突变理论在事故预防管理中的应用研究
突变理论在工业事故预警中的应用_袁晓芳
第31卷第4期2011年07月西安科技大学学报JOURNAL OF XI’AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol．31No.4Jul.2011文章编号：1672－9315（2011）04－0482－07突变理论在工业事故预警中的应用*袁晓芳1，李红霞1，田水承2（1．西安科技大学管理学院，陕西西安710054；2．西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西西安710054）摘要：针对工业事故的突变特点和传统系统评价预警方法的弊端，介绍了突变理论评价预警的原理，提出了工业事故的突变预警方法。
该方法通过突变模型归一公式本身的内在机理来决定各指标的重要性及其量化过程，既避免了评价指标权重的不确定问题，又减少了评价人员主观因素的影响。
为更好地消减专家对底层指标打分结果的不确定性，将三角模糊数理论引入到突变评价预警模型中，可以对不同类型决策者（λ，α取不同值时）评价结果的稳定性进行分析。
实例应用分析表明，该方法合理，可行，且评价预警结果具有较好的稳定性。
关键词：工业事故；突变理论；三角模糊数中图分类号：X913．4文献标志码：A0引言工业事故是事故灾难型突发事件中的一种，主要是指各类重大的生产安全事故，如重庆开县的天然气井喷事故、大连石油管道爆炸事故、王家岭煤矿透水事故以及频繁发生的煤矿重大瓦斯爆炸事故等。
据国家安全监管总局分析，我国工业事故主要集中在石化、化工、冶金、煤矿、有色等几个行业。
特别是石化和煤矿行业，具有生产工艺复杂多变，生产装置大型化，原材料及产品易燃易爆，生产环境复杂特殊等特点，其事故发生往往会造成人员的重大伤亡和经济的重大损失。
工业事故是人、设备设施、管理、环境等多方面的因素共同作用导致系统突变而发生的，是一个多因素相互作用的复杂动态过程。
实践证明科学有效的风险辨识、评价与预警方法能有效预防此类突发事件的发生［1，2］。
传统的以专家评分法为基础的层次分析法、模糊综合评判法、因子分析法、灰色系统、群决策等评价预警方法较依赖调查对象的主观感觉，评价结果随评价人员主观因素不同而有较大的差别，具有较强的不确定性。
交通事故致因分析的突变模型
交通事故致因分析的突变模型沈斐敏(福州大学环境与资源学院 , 福建 福州 350002)摘要 : 利用非线性科学领域的突变论分析交通事故致因 ,构建了交通事故致因的突变模型 ,给出了交 通事故突变模型的势函数形式 ,分析了系统在稳定区和非稳定区域状态变化的定量关系 , 并解释了 交通事故发生前后系统控制参数的连续变化引起系统状态的突然变化以及不同的控制参数对事故危 害结果的影响程度 。
结果表明 :要想控制交通事故的发生就必须控制人为因素和物的因素之组合落 在稳定区域内 ,防止系统的状态越过潜在突变区 ;防止事故发生的基本原理就是使人和物的运动轨迹 在临界点外 。
关键词 : 交通事故 ; 致因分析 ; 突变模型 中图分类号 : U491. 31文献标识码 : ACa t a strophe m ode l of tra ff i c a cc i den t ca u s a t i on ana ly s i sShen Fe i m i n( C o l leg e of Envir onm e n t and R e s ou r ce, Fuzho u U n i ve r sity, Fuzho u 350002 , Ch i na )A b s tra c t : Cau s e s of traffi c acc i den t s we r e ana l yz ed vi a ca t a s tr op h e theo r y of non li nea r study . A ca 2ta s tr op h e mode l of traffi c acc i den t cau s a t i o n wa s con s truc t ed. The po t en t i a l func t i o n of the ca t a s tr o 2 p h e mode l wa s p re s en t ed. The quan t ita t ive re l a t i o n of the syste m change s i n the stab l e regi o n and un s tab l e regi o n wa s re s o l ved and the syste m ca t a s tr op h e i n a traffi c acc i den t and the i nfl uence of d if 2 fe r en t con t r o l p a r am e t e r s on the re s u l t of acc i den t s we r e ex p li ca t ed. The re s u l ts show tha t the com 2 b i ned i nfl uence fac t o rs of p e r son s , veh i c l e s , e t c . shou l d be m a i n t a i ned w i th i n the stab l e regi o n t o con t r o l the occu rrence of traffi c acc i den t s, and tha t the syste m change shou l d be kep t w i th i n the ca 2 ta s tr op h e th r e s ho l d and the movem e n t tra j ec t o r y of p e r son s and veh i c l e s shou l d be ou t of the c r iti ca l po i n t s .Keyword s : traffi c acc i den t ; cau s a t i o n ana l ysis; ca t a s tr op h e mode l故发生的基本原因和基本过程 。
突变理论在事故机理和预测中的应用研究
突变理论在事故机理和预测中的应用研究摘要突变理论研究的是从一种稳定组态跃迁到另一种稳定组态的现象和规律。
本文简单阐述了突变理论的产生和发展，主要内容以及对它主要的应用领域做了简单介绍，就目前突变理论用于事故机理分析和事故预测的最新成果作了综合阐述，特别就人机系统事故机理作了说明，并以煤矿事故为例介绍了突变理论在事故机理分析和预测管理的具体应用。
事故的发生可以理解为系统内某些参数的连续变化引起系统的突变变质，系统由安全状态转化为事故状态实际是一种突变现象。
详细地分析事故原因的系统，介绍了突变理论在事故预防管理中的应用及预防管理措施，说明将突变理论应用于事故预防管理中建立事故突变理论是非常必要的。
关键词：突变理论，事故机理，事故预测，煤矿The mutation theory in the accidentmechanism and the research on theapplication of prediction Specialty: Safety Technology and Engineering0801 Student: Hu PanfengAdvisor: Zhao Jiangping, Associate ProfessorAbstract：The catastrophe theory study mutations froma stable configuration warp to another kind of stabilityconfiguration of the phenomenon and law. In this paper, the author briefly expounds the origin and development of the catastrophe theory, the main content, the mainapplication fields of it also reviewed, the mutation theory is used for accident mechanism analysis and the latest achievements of accident forecast for acomprehensive elaboration, especially the man-machine system accident explains the mechanism, and with coal mine accident is presented in this paper in the accident catastrophe theory mechanism analysis and prediction of the specific application management. The accident can be understood as system in some parameters of the continuous changes of mutations in the system, the system safety state by bad into accident state is actually a mutation phenomenon. Detailed analysis of the causes of theaccident system, this paper introduces the theory of mutations in the accident prevention managementapplication and prevention and management measures, and illustrates that the mutation will apply theory toaccident prevention management establish accidentcatastrophe theory is very necessary.Key words:Catastrophe theory Accident mechanism Accident forecast Coal mine目录1绪论2事故突变理论及其研究2.1突变理论的产生2.2突变理论的内容2.3突变理论的应用3运用突变理论研究事故机理3.1基于突变原理研究事故机理的基本原理3.2基于突变理论事故原因的系统分析4突变理论在事故预测中的应用4.1基于突变理论事故预防分析4.2突变理论在煤矿事故预防管理中的应用4.3基于突变理论减少事故发生的预防管理措施5结束语6致谢7参考文献1绪论本世纪60年代中期开始，以R.Thom 的工作为先导，逐步形成了现在称为突变理论（Catastrophe Theory，也译为灾变理论）的一些数学内容。
航运事故致因机理突变模型的构造与应用
航运事故致因机理突变模型的构造与应用航运事故致因机理突变模型是一种挖掘航运事故根本原因的模型，其
可以分析航运事故的发生机理和演变过程，寻找出造成事故突变的关键因素，便于制定更有效的安全措施。
该模型的基本构造包括：
1.数据采集和分析：收集航运事故相关数据，并对其进行整理与分析，建立数据库，为后续研究提供可靠的数据基础。
2.航运事故机理构建：基于数据分析，构建航运事故的机理模型，包
括人为因素、技术因素、环境因素以及组织与管理因素。
3.关键因素筛选：针对航运事故机理模型，筛选出造成事故突变的关
键因素，并制定相应的评价指标和评价方法。
4.模型评估和优化：通过模型评估和优化，进一步完善和优化模型，
提高模型的精度和适用性。
该模型可以应用于航运事故的事后分析和事前预测，通过对航运事故
机理的深入分析，可以为航运安全管理和决策提供科学依据。
突变理论的研究对象及应用
突变理论的研究对象及应用突变理论是一种进化生物学理论，着重研究基因突变在物种进化和适应性演化中的作用。
它研究基因突变如何在遗传信息中产生新的基因型和表现型变异，从而对物种的生存和繁殖产生影响。
突变理论的研究对象主要包括突变的类型、频率、效应以及突变如何在种群和物种层面与自然选择相互作用。
突变是遗传变异的主要来源之一，它是指在基因组中发生的一种突发性的、基因型和表现型突变的变化。
突变可以分为点突变和结构突变两类。
点突变是指单个核苷酸的改变，包括碱基置换、插入和缺失。
结构突变则是指基因组中较大范围的变化，如染色体片段的插入、缺失、倒位、重复和颠倒等。
突变的频率是指在一个物种中发生突变的概率。
突变的频率可以通过实验和调查的方法得到。
突变的频率与突变的类型相关，一般来说，点突变的频率相对较高，而结构突变的频率相对较低。
突变的效应是指突变对个体的表型特征和生存力的影响。
突变可以是有益的、有害的或者中性的。
有益突变可能会增加个体的适应度，提高其在环境中的生存和繁殖能力。
有害突变则可能导致个体的适应度降低，甚至导致其死亡。
中性突变则对个体的适应度没有明显影响。
突变与自然选择是物种进化和适应性演化密切相关的两个过程。
突变提供了遗传变异的基础，而自然选择则通过筛选和积累有利的突变，推动物种适应环境变化。
突变理论研究突变与自然选择之间的相互作用关系，探索突变如何通过自然选择在物种演化中起到关键作用。
突变理论的研究还可以用于解释和预测遗传疾病的发生和发展。
突变是导致遗传疾病的主要原因之一，通过研究突变的类型、频率和效应可以帮助我们理解遗传疾病的发生机制，并为疾病的预防、诊断和治疗提供理论依据。
此外，突变理论还可以应用于生物技术和基因工程领域。
通过人工诱导和筛选突变，可以获得具有经济价值的新品种或改良品种。
突变技术还可以用于基因组编辑和功能解析，帮助我们更好地理解基因的功能和调控机制。
总之，突变理论的研究对象主要包括突变的类型、频率、效应以及突变与自然选择的相互作用关系。
基于突变理论的煤矿企业事故预防管理
［ 中图分类号］Ｆ ７ ；Ｄ ７ １ ［ ２ ３Ｔ ７ ． 文献标识码】Ａ 卜
［ 文章编号】１ ７ — １ ４２ １ ） １０ ５一 ２ ６ ３ ０ ９ （０ ２０ — ｏ １ Ｏ
安 全 设 施 是 煤 矿 工人 人 身 安 全 的保 障 于前 几 年 煤 矿 市 场 由
幸 事 件 来 研 究 ． 们 力 求 避 免 事 故 的发 生而 改 进 整 个 系 统 。任 何 发 展 的不 景 气 ． 得 煤 矿企 业 效 益 低 下 ， 有 足 够 的 资金 去 投 入 人 使 没 事 故 在 发生 之前 都有 一个 相期 ， 系 统 的 结 构 不 适 当 ． 者 系 统 到 安 全 设 施 建 设 上 去 很 多煤 矿 企 业 只 注 重 生产 效 益 ． 求 经 济 当 或 追 结 构 不 能适 应 系 统 功 能 时 ．在 相 期 内 系统 中 的 某 些 成 分 就 会 出
近 年 来 煤 矿 事 故 的频 发 已 经 严 重 危 害 到社 会 安 全 ． 由于 煤 现 故 障 ． 能 发 挥 自 己 的作 用 。 者成 分 在 执 行 任 务 时执 行 的 不 不 或
矿 企 业 的工 作 环 境 差 、 员 管 理 和训 练 不 到 位 、 人 自然 灾 害 等 方 面 的制 约 ． 得 我 国煤 矿 企 业 始 终 处 于 危 险 之 中 ． 约 了 煤 矿 企 业 使 制 的发 展 。笔 者 从 突 变 理论 出发 ， 析 了 引发 煤 矿 事 故 的 原 因 。 分 １ 引发 煤 矿 企 业 事故 的原 因分 析
煤矿事故中“安全流变突变论”的
煤矿事故中“安全流变突变论”的研究2023-11-12目录CATALOGUE•煤矿事故概述•安全流变突变论的基本原理•煤矿事故中的安全流变突变现象•安全流变突变论在煤矿事故预防中的应用•安全流变突变论在其他领域的应用•研究展望与未来发展趋势01CATALOGUE煤矿事故概述煤矿事故定义煤矿事故是指煤矿建设和生产过程中发生的意外情况，包括但不限于矿井塌陷、瓦斯爆炸、透水、机械伤害等。
煤矿事故分类根据事故的性质和原因，可以将煤矿事故分为自然灾害、人为因素和设备故障三大类。
煤矿事故的定义与分类煤矿事故最直接的危害就是造成人员伤亡，给家庭和社会带来巨大的痛苦和损失。
人员伤亡财产损失社会影响除了人员伤亡外，煤矿事故还会造成大量的财产损失，包括井下设备和地面设施等。
煤矿事故不仅给受灾家庭带来痛苦，也会给社会带来不良影响，影响社会的稳定和经济的发展。
03煤矿事故的危害与影响0201部分煤矿管理人员和员工对安全问题缺乏足够的认识，存在侥幸心理，忽视安全规章制度。
安全意识淡薄部分煤矿员工技能水平低，缺乏必要的安全知识和操作技能，容易发生误操作。
技术水平不足煤矿安全监管部门对煤矿的监督检查不到位，不能及时发现和排除安全隐患。
监管不到位煤矿事故的原因分析02CATALOGUE安全流变突变论的基本原理安全流变突变论的概念安全流变突变论是一种研究复杂系统内事故演化的理论，它强调了系统内各因素之间的相互作用和影响，以及这些因素在事故发生过程中的变化规律。
在煤矿事故中，安全流变突变论可以用来揭示事故的动态演变过程，以及事故发生时各因素之间的相互关系和影响。
安全流变突变论的数学模型安全流变突变论的数学模型是基于突变理论和流变理论建立的，它通过描述系统内各因素之间的相互作用和影响，以及这些因素在事故发生过程中的变化规律，来预测事故的发展趋势和影响。
在煤矿事故中，安全流变突变论的数学模型可以用来模拟事故的动态演变过程，以及事故发生时各因素之间的相互关系和影响。
基于突变理论的煤矿企业事故预防管理
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金
属 矿 山
M ETAL M INE
2总00第8年第3791期期
突变理论在事故预防管理中的应用研究 3
慕庆国
(山东工商学院 )
摘 要 事故的发生可理解为系统内某些参数的连续变化引起系统的突变质变 ,系统自安全状态转化为事故 状态实际上是一种突变现象 。详细地分析事故原因的系统 ,介绍了突变理论在事故预防管理中的应用及预防管理 措施 ,说明将突变理论应用于事故预防管理中 ,建立事故突变理论是非常必要的 。
(1)系统功能被破坏 。比利时布鲁塞尔大学的 心理学家法维尔日认为 ,现在 ,人们试图从操作上 , 从人与环境相互作用过程出发分析事故的发生 ;就 广义而言 ,甚至把事故视为生产过程的任何未预见 到的中断 ,以此为根据对于机器或材料象对于造成 工人创伤的不幸事件那样来研究 。事故是系统活动 的副产品 ,人们力求避免它 ,从而改进整个系统 。事 故的原因是什么 ? 法维尔日认为 ,任何事故之前都 有系统功能的破坏 (功能紊乱 ) ,即有一个相期 ,其 间系统的某些成份不能充分执行自己的功能或者执 行的不是它固有的功能 。这些情况经常在系统的结 构不适当 、结构不能适应功能的情况下发生 。
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奇点理论等 ,但其实际应用又容易让人理解 。 设系统的函数为 V = f ( <,ψ) ,
式中 , <为系统的状态参数 ti 的集合 , < = { t1 , t2 , …, tn } ;ψ为系统的控制参数 ui的集合 ,ψ = { u1 , u2 , …, un } 。
突变理论的创始人托姆已证明 , 只要控制变量 集 ψ中的控制变量个数不多于 4个 , 在某种等价意 义下 , V 函数只会有 7种基本突变形式 。它们是尖顶 突变 、折叠突变 、燕尾突变 、蝴蝶突变 、双曲脐点突 变 、椭圆脐点突变和抛物脐点突变 。其中 , 尖顶突变 是指只有 2个控制变量和一个状态变量的机构 , 只 存在一种突变形式 。对于控制平面上的每一点 ,即对 于 2个控制变量的每一个组合 , 至少存在一个最可 能的行为 ,即得到一个行为点 ,这些行为点组成行为 曲面 。尖顶突变理论模型表明行为曲面在中间发生 折叠 。在表示最少可能行为的中间叶 ,控制变量的微
(3)系统存在薄弱环节 。在人机系统不能充分 完成生产计划时 ,人们往往企图以损害事故预防的 办法 ,提高产量 ,使系统超负荷运转 ,产生了一些违 规的行为 。这时整个系统正常的运作规律被打破 , 从而系统就产生了薄弱的环节 ,这样最薄弱环节的 功能首先失效 ,继之影响相关环节功能失调 ,事故就 必然发生 。
特征 。如多模态特征 ———上下两叶状态不同 ;突跳 特征 ———经过折叠线时发生突跳 ;不可达特征 ——— 中叶不能到达 ;发散特征 ———一个小的变化导致状 态完全不同及滞后等 。
图 1 尖顶突变的流形与折叠线
2 事故原因的系统分析 在人机系统中 ,人始终都处于主体地位 。人是
机器设备的创造者和操纵控制者 ,机器则是被制造 被控制的对象 。人机系统在运作过程中发生了事 故 ,其因如下 :
(2)反馈机制不健全 。系统能动地发挥其功 能 ,就是因为有反馈不断地把系统对环境作用的结
果作为信息返回到系统中去 ,使系统不断进行调节 。 正因为不断反馈调节 ,所以不管环境怎样变化 ,系统 都能正确地反应 ,系统的科学性 、准确性也由此体 现 。人机系统的每个组成单位 ,如果缺乏必要的信 息 、缺乏加工信息的程序和指令 ,没有对信息的适当 的应答反应 ,危险的反应行为就可能在该单位发生 。 例如 ,生产现场的运输通道可能由几个单位共同使 用 ,而彼此又互不通信息 ,没有调控的程序和制度 , 事故就容易产生 。事故最容易产生在各单位的交界 结合部位 。
事故的发生可理解为系统内某些参数的连续变 化引起系统的突变质变 ,系统自安全状态转化为事 故状态实际上是一种突变现象 。将突变理论应用于 事故预防管理中 ,建立事故突变理论是非常必要的 。
突变理论是研究在连续发展过程中出现的突然 变化的现象 ,以及突然变化与连续变化因素之间的 关系 。突变理论的数学基础相当高深 ,涉及拓扑学 、
煤矿企业具有人员多 、作业分散 、设备设施多 、 分布面广 、自然条件恶劣 、不安全因素多 、作业环境 复杂 、管理困难等特点 ,工作场所处于经常变化之 中 ,自然灾害和生产事故的危险源始终影响和制约 着煤矿的安全生产 。对于煤矿这样的复杂工业系 统 ,紧紧依靠安全技术系统的可靠性和人的可靠性 , 不足以杜绝事故 ,而直接影响安全技术系统可靠性 和人的可靠性的组织管理因素 ,已经成为是否导致 复杂系统事故发生的深层次原因 。
事物的安全演变过程具有流变 - 突变的特点 , 即事物发展过程一般符合 “R - M ”规律 。“R - M ” 的全过程 ,如图 2可以表述为 ,当某一事物诞生后的 初期 (OA 阶段 ) ,损伤量随时间呈减速递增 , 新秩序 在此期间逐渐形成和完善 。当新秩序发展到成熟阶 段时 (AB 阶段 ) , 完善的新秩序使损伤量匀速缓慢 增加 。经过一个稳定增加的时期后 ,原秩序将再次向 无序方向发展 ,进而损伤量开始加速增大 (B C 段 ) 。 任何事物都具有其固有的损伤量承受能力或界限 。 超出此限后 ,事物将发生安全流变 。事物发生安全流 变时的损伤值即为该事物的临界损伤量 。当原秩序 被破坏后 ,事物又开始回归到一个新的安全状态 ,即 损伤量为新的近似零值 ,原事物的秩序消失 , 从而
(4)事故的“多米诺 ”现象 。人机系统中任何环 节发生事故或停顿 ,都会破坏整个系统的运转 ,由此 必须停产或半停产进行修复工作 。统计研究表明 , 不幸事件的数量在完成修复工作前 ,大大高于正常 工作时期 ,这就是事故的连锁反应 。这一规律对事 故预防有非常重要的意义 ,“祸不单行 ”讲的就是这 一规律 。
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图 2 安全流变 - 突变示意
又形成了另一个同类新事物诞生的起点 ( D 点 ) 。物 质世界就是在安全到危险的无限循环中存在和发展 的。
事故的发生是由于人的因素 (安全意识 、安全 教育 、管理水平 、应变能力 、身体素质等 )和物的因 素 (工作条件 、机器的故障 、自动化程度 、保护装置 等 )共同作用的结果 。在此把人的因素 H 和物的因 素 M 作为两个控制参数 , 把生产能力或系统功能 F 作为状态参数 。利用突变理论可建立事故致因的尖 顶突变模型 , 如图 3所示 。
关键词 突变 事故 预防管理 应用研究
Applica tion Study of Abrupt Change Theory in Acc iden t Preven tion M anagem en t
M u Q ingguo
( S handong Institu te of B usiness and Technology) Abstract The accident occurrence can be understood as the system abrup t and qualitative change caused by the con2 tinuous change of some parameters in the system. The transfer of the system from safety state to accident state is in fact an abrup t phenomenon. The paper makes a detailed analysis of the accident causes, describes the app lication of abrup t theory in the accident p revention management and illustrates that it is very necessary to app ly the abrup t theory in the accident management and to establish the accident abrup t theory. Keywords Abrup t change, Accident, Preventative management, App lication study
3 国家安全生产与监督局项目 (编号 : 06 - 520) 。 慕庆国 (1965—) ,男 ,山东工商学院管理系 ,教授 ,博士 , 264005 山东
省烟台市莱山区滨海中路 191号 。
慕庆国 :突变理论在事故预防管理中的应用研究 2008年第 1期
小变化可能导致状态变量的急剧突变 。尖顶突变的
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总第 379期 金 属 矿 山 2008年第 1期
起来的 。再如振动 ,现代的机械设备和交通工具运 输过程中都会出现不同程度的振动现象 ,机械振动 传给人体 ,引起人体的振动 。长期持续地工作于振 动之中 ,会造成振动疾病 ,如手脚麻木 、四肢疼痛 、双 手无力 、头晕头痛 。振动对人的视觉损害最为严重 , 使人的手眼协调能力明显降低 ,动作的准确性大大 退化 。汽车驾驶员在不平坦的道路上不减速行驶 时 ,驾驶员的视敏度 、视野范围 、色觉都会变差 。这 时驾驶员可能对距离和信号做出错误的判断和识 别 。研究材料表明 ,温度 、湿度 、通风 、噪音 、采光等 与人体不适 ,都是导致事故发生的原因 。 3 突变理论在事故预防管理中的应用
(5)人为事故是事故的主要原因 。人是人机系 统的主体 ,机器的错误归根到底是由于人的设计或 操作错误造成的 。尤其是现代自动设备的广泛使 用 ,把“体力劳动型 ”的工人变成“脑力劳动型 ”的工 人 ,在现场操作人员中 ,感知决策功能比体力操作功 能占优势 。有研究材料表明 ,肌内功能的份量总共 只占 5%左右 。所以 ,操作人员观察信号 ,发现情 况 ,区别解释这些信号 ,以及思维判断决策等心理活 动 ,对事故预防特别重要 。