安全系统工程课件安全原理(2)

人体的信息处理系统模型
按照图中所示箭头方向循环一圈，可以认为作 了一次信息处理。一次操作有若干圈信息处理.
大脑的意识水平

人体的信息处理系统直接受大脑意识 水平的支配。 0：无意识失神，无注意力，睡眠、呆 滞； Ⅰ：意识模糊，不注意，疲劳、单调、 瞌睡、醉酒； Ⅱ：常态—松驰，消极地思索，起居、 休息、正常作业。
(1) 防止事故发生的安全技术
可靠性的概念(续)

产品失效过程大体分为三个阶段：
（1）早期失效期。 随时间由高值迅速下降。
（2）随机失效期。 趋向常数，也称偶然失效。
（3）耗损失效期。 又迅速上升。
浴盆曲线
有效寿命或使用寿命
2.4.2 可靠性的计算


现推导R(t)与(t)的关系。
设有 N 个产品从 t＝0 时开始工作，到时刻 t 时的失效数为 n ，即 t 时残存的产品数为 N-n ，所以
0
平均失效间隔时间
R(t )dt

1
可靠性计算的结论(续)

可靠性的变化规律：
（1）设备的可靠性是随着时间变化的。开始使 用时可能是可靠的，但使用一段时间后就可 能是不可靠的了。 （2）要得到较高的可靠度，平均失效间隔时间 必须是工作时间t的许多倍。例如要得到R(t) ＝0.9，则 = 10t；如果R(t) ＝0.99，则 =100t 。并且当大于t的一定倍数后，随着 的增加， R(t)增加的幅度会变得相当缓慢。

可靠性的定义：指系统或系统元素在规定的条 件下和规定的时间内完成规定功能的性能。当 系统或元素在运行过程中因为性能低下而不能 实现预定的功能时，则称发生了故障。 可靠性的主要指标：可靠度R(t)、失效率(t)和 平均失效间隔时间MTBF(可用表示)。

可靠性的概念

可靠度R(t)：系统或元素在规定的条件下和
（3）合理选择信息符合。图形、语言、表情、 手势，要统一。例如产品的警告说明。
信息处理的重要性

例：某机器在运转中掉下一螺帽，操作者俯 身拾螺帽时被运转的机器碰伤。为什么？ 操作者发现掉下的螺帽后，应获取机器是否 在运转的1比特信息。

物质、能量、信息等因素与事故关系的形象 表示。
2 系统安全基本原理



大脑的意识水平

Ⅲ：常态—清醒，积极进取，积极活动；

Ⅳ：超常态、过度紧张，集中一点，精 神兴奋、精神恐慌。 在生产现场，一般人进入车间时意识水 平属阶段Ⅱ，随时间会变为Ⅰ或Ⅲ。各 意识水平不能自由升降，但异常欲望时 可以。

信息处理等级——作业的难易程度

[1]：反射。反射是仅仅通过知觉而不经过大
2.5.2 人体的信息处理系统
在人机系统中，人在不断地进行信息处理， 例如人操作机器、司机开车等。人体正确信息 处理的本质是不产生误判断和误操作。
人体的信息处理系统模型


信息处理的核心在于判断，判断既是利用已有 知识与经验的过程，也是积累和增加新的知识 与经验的过程。 人体信息处理系统的信息处理能力，往往还受 到人体生理和心理条件的限制和影响，存在着 信息传递效率问题，通常人的信息传递效率在 2.7～7.5bit/s之间，平均为5.5 bit/s。通过教育和 训练，可以适当提高人体的信息传递效率。合 理设岗
化学品烧伤
产品加标签
化学品烧伤
• 在关键部位表面装备覆盖物
边缘覆盖物
• 通过警报标志识别危险及受限区
• 安装自动阀门来控制危险物外流
自动阀门 BEFORE BEFORE
设置标志标识
设置标志标识
互动式安全训练中心
2.6.1 安全技术措施
(1)防止事故发生的安全技术 (2)避免或减少事故损失的安全技术
脑的信息处理。

[2]：熟练性操作。即使不注意也可以进行
操作，属于简单信息处理。例如，知道手柄
或开关的位置，即使看不见也能操作。

[3]：常规性操作。这时的操作象“应按如
下程序进行”那样，预先知道信息处理的程 序，但不能同时兼做其它信息处理。
信息处理等级——作业的难易程度

[4] ：随机性操作。 事先并不知道信息处理
2.5 系统安全与信息处理
2.5.1 信息的基本概念

系统不断和周围环境中的物质、能量、信 息发生关系。我们经常所说的管理或控制， 其本质就是信息处理，信息处理系统的不 完善，很可能成为事故触发的媒介。 定义：信息是事物间差异的一种抽象，是 事物运动状态以及关于这种状态的认识。 信息分类：自然信息，物质信息。
N n n R (t ) , F (t ) N N

如果在 t 时刻后的(t ,t+△t)时间内，有△n 个 产品失效，则
n dF(t ) N n f (t ) dt t N t n n N n (t ) t ( N n ) t
可靠性的计算 (续)
2.4.3 系统可靠性模型
1）串联系统：任一单元失效就会导致整个系 统失效。
A1 A2
A3 An
Rs R1 (t ) R2 (t ) Rn (t ) Ri (t )
i 1
n
串联系统的可靠度随着串联单元数目的增多
而降低。特别地，若 Ri (t ) eit ，则
Rs (t ) e

it
i 1
n
e
s t

1
s

1

i 1
n
i
系统可靠性模型(续)
2）并联系统：组成系统的所有单 元都失效时，系统才会失效， 即只要有一个单元不失效，整 个系统就不会失效 。
Rs 1 Fi (t ) 1 [1 Ri (t )]
i 1 i 1 n n
2 系统安全基本原理
2.1 事故的基本概念及分类 2.2 事故发生的原因 2.3 系统安全与能量
2.4 系统安全与可靠性
2.5 系统安全与信息处理
2.6 系统安全措施
2.4 系统安全与可靠性
物质条件的不可靠性和不安全性是系统 发生事故的潜在危险

系统可靠性是系统安全的基本条件。
2.4.1 可靠性的基本概念


信息的基本概念

信息含量的多少称为信息量。信息量 可用事物运动状态的不确定性来度量。 信息量的大小与事物的状态数及状态 出现的概率有关。
甲：硬币，P(x1) = P(x2) = 0.5; 乙：骰子，P(y1) = P(y2) =…… = P(y6) =1/6。 则乙事物比甲事物的不确定性大，所以 乙的信息量大。
信息量的计算
但若 乙： P(y1) = 0.95，P(y2) =…… = P(y6) = 0.01 则乙事物的不确定性变小了，信息量也 减小了。
H ( x ) p( xi ) logn p( xi ) 比特
i 1 n
1比特的信息量就是包含两个独立等概率 可能状态的事物具有的信息。获取信息即 消除不确定性。
i Rs (t ) Cn R i (t )[1 R(t )]n i n
5）旁联系统：组成系统的 n 个单元中只有一
个单元工作，当工作单元失效时，通过失效 监测装置及转换装置接到另一个单元进行工 作的系统。若每个单元的可靠度都服从指数 分布且失效率均为常数，则
i k
2 n 1 ( t ) ( t ) Rs (t ) et (1 t ) 2! (n 1)!
串并联系统： 并串联系统：
Rsp 1 (1 R )
n N
Rps [1 (1 R) ]
N n
每个单元的 可靠度为R
并串联系统的可靠度比串并联系统高。
系统可靠性模型(续)
4）表决系统：组成系统的 n 个单元中，至少
有 k 个单元正常工作时，系统才能正常工作。 当每个单元的可靠度为R(t)时，
2.6.1 安全技术措施
(1)防止事故发生的安全技术
防止事故发生的安全技术的基本出发点是采取措施约束、
限制能量或危险物质，防止其意外释放。
1）消除危险源； 2）限制能量或危险物质； 3）隔离； 4）故障——安全设计；
5）减少故障和失误。
(1) 防止事故发生的安全技术
1）消除危险源
消除系统中的危险源可以从根本上防止事故发生。 但是，人们不能消除系统中所有的危险源，只能根 据具体的技术、经济等条件，消除其中的部分危险 源。
实例：驾驶汽车，山路车祸比平坦公路少。
2.5.3 利用信息加强安全管理
（1）积极搜集安全信息。在劳动生产中起安 全作用的信息集合称为安全信息。信息往 往不是自动出现的，珍贵的情报和有用的 信息需要下一番功夫才能获得。 （2）通过整理、记忆，构成信息接受处理系 统。对信息的处理不是简单的堆砌叠加， 应当加工整理，去粗取精，去伪存真。
系统2、3、4、5均属于冗余系统。
2.4.4 如何提高的系统可靠性？
（1）选用可靠度高的设备元 部件。

能否无止境地提高构成设 备的元部件的可靠性?

答:不能。因为可靠性的提 高不仅受到技术(水平、功 能)发展水平的限制，而且 还受到经济因素的制约。
例：除尘器降噪、汽车尾气净化。
如何提高的系统可靠性？
Байду номын сангаас
将上式的分子、分母同乘以 N ，则。 n N f (t ) dR(t ) (t ) N t N n R(t ) R(t )dt 1 (t )dt R(t ) R(t )
1 将上式积分 (t )dt dR(t ) 0 0 R(t )
的程序，需要观察每次信息处理的结果之后再 选择信息处理的方法。是动态、非正常的信息 处理。