安全系統(tǒng)工程董元鋒

1、編輯ppt事故樹分析法在隧道施工中的應(yīng)用及系統(tǒng)安全綜合評估匯報人：董元鋒編輯ppt 匯報提綱匯報提綱研究方法2案例分析3系統(tǒng)安全評估4研究背景1編輯ppt1 研究背景 在國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和市場需求的拉動下, 建筑業(yè)持續(xù)高速發(fā)展, 隨之建筑事故也在增加。因此, 提出有針對性的對策措施和建議, 消除事故隱患、防范事故發(fā)生, 保障安全生產(chǎn)已是當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)然解決這些問題僅靠安全帽、防護(hù)網(wǎng)等硬件防護(hù)措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的, 還需從更深層次去思考解決問題的法。對于隧道施工，尤其要深入研究其事故發(fā)生的特性規(guī)律，并對事故發(fā)生的機(jī)理進(jìn)行分析。 在隧道（水工隧洞）施工中，為了更科學(xué)、更有效地預(yù)防和控制事故，必須采取

2、安全系統(tǒng)工程來解決實際中存在的問題。編輯ppt1 研究背景 在具體實施中，我們把這種問題分為四步走： 第一步，建立系統(tǒng)或做危險因素分析； 第二步，結(jié)合日常的工作經(jīng)驗和專家的經(jīng)驗，根據(jù)給定的權(quán)重值，估算危險性因素，這里我們應(yīng)用的是魚刺圖法、事故樹分析法； 第三步，針對系統(tǒng)安全工程做綜合性評價，這里我們應(yīng)用的是模糊綜合評估法； 第四步，根據(jù)估算的結(jié)果，采用層次分析法優(yōu)選方案，制定預(yù)防措施。編輯ppt2 研究方法安全系統(tǒng)工程是運用系統(tǒng)論的觀點和方法, 結(jié)合工程學(xué)原理及有關(guān)專業(yè)知識研究生產(chǎn)安全管理和工程的新學(xué)科, 是系統(tǒng)工程學(xué)的一個分支。其研究內(nèi)容主要有危險源的識別、分析與事故預(yù)測; 消除、控制導(dǎo)致事

3、故的危險; 分析構(gòu)成安全系統(tǒng)各單元間的關(guān)系和相互影響, 協(xié)調(diào)各單元之間的關(guān)系,取得系統(tǒng)安全的最佳設(shè)計等。安全系統(tǒng)工程中的兩個重要內(nèi)容是安全系統(tǒng)分析和評價, 為了充分認(rèn)識系統(tǒng)中存在的危險性, 要對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的分析。目前系統(tǒng)安全分析法有20 余種, 其中常用的分析法有安全檢查( safety check list ) 、系統(tǒng)危險性預(yù)先分( PHA) 、故障類型、影響及致命度分析( FMECA) 、事件樹分析( ETA ) 及事故樹分析( FT A)等。本文運用FTA 法對其隧道施工過程中可能出現(xiàn)的塌方進(jìn)行安全系統(tǒng)分析。編輯ppt2 研究方法2.2 事故樹分析法 事故樹分析又稱為故障樹分析, 是一

4、種演繹的系統(tǒng)安全分析方法, 是從要分析的特定事故或故障( 頂上事件) 開始, 層層分析其發(fā)生原因, 直到找出事故的基本原因, 即故障樹的底事件為止。它是系統(tǒng)安全工程中重要的分析方法之一, 其不僅可分析出事故的直接原因, 而且能深入提示事故的潛在原因, 既適用于定性分析, 又能進(jìn)行定量分析, 具有簡明、形象化的特點, 體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程研究質(zhì)量事故的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。 FTA 一般可分為: 1) 選擇合理的頂上事件:系統(tǒng)分析邊界和定義范圍, 并且確定成功與失敗的 準(zhǔn)則; 2) 資料收集準(zhǔn)備: 圍繞所需要分析的事件進(jìn)行工藝、系統(tǒng)、相關(guān)數(shù)據(jù)等資料的收集;頂上事件確定之后，為了編制好事故樹，必須將

5、造成頂上事件的所有直接原因事件找出來，盡可能不要漏掉。（直接原因事件可以是機(jī)械故障、人的因素或環(huán)境原因等。） 3) 建造故障樹: 這是FT A 的核心部分, 通過對已收集的技術(shù)資料, 在設(shè)計、運行管理人員的幫助下, 建造故障樹;編輯ppt2 研究方法4、定性、定量分析：根據(jù)事故樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行化簡，求出事故樹的最小割集和最小徑集，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度以及臨界重要度，并求出頂上事件發(fā)生的概率。5、進(jìn)行分析比較：要根據(jù)可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)分別考慮。對可維修系統(tǒng)，把求出的概率與通過統(tǒng)計分析得出的概率進(jìn)行比較，如果二者不符，則必須重新研究，看原因事件是否齊全，事故樹邏輯關(guān)系是否清楚，基

6、本原因事件的數(shù)值是否設(shè)定得過高或過低等等。對不可維修系統(tǒng)，求出頂上事件發(fā)生概率即可。 編輯ppt2 研究方法 用事故樹分析法對腳手架墜落事故分析編輯ppt3 案例分析 案例一：案例一： 湖北恩施宜萬鐵路高陽寨隧道進(jìn)口端線路走向與318 國道近垂直相交, 公路外側(cè)為木龍河河谷,隧道與木龍河大橋相連。隧道全長4404.76m。3.1利用利用魚刺圖魚刺圖 對塌方事故的因果關(guān)系進(jìn)行分對塌方事故的因果關(guān)系進(jìn)行分析析 魚刺圖 是一種發(fā)現(xiàn)根本原因的方法,可稱為因果圖或特性要因圖，是為了尋找產(chǎn)生某種質(zhì)量問題的原因, 集思廣義將群眾的意見反映在一張圖上, 即魚刺圖。用其分析法分析工程施工安全問題, 可使復(fù)雜的原

7、因系統(tǒng)化、條塊化,且直觀、邏輯性強(qiáng), 它通過帶箭頭的線使因果關(guān)系明確, 便于將主要原因弄清楚, 見下圖：編輯ppt3 案例分析圖1：某隧道施工過程中可能出現(xiàn)塌方事故的因果分析魚刺圖編輯ppt3 案例分析3.2 事故樹分析事故樹分析T塌方事故; A1地質(zhì)因素; A2人為因素; A3巖層地質(zhì); A4水文地質(zhì); A5 施工組織設(shè)計; A6施工現(xiàn)場管理;A7工程設(shè)計; X1穿越不穩(wěn)定地層; X2有不利軟弱結(jié)構(gòu);X3地下水發(fā)育; X4地表水滲漏明顯; X5襯砌落后; X6 未改變施工參數(shù); X7支撐度不夠; X8積水排除不及時; X9物資準(zhǔn)備不充分; X10勘察不詳; X11地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)確。圖圖3

8、事故樹的描述事故樹的描述編輯ppt3 案例分析運用布爾運算對最小割集的求解運用布爾運算對最小割集的求解:T = A1A 2= ( A3+ A 4) ( A5A6 A 7)= A3A 5A6 A7+ A4 A5 A6 A7= (X1+ X2+ X3X4) (X5+ X6+ X7) (X8+ X9) (X10+ X11)= X1 X5 X8 X10+ X1X6X8X10+ X1X7X8X10+ X1X5X9X10+ X1 X6 X9 X10+ X1 X7 X9 X10+X3X4X7X9X11最后化簡得到的最小割集：最后化簡得到的最小割集： X1, X5, X8, X10 , X1, X6, X8,

9、 X10 , X1, X7, X8, X10 , X1, X5, X9, X10 , X1, X6, X9, X10 , X1, X7, X9, X10 , X1, X5, X8, X11 , X1, X6, X8, X11 , X1, X7, X8, X11 , X1, X5, X9, X11 , X1, X6, X9, X11 , X1, X7, X9, X11 , X2, X5, X8, X10 , X2, X6, X8, X10 , X2, X7, X8, X10 , X2, X5, X9, X10 , X2, X6, X9, X10 , X2, X7, X9, X10 , X2, X

10、5, X8, X11 , X2, X6, X8, X11 , X2, X7, X8, X11 , X2, X5, X9, X11 , X2, X6, X9, X11 , X2, X7, X9, X11 , X3, X4, X5, X8, X10 , X3, X4, X6, X8, X10 , X3, X4, X7, X8, X10 , X3, X4, X5, X9, X10 , X3, X4, X6, X9, X10 , X3, X4, X7, X9, X10 , X3, X4, X5, X8, X11 , X3, X4, X6, X8, X11 , X3, X4, X7, X8, X11 ,

11、 X3, X4, X5, X9, X11 , X3, X4, X6, X9, X11 , X3, X4, X7, X9, X11。編輯ppt3 案例分析 定性、定量分析：包括頂上事件發(fā)生概率P（T），每個基本事件的結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度以及臨界重要度。其計算公式為：結(jié)構(gòu)重要度：概率重要度：臨界重要度：( )111kk iirIkm( )( )(1,2,3., )g iip tIinq( )( )( )cig ig iqIIp T 利用最小割集分析各個基本事件的結(jié)構(gòu)重要度, 得出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序為:X8 = X9= X10= X11 X1= X2 X5= X6 =X7 X3= X4 從排

12、序中可看出塌方事故的各個因素中積水排除不及時、物資準(zhǔn)備不充分、勘察不詳、地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)確為最重要因素; 而地質(zhì)、人為因素次之; 襯砌落后、未改變施工參數(shù)、支撐度不夠次之; 影響因素最小的為巖層及水文地質(zhì)因素。編輯ppt3 案例分析案列二案列二水工隧洞是指在山體中或地下開鑿的過水洞。 基本事件分析基本事件分析 在水工隧洞施工過程中，根據(jù)過去工程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，總結(jié)出在隧洞施工中一般容易發(fā)生的事故，主要有：（1）塌方；（2）物體打擊，指洞頂、側(cè)墻石塊墜落傷人；（3）電氣事故；（4）爆破事故；（5）車輛運輸事故。事故樹分析事故樹分析編輯ppt3 案例分析分別對各項事故編制事故樹并進(jìn)行定性、定量分析

13、；分別對各項事故編制事故樹并進(jìn)行定性、定量分析； 塌方事故 T1=塌方事故，A1=地質(zhì)因素，A2=人為因素，A3=巖層地質(zhì)，A4=水文地質(zhì)，A5=施工組織設(shè)計，A6=施工現(xiàn)場管理，X1=穿越不穩(wěn)定地層X2=有不利軟弱結(jié)構(gòu)，X3=地下水發(fā)育,X4=地表水滲漏明顯，X5=襯砌落后，X6=未改變施工參數(shù)，X7=支撐度不夠，X8=積水排除不及時，X9=物資準(zhǔn)備不充分。對事故樹進(jìn)行分析（ 事故樹略）。求最小割集T1=A1A2=(A3+A4)A5A6=(A1+A2+A3+A4)(A5+A6+A7)(A8+A9)由最小割集分析，得到各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度為 A1=A2A5=A6A7=A8=A9 通過綜合分析

14、可知，各事故的重要程度主要取決于組成各事故的最小割集的組成情況。各事故的重 要程度為：物體打擊爆破事故車輛運輸事故電氣事故塌方。 編輯ppt4 系統(tǒng)安全評估 對系統(tǒng)進(jìn)行綜合性評價，采用模糊綜合評估法。按經(jīng)濟(jì)損失的大小，可分為特大損失事故、重大損失事故、較大損失事故、一般損失事故。 對影響隧洞事故的5個因素進(jìn)行分析和統(tǒng)計，按事故發(fā)生的百分比確定出各種事故發(fā)生的發(fā)生率，具體統(tǒng)計分析數(shù)值如表1 所列。 根據(jù)事故樹分析的結(jié)果，我們從系統(tǒng)的危險性進(jìn)行分析，根據(jù)危險性程度給定各個事故相對權(quán)重。分別給定塌方事故的權(quán)重0.2，物體打擊的權(quán)重0.9，電氣事故的權(quán)重為0.5，爆破事故的權(quán)重為0.8，車輛運輸事故的

15、權(quán)重為0.6，得出模糊集 A=(0.2,0.9,0.5,0.8,0.6) (1)編輯ppt4 系統(tǒng)安全評估 對一個系統(tǒng)的安全評價應(yīng)該根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計結(jié)果模糊矩陣 R和模糊集A兩方面來綜合考慮，這便是建立一個模糊綜合評估集B。 根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，反映上述模糊關(guān)系的模糊綜合評估集B（ 特大、重大、較大、一般）應(yīng)等于 B=AR （2）由式2可列出模糊關(guān)系矩陣運算式編輯ppt4 系統(tǒng)安全評估 進(jìn)行模糊運算：上述結(jié)果表明，該系統(tǒng)出現(xiàn)特大事故的危險性是 5%,出現(xiàn)重大事故的危編輯ppt4 系統(tǒng)安全評估險性是 9%，出現(xiàn)較大事故的危險性是18%，出現(xiàn)一般事故的可能性為78%。安全決策安全決策 首先，建立案例層次模型。我們?yōu)榱朔乐故鹿拾l(fā)生一般采