第八章 安全系统工程概述 世界大战以后，工业技术水平和规模不断提高，核能、航天等尖端工业，大型石油、化工、冶金等重工业迅速发展，事故也越来越频繁，灾害越来越严重。这种工业技术的进步所带来的对人类的威胁和损害引起了人们对安全更为广泛的重视。为消除和避免危害，人们在长期的实践中，创造和总结了预防危害的办法。归结而言，可以把这些办法分成“问题出发型”和“问题发现型”两大类。
“问题出发型”实质上是在事故发生后从中吸取经验教训，进行预防的办法。例如从事故后果查找原因，采取措施以防止事故重复发生。通常我们所采取的各种组织和技术措施，如设立专职机构，制定立法标准，进行监督检查和宣传教育等，以及防尘排毒、防火防爆、安全防护设备、个人防护用具等都属此类。这也就是我们通常所说的传统安全工作法。
传统安全工作法虽然为防止事故做出了并正在做出贡献，但又存在不少的缺点。它的纵向分科、单项业务保安、事后处理等特点使得人们对事故难以做到防患于未然，从而导致安全工作总是跟在生产后面跑，对事故的预防跟不上技术进步的局面。究其原因，主要在于：
一是安全属性问题。由于安全是依附于生产而存在的，并且是为生产服务的。生产中如果不发生事故，则往往引不起人们的重视，看不到安全工作的作用和重要性，“安全第一、预防为主”是挂在口头，难于贯彻落实在实际工作中。不仅企业领导人忽视安全工作，甚至连直接在恶劣生产条件下作业的人员也掉以轻心。
二是由于工业技术的不断进步和发展，人们对技术中许多潜在性的危险因素还认识不清，没有意识到发生事故后的严重后果。
三是由于安全工作所产生的经济效益是间接的，当发生事故造成了损失人们才感觉到安全工作的重要性，这就使得人们平时对安全工作不予重视，缺乏对安全工作进行深入细致地研究。
另外，传统安全工作法本身也存在着许多弱点，如：
(1) 凭经验和直感处理生产系统中的安全问题多，由表及里的深入分析，发现潜在的事故隐患少，难于彻底改善安全面貌。
(2) 定性的，即“安全”或“不安全”的概念多，而定量的概念少。如生产的安全性有多大？事故发生可能性的大小？有多大的严重后果？都无法回答，不能给人以实质性的概念。
(3) 由于缺乏系统性，所以解决安全问题时总是片断地和零碎地进行，以致形成头痛医头、脚痛医脚、到处堵塞漏洞的被动局面。
(4) 管理上存在着严重的片面性，侧重于追究人员的操作责任，只抓“违章”而忽视了创造本质安全。
(5) 由于没有开展预测工作，没有进行事前的系统安全评价，工作重点是处理已发生的事故，而忽略了从规划、设计阶段就开始抓安全的工作。
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(6) 没有肯定明确的目标值。究竟做到什么程度才算是安全？才能控制事故？心中无数，盲目性大。
总之，传统安全工作方法是一种凭经验、孤立、被动的工作方法。最近40多年来，随着科学技术的进步，生产的发展，引起了从生产工具到劳动对象、生产组织和管理的一系列变革，同时也给安全带来了许多新的问题，使人们深深地感觉到传统安全工作法已不能适应工农业生产的迅速发展。因此，人们特别是安全工作者总想找出一个方法，以能够事先预测事故发生的可能性，掌握事故发生的规律，作出定性和定量的评价，以便能在设计、施工、运行和管理中向有关人员预先警告事故的危险性，并根据对危险性的评价结果采取相应的预防措施，以达到控制事故的目的。安全系统工程就是为了达到这一目的而产生和发展起来的。
采用安全系统工程控制事故发生的方法，即为上述所说的“问题发现型”方法。其实质是从系统内部出发，研究各构成要素之间存在的安全上的联系，查出可能导致事故发生的各种危险因素及其发生途径，通过重建或改造原有系统来消除系统的危险性，把系统发生事故的可能性降低到最小限度。
第一节 安全系统工程的基本概念 一、系统与系统工程
1. 系统
系统是由具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。任何一个系统应该符合以下几个条件：必须由两个以上的要素所组成的；要素间互有联系和作用；要素有着共同的目的和特定的功能；要素受外界环境和条件的影响。
所谓要素，指的是内部相互作用的基本组成部分，是完成某种功能无须再细分的最小单元。
由此可见，系统具有整体性，集合性，相关性，目的性，环境适应性和动态性等特征。为方便理解，对系统的四个主要属性解释如下：
(1) 整体性
“系统是由具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体”这一定义充分表达了系统具有整体性的含义。一个系统的完善与否主要取决于系统中各要素能否良好的组合，即是否能构成一个良好的实现某种功能的整体。换言之，即使每个要素并不都很完善，但它们可以综合、统一成为一个具有良好功能的系统，这就是一个较为完善的系统；反之，即使每个要素是良好的，也构成整体后却不具备某种良好的功能，这不能称之为完善的系统。
(2) 相关性
系统内各要素之间是有机联系和相互作用的，要素之间具有相互依赖的特定关系，是互为相关的。如电子计算机系统是由运算、贮存、控制、输入、输出等硬件装置和操作系统软
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件(要素或子系统) 通过特定的关系，有机地结合在一起而构成的。计算机系统的各要素都呈相关关系，否则就无法实现某一特定功能。
(3) 目的性
所有系统都为了实现某一特定的目标。没有目标就不能称之为系统。不仅如此，设计、制造和使用系统，最后总是希望完成特定的功能，而且要效果最好。这就是所谓最优计划，最优设计，最优控制和最优管理和使用等。
(4) 环境适应性
任何一个系统都处于一定的物质环境之中，系统必须适应外部环境条件的变化，而且在研究和使用系统时，必须重视环境对系统的作用。
2. 工程
传统的“工程”要领指的是生产技术的实践。它往往以“硬件”作为其目标和对象，如采矿工程，桥梁工程，电气工程等等。它所研究的对象主要是人力，材料，价格等。系统工程的“工程”，其目标和对象既包括“硬件”，也包括“软件”，如人类工程，生态工程等，它泛指一切由人参加的，以改变系统某一特征为目标的工作过程，其含义较之传统概念中的“工程”更为广泛。
3. 系统工程
系统工程是以系统为研究对象的。它是组织管理“系统”的研究，规划，设计，制造，试验和使用的科学方法，是对所有系统都具有普遍意义的科学方法。实质上，系统工程较明确地表述了：它属于工程技术，主要是组织管理的技术；它是解决工程活动全过程的技术；它具有普遍的适用性这三重含义。
系统工程不仅涉及到诸如采矿工程，机械制造工程，电气工程等科学技术领域，而且还涉及到信息论，控制论，运筹学，概率论，数理统计，最优化方法，系统模拟以及社会学，经济学等多种学科。系统工程的任务就是从横向方面把纵向科学组织起来的一种科学技术。其目的是应用系统的理论和方法去分析，规划，设计新的系统或改造已有的系统，使之达到最优化的目标，并按此目标进行控制和运行。它的基本思想就是用搞工程的办法搞组织管理。以系统为对象，把要组织和管理的事物，应用数学和电子计算机等工具，进行分析处理，求得系统最佳化的结果。随着科学的进步，社会实践活动的规模日益扩大，事物间的联系日趋复杂，这就形成了形式多样的各种系统。为使人们所研究的系统在技术上最先进，经济上最合算，运行中最可靠，时间上最节省，则需协调系统中各要素或系统间的关系，使之达到最佳的配合。运用系统工程就能起到这样的作用。
在国际学术界，往往把系统分析(广义)作为系统工程的同义词来理解。可见系统分析在系统工程中所占的极其重要的位置。系统分析的方法和过程又是系统分析的核心内容。系统分析，是利用系统科学原理对系统进行研究，探索，从中找出规律的具体方法。它是从系统的观点出发，以系统整体效益为目标，通过定性或定量的分析，找出系统中各要素之间的相互关系和各种可供决策者选择的方案，并对众多的方案进行综合评价，以求得最优方案的过程。
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系统工程的开发和应用，并不是企图排斥或替代传统工程，而是以系统的观点和方法为基础，运用先进的科学技术和手段，从全面、整体、长远出发去考察问题，拟订目标和功能，并在规划、开发、组织、协调各关键时刻，进行分析、综合、评价、求得优化方案，然后用传统工程行之有效的方法去进行工程设计，生产、安装、建造新的系统或改造旧的系统。
总之，系统工程是一门特殊工程，它不仅是一门应用科学管理技术，而且还是一门跨越各学科领域的边缘科学。
二、安全系统工程
1. 安全系统及其特点
安全问题是一个复杂的系统工程问题。或者说解决安全问题要用系统工程的理论和方法。这种认识目前已经具有广泛的共识。但是说到“安全系统”则存在着歧义。其实“安全系统”这个定义能否成立，关键还在于它的特殊性和客观性。所谓特殊性就是指它与一般系统的区别。如前所述，其客观性的问题是不容置疑的，而其特殊性或个性可以归纳为如下若干方面。
(1) 系统性。与安全有关的影响因素构成了安全系统。因为与安全有关的因素纷繁交错，所以安全系统是一个复杂的巨系统。很难找到一个因素数及其相关性如此复杂的能与之相比的系统。由于安全系统中各因素之间，以及因素与目标之间的关系多数有一定灰度，所以安全系统是灰色系统。
与一般系统不同，安全系统总是把环境因素看成是其系统的组分，依据安全问题所涉及范围大小不同，安全系统大小之差可能很悬殊。一般地讲，纯属技术领域的安全系统比如一台设备、器具，可能只涉及机和物；而对于一个车间甚至一个工厂，考虑安全问题的系统范围，则不只是机和物，肯定要把人－机－环境都扯进来。实际上，人－机－环境的提法是考虑了安全问题的空间跨度和时间跨度两个方面。如此说来，即便是一台设备，如果把它的制造安全与使用安全考虑进来，也仍然是人－机－环境的复杂系统。
安全系统的目标不是寻求最优解。这是因为安全系统目标的多元化，以及安全目标的极强相对性、时间依赖性与其理想化理念很难协调，所以安全系统的目标解是具有一定灰度的满意解或可接受解。
(2) 开放性。安全系统是客观存在的。这是因为安全系统是建立在安全功能构件的物质基础之上。但同时安全系统总是寄生在客体(另一个系统) 中。在处理方法上，如果把客体看成一个黑匣子，安全系统是通过客体的能量流、物流和信息流的流入一流出的非线性变化趋势，确认安全和事故发生的可能性，因此安全系统具有开放性特点。
开放性不仅是安全系统在动态中保持稳定存在的前提，也是安全系统复杂性及安全－事故转换发生的重要机制。
(3) 确定性与非确定性。“确定性”是指制约系统演化的规则是确定性的，不含任何随机性因素。确定性的特征是演化方向及演化结果是确定的，可精确预测。“非确定性”或者具有演化方向和演化结果不确定，或者具有刻画事物运动特征的特征量不能客观精确地确定的
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特征。非确定性包括随机性和模糊性。
“随机性”可能有两个方面的来源：一是在不含任何外在的随机影响因素作用下，完全由“确定性”系统演化而产生的随机性(例如产生混沌) ，这种随机性称为本质随机性。二是系统还可能因其外在影响因素的随机作用而产生随机性行为，从而使系统在一定条件下表现出随机性的特征(外在随机性) 。由于安全系统把环境看成是它的组分，所以对安全系统而言，本质随机性和外在随机性的区别不是绝对的。
“模糊性”是指事物的本身不清楚或衡量事物的尺度不清楚。对于安全系统，就是指系统的构成及其相互关系，以及组成与目标的关系不清楚。造成这些不清楚的可能来源在于主观和客观两个方面，即具有主观模糊性和客观模糊性。首先，刻画安全运行轨迹的以模糊数学方法建立的数学模型具有主观模糊性。因为数学模型常常不可能“严格地”确定安全系统各要素之间及其与目标之间完整的客观关系。当然，对于自然的技术因素之间的关系尚好一些。而对于社会的因素及其与技术因素的耦合关系将难于量化，因而也将难于建立准确的数学关系。应该强调的是，出现上述问题不完全是由于安全系统本身不清楚，它可能只是人们对安全系统主观模糊性的表现。
另外，对安全系统安全度的评价尺度以及构成安全度等级的评价指标体系也具有客观模糊性，即从事物的本质上无法给出其客观衡量尺度。
(4) 安全系统是有序与无序的统一体。序主要反映事物的组成的规律和时域。依据序的性质，可分为有序、混沌序和无序。有序通常同稳定性、规则性相关联，主要表现为空间有序、时间有序和结构有序。无序通常与不稳定、无规则相关联。而混沌序则是不具备严格周期和对称性的有序态。现代复杂系统演化理论认为，复杂系统的演化中，不同性质的序之间可以相互转化。安全系统序的转化结果是否引发灾害或使灾害扩大，取决于序结构的类型及系统对特定序结构下的运动的(灾害意义上的) 承受能力。
有序和无序，确定性和非确定性都会在系统演化过程中通过其空间结构、时间结构、功能结构和信息结构的改变体现出来。
(5) 突变性或畸变性。安全系统过程的突变或畸变，或过程由连续到非连续变化在本质上还是服从于量变引起质变的哲理。
量变到质变的转化形式可以用畸变、突变或飞跃来描述，但也可通过渐变实现。所以安全系统的渐变也可能孕育着事故，而突变、畸变则肯定对应于灾害事故的启动，是致灾物质，或能量的突然释放。
总之，系统工程是一门特殊工程，它不仅是一门应用科学管理技术，而且还是一门跨越各学科领域的边缘科学。
2. 安全系统工程
安全系统工程是采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统存在的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。
对这个定义，可以从以下几个方面理解：