吴超：安全科学方法系列80：系统安全控制的计量方法

1. 安全计量问题

安全计量是长期困扰安全工程界的老大难问题，由于安全与危险都是定性变量，一般只能根据经验或主观认识判断而定。这就很难避免人们实践和认识局限性的影响，主观臆断在所难免。因此，在已发表的安全计量方法以及有关数学模型中，不论计量原则、逻辑关系、表现形态，以及数模建模原则、函数形态等，均有较大分歧。控制论的出现及边缘学科的新成就，给安全计量问题开辟一条新的途径，在解决安全计量的客观依据以及建模中，可以克服主观倾向方面的缺陷。

2.安全定性分级法与危险指数法

安全工程学中，大都将风险度视为二维矢量，即以风险严重度和发生概率为二维矢量。在具体应用上，已有的具体计量方案大致可分两种：

1）以美国国防部标准为代表，把严重度以定性方法分为4级，发生概率以半定量（或定性）分为5级。这种方法概念清楚，简单易行，但是分级尺度较难掌握。

2）以美国DOW化学公司和英国帝国化学公司ICI、Mond厂为代表所提出的危险指数概念。根据危险源物质性质、参数等打分赋值，最后参照具体工程措施、管理措施等情况进行修正，经过连乘得出结果，即修正后的危险指数。这种处理方法的问题在于危险指数的赋值主要凭经验，客观根据不足，每个危险指数还须乘以一些修正系数，每个系数往往又是多个因子之积。根据误差传播原理，误差大为增加，危险分级有很大的波动，进而严重影响计量结果的准确度。

上述两种方法都是20世纪60年代所开发，数十年间虽经多次修订，但都属于局部修改，其指导思想和基本原则未变。

3. 安全控制的计量方案

安全控制系统中涉及两个参数，即危险度和控制能力。这两个参数如果可以通过系统辨识得出数值结果，因为它们都是集合变量，其构成元素、赋值方法及结构形式等，都可以根据一定的方法论和技术加以解决，从而也解决安全计量的问题。

例如，对于一个具体生产作业系统和环境，通常采用的方案为：

（1）危险源的危险指数H计量。

危险源发生概率绝对值的计算是十分困难的，危险指数的量纲具有概率的性质。一般地说，危险指数H受下列因素影响：1）采用的工艺、装置本质安全化水平；2）人在危险区作业时间；3）设计、工程质量存在的缺陷；4）作业环境中的不安全条件，如作业空间、照度、噪声等。

其中，本质安全化是指生产工艺系统防止事故发生的硬件措施，由它所决定的因素称之为固有危险指数h；人在危险区作业时间又称暴露时间的长短，显然和概率有关；设计、工程缺陷和作业环境中的不安全条件，一般地说不过是在某种程度上影响本质安全化水平，而不会影响到危险源全局。

因此，可将危险指数H定义为：H                     （1）

式（1）中，h_s—固有危险指数；E—暴露时间；k₁—设计、工程缺陷系数；k₂—环境缺陷系数。

固有危险指数可分为危险隔离（离开危险）、故障安全（基本安全）、故障风险（风险较大）3种基本类型。经过与3种具体作业方式组合衍生成为9种类型，赋值如表1所示。固有危险指数取值范围的逻辑意义是，表示其发生事故概率相对值的等级，因此取简单整数。 

表1 作业方式与危险指数赋值例子

（2）系统危险指数H₀计量。

系统无疑会包括很多危险源，如果设其危险指数的总和为，则系统危险指数H₀定义为危险指数的总和除以暴露时间总和：

                                               （2）

（3）控制能力C的计量。

例如，在企业中，控制能力C的内容涉及企业各级干部的安全意识、管理水平、人员素质以及安全信息系统的运作质量等很多方面的因素，而且都是定性变量。控制能力的计量应依据以下原则：

1）企业的综合控制能力应体现企业、车间、班组各层组织合同作用，并具有不同权重系数，车间级是基层控制系统通常应有较大的系数。

2）各层组织控制能力的组成元素，应狠抓与控制事故关联较大的重要因素。

3）控制能力C组成元素的赋值，必须在通过系统参数辨识后获得，要努力克服主观倾向性。