系统安全分析
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故障率是时间t的函数，也记为λ(t)，称为故障率（失效率）函数，有时也 称为风险函数。故障率是在时刻t尚未失效产品，在t+△t的单位时间内发 生故障的条件概率。即它反映t时刻故障的速率，也称为瞬时故障率。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
4）可靠性度量指标（1）---概率度量
可靠度(Reliability)：是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规 定功能的概率，一般用R表示。
分类： 随机失误--人的动作、行为的随机性质引起的人为失误。 系统失误--工作条件方面的问题，或人员的不正常状态引起的。 偶发失误--由于某种偶然出现的意外情况引起的过失行为，或者事
先难以预料的意外行为。
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（2）人心理紧张与失误
心理紧张影响因素： （1）工作任务； （2）酗酒、疲劳、生理等身体状况因素； （3）工作场所照明不良、温度异常以及噪声等物理因素； （4）个人的经验、技能因素。
工作 t1
τ1
修复
工作 t2
τ2
修复
工作 t3
τ3
修复
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2.2 系统可靠性分析
6）设备（元件）可靠度计算-----部分高校考研内容
计算依据：故障时间分布函数 。 举例：故障时间分布函数为负指数分布。
故障发生概率
平均故障时间（就是平均工作了这么长时间后系统出现故障） 数学期望
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
10）提高系统可靠度途径
➢提高设计可靠性
➢ 设置安全系数
➢ 降低许用值
➢ 冗余设计
➢ 故障—安全设计
➢提高系统维修效果
➢
预防性维修
➢
修复性维修
➢提高安全监控系统可靠性
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2.3 安全检查表
1）安全检查
日常安全管理的重要方法之一，是发现设备不安全状态和人不安全行 为的有效途径，也是消除事故隐患的重要手段之一。
维修度：可维修系统在规定的条件下维修时，在规定的时间内完成维 修的概率，通常用M（t）表示。
维修概率密度函数：
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2.2 系统可靠性分析
5）可靠度和维修度的时间度量1------部分高校考研内容
不可修复系统
故障前平均工作时间（MTTF）：故障前平均工作时间是指不可修复的 产品，由开始工作直到发生故障前连续的正常工作时间。 本质是连续正常工作时间的平均值，若知道元件故障密度函数，则：
（1）串联系统可靠性
➢组成系统的任一元素发生故障都会导致系统故障。 ➢系统故障时间是最先发生故障的元素故障时间。
串联系统的各元素的故障时间相互独立时：
系统可靠度 系统故障概率
互补
系统故障率 系统故障时间
倒数
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2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
（2）并联系统可靠性 ➢只有组成系统的所有元素发生故障时，系统才发生故障。 ➢系统故障时间是所有元素故障时间的累和。 系统的各元素的故障时间相互统计独立时：
系统安全分析
2.1 概述
2）系统分析方法分类
数理方法分类： 定性分析：安全检查表、预先危险性、危险与可操作性 定量分析：故障类型与影响分析（危险度）、事件树分析、 事故树分析
逻辑方法分类： 归纳法：原因 → 危险源 安全检查表、预先危险性、故障类型与影响分析、 危险与可操作性研究、事件树分析 演绎法：危险源 → 原因 事故树分析、因果分析
系统安全分析
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2020/12/5
系统安全分析
2 系统安全分析
本章学习目标：
1.掌握系统安全分析定义、内容、分析方法选择原则； 2.熟悉几种常用分析方法； 3.了解各方法的适应性条件。
本章重点：
1.掌握系统分析方法的应用条件； 2.掌握系统安全分析方法的分析步骤、内容。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
故障密度（函数）和故障率（函数）之间的区别
定义
故障密度 相对全样本而言
故障率 相对t时刻尚未失 效的样本而言
公式形式
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
5）维修度与维修率---概率度量
维修率：是指系统维修进行到某一时刻尚未完成维修，在此后单位时 间内完成维修的比率，用 表示。
分类
时间上： 定期性检查 不定期检查
性质上： 普遍检查 专业检查 季节性检查
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系统安全分析
2.3 安全检查表
安全检查的内容
（1）查思想 安全意识和安全素质。
（2）查制度 制度是否全、有无执行。
（3）查纪律 劳动纪律执行情况、安全生产责任制落实情况。 （4）查领导（即查管理） 工程项目中是否实行了 “三同时”原则：同时设计、同时施工、同时投产。 管生产必须管安全。安全机构是否全。领导是否重视安全。 （5）查隐患 设备不安全因素或事故隐患；劳动者是否存在不安全行为等。
（5）专业性安全检查表 专业机构及职能部门进行检查用，多用于定期和季节性检查。
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2.3 安全检查表
安全检查表适用范围及特点
（1）适用范围 工程的设计、建设、生产各个阶段，甚至结束（或关闭）。
平均无故障时间内故障概率：
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2.2 系统可靠性分析
6）设备（元件）可靠度计算-----部分高校考研内容
例 某设备运转7000h，共发生10次故障。若故障间隔时间服从负 指数分布，试计算该设备的平均故障间隔时间以及从开机运转到工 作1000h后的可靠度。
解：平均故障间隔时间为：
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2.2 系统可靠性分析
2）可靠性要素
耐久性：产品使用无故障性或使用寿命长就是耐久性。 可维修性：当产品发生故障后，能够很快很容易的通过维护或维 修排除故障。 设计可靠性：设计的时候必须充分考虑产品的易使用性和易操作 性，这就是设计可靠性。
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2.2 系统可靠性分析
不可靠度（Falibility）：就是产品在规定条件下，在规定时间内未完成 规定功能的概率，也称累积失效概率，一般用F表示。
根据定义
为故障密度函数
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2.2 系统可靠性分析
4）可靠性度量指标（2） ---概率度量
失效(Invalidation)：是指产品丧失规定功能称为失效。 失效率（Failure Rate）：也称故障率，是指工作到某时刻尚未失效的产 品，在该时刻后单位时间内失效的概率。
工作1000h的可靠度为：
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2.2 系统可靠性分析
7）典型故障次数分布函数
当故障时间服从负指数 分布时，及故障发生率为常数，一定时间内故障 发生次数N(t)服从泊松分布。
自时刻t=0到t时刻，发生n次故障的概率为（以λt为参数的泊松分布）：
到t时刻发生不超过n次故障的概率： 到t时刻平均发生n次故障的概率：
（6）查事故处理 是否按“四不放过”（事故原因不清不放过、事故责任人和广大职工没有 受到教育不放过、没有制定出防范措施不放过、责任人不处理不放过）要 求进行处理。
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2.3 安全检查表
2）安全检查表
概念：运用事先列出的问答提纲，对系统及其部件进行安全设计、检 查、事故预测，并将结果用表格形式展现的安全分析方法。
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2.2 系统可靠性分析
5）可靠度和维修度的时间度量2------部分高校考研内容
可修复系统 平均故障间隔时间（MTBF）：是指产品发生了故障后经修理或更换零 件仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。
平均故障修复时间（MTTR ）：是指产品出现故障后到恢复正常工作时所 需要的时间。
3）故障
故障(Failure)：指系统、设备、元件等在运行过程中性能低下，不 能实现预定功能的状态。
故障时间：系统、设备、元件等从投入使用开始到发生故障所经历 的时间。
寿命：系统、设备、元件不能恢复时，故障时间即为它们的寿命。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
3）故障
故障率：指正常工作到某时刻的系统、设备和零件，在此后单位时间内 所发生事故的比率，用λ表示，在系统安全分析中经常使用这一指标。
消除紧张心理因素的主要途径：训练、教育。
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（3）人员操作可靠度分析模型 人认知可靠性模型（HCR）：异常情况下，时间充裕度对人为失误概率 的影响。
式中 t T0.5
—— 可供选择、执行恰当行为的时间 —— 选择、执行恰当行为时间的平均值
2.3 安全检查表
安全检查表种类
（1）审查设计的安全检查表 新建、改建、扩建的厂矿企业，革新、挖潜的工程项目必须考虑相应的 安全问题，可利用安全检查表进行安全分析。
（2）厂级安全检查表 用于全厂性的安全检查，重点是全厂大的系统方面的检查。
（3）车间安全检查表 用于车间定期性的检查。重点是设备、运输、加工的不安全状态和人的不 安全行为方面。 （4）工段及岗位安全检查表 用于岗位自检、互检和安全教育，重点是多发性事故隐患的排查。
A、B、C —— 与人员行为层次有关的系数
行为层次
A
B
C
根据出现的现象下意识反 规做射 则出反应
0.407 0.601
0.7 0.6
1.2 0.9
根据现象，按规则要求知做识出反应 0.791
0.5
0.8
根据现象，操作者分析后做出反应
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（4）人为失误率预测技术（THERP） 单元操作人员失误概率：
E= k P1 P2
式中，P1——基本失误概率，取决于单元操作特征和人机匹配情况； P2——失误发生后没有纠正的概率； k —— 考虑操作者紧张的系数。
➢上述参数可通过查表获得。
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2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
几个关键词： （1）事先编制 （2）对工艺、设计和作业熟悉的人员编制表格 （3）将系统分割成若干子系统，逐项落实
特点
（1）重点突出、避免遗漏； （2）可实现安全检查规范化、标注化； （3）减少人为因素，提高检查水平； （4）可落实安全生产责任制。 （5）操作简单，易于普及
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系统安全分析
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。 “规定时间”是指产品规定了的任务时间。 “规定功能”是指产品规定了必须具备的功能及其技术指标。
狭义可靠性（Specific Reliability）：狭义可靠性是系统在使用期间 没有发生故障的性质。
广义可靠性（Generalized Reliability）：可靠性是指使用者对产品 的满意程度或对企业的信赖程度。
系统安全分析
2.1 概述
系统安全分析内容
危险因素分析
系统
故障或事故
（1）诱发或直接导致事故的因素及其相互关系 （2）环境条件、设备、人员等因素 （3）对控制或消除危险因素的措施或方法进行分析 （4）对安全防护措施进行分析 （即将执行的方法本身是否存在安全隐患）
（5）事故后果进行分析
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系统可靠度 系统故障概率
互补
系统平均故障时间
随着并联系统元素数目的增加，系统平均故障时间增加，可靠性增 加，但仅增加1/n所以不宜多加。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
（3）计算举例-----汽车制动系统可靠性
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
生产事故中有50~90%是因人员操作失误导致。
（1）人为失误及其分类 人为失误：是指工作人员在生产、工作过程中导致实际要实现的功能与所 要求的功能不一致。
人为失误发生环节： 计划、设计、制造、安装、使用、维修以及管理等 所有过程。
系统安全分析
2.1 概述
来自百度文库
系统安全分析
概念 目的 方法
运用系统工程的原理和方法， 辨识安、全分检析查系表统中的危险因 素的行查，各定明预故对危性系先障导险或统危类致因定中险型系素量的性与统及描危分影故其述险析响障关的因分或联一素析事性种。故进科 学方危法险。与可操作性研究
事件树
事故树
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事件过程分类： 静态分析法：安全检查表、预先危险性、事故树分析、 故障类型与影响分析、危险与可操作性研究 动态分析法：事件树分析、因果分析
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
1）定义
可靠性：产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。 可通过可靠度、失效率、平均无故障间隔等衡量可靠性。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
4）可靠性度量指标（1）---概率度量
可靠度(Reliability)：是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规 定功能的概率，一般用R表示。
分类： 随机失误--人的动作、行为的随机性质引起的人为失误。 系统失误--工作条件方面的问题，或人员的不正常状态引起的。 偶发失误--由于某种偶然出现的意外情况引起的过失行为，或者事
先难以预料的意外行为。
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（2）人心理紧张与失误
心理紧张影响因素： （1）工作任务； （2）酗酒、疲劳、生理等身体状况因素； （3）工作场所照明不良、温度异常以及噪声等物理因素； （4）个人的经验、技能因素。
工作 t1
τ1
修复
工作 t2
τ2
修复
工作 t3
τ3
修复
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2.2 系统可靠性分析
6）设备（元件）可靠度计算-----部分高校考研内容
计算依据：故障时间分布函数 。 举例：故障时间分布函数为负指数分布。
故障发生概率
平均故障时间（就是平均工作了这么长时间后系统出现故障） 数学期望
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2.2 系统可靠性分析
10）提高系统可靠度途径
➢提高设计可靠性
➢ 设置安全系数
➢ 降低许用值
➢ 冗余设计
➢ 故障—安全设计
➢提高系统维修效果
➢
预防性维修
➢
修复性维修
➢提高安全监控系统可靠性
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2.3 安全检查表
1）安全检查
日常安全管理的重要方法之一，是发现设备不安全状态和人不安全行 为的有效途径，也是消除事故隐患的重要手段之一。
维修度：可维修系统在规定的条件下维修时，在规定的时间内完成维 修的概率，通常用M（t）表示。
维修概率密度函数：
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2.2 系统可靠性分析
5）可靠度和维修度的时间度量1------部分高校考研内容
不可修复系统
故障前平均工作时间（MTTF）：故障前平均工作时间是指不可修复的 产品，由开始工作直到发生故障前连续的正常工作时间。 本质是连续正常工作时间的平均值，若知道元件故障密度函数，则：
（1）串联系统可靠性
➢组成系统的任一元素发生故障都会导致系统故障。 ➢系统故障时间是最先发生故障的元素故障时间。
串联系统的各元素的故障时间相互独立时：
系统可靠度 系统故障概率
互补
系统故障率 系统故障时间
倒数
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2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
（2）并联系统可靠性 ➢只有组成系统的所有元素发生故障时，系统才发生故障。 ➢系统故障时间是所有元素故障时间的累和。 系统的各元素的故障时间相互统计独立时：
系统安全分析
2.1 概述
2）系统分析方法分类
数理方法分类： 定性分析：安全检查表、预先危险性、危险与可操作性 定量分析：故障类型与影响分析（危险度）、事件树分析、 事故树分析
逻辑方法分类： 归纳法：原因 → 危险源 安全检查表、预先危险性、故障类型与影响分析、 危险与可操作性研究、事件树分析 演绎法：危险源 → 原因 事故树分析、因果分析
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2 系统安全分析
本章学习目标：
1.掌握系统安全分析定义、内容、分析方法选择原则； 2.熟悉几种常用分析方法； 3.了解各方法的适应性条件。
本章重点：
1.掌握系统分析方法的应用条件； 2.掌握系统安全分析方法的分析步骤、内容。
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
故障密度（函数）和故障率（函数）之间的区别
定义
故障密度 相对全样本而言
故障率 相对t时刻尚未失 效的样本而言
公式形式
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2.2 系统可靠性分析
5）维修度与维修率---概率度量
维修率：是指系统维修进行到某一时刻尚未完成维修，在此后单位时 间内完成维修的比率，用 表示。
分类
时间上： 定期性检查 不定期检查
性质上： 普遍检查 专业检查 季节性检查
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2.3 安全检查表
安全检查的内容
（1）查思想 安全意识和安全素质。
（2）查制度 制度是否全、有无执行。
（3）查纪律 劳动纪律执行情况、安全生产责任制落实情况。 （4）查领导（即查管理） 工程项目中是否实行了 “三同时”原则：同时设计、同时施工、同时投产。 管生产必须管安全。安全机构是否全。领导是否重视安全。 （5）查隐患 设备不安全因素或事故隐患；劳动者是否存在不安全行为等。
（5）专业性安全检查表 专业机构及职能部门进行检查用，多用于定期和季节性检查。
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2.3 安全检查表
安全检查表适用范围及特点
（1）适用范围 工程的设计、建设、生产各个阶段，甚至结束（或关闭）。
平均无故障时间内故障概率：
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系统安全分析
2.2 系统可靠性分析
6）设备（元件）可靠度计算-----部分高校考研内容
例 某设备运转7000h，共发生10次故障。若故障间隔时间服从负 指数分布，试计算该设备的平均故障间隔时间以及从开机运转到工 作1000h后的可靠度。
解：平均故障间隔时间为：
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2.2 系统可靠性分析
2）可靠性要素
耐久性：产品使用无故障性或使用寿命长就是耐久性。 可维修性：当产品发生故障后，能够很快很容易的通过维护或维 修排除故障。 设计可靠性：设计的时候必须充分考虑产品的易使用性和易操作 性，这就是设计可靠性。
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2.2 系统可靠性分析
不可靠度（Falibility）：就是产品在规定条件下，在规定时间内未完成 规定功能的概率，也称累积失效概率，一般用F表示。
根据定义
为故障密度函数
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2.2 系统可靠性分析
4）可靠性度量指标（2） ---概率度量
失效(Invalidation)：是指产品丧失规定功能称为失效。 失效率（Failure Rate）：也称故障率，是指工作到某时刻尚未失效的产 品，在该时刻后单位时间内失效的概率。
工作1000h的可靠度为：
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2.2 系统可靠性分析
7）典型故障次数分布函数
当故障时间服从负指数 分布时，及故障发生率为常数，一定时间内故障 发生次数N(t)服从泊松分布。
自时刻t=0到t时刻，发生n次故障的概率为（以λt为参数的泊松分布）：
到t时刻发生不超过n次故障的概率： 到t时刻平均发生n次故障的概率：
（6）查事故处理 是否按“四不放过”（事故原因不清不放过、事故责任人和广大职工没有 受到教育不放过、没有制定出防范措施不放过、责任人不处理不放过）要 求进行处理。
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2）安全检查表
概念：运用事先列出的问答提纲，对系统及其部件进行安全设计、检 查、事故预测，并将结果用表格形式展现的安全分析方法。
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2.2 系统可靠性分析
5）可靠度和维修度的时间度量2------部分高校考研内容
可修复系统 平均故障间隔时间（MTBF）：是指产品发生了故障后经修理或更换零 件仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。
平均故障修复时间（MTTR ）：是指产品出现故障后到恢复正常工作时所 需要的时间。
3）故障
故障(Failure)：指系统、设备、元件等在运行过程中性能低下，不 能实现预定功能的状态。
故障时间：系统、设备、元件等从投入使用开始到发生故障所经历 的时间。
寿命：系统、设备、元件不能恢复时，故障时间即为它们的寿命。
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2.2 系统可靠性分析
3）故障
故障率：指正常工作到某时刻的系统、设备和零件，在此后单位时间内 所发生事故的比率，用λ表示，在系统安全分析中经常使用这一指标。
消除紧张心理因素的主要途径：训练、教育。
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（3）人员操作可靠度分析模型 人认知可靠性模型（HCR）：异常情况下，时间充裕度对人为失误概率 的影响。
式中 t T0.5
—— 可供选择、执行恰当行为的时间 —— 选择、执行恰当行为时间的平均值
2.3 安全检查表
安全检查表种类
（1）审查设计的安全检查表 新建、改建、扩建的厂矿企业，革新、挖潜的工程项目必须考虑相应的 安全问题，可利用安全检查表进行安全分析。
（2）厂级安全检查表 用于全厂性的安全检查，重点是全厂大的系统方面的检查。
（3）车间安全检查表 用于车间定期性的检查。重点是设备、运输、加工的不安全状态和人的不 安全行为方面。 （4）工段及岗位安全检查表 用于岗位自检、互检和安全教育，重点是多发性事故隐患的排查。
A、B、C —— 与人员行为层次有关的系数
行为层次
A
B
C
根据出现的现象下意识反 规做射 则出反应
0.407 0.601
0.7 0.6
1.2 0.9
根据现象，按规则要求知做识出反应 0.791
0.5
0.8
根据现象，操作者分析后做出反应
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
（4）人为失误率预测技术（THERP） 单元操作人员失误概率：
E= k P1 P2
式中，P1——基本失误概率，取决于单元操作特征和人机匹配情况； P2——失误发生后没有纠正的概率； k —— 考虑操作者紧张的系数。
➢上述参数可通过查表获得。
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2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
几个关键词： （1）事先编制 （2）对工艺、设计和作业熟悉的人员编制表格 （3）将系统分割成若干子系统，逐项落实
特点
（1）重点突出、避免遗漏； （2）可实现安全检查规范化、标注化； （3）减少人为因素，提高检查水平； （4）可落实安全生产责任制。 （5）操作简单，易于普及
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“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。 “规定时间”是指产品规定了的任务时间。 “规定功能”是指产品规定了必须具备的功能及其技术指标。
狭义可靠性（Specific Reliability）：狭义可靠性是系统在使用期间 没有发生故障的性质。
广义可靠性（Generalized Reliability）：可靠性是指使用者对产品 的满意程度或对企业的信赖程度。
系统安全分析
2.1 概述
系统安全分析内容
危险因素分析
系统
故障或事故
（1）诱发或直接导致事故的因素及其相互关系 （2）环境条件、设备、人员等因素 （3）对控制或消除危险因素的措施或方法进行分析 （4）对安全防护措施进行分析 （即将执行的方法本身是否存在安全隐患）
（5）事故后果进行分析
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系统可靠度 系统故障概率
互补
系统平均故障时间
随着并联系统元素数目的增加，系统平均故障时间增加，可靠性增 加，但仅增加1/n所以不宜多加。
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2.2 系统可靠性分析
9）系统可靠度计算
（3）计算举例-----汽车制动系统可靠性
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2.2 系统可靠性分析
8）人员操作可靠度
生产事故中有50~90%是因人员操作失误导致。
（1）人为失误及其分类 人为失误：是指工作人员在生产、工作过程中导致实际要实现的功能与所 要求的功能不一致。
人为失误发生环节： 计划、设计、制造、安装、使用、维修以及管理等 所有过程。
系统安全分析
2.1 概述
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系统安全分析
概念 目的 方法
运用系统工程的原理和方法， 辨识安、全分检析查系表统中的危险因 素的行查，各定明预故对危性系先障导险或统危类致因定中险型系素量的性与统及描危分影故其述险析响障关的因分或联一素析事性种。故进科 学方危法险。与可操作性研究
事件树
事故树
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事件过程分类： 静态分析法：安全检查表、预先危险性、事故树分析、 故障类型与影响分析、危险与可操作性研究 动态分析法：事件树分析、因果分析
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2.2 系统可靠性分析
1）定义
可靠性：产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。 可通过可靠度、失效率、平均无故障间隔等衡量可靠性。