安全系統

安全系統簡介

　　安全系統 由與生產安全問題有關的相互聯系、相互作用、相互制約的若干個因素結合成的具有特定功能的有機整體。

　　在工業企業里，人機系統、安全技術、職業衛生和安全管理構成了一個安全系統。它除了具有一般系統的特點外，還有自己的結構特點。第一，它是以人為中心的人機匹配、有反饋過程的系統。因此，在系統安全模式中要充分考慮人與機器的互相協調。第二，安全系統是工程系統與社會系統的結合。在系統中處于中心地位的人要受到社會、政治、文化、經濟技術和家庭的影響，要考慮以上各方面的因素，系統的安全控制才能更為有效。第三，安全事故（系統的不安全狀態）的發生具有隨機性，首先是事故的發生與否呈現出不確定性；其次是事故發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。安全系統中存在一些無法進行定量的描述的因素，因此對系統安全狀態的描述無法達到明確的量化。安全系統工程 活動要根據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。

安全系統百科

　　安全系統 由與生產安全問題有關的相互聯系、相互作用、相互制約的若干個因素結合成的具有特定功能的有機整體。

　　在工業企業里，人機系統、安全技術、職業衛生和安全管理構成了一個安全系統。它除了具有一般系統的特點外，還有自己的結構特點。第一，它是以人為中心的人機匹配、有反饋過程的系統。因此，在系統安全模式中要充分考慮人與機器的互相協調。第二，安全系統是工程系統與社會系統的結合。在系統中處于中心地位的人要受到社會、政治、文化、經濟技術和家庭的影響，要考慮以上各方面的因素，系統的安全控制才能更為有效。第三，安全事故（系統的不安全狀態）的發生具有隨機性，首先是事故的發生與否呈現出不確定性；其次是事故發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。安全系統中存在一些無法進行定量的描述的因素，因此對系統安全狀態的描述無法達到明確的量化。安全系統工程 活動要根據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。

　　設計原則

　　工業上的安全系統主要包括信號報警及安全儀表系統，它們是保證安全生產的重要措施之一。大多數化工過程要求信號報警、安全儀表系統采用失效安全的原則，使設備在特定的故障發生時轉入預定義的安全狀態。另外，工業生產裝置中的儀表與設備經常會有防腐、防塵、防震、防電磁干擾、防爆等要求。安全系統的設計原則如下：（1）信號報警、聯鎖點的設置，動作設定值以及調整范圍必須符合生產工藝的要求；（2）在滿足安全生產的前提下，應當盡量選擇線路簡單、元器件數量少的方案；（3）安全相關系統應當安裝在振動小、灰塵少、無腐蝕氣體、無電磁干擾的場所；（4）應用DCS和PLC時，可采用經權威機構認證的DCS/PLC來構造安全相關系統；（5）安全相關系統中安裝在危險場所的檢出裝置、執行器、按鈕、信號燈、開關等應當符合所在場所的防爆、防火要求；（6）安全相關系統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穩定、可靠的工作，應當為其配備不間斷電源。

　　設計步驟

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

　　狹義的安全系統工程，主要關注的對象是經濟系統安全，尤其是經濟系統中的生產安全，一般的安全系統工程教科書多屬狹義安全系統工程范疇?；诰C合集成法的安全系統工程基本架構。廣義的安全系統工程，則屬社會系統工程（Social System Engineering， SSE）范疇，涉及任何社會主體關于“安全與發展（Security and Development， S&D）”的雙層目標架構，涵蓋任何社會主體的所有的安全領域，諸如：經濟安全（物質文明）、文化安全（精神文明）、政治安全（政治文明，包括軍事）、環境安全（生態文明）、人本安全（人本文明）等等。系統安全工程是20世紀60年代迅速發展起來的一門新興工程學科，它是以系統工程的方法研究、解決生產過程中安全問題的工程技術。系統安全工程用來識別、分析和消除系統潛在的危險，使系統的風險減少到可接受水平。它在保證工業生產和產品安全方面顯現了巨大地效果。在國外，系統安全工程得到了廣泛地應用，成為工業生產中必須采用的安全技術。在國內，隨著我國加入WTO走向世界，系統安全工程受到極大地重視，從系統安全工程的教育、研究到工程實踐都得到長足的發展。新世紀作為從事安全技術或管理工作的安全工程師，必須具備系統安全工程的知識，掌握系統安全工程的分析方法?！断到y安全工程》課程是安全工程專業的學科基礎，也就是其他工科專業的重要知識組成。

　　安全系統及其特點

　　安全問題是一個復雜的系統工程問題，或者說解決安全問題要用系統工程的理論和方法。這種認識目前已經具有廣泛的共識。依據安全問題所涉及范圍大小不同，安全系統大小之差別可能很懸殊。一般地講，純屬技術領域的安全系統比如一臺設備、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范圍，則不只是機和物，還和環境有關。因此，與安全有關的因素紛繁交錯，很難找到一個因素及其相關性如此復雜的能與之相比的系統，從大的方面看，可從人一機 環境系統著眼（如圖3.1所示），因此與安全有關的影響因素構成了安全系統。安全系統具有下述特點。

　　圖3.1 安全系統典型的組成因素及其關系

　　1．客觀性

　　在人們一般的、慣性的思維方式中，客觀性一般表現為物質性。安全系統作為一個抽象的系統，其客觀性的表現就只能通過把概念性的東西轉化為物質性、實體性的東西。概念性的東西是不會自動表現出其物質特性的，只能通過特定條件，轉化為物質性的東西，才會表現出其客觀性。例如，當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條件或安全規程存在的必要，而這正是安全系統的構成要素。

　　2．開放性與動態性

　　安全系統是客觀存在的。這是因為安全系統是建立在安全功能構件的物質基礎之上。但同時安全系統總是寄生在客體（另一個系統）中。在處理方法上，如果把客體看成一個黑匣子，安全系統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，確認安全和事故發生的可能性，因此安全系統具有開放性特點。

　　開放性不僅是安全系統在動態中保持穩定存在的前提，也是安全系統復雜性及安全一事故轉換發生的重要機制。

　　安全系統的動態性如何證明？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的、不斷提高的，這是從人類的安全需求來考察安全系統的動態性。另一方面，從唯物發展史觀看，任何系統都具有動態的特性，一成不變的系統是不存在的。從系統普遍的動態性來考察安全系統的動態性，上述兩方面，就足以說明安全系統是具有動態特性的。

　　3．確定性與非確定性

　　“確定性”是指制約系統演化的規則是確定性的，不含任何隨機性因素。確定性的特征是演化方向及演化結果是確定的，可精確預測。“非確定性”或者具有演化方向和演化結果不確定，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”系統演化而產生的隨機性（例如產生混沌），這種隨機性稱為本質隨機性；二是系統還可能因其外在影響因素的隨機作用而產生隨機性行為，從而使系統在一定條件下表現出隨機性的特征（外在隨機性）。由于安全系統把環境看成是它的組分，所以對安全系統而言，本質隨機性和外在隨機性的區別不是絕對的。

　　“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，就是指系統的構成及其相互關系，以及組成與目標的關系不清楚。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學方法建立的數學模型具有主觀模糊性。因為數學模型常常不可能“嚴格地”確定安全系統各要素之間及其與目標之間完整的客觀關系。當然，對于自然的技術因素之間的關系尚好一些。而對于社會的因素及其與技術因素的耦合關系將難于量化，因而也將難于建立準確的數學關系。應該強調的是，出現上述問題不完全是由于安全系統本身不清楚，它可能只是人們對安全系統主觀模糊性的表現。

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

　　4．安全系統是有序與無序的統一體

　　序主要反映事物的組成的規律和時域。依據序的性質，可分為有序、混沌序和無序。有序通常同穩定性、規則性相關聯，主要表現為空間有序、時間有序和結構有序。無序通常與不穩定、無規則相關聯。而混沌序則是不具備嚴格周期和對稱性的有序態?，F代復雜系統演化理論認為，復雜系統的演化中，不同性質的序之間可以相互轉化。安全系統序的轉化結果是否引發災害或使災害擴大，取決于序結構的類型及系統對特定序結構下的運動的（災害意義上的）承受能力。

　　有序和無序，確定性和非確定性都會在系統演化過程中通過其空間結構、時間結構、功能結構和信息結構的改變體現出來。

　　5．突變性或畸變性

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

　　6．耗散結構特性

　　安全系統能否完成其整體安全的功能，往往取決于安全系統的結構。不同等級的安全系統結構決定其具有的完成整體安全功能的能力。安全系統是個多因素、多層次的復雜系統，其結構性必然表現在安全系統因素和層次的有機組合，從而具有一定的水平功能。而這種結構性則往往是以耗散結構的形式表現出來。

　　安全系統若以耗散結構形式存在，根據耗散結構理論，安全系統必須符合以下幾個條件：開放的動態系統、非線性系統、遠離原始態的系統。安全系統的非線性具體表現在以下兩個方面：一方面，如果安全系統是單純的線性系統，就不會出現突變，沒有突變也就不會有事故或災害的發生，從反面論證了安全系統具有非線性特征；另一方面，當構成安全系統的各種因素變化時，并非與系統運行結果成線性對應。例如，安全投入的多少，并非可直觀地、立即反映出系統安全狀態的變化。同時，安全系統的非線性也是安全的社會屬性和自然屬性的體現。

　　安全系統的原始態是指安全系統中安全因素處于熵、自由度、無序度最大的無組織、無結構的狀態。具體表現為人、機、環境3部分的混亂狀態：即安全系統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、物的不安全狀態兩者相互作用潛在的危險性都暴露無遺；安全防護缺乏；環境對人的不利影響和人對環境的破壞都非常嚴重等。處于原始態下，安全系統的危險性是相當大的，發生事故的幾率是最大的，處于事故頻發狀態。長期處于原始態，即事故的高發期，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，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境的關系等。種種自發的、零碎的措施使事故的發生減少，人們受到的危害也相應地減少。使得人們被動擺脫那種事故高發期的狀態，是安全系統被動擺脫原始態的具體表現。但是，該狀態只是安全系統的各因素自發地、零碎地改善自身的安全狀況，沒有系統加以解決，即沒有形成特定的結構，不具備特定功能的安全系統，只能算是被動擺脫原始態的安全系統。只有當人們應用系統工程的理論和方法，建立以安全學為理論基礎的安全系統來分析處理復雜的安全問題時，才能達到或建立遠離原始態的安全系統。

　　安全系統之所以會遠離原始態，其主要原因是基于安全系統本身的屬性決定的，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，使安全系統遠離原始態。從哲學上說，即事物的內因是推動事物發展的動力。安全屬性就是安全系統的內因，沒有安全屬性，安全系統就失去動力來源，也就不會有安全系統遠離原始態的現象。

　　當安全系統達到耗散結構理論所要求的條件，安全系統如何實現從遠離原始態向耗散結構轉化的這一飛躍？安全系統需要通過一個微小的擾動來激發，激發其處于遠離原始態的非線性區，使得這種非線性的相互作用能夠使安全系統的各安全要素之間產生協調動作和相干效應，從而使安全系統從雜亂無章變為井然有序。如果安全系統中各安全要素的相互作用僅僅呈線性關系，那么安全系統只有量上的增減，不可能有任何質上的飛躍。

　　在正常情況下，安全系統中的擾動，不會對安全系統造成多大的影響。只有在安全系統處于遠離原始態，而且這種擾動又是在非線性區的情況下，這種微小的擾動，將造成安全系統質的變化，即質的飛躍，層次結構的更換。這種現象就是“蝴蝶效應”所表現出來的現象。因此，安全系統中的擾動和遠離原始態的非線性的相互作用，是安全系統從遠離原始態向耗散結構轉變的決定性因素。

　　因此，安全系統通過在非線性區自身的擾動，會遠離原始態，在沒有外界干預下形成在空間、時間或功能上有序的耗散結構。