关于整体化系统安全分析模型的研究

  作者：郑晓敏         

  目前,用于系统安全分析的方法众多，方法之间又各有区别．各有适用范围，导致企业安全管理人员在日常的安全管理中，不能有效的选取恰当的分析方法进行系统安全分析。使得在系统安全分析方法的选择上针对性不强，方法单一，难以有效、彻底地调查分析系统危险有害因素。因此，亟需一种方法选择体系对已有的系统安全分析方法进行有效整合，以解决系统安全分析过程中系统性不强、全面性不足的问题。基于此，本文在总结各系统安全分析方法的基础上，根据“霍尔三维模型”的相关理论，结合“逻辑维”中分析问题的思维方法，以及典型行业在系统安全分析中方法选择的特点，确定出系统安全分析过程中最有效的单步分析方法和分析方法的循环组合，以实现对复杂巨系统的安全分析。

1  系统安全分析方法

    目前，系统安全分析方法可按照数理方法将分析方法分为定性和定量两类，定性分析方法主要包括：安全检查表分析(SCL. Safety Checklist Analy-sis)、预先危险性分析(PHA. Preliminary Hazard A．nalysis)、危险与可操作性分析(HAZOP.  Hazard andOperability Analysis)等；定量分析方法主要包括：事件树分析( ETA．Event Tree Analysis)、事故树分析（FTA. Fault Tree Analysis）、故障类型及影响分析(FMEA. Failure Mode and Effects Analysis)、原因一后果分析( CCA.  Cause - Consequence Analysis)和系统可靠性分析( SRA. System Reliability Analysis)等。将上述各分析方法进行归纳总结，可以将其分析步骤归纳如表1。

    通过表1可根据各方法的实施步骤进行系统安全分析，但在企业日常的安全管理中，所面临的大多为复杂多变的巨系统。而各系统分析方法又各有侧重，各有优点，仅靠其中的一个或两个分析方法，并不能全面、系统的辨识整个系统的危险有害因素，进而系统的安全评价工作也无法有效的开展。所以，对系统危险有害因素的辨识要做到“横向到边，纵向到底”，就需要综合多种分析方法对系统进行

分析。

2  系统安全评价基本流程

    通过对目前安全评价基本流程的分析调查，大致流程概述为：首先，确定被分析对象所属生命周期，即生命节点；其次，根据“安全评价类型”与“系统生命轴线”的关系，确定安全评价的类型；再次，根据系统特征和所选择的评价类型，选择恰当的系统安全分析方法。最后，根据分析结果进行评估，编写报告。基本流程如图1所示。

    图1介绍了安全评价的基本流程，但在具体的实现过程中，仍存在一些问题。例如Q1：“如何根据系统生命节点确定评价类型？即对于系统生命周期中的每一个生命节点需要进行哪些安全评价？”；Q2:“如何根据评价类型确定系统安全分析方法？即在确定了安全评价类型后，哪些安全分析方法适用于该评价类型？”；Q3：“如何选择方法组合进行深人分析？即在安全评价过程中，当需要选择多种分析方法时，哪些分析方法之间可以组合，达到协同、循环、深入的分析？”。由于图1中所展示的“安全评价基本流程”并未对上述问题进行详细说明，缺乏各步骤的实现细节，致使系统安全分析过程难以实现全面、系统、深入、细致的分析，系统安全评价也难以保证完整性。

    因此，在分析安全评价基本流程的基础上，本文提出了‘系统安全分析四阶段法”的思维模型，以解决Q1.Q2和Q3的问题。该四段法包括：“系统生命节点的确定阶段”、“评价类型的选择阶段”、“分析方法的确定阶段”和“组合矩阵的循环阶段”。在“评价类型的选择阶段”，提出了“评价类型确定表”；在“分析方法的确定阶段”，提出了“评价类型的安全分析方法使用推荐系数表”和“安全分析方法行业适用性推荐系数表”，用以指导系统安全分析方法的选择；在“组合矩阵的循环阶段”，提出了“安全分析方法组合矩阵”，通过该组合矩阵分析人员能在系统分析过程中准确地找到下一层分析方法，以实现对系统的全面深入分析。

3  系统安全分析四阶段法

3.1  第一阶段：系统生命节点的确定阶段

    为方便系统安全分析过程中确定系统所处生命周期的节点。以系统工程方法学为理论基础，利用霍尔三维模型中“时间维”的分类准则，将需要分析的对象（系统）按生命周期划分，得到所要分析系统的生命轴线，如图2。

    在系统分析的第一阶段，需要准确的确定目标系统的生命节点。针对分析对象的主要特征和工作运行内容，了解其功能结构。并根据当前系统主要工作内容和图2中系统生命轴线的划分方法，确定当前分析对象所处的生命周期节点。

3.2第二阶段：评价类型的确定阶段

    在系统生命节点确定后，为了能方便准确地确定当前评价工作的类型，通过对系统各阶段安全评价目标和需求的总结，并对各评价类型的目的及适用性范围进行归纳。同时依据“安监总局第36号令”和《安全评价通则》等法律规范的要求。将系统的各生命节点安全评价的需求与各评价类型目的的交集归人表中，并用“、√”表示映射对应关系，最终形成“评价类型确定表”（如表2），实现从、“系统生命节点”的划分到“安全评价类型”的确定过程。

利用表2的对应关系，便可以根据系统所在生命周期节点，确定当前系统应该完成的评价工作类型。

3.3第三阶段：分析方法的确定阶段

    明确当前系统所需的安全评价工作类型后，下一步需要确定初步安全分析方法。首先将各类分析方法整理归类，根据各安全评价方法的特点及适用范围，结合专家评议法（或专家评分法）对各分析方法进行分析、讨论，通过专家独立评分的均值A确定各评价方法在不同安全评价工作类型中的适用级别：

    式中：A表示专家评分的均值，n表示专家人数，a i表示第i个专家的评分。评分级别采用5分制，适用度优为5分，良为4分，中为3分，差为2分，不适用为1分。最后归纳总结得出“评价类型的安全分析方法使用推荐系数表”（如表3）。

    通过评价类型的安全分析方法使用推荐系数表，可以初步筛选出该阶段较适宜的评价方法集合。其次，由2015年最新修订的“安监总局第36号令”以及《安全评价通则》中对需要做安全评价的企业进行划分，共划分13类，这13类企业分别为“矿山”、“能源开采及供应”、“冶金”、“机械加工与制造”、“建筑”、“危化品”、“烟花爆竹及民爆”、“食品医药”、“仓储运输”、“商贸服务”、“纺织”、“水利工程“和“废品回收”。根据这13类企业的风险特点和资源结构特点，同样结合专家评议法，对各个系统安全分析方法的行业适应性进行独立评分，并统计得出各方法在不同行业中的适用性系数，如表4。

    最后，由表4得到的较适宜初步方法集合，并通过表5得到的方法集合进行交叉求集，便能得出在该行业中，需要完成某项安全评价类型时的最佳初步方法。

3.4第四阶段：组合矩阵的循环阶段

    根据初始分析检查结果，对系统中危险性较大的某个点、某种事故或某个设备等进行进一步详细的分析时，应通过各种分析方法的综合使用，全面的分析系统中的危险有害因素，发现系统中存在的潜在危险以及事故演化过程中导致事故发生的各个环节。因此，提出一种“循环组合矩阵模型”，该矩阵基于二元对比理论实现了常见系统分析方法的组合使用，通过该矩阵可有效的选取一种适用的分析方法对被分析对象进行下一步循环分析，解决了不同系统安全分析方法的组合搭配问题，如表5。

该矩阵的编制方式采用行优先式，主要反映各方法间的组合使用性。假设将上述矩阵表命名为为

“、√”则表示第i行的方法分析完成后，还可根据需要选择第j列的方法进行进一步的循环分析；若表中aij行中某项标记为“×”则表示第j列的方法不能与第i行方法组合，进行下一步的循环分析。现举例说明该表的使用方法如下：

    1)首先根据前3个阶段选定第一个适用的分析方法，在此假设选SCL进行分析；

    2)针对SCL的分析结果，当需要对某环节进行进一步分析时，则可从SCL所在的第一行中看出，可与SCL配合使用的有“a13-a8”6种方法，这时可根据第三阶段中的“推荐系数表”和研究对象的特征进行对比，从中选择一个作为第二个分析方法，在此假设选ETA，进行该环节的进一步详细分析。

    3)针对ETA的分析结果，当需要对ETA分析结果中风险较大的结果事件进行进一步分析时，可从ETA所在的第三行中“a31、a34、a37、a38”四种对应的方法中继续选择，在此假设选FTA，将需进一步分析的事件作为FTA顶事件进行分析。

    4)以此类推，循环分析，直到达到分析目的为止。

    从该组合矩阵可以看出：①除SRA外的所有安全分析方法，均可找到与之搭配的下一层分析方法，对问题做进一步的详细分析；②除HAZOP之外的所有分析方法，定性分析完之后均可根据SRA确定典型环节的可靠性数据，实现定量分析；③在利用SRA对典型环节的可靠性数据确定后，没有对应的下一层分析方法，即系统安全分析结束。

4  系统安全分析方法流程体系

    根据上述4个阶段的分析，利用霍尔三维模型的相关理论，结合逻辑维分析问题的方法，用既定的步骤和解决问题的逻辑将上述各个阶段串联起来，形成一套用固定套路完成系统安全分析的思维模型。该思维模型提出了系统安全分析中4个阶段的流程图，通过对系统生命周期节点的确定，对系统安全评价类型的确定，对初步安全分析方法的确定，到对系统进行安全循环分析。构建了一个利用多种分析方法组合的“系统安全分析四阶段法”的普适性思维模型。当对系统所有划分单元的危险有害因素及可能导致的后果和程度进行调查和安全分析后，并提出合理可行的安全对策措施时，为系统安全分析的结束。否则，继续对未能提出安全对策措施的单元存在的安全隐患进行下一轮的循环分析，见图3。

5  总结

    1)本文基于系统工程方法论中“霍尔三维模型”的相关理论，结合“逻辑维”中的思维方法，提出了一套普适性的系统自己的四阶段安全分析方法模型。通过该方法，安全管理人员能方法明确、思路清晰的完成系统安全分析评价工作。

    2)通过对常见系统安全评价方法的总结，并依据最新法律法规的更新，借助霍尔理论中“时间维”的分类准则，重新调整了系统各生命周期节点所适用的安全评价工作类型，形成了“评价类型确定表”。

    3)通过对比各种系统安全分析方法的特点和使用范围，并采用专家评议法对各分析方法在评价工作类型和行业类别中的适用性等级进行评分，提出了“评价类型的安全分析方法使用推荐系数表”和“安全分析方法行业适用性推荐系数表”，通过两种表的交叉集合能快速准确的确定出系统安全分析过程中的初步方法。解决了“在进行初始系统分析过程时，由于各系统所处行业的功能结构和风险因素不同，难以选择一种适用于该系统的分析方法”的问题。

  4)基于二元对比理论，提出了“安全分析方法组合矩阵”，通过该矩阵可有效选取一种适用的分析方法对被分析对象进行进一步循环分析，解决了不同系统安全分析方法的组合搭配问题。

6摘要：为了解决目前各系统安全分析方法侧重点不同，而分析对象又各有差异，在安全分析过程中各方法无法协同交叉使用，导致危险源辨识不够全面的问题。采用“霍尔三维模型”中，“逻辑维”分析问题的方法，研究了系统安全分析过程中的思维方式，提出了一种适用于企业安全分析的“系统安全分析四阶段法”。该方法明确了安全分析方法的选择过程，提出了系统安全分析方法循环使用的组合矩阵，并构建了系统自a的多阶段安全分析的普适性模型。