第3章-系統(tǒng)安全分析

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握系統(tǒng)安全分析的定義、內(nèi)容和系統(tǒng)安全分析方法選擇的基本原則。2.熟悉幾種常用的定性和定量的系統(tǒng)安全分析方法的基本功能、特點(diǎn)和原理。3.掌握幾種系統(tǒng)安全分析方法的分析過(guò)程、格式、計(jì)算方法。4.了解各種定性和定量方法之間的區(qū)別和聯(lián)系。系統(tǒng)安全分析方法是安全系統(tǒng)工程的重要組成部分，是對(duì)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)性進(jìn)行定性和定量分析的基本方法。系統(tǒng)安全分析的方法有數(shù)十種之多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的條件和需求選擇相應(yīng)的分析類型和分析方法。本章的主要內(nèi)容是掌握各種系統(tǒng)安全分析的方法以及各種分析方法的概念、內(nèi)容、應(yīng)用范圍和適用性。每一種分析方法都將從基本概念、特點(diǎn)、格式、分析程序以及應(yīng)用實(shí)例等幾個(gè)方面入手，進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)思路如圖3-1所示。系統(tǒng)安全分析方法系統(tǒng)安全分析方法安全檢查表法預(yù)先危險(xiǎn)性分析故障類型與影響分析危險(xiǎn)性與可操作性分析事件樹事故樹因果分析基本概念特點(diǎn)格式分析程序應(yīng)用實(shí)例系統(tǒng)安全分析系統(tǒng)安全分析的基本概念圖3-1系統(tǒng)安全分析學(xué)習(xí)思路和內(nèi)容3.1概述系統(tǒng)安全分析（systemsafetyanalysis）是從安全角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的分析，它通過(guò)揭示可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故的各種因素及其相互關(guān)聯(lián)來(lái)辨識(shí)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源，以便采取措施消除或控制它們。系統(tǒng)安全分析是系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，定性的系統(tǒng)安全分析是定量的系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)安全分析的目的是為了保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，查明系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素，以便采取相應(yīng)措施消除系統(tǒng)故障和事故。一、系統(tǒng)安全分析的內(nèi)容系統(tǒng)安全分析從安全角度對(duì)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，分析導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故的各種因素及其相互關(guān)系。主要包括以下6個(gè)方面的內(nèi)容。（1）對(duì)可能出現(xiàn)的、初始的、誘發(fā)的以及直接引起事故的各種危險(xiǎn)因素及其相互關(guān)系進(jìn)行分析。（2）對(duì)系統(tǒng)有關(guān)的環(huán)境條件、設(shè)備、人員及其他有關(guān)因素進(jìn)行分析。（3）對(duì)能夠利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備、規(guī)程、工藝或材料控制或根除某種特殊危險(xiǎn)因素的措施進(jìn)行分析。（4）對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素的控制措施及實(shí)施這些措施的最佳辦法進(jìn)行分析。（5）對(duì)不能根除的危險(xiǎn)因素，失去或減少控制措施可能出現(xiàn)的后果進(jìn)行分析。（6）對(duì)危險(xiǎn)因素一旦失去控制，為防止傷害和損傷的安全防護(hù)措施進(jìn)行分析。二、系統(tǒng)安全分析的方法系統(tǒng)安全分析的方法可運(yùn)用于不同的系統(tǒng)安全分析過(guò)程，常用的有以下幾種方法。（1）安全檢查表法（SafetyCheckList，簡(jiǎn)稱SCL）（2）預(yù)先危險(xiǎn)性分析(PreliminaryHazardAnalysis，簡(jiǎn)稱PHA)（3）故障類型和影響分析（FailureModesandEffectsAnalysis，簡(jiǎn)稱FMEA）（4）危險(xiǎn)性和可操作性研究（HazardandOperabilityAnalysis，簡(jiǎn)稱HAZOP）（5）事件樹分析（EventTreeAnalysis，簡(jiǎn)稱ETA）（6）事故樹分析（FaultTreeAnalysis，簡(jiǎn)稱FTA）（7）因果分析（Cause-ConsequenceAnalysis，簡(jiǎn)稱CCA）這些方法可以按分析過(guò)程的相對(duì)時(shí)間進(jìn)行分類；也可以按分析的對(duì)象和分析的內(nèi)容進(jìn)行分類。為了使大家有比較清晰的認(rèn)識(shí)，我們將按照數(shù)理方法、邏輯方法和分析過(guò)程進(jìn)行分類。按照數(shù)理方法進(jìn)行分類，可以分為定性分析和定量分析2種。（1）定性分析法定性分析是對(duì)引起系統(tǒng)事故的影響因素進(jìn)行非量化的分析，只進(jìn)行可能性的分析或作出事故能否發(fā)生的感性判斷。安全檢查表、預(yù)先危險(xiǎn)性、危險(xiǎn)性和可操作性分析等屬于定性分析方法。（2）定量分析法定量分析是在定性分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析系統(tǒng)事故及影響因素之間的數(shù)量關(guān)系，對(duì)事故的危險(xiǎn)作出數(shù)量化的描述和判斷。故障類型與影響分析（危險(xiǎn)度）、事件樹分析、事故樹分析、因果分析等屬于定量分析方法。2.按邏輯方法分類按照邏輯方法分類，可以分為歸納法和演繹法2類。（1）歸納法歸納法是從事故發(fā)生的原因推論事故結(jié)果的方法，通過(guò)對(duì)基本事件的分析，來(lái)總結(jié)和確定系統(tǒng)的安全狀態(tài)。安全檢查表、預(yù)先危險(xiǎn)性、故障類型與影響分析、危險(xiǎn)性和可操作性分析、事件樹分析等，都屬于歸納法。這種方法從故障或失誤出發(fā)，探討可能導(dǎo)致的事故或系統(tǒng)故障，從而確定危險(xiǎn)源。歸納法的優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)遺漏的考察、辨識(shí)系統(tǒng)中的所有危險(xiǎn)源。缺點(diǎn)是對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)或危險(xiǎn)源很多的系統(tǒng)，分析工作量大，沒(méi)有重點(diǎn)。（2）演繹法演繹法是從事故結(jié)果推論事故原因的方法，通過(guò)系統(tǒng)發(fā)生的事故類型和性質(zhì)，去探尋導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生事故的原因。事故樹分析、因果分析等屬于演繹法。這種方法從事故或系統(tǒng)故障出發(fā)，即從危險(xiǎn)源出發(fā)，查找與事故（或故障）有關(guān)的危險(xiǎn)因素。演繹法的優(yōu)點(diǎn)是可以把注意力集中在有限的范圍內(nèi)，提高工作效率。缺點(diǎn)是對(duì)于遺漏的危險(xiǎn)源（或未知危險(xiǎn)源）可能造成的事故無(wú)法分析。3.按事件的過(guò)程分類按照事故的過(guò)程和環(huán)境的變化進(jìn)行分類，可以分為靜態(tài)分析方法和動(dòng)態(tài)分析方法2類。（1）靜態(tài)分析法靜態(tài)分析是對(duì)系統(tǒng)事故危險(xiǎn)的分析不能反映出事故過(guò)程和環(huán)境變化的特點(diǎn)。安全檢查表、預(yù)先危險(xiǎn)性分析、故障類型及影響分析、危險(xiǎn)性和可操作性分析、事故樹分析等屬于靜態(tài)分析法。（2）動(dòng)態(tài)分析法動(dòng)態(tài)分析是指對(duì)系統(tǒng)事故危險(xiǎn)的分析能夠反映出事故過(guò)程和環(huán)境變化的特點(diǎn)。事件樹分析、因果分析等屬于動(dòng)態(tài)分析法。綜上所述，表3-1給出了各種系統(tǒng)安全分析方法的歸屬。表3-1危險(xiǎn)性分析方法分類危險(xiǎn)分析方法安全檢查表預(yù)先危險(xiǎn)性分析故障類型和影響分析危險(xiǎn)性和可操作性研究事件樹分析事故樹分析因果分析歸納法√√√√√演繹法√√定性法√√√√√√√定量法√√√√靜態(tài)法√√√√√動(dòng)態(tài)法√√三、系統(tǒng)安全分析方法的選擇表3-2系統(tǒng)安全分析方法的適用情況分析方法開發(fā)研究方案設(shè)計(jì)樣機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)建造投產(chǎn)日常運(yùn)行改建擴(kuò)建事故調(diào)查拆除檢查表√√√√√√√預(yù)先危險(xiǎn)性分析√√√√√危險(xiǎn)性與可操作性研究√√√√√故障類型和影響分析√√√√√事故樹分析√√√√√√事件樹分析√√√√因果分析√√√√√其次，針對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、規(guī)模、工藝類型、操作類型來(lái)選擇具體的系統(tǒng)安全分析方法。例如，對(duì)于化工工藝過(guò)程，可以選擇危險(xiǎn)性與可操作性分析。對(duì)于機(jī)械和電氣過(guò)程的危險(xiǎn)性分析，可以選擇故障類型和影響分析。由單一故障引起的事故，選擇危險(xiǎn)性與可操作性分析。由許多因素共同引起的事故，選擇事故樹、事件樹分析。危險(xiǎn)性高的系統(tǒng)，選擇危險(xiǎn)性與可操作性分析、故障類型與影響分析、事件樹、事故樹等方法。危險(xiǎn)性較低的系統(tǒng)，選擇安全檢查表法進(jìn)行分析。3.2安全檢查表一、基本概念安全檢查表是根據(jù)有關(guān)安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、制度以及其它系統(tǒng)安全分析方法分析的結(jié)果，對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行安全檢查和安全診斷，找出各種不安全因素，以提問(wèn)的方式把這些不安全因素按照其重要程度編制成表格，這種安全檢查的專用表格稱之為安全檢查表。安全檢查表是實(shí)施安全檢查和安全診斷的項(xiàng)目明細(xì)表，是安全檢查結(jié)果的備忘錄。安全檢查表的優(yōu)點(diǎn)是完整、直觀、清楚、簡(jiǎn)單、易控制，為事故后果模擬提供統(tǒng)計(jì)依據(jù)。其缺點(diǎn)是對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)工作量大，不能定量分析。二、安全檢查表的格式安全檢查表必須包括系統(tǒng)的全部主要檢查部位，不能忽略主要的和潛在的不安全因素，應(yīng)從檢查部位中引申和發(fā)掘與之有關(guān)的其它潛在危險(xiǎn)因素。檢查表格式包括分類、項(xiàng)目、檢查要點(diǎn)、檢查情況與處理、檢查日期以及檢查者等。檢查要點(diǎn)以提問(wèn)方式列出，檢查情況用“是”和“否”或用“”和“”表示。安全檢查表的格式如表3-3所示。表3-3安全檢查表基本格式檢查時(shí)間檢查單位檢查部位檢查結(jié)果安全要求整改期限整改負(fù)責(zé)人序號(hào)安全檢查內(nèi)容結(jié)論與說(shuō)明四、安全檢查表的編制程序組建安全檢查表編制組收集同類型安全檢查表組建安全檢查表編制組收集同類型安全檢查表分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性確定危險(xiǎn)源編制安全檢查表專家審查安全檢查表使用安全專家，技術(shù)人員，管理人員，操作人員危險(xiǎn)性分析，安全評(píng)價(jià)結(jié)果，安全檢查表系統(tǒng)的功能、工藝、管理、環(huán)境、事故后果、事故記錄、圖紙、說(shuō)明書根據(jù)系統(tǒng)各單元危險(xiǎn)因素確定評(píng)價(jià)項(xiàng)目序號(hào)檢查部位檢查內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)結(jié)果（是/否）改進(jìn)措施負(fù)責(zé)人查漏補(bǔ)缺補(bǔ)充修改圖3-2安全檢查表的編制流程示意圖編制安全檢查表的過(guò)程，也是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全分析的過(guò)程.因此，在安全檢查表的制定過(guò)程中，要根據(jù)有關(guān)規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)，并總結(jié)本單位和外單位的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，可以借鑒其它系統(tǒng)安全分析方法的分析結(jié)果，使得安全檢查表能夠真正地用于事故預(yù)防與控制，成為一種科學(xué)化管理簡(jiǎn)單易行的基本方法。六、應(yīng)用實(shí)例例1某型飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的安全檢查表表3-4給出了某型飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的安全檢查表。表3-4某型飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的安全檢查表序號(hào)檢查部位及內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢查結(jié)果（是/否）改進(jìn)措施負(fù)責(zé)人1限流器完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條2減壓器完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條3電磁開關(guān)完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條4摩擦離合器完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條5前輪轉(zhuǎn)彎活門滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條6換向滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條7左操縱滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條8微動(dòng)開關(guān)完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條9控制開關(guān)完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條10自動(dòng)保護(hù)開關(guān)完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條11右操縱滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條12右操縱手輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條13同軸轉(zhuǎn)接滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條14新增換向滑輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條15左操縱手輪完好，可靠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)××條檢查日期：××××年××月××日××?xí)r檢查者：×××3.3預(yù)先危險(xiǎn)性分析一、基本概念預(yù)先危險(xiǎn)性分析又稱初步危險(xiǎn)性分析，是指在沒(méi)有掌握詳細(xì)的資料的時(shí)候，用來(lái)辨識(shí)和分析系統(tǒng)中潛在的危險(xiǎn)和有害因素，確定危險(xiǎn)等級(jí)，并制定相應(yīng)的安全對(duì)策措施，防止事故的發(fā)生。盡可能在付諸實(shí)踐時(shí)找出錯(cuò)誤，控制或消除危險(xiǎn)。預(yù)先危險(xiǎn)性分析是在系統(tǒng)開發(fā)初期階段和設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)中存在的危險(xiǎn)類別、形成條件、事故后果等進(jìn)行安全分析識(shí)別，常用于新系統(tǒng)設(shè)計(jì)、已有系統(tǒng)改造之前的方案設(shè)計(jì)以及選址階段的方案設(shè)計(jì)等。二、預(yù)先危險(xiǎn)性分析的特點(diǎn)（1）預(yù)先危險(xiǎn)性分析在系統(tǒng)開發(fā)的初期就可以識(shí)別、控制危險(xiǎn)因素，用最小的代價(jià)和成本消除或減少系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素。（2）該分析方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效。（3）能為項(xiàng)目開發(fā)組分析和設(shè)計(jì)提供指南。三、預(yù)先危險(xiǎn)性分析的步驟表3-5危險(xiǎn)等級(jí)劃分危險(xiǎn)等級(jí)狀態(tài)特征和要求Ⅰ級(jí)安全的暫時(shí)不能發(fā)生事物，可以忽略Ⅱ級(jí)臨界的有導(dǎo)致事故的可靠性，事故處于臨界狀態(tài)，可能造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，應(yīng)采取措施予以控制Ⅲ級(jí)危險(xiǎn)的可能導(dǎo)致事故發(fā)生，造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失，必須采取措施進(jìn)行控制Ⅳ級(jí)災(zāi)難的會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生，造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)巨大損失，必須立即設(shè)法清除（3）結(jié)果匯總階段匯總審查結(jié)果，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，按輕重緩急制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施。內(nèi)容包括事故及其產(chǎn)生原因、可能后果、危險(xiǎn)性級(jí)別、應(yīng)采取的措施等。四、預(yù)先危險(xiǎn)性分析的基本格式預(yù)先危險(xiǎn)性分析的基本格式如表3-6所示，格式可以根據(jù)需要加以增刪和調(diào)整。表3-6預(yù)先危險(xiǎn)性分析的基本格式序號(hào)事故現(xiàn)象危險(xiǎn)因素觸發(fā)事件事故原因事故的可能性事故后果危險(xiǎn)等級(jí)防治措施五、預(yù)先危險(xiǎn)性分析的程序預(yù)先危險(xiǎn)性分析的程序如圖3-3所示。收集資料收集資料了解開發(fā)和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)辨識(shí)潛在的危險(xiǎn)確定起因事件確定消除危險(xiǎn)的方法確定預(yù)防措施匯總分析表格查閱同類系統(tǒng)得事故教訓(xùn)，查明新系統(tǒng)是否存在同樣問(wèn)題弄清新系統(tǒng)功能構(gòu)造，工藝設(shè)備，物質(zhì)材料以及工作環(huán)境確定造成傷害、損失、失效等事故的危險(xiǎn)，確定危險(xiǎn)等級(jí)分析可能引發(fā)事故的原因及事件找出消除或控制事故危險(xiǎn)的可行方法判定事故的預(yù)防控制措施圖3-3預(yù)先危險(xiǎn)性分析的程序3.4故障類型和影響分析一、基本概念（1）故障（Failure）系統(tǒng)、子系統(tǒng)或元件在運(yùn)行的過(guò)程中，由于性能低劣而不能完成規(guī)定功能時(shí)，稱故障發(fā)生。（2）故障類型（FailureMode）由不同故障機(jī)理顯現(xiàn)出來(lái)的各種故障現(xiàn)象的變現(xiàn)形式。一個(gè)元件或系統(tǒng)可以有多種故障類型。（3）故障等級(jí)（FailureClassification）根據(jù)故障類型對(duì)系統(tǒng)或子系統(tǒng)影響的程度不同而劃分的等級(jí)。（4）故障影響（FailureEffect）二、故障類型與影響分析的特點(diǎn)（1）不僅對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)元件的故障進(jìn)行分析，而且對(duì)其影響進(jìn)行分析，有重點(diǎn)地解決安全問(wèn)題。（2）適用于系統(tǒng)危險(xiǎn)性分析的各個(gè)階段。（3）既可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可以用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析。三、故障類型與影響分析的格式表3-8給出了故障類型與影響的格式。表3-8故障類型及影響格式組成元素故障類型故障的原因故障的影響故障的識(shí)別校正措施四、故障類型與影響分析的分析程序故障類型和影響分析通常包括以下5個(gè)方面的內(nèi)容。（1）掌握和了解所要分析的對(duì)象系統(tǒng)。（2）對(duì)系統(tǒng)元件的故障類型和產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。一種元件至少有4種故障類型，即意外運(yùn)行、運(yùn)行不準(zhǔn)時(shí)、停止不及時(shí)和運(yùn)行期間故障。在進(jìn)行元素故障類型分析時(shí)，該元素可能是其他元素故障的原因，也可能是導(dǎo)致重大故障或事故的原因。（3）分析故障類型對(duì)系統(tǒng)和元件的影響，重點(diǎn)分析元素故障類型對(duì)相鄰元素的影響，元素故障類型對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，元素故障類型對(duì)子系統(tǒng)及周圍環(huán)境的影響。（4）匯總結(jié)果，提出改正措施。（5）列表。圖3-5給出了故障類型與影響分析程序。確定所研究系統(tǒng)確定所研究系統(tǒng)分析系統(tǒng)元素的故障類型分析導(dǎo)致元素故障類型的原因分析元素故障類型的影響研究確定校正措施表格匯總明確系統(tǒng)組成；確定系統(tǒng)得界限；確定元素的初始狀態(tài)；收集系統(tǒng)及元素的資料根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定已有元素的故障類型；參考類似元素故障類型確定新元素；可靠性分析確定新元素內(nèi)部原因，外部原因?qū)ο噜徳氐挠绊?；?duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響；對(duì)鄰近系統(tǒng)的影響；對(duì)周圍環(huán)境的影響具體校正措施圖3-5故障類型與影響分析程序五、應(yīng)用實(shí)例例3空氣壓縮機(jī)故障類型與影響分析空氣壓縮機(jī)是在土木工程的道橋工程、地下工程等施工時(shí)常用的動(dòng)力設(shè)備，儲(chǔ)氣罐屬于一種易出事故的高壓容器。表3-9給出了空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐的故障類型及影響分析結(jié)果。表3-9空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐的故障類型及影響分析組成元素故障類型故障原因故障影響故障識(shí)別校正措施罐體輕微漏氣接口不嚴(yán)能耗增加漏氣噪聲、空氣壓縮機(jī)頻繁打壓加強(qiáng)維修保養(yǎng)嚴(yán)重漏氣焊接裂縫壓力迅速下降壓力表讀數(shù)下降，巡回檢查停機(jī)維修破裂材料有缺陷，受沖擊等壓力迅速下降，損傷人員、設(shè)備壓力表讀數(shù)下降，巡回檢查停機(jī)維修安全閥漏氣接口不嚴(yán)，彈簧疲勞能耗降低，壓力下降漏氣噪聲、空氣壓縮機(jī)頻繁打壓加強(qiáng)維修保養(yǎng)錯(cuò)誤開啟彈簧疲勞折斷壓力迅速下降壓力表讀書下降，巡回檢查停機(jī)維修不能安全泄壓由銹蝕污物造成超壓時(shí)失去安全功能，系統(tǒng)壓力迅速提高壓力表讀書上升，閥門檢驗(yàn)停機(jī)檢查更換故障類型與影響分析在航空領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代初，美國(guó)第一次將FMEA思想用于一種戰(zhàn)斗機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析中。60年代中期，F(xiàn)MEA正式用于航天系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1976年，美國(guó)國(guó)防部頒布了FMEA軍用標(biāo)準(zhǔn)。1988年，美國(guó)聯(lián)邦航空局發(fā)布通報(bào)要求所有航空系統(tǒng)得設(shè)計(jì)和分析必須使用FMEA。1994年，F(xiàn)MEA成為QS-9000的認(rèn)證要求。FMEA在實(shí)踐中形成了完整科學(xué)的分析方法。目前，航空領(lǐng)域廣泛應(yīng)用該方法進(jìn)行諸如發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、起落架等設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)性分析。六、故障類型及其影響和危險(xiǎn)度（致命度）分析將故障類型及影響分析和危險(xiǎn)度分析相結(jié)合，便可以從定性分析發(fā)展到定量分析，稱為故障類型及其影響和危險(xiǎn)度分析。這種方法在分析時(shí)，首先進(jìn)行故障類型及其影響分析。根據(jù)分析結(jié)果，再輸入各種故障的危險(xiǎn)度指標(biāo)，即可得到定量的危險(xiǎn)分析。危險(xiǎn)度分析的目的在于定量地評(píng)價(jià)每種組成元素故障類型的危險(xiǎn)程度，危險(xiǎn)度分析有以下2種方法。1.采用2項(xiàng)指標(biāo)的危險(xiǎn)度分析采用的2項(xiàng)指標(biāo)分別為元素故障類型出現(xiàn)的概率和故障后果的嚴(yán)重度。表3-10和表3-11分別給出了美國(guó)杜邦公司的嚴(yán)重度分級(jí)和概率值。表3-10危險(xiǎn)發(fā)生等級(jí)和概率標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生等級(jí)非常容易發(fā)生容易發(fā)生偶爾發(fā)生不常發(fā)生幾乎不發(fā)生很難發(fā)生發(fā)生概率1×10-11×10-21×10-31×10-41×10-51×10-6表3-11危險(xiǎn)等級(jí)劃分及校正措施危險(xiǎn)度中（臨界）?。ò踩┬Ｕ胧┝⒓赐Ｖ棺鳂I(yè)及時(shí)檢修注意觀察2.采用1項(xiàng)指標(biāo)的危險(xiǎn)度分析采用元素運(yùn)行百萬(wàn)小時(shí)（次）發(fā)生的故障次數(shù)來(lái)衡量危險(xiǎn)度C，計(jì)算公式如下所示。(3-1)式中，n——導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故的故障類型的數(shù)目；T——元素的運(yùn)行時(shí)間；Λ——元素的基本故障率；k1·k2——實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的修正系數(shù)和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的修正系數(shù)；α——導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故的故障類型數(shù)目占全部故障類型數(shù)目的比例；β——導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故的故障類型出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生故障或事故的概率。表3-12給出了β的可參考值。表3-12β的參考值影響程度實(shí)際的損失可預(yù)計(jì)的損失可能出現(xiàn)的損失沒(méi)有影響發(fā)生概率（β）β=1.000.1≤β<10<β<0.1β=03.應(yīng)用實(shí)例例4民用運(yùn)輸機(jī)起落架系統(tǒng)故障分析（1）背景資料：中國(guó)民航四川省航空公司維護(hù)信息統(tǒng)計(jì)，起落架系統(tǒng)故障約占飛機(jī)總故障的7.2%，其中2%左右的故障引起重要事件。波音公司提供的事故和征候統(tǒng)計(jì)，起落架故障占15%~17%?？湛凸咎峁┑氖鹿屎驼骱蚪y(tǒng)計(jì)，起落架故障占12.1%。（2）以波音飛機(jī)起落架故障類型為例，進(jìn)行故障類型與影響分析。1）找出故障分布和故障類型起落架的故障分布主要在構(gòu)件損傷、輪胎組件、收放系統(tǒng)、前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)等方面。其中構(gòu)件主要指結(jié)構(gòu)受力件，如起落架艙門拉桿、搖臂、鎖鉤、扭力臂接耳、連接螺栓、起落架支柱外筒、動(dòng)作筒接頭等。表3-13給出了故障分布和故障類型。表3-13故障分布和故障類型故障分布構(gòu)件損傷輪胎組件收放系統(tǒng)前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)剎車系統(tǒng)故障類型（%）構(gòu)件斷裂（24.6）構(gòu)件松脫（5.2）構(gòu)件磨損（2.2）輪胎爆裂（14.9）胎面分離（13.4）組件脫落（8.2）著陸放不下（3.7）接地收起（3.0）離地收不上（1.5）操縱失效（9.0）機(jī)輪擺動(dòng)（3.0）其它（4.5）剎車起火（6.0）機(jī)輪卡滯（0.7）2）針對(duì)每一個(gè)故障類型分別進(jìn)行影響分析（部分）表3-14給出了故障類型的影響分析。表3-14故障類型的影響分析組成元素故障類型故障原因故障影響故障識(shí)別校正措施收放系統(tǒng)動(dòng)作筒接頭漏油壓力波動(dòng)熱脹冷縮接頭疲勞破損發(fā)生事故維修使用更好的材料，縮短更換時(shí)間輪速傳感器工作不正常電子插件、線路環(huán)境適應(yīng)性差防滯故障維修使用更好的材料3）進(jìn)行定量分析輸入定量的數(shù)據(jù)，如故障概率、嚴(yán)重度等，計(jì)算影響的程度。3.5危險(xiǎn)性和可操作性分析一、基本概念危險(xiǎn)性和可操作性分析（簡(jiǎn)稱HAZOP）是指應(yīng)用系統(tǒng)的審查方法，審查設(shè)計(jì)已有生產(chǎn)工藝和工程總圖，通過(guò)對(duì)裝置、設(shè)備、個(gè)別部位的誤操作或故障引起的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)其對(duì)整個(gè)延續(xù)性生產(chǎn)系統(tǒng)的影響。與其他分析方法不同的是，該分析方法由多人組成小組。實(shí)質(zhì)是對(duì)系統(tǒng)的工藝進(jìn)行全面審查，找出可能偏離設(shè)計(jì)意圖的情況。分析產(chǎn)生的原因和造成的結(jié)果，予以控制。這種方法既適用于設(shè)計(jì)階段，又適用于在役的生產(chǎn)裝置。在應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)常用到以下專用術(shù)語(yǔ)。（1）意圖意圖是指所研究系統(tǒng)的工藝的某一部分欲完成的功能。在很多情況下，這種意圖通過(guò)流程圖來(lái)描述。（2）偏離偏離是指背離設(shè)計(jì)意圖，與設(shè)計(jì)意圖不一致。在分析過(guò)程中，需正確地運(yùn)用引導(dǎo)詞，系統(tǒng)地審查系統(tǒng)的工藝參數(shù)，找出偏離的情況。（3）原因此處的原因是指引起偏離的原因，這些原因可能是物的故障、人的失誤、成分變化等意外的工藝狀態(tài)和外界的破壞等。（4）后果此處的后果是指偏離系統(tǒng)設(shè)計(jì)意圖所造成的結(jié)果。（5）工藝參數(shù)此處的工藝參數(shù)是指有關(guān)系統(tǒng)工藝的物理和化學(xué)特性，包括一般參數(shù)，如反應(yīng)、混合、濃度、pH值等，還包括特殊參數(shù)，如溫度、壓力、相態(tài)、流量等。當(dāng)系統(tǒng)工藝的某個(gè)部分或某個(gè)操作步驟的工藝參數(shù)偏離了設(shè)計(jì)意圖時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)必然發(fā)生變化，從而造成系統(tǒng)的故障或引起事故。（6）引導(dǎo)詞引導(dǎo)詞是指在辨識(shí)危險(xiǎn)源過(guò)程中，引導(dǎo)、啟發(fā)人的思維，對(duì)設(shè)計(jì)意圖定性或定量描述的簡(jiǎn)單詞語(yǔ)。表3-15給出了HAZOP分析方法中引導(dǎo)詞的意義和注釋。表3-15引導(dǎo)詞的意義和注釋引導(dǎo)詞意義注釋沒(méi)有或不是對(duì)意圖的完全否定意圖的任何部分都沒(méi)有達(dá)到，也沒(méi)有其他事情發(fā)生較多量的增加原有量的正增值，或原有活動(dòng)的增加較少量的減少原有量的負(fù)增值，或原有活動(dòng)的減少也，又量的增加與某些附加活動(dòng)一起，達(dá)到全部設(shè)計(jì)或操作意圖部分量的減少只達(dá)到一些意圖，沒(méi)達(dá)到另一些意圖反向與意圖相反與意圖相反的活動(dòng)或物質(zhì)不同于完全替代沒(méi)有任何部分達(dá)到意圖非發(fā)生完全意外的事情引導(dǎo)詞是與工藝參數(shù)相結(jié)合，從而得到偏離狀況。例如表3-16給出了引導(dǎo)詞應(yīng)用的例子。表3-16引導(dǎo)詞應(yīng)用實(shí)例沒(méi)有流量沒(méi)有流量較多壓力壓力升高又一種相態(tài)兩種相態(tài)非運(yùn)行維修二、危險(xiǎn)性和可操作性分析的格式表3-17給出了危險(xiǎn)性與可操作性分析的格式。表3-17危險(xiǎn)性與可操作性格式引導(dǎo)詞偏離可能原因后果修正措施三、危險(xiǎn)性和可操作性分析的程序與步驟圖3-6給出了危險(xiǎn)性和可操作性分析的程序和步驟。圖3-6分析的程序和步驟四、應(yīng)用實(shí)例危險(xiǎn)性和可操作性分析主要用于化工企業(yè)的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)過(guò)程的危險(xiǎn)性分析。例5燃油鍋爐危險(xiǎn)性和可操作性分析某燃油鍋爐進(jìn)行危險(xiǎn)性與可操作性分析評(píng)估。表3-18給出了評(píng)估分析的結(jié)果。表3-18燃油鍋爐的危險(xiǎn)性與可操作性分析結(jié)果引導(dǎo)詞偏離可能原因后果修正措施不嚴(yán)重缺水1.水位超限保護(hù)失靈2.給水系統(tǒng)故障3.排污閥門泄露4.操作失誤管裂，甚至鍋爐爆炸1.確保水位保護(hù)裝置，動(dòng)作可靠2.確保給水設(shè)備完好3.確保排污設(shè)備完好4.杜絕違章現(xiàn)象鍋爐失火1.燃油質(zhì)量低劣2.燃燒不穩(wěn)定3.與空氣混合不好4.操作不當(dāng)引發(fā)爐膛爆炸1.燃油符合設(shè)計(jì)要求2.燃燒器設(shè)計(jì)符合要求3.燃油變化范圍符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作多鍋爐超壓1.安全閥失靈2.壓力表故障3.超壓報(bào)警失靈4.操作不當(dāng)管裂，甚至鍋爐爆炸1.安全閥定期檢查，確保靈敏可靠2.壓力表定期檢查，確保靈敏可靠3.確保報(bào)警安全可靠4.杜絕違章操作鍋爐過(guò)熱蒸汽超溫1.溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈2.自動(dòng)供水故障3.工作失誤過(guò)熱器爆管1.確保溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)可靠2.確保水位計(jì)靈敏可靠3.杜絕違規(guī)現(xiàn)象少供油量不足1.油泵數(shù)量或排量不夠2.油路管道故障3.油箱油量不足影響負(fù)荷和壓力1.保證油泵數(shù)量和排量2.加強(qiáng)維修檢查3.提供充足油量部分機(jī)械傷害無(wú)防護(hù)罩或防護(hù)欄桿人身傷害增加防護(hù)罩或防護(hù)欄桿高溫1.鍋爐和管道保溫不良2.管道泄漏灼傷、燙傷1.加強(qiáng)管道維護(hù)2.加強(qiáng)保溫，使表面溫度低于50℃其他雷電、地震自然災(zāi)害設(shè)備損壞和人身傷害設(shè)計(jì)中增加抗震和避雷裝置3.6事故樹分析事故樹分析方法是將系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用樹形圖的方式表示出來(lái)，通過(guò)對(duì)事故樹的定性和定量分析，找出事故發(fā)生的主要原因，為確定安全對(duì)策提供可靠依據(jù)，達(dá)到預(yù)防和控制事故發(fā)生的目的。事故樹分析方法是一種演繹的系統(tǒng)安全分析方法，可以形象地反映事故發(fā)生的因果關(guān)系，既可以用于事故后的原因分析，又可以用于系統(tǒng)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與辨識(shí)；既可以定性分析，也可以定量分析。關(guān)于事故樹的基本概念及其在系統(tǒng)安全性分析中的應(yīng)用，將在第4章中進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)。一、基本概念事件樹分析是一種按事故發(fā)展順序、由初始時(shí)間開始推斷可能的后果，從而進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)的一種分析方法。事件樹的分析過(guò)程是以所研究的易于出現(xiàn)故障或事故的最初原因作為一個(gè)初始事件，找出與其相關(guān)的后續(xù)事件，分析這些后續(xù)事件的安全或危險(xiǎn)、成功或失敗、正常或故障的兩種對(duì)立狀態(tài)，分別逐級(jí)推進(jìn)，直至分析到系統(tǒng)故障或事故為止。由于這一分析過(guò)程是用一顆樹狀的圖形直觀表述的，所以稱之為事件樹。初始事件是指在一定條件下能造成事故后果的最初的原因事件，后續(xù)事件是指出現(xiàn)在初始事件之后的一系列造成事故后果的其它原因事件。事件樹分析是一種以歸納法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)安全分析方法。不僅可以用于事先預(yù)測(cè)事故，預(yù)計(jì)事故的可能后果，為采取預(yù)防措施提供依據(jù)，而且可以用于事故發(fā)生后的分析，找出事故原因。這種方法既可以進(jìn)行定性分析，也可以進(jìn)行定量分析，是一種直觀方便、適用性強(qiáng)的分析方法。與事故樹分析相比較，事件樹分析從初始到結(jié)束，從下向上進(jìn)行分析，即從原因→危險(xiǎn)源，是一種歸納的分析方法；故障樹從事故到初始原因，從上向下進(jìn)行分析，即從危險(xiǎn)源→原因，是一種演繹的分析方法。二、事件樹分析的特點(diǎn)（1）有利于辨識(shí)系統(tǒng)中存在的危險(xiǎn)源。（2）可以直觀地看出事件發(fā)展的整個(gè)過(guò)程和發(fā)展的途徑。（3）可以直觀地提出改進(jìn)的措施。（4）可以進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算。（5）對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)不適用，尤其是相互影響的系統(tǒng)。三、事件樹分析的分析步驟事件樹的基本內(nèi)容是通過(guò)編制事件樹，找出系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源和導(dǎo)致事故發(fā)生的連鎖關(guān)系，采取預(yù)防措施。圖3-8給出了分析的步驟。圖3-8分析步驟四、事件樹圖的表示形式圖3-9給出了事件樹圖的表示形式。圖3-9事件樹圖的表示形式由圖3-9可以看出，中間事件的安全、成功、正常等狀態(tài)均用英文字母表示，而事件的危險(xiǎn)、失敗、故障等狀態(tài)在英文字母上部加一橫杠表示。其中，S1和S4為無(wú)故障或事故的連鎖關(guān)系；S2、S3和S5為發(fā)生故障或事故的連鎖關(guān)系，應(yīng)采取措施。五、事件樹的定量分析若給出起始事件和每個(gè)中間環(huán)節(jié)事件的兩種不同狀態(tài)的概率值，則可以根據(jù)事件樹中的各連鎖關(guān)系，計(jì)算該事件發(fā)生的概率。例如，根據(jù)圖3-8中事件的發(fā)展方向和狀態(tài)，進(jìn)行定量分析。（1）已知各中間事件安全（或成功、正常）的概率分別為P[A]、P[B]、P[C]、P[D]則，各中間事件危險(xiǎn)（失敗、故障）的概率分別為、、、（2）各連鎖關(guān)系（發(fā)生途徑）的發(fā)生概率分別表示為（3）所研究系統(tǒng)發(fā)生事故的概率為（4）所研究系統(tǒng)不發(fā)生事故的概率為六、應(yīng)用實(shí)例例6物料輸送系統(tǒng)事件樹分析一臺(tái)泵和兩個(gè)串聯(lián)閥門組成的物料輸送系統(tǒng)示意圖如圖3-10所示。圖3-10串聯(lián)物料輸送系統(tǒng)示意圖設(shè)串聯(lián)系統(tǒng)中，輸送泵A、閥門B和C能正常運(yùn)行的概率分別為0.95，0.90，0.90，輸送泵A、閥門B和C不能正常運(yùn)行的概率分別為0.05，0.1，0.1。試對(duì)該串聯(lián)物料輸送系統(tǒng)的安全進(jìn)行分析。（1）首先分析串聯(lián)物料輸送系統(tǒng)發(fā)生故障的起始事件和中間事件以及它們之間的連鎖關(guān)系，并建立事件樹圖。A、B、C都有正常和失效兩種狀態(tài)，它們之間的連鎖關(guān)系可以用事件樹圖表示，如圖3-11所示。（2）確定定量關(guān)系。系統(tǒng)能正常運(yùn)行的連鎖關(guān)系，只有，概率值為：即：系統(tǒng)不能正常運(yùn)行有：、、即：不能正常運(yùn)行的概率為：3.8事故的因果分析事故的因果分析是以事故致因理論的事故因果理論（即事故因果連鎖理論）為基礎(chǔ)的。一、因果分析方法的類型根據(jù)事物因果致因理論，事故發(fā)生有三種類型。（1）集中型：多原因?qū)е率鹿拾l(fā)生。（2）連鎖型：由一個(gè)原因引起另一個(gè)原因，直至引起事故發(fā)生。（3）復(fù)合型：既有集中型，又有連鎖作用。圖3-13給出了三種類型的示意圖。圖3-13三種類型的示意圖二、事故因果分析的方法事故的因果分析通常采用兩種方法，一種是因果分析圖法（魚刺圖法），另一種是將事件樹和事故樹相結(jié)合的原因—結(jié)果分析方法。根據(jù)事故因果理論的原理，這兩種方法統(tǒng)歸于因果分析法之