬间造成的事故后果，往往是多环节事件连续失效而酿成的。所  以，用事件树分析法宏观地分析事故的发展过程，对掌握事故规律，控制事故的发生是非常有益的。事件树分析适用于多环节事件或多重保护系统的危险性分析，应用十分广泛。      图3–6为某露天矿在铁路运输过程中，列车尾车连接器钩舌断裂造成跑车，采取措施无效导致尾车与检修车、移道机相撞，造成多人伤亡的事件树分析。从分析中可看出事故发生的整个过程，找出改进系统安全状态的措施。                                                                                              

五、事故树分析（FTA） 

1．事故树分析的定义   

事故树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）又称故障树分析，是安全系统工程最重要的分析方法。1961年，美国贝尔电话研究所的沃特森（Watson）在研究民兵式导弹反射控制系统的安全性评价时，首先提出了这个方法。1974年，美国原子能委员会应用FTA对商用核电站的灾害危险性进行评价，发表了拉斯姆森报告，引起世界各国的关注。此后，FTA从军工迅速推广到机械、电子、交通、化工、冶金等民用工业。   

事故树是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树。它形似倒立着的树，树中的节点具有逻辑判别性质。树的“根部”顶点节点表示系统的某一个事故，树的“梢”底部节点表示事故发生的基本原因，树的“树杈”中间节点表示由基本原因促成的事故结果，又是系统事故的中间原因。事故因果关系的不同性质用不同逻辑门表示。这样画成的一个“树”用来描述某种事故发生的因果关系，称之为事故树。   

事故树分析逻辑性强，灵活性高，适应范围广，既能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故发生的潜在原因，既可定性分析，又可定量分析。事故树分析可用来分析事故．特别是重大恶性事故的因果关系。   

2．事故树分析的步骤   

（1）编制事故树  编制步骤包括：①确定所分析的系统，即确定系统所包括的内容及其边界范围。②熟悉所分析的系统，是指熟悉系统的整体情况，必要时根据系统的工艺。操作内容画出工艺流程图及布置图。③调查系统发生的各类事故，收集、调查所分析系统过去、现在以及将来可能发生的事故，同时还要收集、调查本单位与外单位、国内与国外同类系统曾发生的所有事故。④确定事故树的顶上事件，即所要分析的对象事件。⑤调查与顶上事件有关的所有原因事件，从人、机、环境和管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事故原因。这些原因事件包括：机械设备的元件故障；原材料、能源供应、半成品、工具等的缺陷；生产管理、指挥、操作上的失误与错误；影响顶上事件发生的环境不良等。⑥事故树作图，就是按照演绎分析的原则，从顶上事件起，一级一级往下分析各自的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直至所要求的分析深度，最后就形成一株倒置的逻辑树形图。   

（2）事故树定性分析  定性分析是事故树分析的核心内容。其目的是分析某类事故的发生规律及特点，找出控制该事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因事件的重要程度，以便按轻重缓急分别采取对策。事故树定性分析的主要内容有：利用布尔代数化简事故树；求取事故树的最小割集或最小径集；计算各基本事件的结构重要度；定性分析结论。根据分析结论并结合本企业的实际情况，订出具体、切实可行的顶防措施。   

（3）事故树定量分析  事故树定量分析是用数据来表示系统的安全状况。其内容包括：确定引起事故发生的各基本原因事件的发生概率；计算事故树顶上事件发生概率，并将计算结果与通过统计分析得出的事故发生概率进行比较；如果两者不符，则必须重新考虑编制事故树图是否正确以及各基本原因事件的故障率、失误率是否估计得过高或过低等等；计算基本原因事件的概率重要度和临界重要度。   

事故树分析程序包括了定性和定量分析两大类。从实际应用而言，由于我国目前尚缺乏设备的故障率和人的失误率的实际资料，故给定量分析带来很大困难。所以在事故树分析中，多进行定性分析。但实际证明，定性分析也能取得良好的效果。本书仅介绍事故树定性分析。  

3．事故树的编制   

事故树分析法采用了由原因到结果的逆过程分析、即先确定事故的结果，称为顶上事件或目标事件，画在最顶端；然后再找出它的直接原因或构成它的缺陷事件，诸如设备的缺陷和操作者的失误等，这是第一层。再进一步找出造成第一层事件的原因，成为第二层。按照这样一层一层地分析下去，直到找到最基本原因事件为止。每层之间用逻辑符号连接以说明它们之间的关系。整个分析过程类似一株倒挂树形，其末梢就是构成事故的基本原因，所以称为事故树。   

图3－7为坠人溜井死亡事故的事故树。   

4．事故树的定性分析     

（1）最小割集及其求法     

割集，亦称截止集或截集，它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。事故树中，一组基本事件发生能够导致顶上事件发生，这组基本事件就称为割集。顶上事件的发生是由构成事故树的各基本事件的状态决定的。显然，顶上事件并不需要所有基本事件都发生才发生，而是只要有某些基本事件组合的发生即能构成顶上事件发生。最小割集是导致顶上事件发生的最低限度的割集。     

最小割集的求法有行列法、布尔代数化简法、结构法、质数代人法和矩阵法等。这里仅介绍布尔代数化简法。事故树经过布尔代数化简，得到若干交集的并集，每一个交集都是一个最小割集。这样，就可以通过布尔代数化简得到这种结构式，从而求出最小割集。现以图3–8事故树为例，利用布尔代数化简法求其最小割集如下：

T=A1+A2=x1A3x2+x4A4

=x1（x1+x3）x2+x4（A5+x6）

=x1x1x3+x1x3x2+x4（x4x5+x6）

=x1x2+x1x2x3+x4x4x5+x4x6

=x1x2+x4x5+x4x6

事故树的三个最小割集为{x1，x2}，{x4，x5}，{x4，x6}。

（2）最小径集及其求法   

径集，又称通集，即如果事故树中某些基本事件不发生，则顶上事件不发生，这些基本事件的集合称为径集。最小径集是顶上事件不发生所必需的最低限度的径集。   

求最小径集是利用它与最小割集的对偶性。首先作出与事故树对偶的成功树，即把原来事故树的“与”门换成“或”门，“或” 门换成“与”门，各类事件发生换成不发生。然后利用上述方法求出成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。   

仍以图3–8事故树为例，用布尔代数化简法求其成功树的最小割集。图3–9为原事故树的成功树，图中用 、 、 、…、 、 、 、… 表示事件 、 、 、…、 ， 、 、…、 的补事件，即成功事件。

此得到成功树的四个最小割集，是事故树的四个最小径集。即：｛ｘl，x4｝，｛ｘ2，ｘ4｝，{x1，x5，x6}，{x2，x5，x6}。   

（3）结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。即在假定各基本事件发生概率都相等的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度。   

结构重要度分析可采用两种方法；一种是求结构重要系数；一种是利用最小割集或最小径集判断重要度。前者精确，但烦琐；后者简单，但不够精确。利用最小割集或最小径集排列结构重要度顺序时的原则如下：   

①当最小割集中的基本事件个数不等时，少事件割集中的基本事件比多事件割集中的基本事件结构重要度大。例如，某事故树最小割集为：{x1，x2，x3}，{x4，x5}，{x6}，{x7}。则 。

②当最小割集中的基本事件数目相等时，出现次数多的基本事件比出现次数少的基本事件结构重要度大。例如，某事故树最小割集为：｛xl，x4，x5，x6｝，｛x2，x4，x5，x6｝，｛xl，x3，x5，x6｝，｛x2，x3，x5，x6｝，｛x3，x4，x5，x6｝，｛x2，x3，x4，x5｝。则

。

③在基本事件少的最小割集内出现次数少的基本事件与在基本事件多的最小割集内  出现次数多的基本事件相比较，一般说前者结构重要度大于后者，极个别情况下两者相等。例如，某事故树最小割集为：{x1}，{x2，x3},{x2，x4},{x2，x5}。则

。