1、第一章 安全科學基礎第一講 安全問題與安全科學發展歷程教學目的 通過本講的學習，使同學們了解安全問題、國內外安全科學的發展歷程，掌握安全科學發展的三個階段，安全科學的哲學基礎。教學重點1 安全科學發展的三個階段2 安全科學的哲學基礎教學難點1 安全科學的哲學基礎第一節 安全問題與安全科學發展歷程一、安全問題在遠古的石器時代，人類的安全問題主要來自自然災害，人們一切活動受周圍環境控制，處于被動適應地位。跨入農業社會后，人類的安全問題來自自然災害和人為災害。在工業時代，人類的安全問題包括以下幾個方面：（一）   大氣污染問題大氣污染主要包括有毒氣體污染和粉塵污染。（二）

2、0;  核災害此類災害主要是由于核反應堆失控而造成的人員傷亡和動植物滅絕，還有核能所帶來的環境災害不能低估。（三）   化學污染問題它污染了空氣和水源、侵蝕了土壤、擾亂了大氣循環、化學循環和生物循環，使地球患上了“綜合不適癥”。（四）   航天航空工業災害隨著通訊和交通工具的現代化，地球變得越來越小，人們可以在24小時內環球旅行一次，但空難、海難和車禍也使人們心有余悸。（五）   交通運輸事故目前，8名分別來自澳大利亞、美國和英國的科學家就一項2000年公路安全藍圖的計劃進行研究，估計在未來15年中，全世界將有600萬人死于

3、公路交通事故，35000萬人因車禍受傷。這遠遠超過有史以來任何一年戰爭傷亡人數，或瘟疫死亡人數。這就使安全問題隨著人類科學技術和文明程度的提高由戰爭、傳染病轉到交通、污染方面了。（六）   工業、礦山災害 現代工業是一把“雙刃劍”，不僅創造了巨大的財富，而且為人類帶來了前所未有的各種災害。它在很大程度上改變了災害的原有屬性，使許多自然災害成為人為災害，使許多危害程度輕的災害上升為人類無法控制、造成巨大損失的災難。煤礦開采不但給環境帶來了巨大災害，也給采礦工作者造成了沉重傷害。技術在人類的生產和生活中越來越變的普及化、復雜化和大規模化，使得技術帶來的益處與惡果之間的

4、矛盾越來越激烈和尖銳，迫切需要發展一門新的交叉科學安全科學。二、安全科學的發展歷程（一）我國安全科學的發展歷程。我國安全科學的發展大體可分為兩個階段：第一階段從建國初期到70年代末。勞動保護的行政管理和業務監督都得到了較好的發展，設立了專門機構并配備了相當數量的專職人員。第二階段從70年代末到現在。勞動保護的行政管理和宣傳教育工作得到加強。30余所設置安全工程本科專業的學校和20余所設置安全工程專科教育的學校。已形成包括學歷教育、繼續工程教育、職工安全教育和官員安全教育的完整教學體系。（二）國外安全科學的發展歷程。起初，資本所有者把損害工人的生命和健康，壓低工人的生存條件本身看作不變資本使用上

5、的節約；后來不得不拿出一定資金改善工人的勞動條件；再來發展到系列的安全科學有關的組織和科研機構。到70年代末，安全教育已經在美國發展起來。日本在研究安全方面雖起步較晚，但發展卻較快。綜上所述，安全科學的發展分為三個階段：經驗型階段（事后反饋決策型）：長期以來，人們認為安全僅僅以技術形式依附于生產，從屬于生產，僅僅在事故發生后進行調查研究、統計分析和采取整改措施，以經驗作為科學，安全處于被動局面，人們對安全的理解與追求是自發的模糊的。事后預測型（預期控制型）：人們對安全有了新的認識，運用事件鏈分析、系統過程化、動態分析與控制等方法，達到防治事故的目的。總之傳統的安全技術建立在事故統計基礎上，這基

6、本屬于一種純反應式的。安全科學缺乏理性，人們僅僅在各種產業的局部領域發展和應用不同的安全技術，以至對安全規律的認識停留在相互隔離、重復、分散和彼此缺乏內在聯系的狀態。綜合系統論（綜合對策型）：認為事故是人、技術與環境的綜合功能殘缺所致，安全問題的研究應放在開放系統中，安全具有科學性、系統性、動態性的特點。從事故的本質中去防治事故，揭示各種安全機理并將其系統化、理論化，變成指導解決各種具體安全問題的科學依據，在這一階段中安全科學不僅涉及人體科學和思維科學，而且涉及行為科學、自然科學、社會科學等所有大的科學門類。第二節 安全科學的哲學基礎一、 安全與危險的統一性與矛盾性（重點）（一） 安全的相對性

7、1 絕對安全狀態不存在2 安全標準是相對的3 對安全的認識是不斷深化的（二） 危險的絕對性危險存在于一切系統的任何時間和空間中。（三） 安全與危險的矛盾性1 對立性：安全度越高危險勢就越小； 安全度越小危險勢就越大。2 統一性：互相依存，共處統一體中；存在著向對方轉化的趨勢。二、 安全科學的聯系觀和系統觀客觀世界普遍聯系的觀點是唯物辯證法總的特征之一。安全科學欲反映對安全與危險造成影響的因素的內在規律性，必須全面地分析各要素，利用各個學科已取得的成果，對開放的大系統進行分析和綜合，找出安全的客觀規律和實現途徑。在安全領域中，各種安全和危險要素很多，疊加在一起整體影響力會大大增加，所以為了實現系

8、統總體功能向有利的方向發展，我們必須對各要素統籌兼顧，增加安全因子的整體功能，削弱危險因子的整體功能。決不能頭痛醫頭、彼此隔離，那樣會大大降低系統的安全功能。三、 安全中的質變與量變哲學中的量變與質變，在安全科學中表現為流變與突變。統一性表現在三個方面：1 流變與突變的相對性。離開了流變，就無所謂突變；離開了突變，流變也無從談起。2 流變與突變的層次性在不同物質層次上，流變和突變有具體表現形式。低層次的突變，高層次可能屬于流變。3 流變與突變的相互轉化四、 安全問題的簡單性和復雜性，精確性和模糊性（一） 簡單性和復雜性1 復雜性：安全系統中包含無窮多層次的矛盾，形成極為復雜的結構和機制，與外部

9、世界又有多種多樣的聯系，存在多種相互作用。2 簡單性：（1）復雜系統可分解成簡單要素、單元；（2）復雜系統內外部的聯系遵循簡單的規律。（二） 精確性和模糊性（難點）安全科學的認識，總是從模糊走向精確，模糊和精確是辨證統一的。模糊性可以說明精確性，適當的模糊反而精確。但是，模糊定性描述的邊界太廣，將會降低安全程度。在具體情況下，有必要處理好精確性和模糊性的關系。五、 安全事件的必然性和偶然性必然性就是客觀事物的聯系和發展中不可避免，一定如此的趨勢。偶然性是在事物發展過程中由于非本質的原因而產生的事件，它在事物的發展過程中可能出現，也可能不出現，可以這樣出現，也可以那樣出現。比如，具有自燃傾向的煤

10、在富氧和蓄熱的條件下必然自燃，但條件的具備帶有很大的偶然性，且這種偶然性完全服從于火災系統內部隱藏的必然性。二者相互聯系，相互依賴，在一定條件下相互轉化。安全科學在分析認識問題上要做到：1 一切從實際出發2 在普遍聯系中把握事物的本質3 在動態中把握安全規律4 矛盾分析法小結本次課主要講述了安全問題，安全科學的發展歷程及其哲學基礎。重點是安全科學的哲學基礎。課堂討論題教材第一頁有一句話，“現代高科技的發展更是喜憂摻半”試討論之。思考題安全科學的精確性和模糊性。作業題1 安全科學的發展從理論上分為哪幾個階段？2 試論述安全科學的哲學基礎？第二講 安全科學的定義、性質、對象及分類教學目的 通過本講

11、的學習，使同學們理解安全科學的定義、安全科學的研究對象，掌握安全科學的學科體系、可靠性的基本概念。教學重點1 安全科學的研究對象2 安全科學的學科體系3 可靠性的基本概念教學難點 可靠性的基本概念第三節 安全科學的定義、性質、對象及分類一、 安全科學的定義正如管理學雖然有100多年的理論和實踐史，但其概念、定義仍不統一一樣，安全科學從它誕生的那天起，安全工作者對安全科學的定義各有論述，也不統一。目前，本質特征內容如下：（1） 體現本質安全從本質上達到事物或系統的安全最適化。（2） 體現理論性、科學性安全科學不是簡單的經驗總結或推測，要具有科學的理性，不但要研究實現安全目標的技術方法和手段，而且

12、要研究安全的理論和策略。（3） 體現交叉性把相關學科的理論和方法綜合起來，形成系統的理論。（4） 體現研究對象的全面性安全科學的研究對象包括人類生存和發展過程中面臨的一切負效應。（5） 體現人、經濟、環境和技術功能最優化二、 安全科學的研究對象（1） 安全科學的哲學基礎（2） 安全科學的基本理論（3） 安全工程與技術（4） 安全科學的經濟規律三、 安全科學的學科體系（重點）安全系統是人（men）技術(Technology)環境（Environment）構成的復合系統MET(圖1-1)。7個基本子系統提出的安全命題M（人子系統）：安全心理、安全生理、安全教育E（環境子系統）：物化環境（勞動衛生環

13、境、防塵、防毒等），理化環境（社會環境、社會倫理）T（技術子系統）：可靠性理論、防火、防爆、機電安全等MT（人機子系統）：人機關系、人機設計ME（人環境子系統）：人環境關系，職業病理，環境標準ET（機環境子系統）：環境監測，自動監控MET（人機環子系統）：安全系統工程，安全管理工程，安全法學，安全經濟學。安全科學技術的體系結構：（1） 哲學層次是安全哲學（2） 科學層次是安全科學（3） 基礎科學層次是安全學（4） 安全技術科學層次安全學結合不同工程學分支形成的具體技術原理與方法。（5） 工程技術層次是安全工程五個層次的知識內容：綜向相互交叉，互為基礎；橫向相互聯系，協同作用。第四節 可靠性及基

14、本事件發生概率計算一、 可靠性的基本概念1 可靠性研究對象在規定條件下、規定時間內，完成規定功能的能力。2 可靠度與不可度可靠度：研究對象在規定條件下，規定的時間內、完成規定功能的概率。記為R。不可靠度：研究對象在規定的條件下和規定時間內喪失規定功能的概率。記為F。可靠度和不可靠度是一完備事件組。有R+F=1或R=1-F假設：N0個研究對象在規定條件下工作到某規定時間有Nfm個研究對象失效。每個單位時間t內失效的研究對象數為Nfi,則有在tm時間內發生失效的概率為Fm：當t0時，令f(t)= ，則。f(t)是以t為隨機變量的概率密度函數，即失效密度函數。F(t)是概率分布函數，即累積失效分布函

15、數，或不可靠度函數。設在t時間內殘存的未失效研究對象數為Ns(t)，則 R(t)、F(t)和f(t)三者的關系如圖1-11所示。小結本次課主要講述了安全科學的定義、研究對象、學科體系以及安全科學的數理基礎之一可靠與可靠度的概念等內容。思考題1 教材中圖1-2，關于安全科學學科體系層次是否完整，各個層次之間的關系是什么？2 系統的可靠性與系統的可靠度有無區別？作業題1 安全科學的研究對象是什么？2 安全系統基本元素結構關系是什么？第三講 基本事件發生概率計算教學目的 通過本講的學習，使同學們掌握故障率與維修度、系統的壽命過程。理解可維修系統的有效度、設備故障率、人的失誤率。教學重點1 故障率與維

16、修度2 系統的壽命過程3 設備故障率教學難點1 故障率與維修度3 故障率與維修度（1） 故障率研究對象在某時刻t的單位時間內發生故障的概率用下式定義：（2） 維修度可維修系統在規定條件下和規定時間內，完成維修的概率。在時間t內完成維修的概率M(t)，是停工時間tD的分布函數4 系統的壽命過程平均無故障時間：正常狀態的非修復系統過渡到故障狀態的工作時間期望值。MTTF（Mean Time To Failure）平均故障間隔時間：正常狀態的可修復系統過渡到故障狀態的工作時間期望值。MTBF（Mean Time Between Failure）設產品壽命x的分布函數和分布密度分別為F(t)=P(xt

17、)，f(t)=dF(t)/dt (t0)在時刻t的可靠度R(t)=P(x>t)=1-F(t)R(t)=-f(t) , dF(t)=dR(t)稱隨機變量x的數學期望為產品的平均壽命，記為，則有例1：設有一產品的壽命x服從指數分布，求平均壽命解: x服從指數分布，故有R(t)=e-xt,t0其平均壽命5 可維修系統的有效度系統在規定條件下，在任意時刻正常的概率，記為A(t)。二、基本事件發生概率計算基本事件的發生概率主要由設備的故障率和人的失誤概率決定。1 設備故障率：單位時間內故障發生的概率。對于可修復系統設備的故障率，為實驗條件下得到的故障率，k為嚴重系數，取值為110。例2：某風門20

18、0d需修理一次，每次修理時間8h，則有：MTBF=200（d）=200×24=4800（h）MTTR=8(h)風門故障率為q=8/4808=0.0017對于不可修復系統，設備的單元故障概率為q=1-e-tt式中 t設備運行時間例3：上例中，若假設風門是一次性報廢，風門在正常運轉400h后，其故障概率即為：qT=1/4800×400=0.082 人的失誤率通常，人的失誤率在0.010.001之間，可乘一修正系數k(k=110)。小結本次課主要講述了故障率、維修度、平均壽命、有效度等概率。以及基本事件發生概率計算等內容。思考題1 試比較下列各對概念有無區別？并說明其意義1） 系

19、統的不可靠度與系統的失效率2） 系統的平均失效率與失效率3） 平均壽命與平均故障間隔4） 在同時刻的失效率與可靠度2 下面說法是否正確？并說明理由1） 若零件A比零件B的平均壽命大，那么，零件A的可靠度就比零件B的可靠度高；2） 若在同一時刻t0，零件A的失效率比零件B的失效率大，那么，在t0時刻零件A的可靠度就比零件B的可靠度小。作業題1 設有某零件的失效時間服從正態分布，且有=20000循環次和=2000循環次，求零件在19000循環次的可靠度和失效率。第四講 安全科學的流變突變規律教學目的 通過本講的學習，使同學們理解流變突變理論的物質觀、時空觀、運動觀，安全流變突變的定義體系。掌握安全

20、流變突變的基本特征、安全流變突變論、安全與危險的定義教學重點1 安全流變突變的基本特征2 安全流變突變論3 安全與危險的定義教學難點1 安全與危險的定義第五節 安全科學的流變突變規律一、 流變突變理論的背景知識“流變”一詞來源于古希臘，意即萬物皆流，萬物皆變。突變最初是1968年Thom在結構穩定性和形態發生學著作中提出的。（一） 流變突變理論的物質觀質中不僅包含定性的質，而且包含定量的質物質世界在不斷流變中突變。（二） 流變突變理論的時空觀一切流變突變現象離不開空間內物質的相互作用。（三） 流變突變理論的運動觀事物的屬性是在流變突變中顯示出來流變突變是一事物向另一事物轉變的流程。二、 安全流

21、變突變的基本特征“安全流變與突變”就是事物在發展過程中安全與危險的矛盾運動過程。（一） 礦山災害1 自燃火災OA段：煤與氧氣開始接觸氧化AB段：氧化速度減慢，氧化程度加深BD段：氧化速度加快D點：發生自燃火災C點：人為設置的報警點2 冒頂OA段：剛掘出新巷道變形速度遞減段AB段：穩定段BD段：圍巖壓力等條件變化，變形速度加快，發生冒頂3 煤與瓦斯突出OA段：損傷減速增加階段AB段：損傷穩定發展階段BC段：損傷加速段CD段：災害發展階段（二） 機械事故OA段：初期零部件跑合磨損段AB段：恒速磨損老化段BC段：與元器件壽命相關的加速磨損老化段（三） 社會變革縱軸表示矛盾的激化程度OA段：新秩序建立

22、過程中矛盾逐漸緩和階段AB段：新秩序建立后矛盾的穩定發展階段BC段：舊的管理體制阻礙生產力發展后的矛盾加劇階段（四） 人的衰亡過程1人的生命過程縱軸代表人體的衰老度OA段：少年時期人體發育速度逐漸減緩AB段：中青年其人體穩定衰老階段BC段：老年期加速衰老階段2 人的傷亡過程縱軸表示人體傷亡事故發生的概率OA段：初進入工作環境AB段：對工作環境和對象熟悉后BC段：工作時間增長人的精力開始分散（五） 安全流變突變論事物“安全流變與突變”的全過程為：當某一新事物誕生后的初期（OA階段），其損傷量隨時間呈減速遞增，新秩序在此期間逐漸形成和完善。當新秩序發展到成熟階段時（AB階段），完善的新秩序使損傷量勻速緩慢增加。經過一個穩定增加的時期后，原秩序將再次向無