系统工程案例分析PPT课件

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1、系统安全工程在隧洞建设中的应用The Application Of System Safety Engineering In Tunnel ConstructionLunyan Wang摘要 1 系统安全工程介绍 2 系统安全工程的主要内容 2.1 系统安全分析 2.2 系统安全评价 2.3 安全决策 3 实例分析隧洞建设 4 总结1 系统安全工程介绍什么是系统安全工程 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、生成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。安全的定义

2、安全就是预知人类活动各个领域中存在的潜在危险，并且为消除这些危险所采取的各种方法，手段和行动的总称。安全是相对危险而言的。2系统安全工程的主要内容 系统安全分析 对系统的安全性可以定量和定性的分析，只有正确分析，才能对生产的安全性作出正确的评价。分析目的：得到事故的原因，更重要的是拟定有效的预防措施。系统安全分析的方法事故树分析方法（FTA）是一种既能定性又能定量分析的逻辑演绎方法，从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树。事故树符号：事故树由事件符号和逻辑符号组成。一、事件符号（1）矩阵符号，表示顶上事件和中间事件。（2)圆形符号，表示基本事件。（3）屋形符号，表示正常事件。（4）菱形符号，表示

3、省略。二、逻辑符号（1）与门 （2）或门 （3）非门割集和径集的定义割集：导致顶上事件发生的基本事件的集合，即在事故树 中，一组基本事件发生能够造成顶上事件发生。最少割集：引起顶上事件发生的最少基本事件的集合。径集：事故树中某些基本事件不发生，顶上事件就不发生。最少径集：顶上事件不发生所必须的最小限度的径集。结构重要程度分析 从事故树结构上分析各基本事件的重要程度，从而排列出各基本事件的重要度顺序。用最少割集和最少径集分析结构重要程度的原则（1）当最少割集（或径集）中的基本事件个数不等时，基本事件少的割集（或径集）中的基本事件比基本事件多的割集（或径集）中的基本事件中的结构重要度大。（2）当最

4、少割集（或径集）中的基本事件个数相等时，重复在各最少割集（或径集）中的基本事件，比只在一个最少割集（或径集）中出现的基本事件的结构重要度大，重复次数多的比重复次数少的结构重要度大。事故树的分析程序第一步、确定并熟悉系统第二步、调查事故第三步、确定顶上事件，中间事件，基本事件。第四步、画出事故树第五步、定性分析2.2系统安全评价 系统安全评价是以分析结果为依据，评定系统的危险性及其严重程度，并以既定的指数、等级或概率做出定量的表示。系统安全评价的方法 在系统安全工程中，有各种各样的定性和定量的安全评价方法，如评分法，风险率计算法，危险指数评价法，本文采用模糊综合评价法。模糊综合评估法的步骤和方法

5、 第一步：得到模糊矩阵（R）和模糊集(A)。第二步：根据模糊数学原理，求出模糊综合评估集B,B=A*R。模糊矩阵的乘法与普通矩阵的乘法的运算过程一样，只是将实数加法改为模糊逻辑加 ，将实数乘法改为模糊逻辑乘 “”。第三步：把B正规化，根据安全指标就可以判断系统的安全性。2.3安全决策 决策，就是决定对策。根据既定的目标和要求，从多个可能的方案中分别进行科学的推理、论证和判断，从中选择出可行和最满意的方案。安全决策，就是根据生产经营活动中需要的特定安全问题，遵照安全标准和安全操作要求，运用安全分析评价和安全决策的方法，选出最优方案。层次分析法（AHP法）对复杂问题所涉及的因素进行分类，然后构建一

6、个各因素之间的层次结构模型。因素分类：一、目标类；二、准则类；三、方案类 AC判断矩阵 P判断矩阵AKCCC.21iCn21.PPPn21.PPPknkknnaaaaaaa.aa212222111211k21.CCCkkkkkkaaaaaaaa.a212222111211标度ija864297531，定义状态对应的值为以上两判断之间中间因素绝对重要因素比因素非常重要因素比因素较重要因素比因素略重要因素比因素相同重要因素与jjijijiijiiC准则层C相对目标层A的相对重要度：n个方案对准则层 的的相对重要度：综合重要度由相对重要度 与 计算而得。Tkwwww),.,()1()1(2)1(1)

7、1(),.,2,1(),.,(w)2()2(2)2(1(2)LkLwwwTnllliCTnvvvv),.,()2()2(2)2(1)2()1(w)2(lwC层权P层因素及相对重要度综合重要度V)1()1(2)1(121,.,.,KKWWWCCCnPPP.21)2()2(2)2(1)2(2)2(22)2(21)2(1)2(12)2(11.nknnkkwwwwwwwww kjjjnjkjjkjjjwwVwwVwwV1)2(2)1()2()2(21)1()2(21)2(1)1()2(1.3实例分析-隧洞建设 广东省东江深圳供水工程是自东江到深圳再到香港的一条大型跨流域调水工程，解决香港地区90%的淡

8、水供应和沿线东莞及深圳地区部分淡水供应，2000年开始，实施广东省东江深圳供水改造工程，包括引水隧洞，大型渡槽，大型倒虹吸，排水闸和泵站等工程项目。其中引水隧洞15公里长，包括窑坑洞和凤岗隧洞，尤其是凤岗隧洞，地质条件极差，受到各方关注，施工存在很大的安全隐患，业主在招标选择监理单位和施工单位，将有无在恶劣地质条件下隧洞施工检验作为评标的主要内容。工程项目安全分析、安全评估与安全决策 建立系统 建立一个安全管理系统，对系统危险因素进行分析。安全分析 隧洞施工过程中，根据过去工程 中的检验和教训，总结在隧洞 施工中容易发生的事故。事故树分析法 塌方事故 T1塌方事故 A1地质因素 A2人为因素

9、A3岩层地质 A4水文地质 A5施工组织设计 A6施工现场管理 X1穿越不稳定地层 X2不利软结构 X3地下水发育 X4地表水渗漏明显 X5衬砌落后 X6未改变施工参数 X7支撑度不够 X8积水排除不及时 X8物资准备不充分 T1=A1.A2=(A3+A4).A5.A6=(X1+X2+X3X4)(X5+X6+X7)(X8+X9)=X1X5X8+X1X5X9+X2X5X8+X2X5X9+X3X4X5X8+X3X4X5X9+X1X6X8+X1X6X9+X2X6X8+X2X6X9+X3X4X6X8+X3X4X6X9+X1X7X9+X2X7X8+X2X7X9+X3X4X7X8+X3X4X7X9 最少割

10、集为：X1X5X8、X1X5X9、X2X5X8、X2X5X9、X3X4X5X8、X3X4X5X9、X1X6X8、X1X6X9、X2X6X8、X2X6X9、X3X4X6X8X3X4X6X9 X1X7X8、X1X7X9、X2X7X8、X2X7X9、X3X4X7X8、X3X4X7X9 由最少割集分析，各基本事件的结构重要度为：X8=X9X1=X2X5=X6=X7.X3=X4 即造成塌方的各种因素中“积水排除不及时”，“物资准备不充分”，是主要影响因素，“穿越不稳定地层”、“有不利软弱结构”是比较重要的因素，“支撑度不够”、“衬砌落后”、“未改变施工参数”为一般重要的因素，“地下水发育”、“地表水渗漏

11、明显”是次要的影响因素。同理得到物体打击事故，电气事故，爆破事故，车辆运输事故的各因素的重要度。各事故的重要程度主要取决于组成事故的最少割集的情况，各事故的结构重要度为：物体打击=爆破事故车辆运输事故电气事故塌方 因此定性地得出了各事故的重要程度。这与实践经验相符合。系统安全综合评估 采用模糊综合评估法分析系统安全，根据水利部的规定，按经济损失的大小，可分为特大损失事故、重大损失事故、较大损失事故、一般损失事故。一般损失事故：经济损失小于1万元的事故。较大损失事故：经济损失在1万元至10万元之间的事故。重大损失事故：经济损失在10万元在100 万元之间的事故。特大损失事故：经济损失在100万元

12、以上的事故。根据事故树分析的结果，给出各个事件的危险程度。塌方事故的危害程度为0.2，物理打击的危害程度为0.9，电气事故的危害程度为0.5，爆破事故的危害程度为0.8，车辆运输事故的危害程度为0.6。某隧洞工程安全事故统计调查表因素评价特大重大较大一般 对B正规化)6.0,8.0,5.0,9.0,2.0(A75.075.085.065.084.02.02.01.02.01.003.004.003.01.005.002.001.002.005.001.0R)75.0,05.0,2.0,1.0(RAB)69.0,18.0,09.0,04.0(,414413412411iiiiiiiibbbbbb

13、bbB模糊集模糊矩阵综合评价集 上述结果表明，该系统出现特大事故的危险性是4%，出现重大事故的危险性是9%，出现较大的危险性是18%，出现一般事故的可能为69%。按安全性对系统的重要程度，我们可以根据经验和社会公众认可的风险值，规定一个综合安全指标 ，例如，规定 （特大+重大）=b1+b2,且只有当 1%,所以该系统不符合安全标准，属于不安全系统。iBiBiBiB安全决策 为了防止事故发生，一般采用的措施是加强管理、更新技术、采用先进设备和提供安全防护。针对易发生的事故究竟重点采用哪种措施,用层次分析法进行安全决策。建立层次模型A-C判断矩阵 -P判断矩阵AC1 C2C3C4 C5C1P1P2

14、P3P4iCC2P1P2P3P4C3P1P2P3P4A-C判断矩阵的权向量和一致性指标C4P1P2P3P4C5P1P2P3P41.009.010.0)20.0,19.0,21.022.0,19.0(CRCIwCA，通过计算可知，加强管理措施显得更重要一些，提供劳动保护措施的重要性居第二位，更新技术措施和更新设备的重要度相对次要一些，但重要程度相差不大，就必须同时注重各种方法的同时使用。同理，-P判断矩阵计算结果如下CI1=0.05 CR1=0.050.1CI2=0.05 CR2=0.060.1CI3=0.07 CR3=0.080.1CI4=0.08 CR4=0.090.1CI5=0.06 CR

15、5=0.070.1iC)25.0,23.0,22.0,30.0(*W)24.0,31.0,19.0,26.0()29.0,23.0,19.0,29.0()27.0,20.0,23.0,30.0(0.260.200.230.30)21.0,22.0,26.0,31.0()20.0,19.0,21.0,22.0,19.0(51j54321ijjiPCPCPCPCPCCAWVWWWWWW），（总结 系统安全工程的中心是预测、评价和控制危险，实现系统安全，它的基本观点是全员的管理，全部危险因素的管理，它的组成部分包括系统安全分析，安全评估，安全决策，全面地观察、分析和解决安全问题，搞好系统管理，同时对系统进行安全分析、安全评估、安全决策，实现整个系统的安全。谢谢！