灾害事故致因理论.ppt

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1、1,第三章 灾害事故致因理论,张 韡,2,第三章 灾害事故致因理论,随着生产技术水平的不断提高，人们对事故的认识不断深化，事故致因理论也得到了不断的完善和提高，从简单的单因素理论逐步发展到不断增多的复杂因素的系统理论。,3,第三章 灾害事故致因理论,4,第一节 事故致因理论概述,事故致因理论的发展过程主要经历了三个历史时期：单一因素致因理论 人物合一致因理论 系统致因理论,5,第一节 事故致因理论概述,一、超自然致因理论在科学技术落后的古代，由于人们对自然界缺乏认识，往往把事故和灾害的发生看作是人类无法违抗的“天意”或“命中注定”，天意论是对事故原因的不可知论,6,第一节 事故致因理论概述,二

2、、单一因素致因理论1、英国的格林伍德（M.Greenwood）和伍兹(H.H.Woods）发现了事故频发倾向性理论2、由海因里希提出海因里希的工业安全理论，即海因里希因果连锁理论3、A.Mintz（明兹）和M.L.B（布卢姆）提出了事故遭遇倾向理论,7,第一节 事故致因理论概述,三、人物合一致因理论 1、轨迹交叉理论，人的因素和物的因素在事故致因中占有同样重要的地位2、能量意外释放论理论，事故是由能量的意外释放造成的3、管理失误论理论，事故都是管理上缺陷的反映,8,第一节 事故致因理论概述,四、系统致因理论 1、陈宝智教授提出的危险源理论，系统中存在的危险源是事故发生的原因2、混沌理论，系统条

3、件的微小变化都可能引起大量的能量意外释放，导致灾难性的事故,9,第二节 单一因素致因理论,3.2.1 事故频发倾向性理论一、个人事故频发倾向 919年，英国的M.Green wood（格林伍德）和 H.H.Woods(伍兹)对许多工厂里的伤亡事故数据中的事故发生次数按不同的统计分布（泊松分布、偏倚分布和非均等分布）进行了统计分析。,10,第二节 单一因素致因理论,(1)泊松分布(Poisson Distribution)当人员发生事故的概率不存在着个体差异时，即不存在着事故频发倾向者时，一定时间内事故发生次数服从泊松分布。事故的发生是由于工厂里的生产条件、机械设备方面的问题，以及一些其他偶然因

4、素引起的。,11,第二节 单一因素致因理论,(2)偏倚分布(Biased Distribution)一些工人由于胆怯或神经过敏，如果在生产操作过程中发生过一次事故，当再继续操作时，就有重复发生第二次、第三次事故的倾向。造成这种统计分布的是人员中存在少数有精神或心理缺陷的人,12,第二节 单一因素致因理论,(3)非均等分布(Distribution of Unequal Liability)当工厂中存在许多特别容易发生事故的人时，即每个人发生事故的概率不相同 事故的发生主要是由于人的因素引起的,13,第二节 单一因素致因理论,H.Farmer（法默）和Chamber（查姆勃）等人提出了事故频发倾

5、向(Accident Proneness)理论 所谓事故频发倾向(Accident Proneness)，是指个别容易发生事故的稳定的个人的内在倾向。根据这种理论，工厂中少数工人具有事故频发倾向，是事故频发的主要原因。,14,第二节 单一因素致因理论,预防事故措施人员选择。即通过严格的生理、心理检验，从众多的求职人员中选择身体、智力、性格特征及动作特征等方面优秀的人才就业。人事调整。把企业中的事故频发倾向者调整岗位或解雇。,15,第二节 单一因素致因理论,二、事故频发倾向理论的不足 过渡强调人的责任，或略了机器和环境对事故的影响其实，工业生产中对操作者的素质都有一定的要求，当人员的素质不符合生

6、产操作要求时，人在生产操作中就会发生失误或不安全行为，从而导致事故发生,16,第二节 单一因素致因理论,3.2.2 事故因果连锁论一、海因里希工业安全理论概述 海因里希的工业安全理论主要阐述了工业事故发生的因果连锁论、人与物的关系、事故发生频率与伤害严重度之间的关系、不安全行为的原因等工业安全中最基本的问题,17,第二节 单一因素致因理论,海因里希认为事故的主要原因是由于人的不安全行为或者物的不安全状态造成的，没有一起事故是由于人的不安全行为及物的不安全状态共同引起的，因此，研究结论是几乎所有的工业伤害事故都是由于人的不安全行为造成的,18,第二节 单一因素致因理论,二、事故发生频率与伤害严重

7、程度,19,第二节 单一因素致因理论,在每次事故发生之前已经反复出现了无数次不安全行为和不安全状态所以，应该在事故发生之前，在出现了不安全行为或不安全状态的时候，就采取改进措施,20,第二节 单一因素致因理论,三、海因里希因果连锁理论海因里希因果连锁理论，认为伤亡事故的发生不是一个孤立的事件，尽管伤害可能在某瞬间突然发生，却是一系列相互作用的原因事件相继发生的结果。事故的原因包括三个层次：直接原因，间接原因，基本原因,21,第二节 单一因素致因理论,人的不安全行为的形成,22,第二节 单一因素致因理论,物的不安全状态的形成,23,第二节 单一因素致因理论,海因里希将事故因果连锁过程包括五个因素

8、,24,第二节 单一因素致因理论,因果连锁理论事故过程,25,第二节 单一因素致因理论,事故预防基本原则：工程技术方面改进说服教育人事调整惩罚,26,第二节 单一因素致因理论,3.2.3 事故遭遇倾向理论A.Mintz（明兹）和M.L.B（布卢姆）认为事故的发生不仅与个人因素有关，而且与生产条件有关。于是提出了事故遭遇倾向理论（Accident Liability）事故遭遇倾向是指某些人员在某些生产作业条件下容易发生事故的倾向,27,第二节 单一因素致因理论,事故遭遇倾向理论主要论点为：1）当每个人发生事故的概率相等且概率极小时，一定时期内发生事故次数服从泊松分布。2）许多人发生事故是由于他们

9、行为的某种瞬时特征引起的 3）根据事故频发倾向理论，防止事故的重要措施是人员选择,28,第三节 人物合一致因理论,3.3.1 轨迹交叉理论 一、轨迹交叉理论的提出 斯奇巴（Skiba）指出，生产操作人员与机械设备两种因素都对事故的发生有影响，并且机械设备的危险状态对事故的发生作用更大些。他认为，只有当两种因素同时出现时，才能发生事故。,29,第三节 人物合一致因理论,轨迹交叉理论认为，在事故的发展进程中，人的因素和物的因素在事故致因中占有同样重要的地位。人的因素（不安全行为）运动轨迹与物的因素（不安全状态）运动轨迹的交点就是事故发生的时空。轨迹交叉论是一种从事故的直接和间接原因出发研究事故致因

10、的理论。,30,第三节 人物合一致因理论,轨迹交叉理论事故模,31,第三节 人物合一致因理论,二、轨迹交叉理论作用原理轨迹交叉理论将事故的发生发展过程 描述为：基本原因间接原因直接原因事故伤害。,32,第三节 人物合一致因理论,（1）人的因素运动轨迹：a.生理遗传、先天身心缺陷；b.社会环境、企业管理上的缺陷；c.后天的心理缺陷；d.视、听、嗅、味、触等感官能量分配上的差异；e.人的不安全行为。,33,第三节 人物合一致因理论,(2)物的因素运动轨迹：a设计、制造缺陷b工艺流程上的缺陷；c使用、维修保养过程中潜在的或显现的故障、毛病d使用上的缺陷；e作业场所环境上的缺陷。,34,第三节 人物合

11、一致因理论,预防措施消除人的不安全行为可以避免事故消除物的不安全状态也可以避免事故 人的因素与物的因素又互为因果,35,第三节 人物合一致因理论,能量意外释放理论一、能量意外释放理论概述(1)能量意外释放理论的提出 1961年，吉布森(Gibson)提出了解释事故发生物理本质的能量意外释放论。他认为，事故是一种不正常的或不希望的能量释放，各种形式的能量是构成伤害的直接原因。,36,第三节 人物合一致因理论,1966年，美国运输部安全局局长哈登(Haddon)提出“人受伤害的原因只能是某种能量的转移。”哈登将伤害分为两类：第一类伤害是由于施加了局部或全身性损伤阈值的能量引起的；第二类伤害是由影响

12、了局部或全身性能量交换引起的，主要指中毒窒息和冻伤。根据能量意外释放理论，可以利用各种屏蔽来防止意外的能量转移，从而防止事故的发生。,37,第三节 人物合一致因理论,(2)事故致因和表现 a.能量致因 从能量在系统中流动的角度，应该控制能量按照人们规定的能量流通渠道流动。如果由于某种原因失去了对能量的控制，超越了人们设置的约束或限制，就会发生能量违背人的意愿的意外释放或逸出，使进行中的活动中止而发生事故。,38,第三节 人物合一致因理论,b.能量转移造成事故的表现 几种常见的造成伤害事故的能量有：机械能电能热能化学能电离及非电离辐射,39,第三节 人物合一致因理论,所有的伤害事故（或损坏事故）

13、都是因为：(1)接触了超过机体组织或结构抵抗力的某种形式的过量的能量。(2)有机体与周围环境的正常能量交换受到了干扰（如窒息、淹溺等）,40,第三节 人物合一致因理论,表31能量类型与伤害,41,第三节 人物合一致因理论,表32干扰能量交换与伤害,42,第三节 人物合一致因理论,能量意外释放对人体造成的伤害，主要取决于：能量的大小、能量的集中程度、人体（或结构）接触能量的部位、能量作用的时间和频率等,43,第三节 人物合一致因理论,二、事故防范对策 从能量意外释放理论出发，预防伤害事故就是防止能量或危险物质的意外释放，防止人体与过量的能量或危险物质接触。,44,第三节 人物合一致因理论,防止能

14、量意外释放的屏蔽措施主要有：(1)用安全的能源代替不安全的能源。(2)限制能量的大小和速度。(3)防止能量蓄积。4)控制能量释放。(5)延缓释放能量。(6)开辟释放能量的渠道。,45,第三节 人物合一致因理论,(7)设置屏蔽设施。(8)在人、物与能源之间设置屏障，在时间或空间上把能量与人隔离。(9)提高防护标准。10）改变工艺流程。(11）修复或急救。(12)信息形式的屏蔽。,46,第三节 人物合一致因理论,三、能量观点的事故因果连锁大多数伤亡事故都是因为过量的能量，或干扰人体与外界正常能量交换的危险物质的意外释放引起的，并且，几乎毫无例外地，这种过量能量或危险物质的释放都是由于人的不安全行为

15、或物的不安全状态造成。,47,第三节 人物合一致因理论,48,第三节 人物合一致因理论,(1)事故是能量或危险物质的意外释放，是伤害的直接原因。(2)不安全行为和不安全状态(3)基本原因包括三个方面的问题：A、企业领导者的安全政策及决策。B、个人因素。C、环境因素。,49,第三节 人物合一致因理论,现代因果连锁理论（管理失误论）博德提出了现代事故因果连锁理论,50,第三节 人物合一致因理论,二、博德的事故因果连锁理论主要观点 尽管遗传因素和人员成长的社会环境对人员的行为有一定的影响，但却不是影响人的主要元素Bird认为管理者的失误造成了人的不安全行为和物的不安全状态，是事故的根本原因。,51,

16、第三节 人物合一致因理论,(1)控制不足管理 事故因果连锁中一个最重要的因素是安全管理。(2)基本原因起源论 基本原因包括个人原因及与工作有关的原因。(3)直接原因征兆不安全行为和不安全状态是事故的直接原因,52,第三节 人物合一致因理论,(4)事故接触事故就是人的身体或构筑物、设备与超过其阈值的能量的接触或人体与妨碍正常生活活动的物质的接触(5)受伤、损坏损失 人员伤害及财物损坏统称为损失,53,第三节 人物合一致因理论,三、亚当斯的因果连锁理论 亚当斯（Edward Adams）他把事故的直接原因、人的不安全行为及物的不安全状态称作现场失误。操作者的不安全行为及生产作业中的不安全状态等现场

17、失误是由于企业领导者及安全工作人员的管理失误造成的。,54,第三节 人物合一致因理论,现代因果连锁理论把考察的范围局限在企业内部，用以指导企业的安全工作。实际上，工业伤害事故发生的原因是很复杂的,55,第四节 系统致因理论,3.4.1 危险源系统论 在系统安全研究中，认为：危险源的存在是事故发生的根本原因，防止事故就是消除、控制系统中的危险源。危险源（Hazard-a source of danger）的定义：为可能导致人员伤害或财物损失事故的，潜在的不安全因素。,56,第四节 系统致因理论,一、两类危险源（1）第一类危险源 系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源。第一

18、类危险源具有的能量越多，一旦发生事故其后果越严重。能量只有在做功的时候才能显现出来，故实际工作中往往把产生能量的能量源或拥有能量的能量载体作为第一类危险源来处理,57,第四节 系统致因理论,（2）第二类危险源 导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源。第二类危险源，包括：人、物、环境三个方面的问题。第二类危险源往往随第一类危险源随机发生 第二类危险源出现得越频繁，发生事故的可能性越大。,58,第四节 系统致因理论,二、危险源与事故,59,第四节 系统致因理论,一起事故的发生是两类危险源共同起作用的结果第一类危险源的存在是事故发生的前提 第二类危险源的出现是第一类危险源导

19、致事故的必要条件 事故预防工作的重点乃是第二类危险源的控制问题,60,第四节 系统致因理论,三、危险源与事故隐患事故祸患包含在危险源的范畴之中，主要是指那些在控制方面存在明显缺陷（不安全状态）的第一类危险源。,61,第四节 系统致因理论,2.4.2 危险源辨识、控制与评价 一、危险源辨识 危险源辨识（Hazard Identification）是发现、识别系统中危险源的工作 系统安全分析方法是危险源辨识的主要方法。,62,第四节 系统致因理论,目前常用的系统安全分析方法有：预先危害分析（PHA）；事故后果分析；故障类型和影响分析（FMEA）；危险性和可操作性研究(HAZOP)；事件树分析（ET

20、A）；故障树分析（FTA）；管理疏忽和危险树（MORT）。,63,第四节 系统致因理论,二、危险性评价危险性评价（Risk Assessment）是评价危险源导致事故、造成人员伤亡或财产损失的危险程度的工作。危险源的危险性评价包括：对第一类危险源危险性的评价对第二类危险源（即第一类危险源的控制措施）危险性的评价两方面。,64,第四节 系统致因理论,评价第一类危险源的危险性(1)能量或危险物质的量(2)能量或危险物质意外释放的强度(3)能量的种类和危险物质的危险性质(4)意外释放的能量或危险物质的影响范围,65,第四节 系统致因理论,评价危险源控制情况(1)防止人失误的能力(2)对失误后果的控制

21、能力(3)防止故障传递能力(4)失误或故障导致事故的难易(5)承受能量释放的能力(6)防止能量蓄积的能力,66,第四节 系统致因理论,2.4.3 系统理论的人因模型 一、SOR人的因素模型瑟利模型是在1969年由美园人瑟利(J.Surry)提出的，是一个典型的根据人的认知过程分桥事故致因的理论。人的认知信息处理过程包括：对事件的感知（刺激，S）、对事件的理解（内部响应，认识活动，O）生理行为响应（输出，R）,67,第四节 系统致因理论,该模型把事故的发生过程分为危险出现和危险释放两个阶段,68,第四节 系统致因理论,二、操作过程与SOR人因素的模型 1978年安德淼指出了瑟利模型存在的缺陷，瑟

22、利虽然清楚地处理了操作者的问题，但未涉及机械及其用于环境的运行过程。在此基础上，提出了：操作过程与SOR人因素的模型,69,第四节 系统致因理论,70,第五节 事故致因辩证法,3.5.1 事故致因系统观 一、系统安全理论的提出 系统安全理论是美国在19501960年代研制洲际导弹的过程中逐步形成的,71,第五节 事故致因辩证法,所谓系统安全（System Safety），是在系统寿命周期内应用系统安全管理及系统安全工程原理，识别危险源并使其危险性减至最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。系统安全的基本原则是在一个新系统的构思阶段就必须考虑其安全性的问题,72,第五节

23、 事故致因辩证法,二、系统安全理论的主要观点(1)考虑如何通过改善物的系统的可靠性来提高复杂系统的安全性(2）没有任何一种事物是绝对安全的(3)不可能根除一切危险源和危害(4)人的认识能力是有限的,73,第五节 事故致因辩证法,三、系统安全中的人失 误人失误是人的行为的结果超出了系统的某种可接受的限度 人失误产生的原因包括两方面：一是由于工作条件设计不当二是由于人员的不恰当行为造成人失误,74,第五节 事故致因辩证法,四、系统安全理论的推广应用 系统安全认为可能意外释放的能量是事故发生的根本原因，对能量控制的失效是事故发生的直接原因在系统安全研究中，不可靠被认为是不安全的原因可靠性工程是系统安

24、全工程的基础之一,75,第五节 事故致因辩证法,3.5.2 事故致因变化发展观 一、变化失误分析变化一失误理论又称变化分析方法，是由约翰逊在对管理疏忽与危险树(MORT)的研究中提出并贯彻其理论之中的 其主要观点是：运行系统中与能量和失误相对应的变化是事故发生的根本原因,76,第五节 事故致因辩证法,图 变化失误事故关系,77,第五节 事故致因辩证法,在系统安全研究中，人们注重作为事故致因的人失误和物的故障。按照变化的观点，人失误和物的故障的发生都与变化有关。应该注意，并非所有的变化都是有害的，并非所有的变化均能导致事故,78,第五节 事故致因辩证法,二、P理论（扰动理论）本尼尔(Benner

25、)认为，事故过程包含着一组相继发生的事件。在这些事件中，可能由于行为者不能适应的“系统外界影响的变化”（扰动），使系统动态平衡过程受到破坏，而造成事故。即把事故看成由相继事件过程中的扰动开始，以伤害或损坏为结束的过程。,79,第五节 事故致因辩证法,P理论的事故发生过程：生产系统的外界影响是经常变化的，可能偏离正常的或预期的情况。这里称外界影响的变化为扰动（Perturbation），扰动将作用于行为者。当行为者不能够适应超过其承受能力的扰动时，生产活动将难以维持动态平衡而导致发生事故。,80,第五节 事故致因辩证法,3.5.3 事故致因混沌观 巨系统所谓巨系统就是指系统是由数以万计的元件和部

26、件组成。而且各元件、部件之间以非常复杂的关系相连接，是一个开放的非线性系统。各影响因素之间存在着相互交错、非线性的作用关系,81,第五节 事故致因辩证法,事故是不可精确预测的复杂巨系统的演化由各种因素共同决定，各影响因素之间有着非常复杂的非线性关系，可以认为事故的发生过程是一个混沌过程，一个非线性的混沌系统，其未来行为具有对系统初始条件的敏感依赖性，初始条件的细微变化将会导致截然不同的未来行为，因而，系统本质上是不可长期精确预测的,82,第五节 事故致因辩证法,安全管理当处在系统演化的临界状态附近，系统条件的微小变化都可能引起大量的能量意外释放，导致灾难性的事故。在预防事故时必须在弄清事故因素

27、相互关系的基础上采取恰当的措施，而不是相互孤立地控制各个因素。,83,第六节 事故致因的突变理论,6.1 突变理论的提出现有事故致因理论的不足每种理论都不能解释为什么事故发生前后，系统某些参数的连续变化能够引起系统状态的突然变化，系统存在两个状态（安全与事故）的转换过程，以及在相同条件下，的两个系统为何发生事故的情况不一样,84,第六节 事故致因的突变理论,突变理论（Catastrophe theory）是由法国数学家雷诺.托姆（Rene Thom）于1960s中期创立的，它是许多科学研究领域所采用的新工具。突变理论可以比较完美地解释其他事故致因理论不能解释的问题,85,第六节 事故致因的突变

28、理论,突变的定义：所谓突变，是指事物、现象变动方向的突然改变或时间序列数据结构的突然变化。突变的特点：第一，突发性第二，深刻性第三，决定性,86,第六节 事故致因的突变理论,6.2 事故致因的突变模型一、突变理论简介突变理论是以拓扑学、奇点理论以及微分方程稳定性理论为基础的，研究在连续发展过程中出现的突然变化现象，以及突然变化与连续变化元素之间的关系的理论。突变理论是一种从本质上描述形态发生的数学理论，是研究客观世界非连续突然变化的一门新兴学科。,87,第六节 事故致因的突变理论,突变理论主要以拓扑学为工具，以结构稳定性理论为基础，提出了一条新的判别突变、飞跃的原则：在严格控制条件下，如果质变

29、中经历的中间过渡态是稳定的，那么它就是一个渐变过程。,88,第六节 事故致因的突变理论,比如拆一堵墙，如果从上面开始一块块地把砖头拆下来，整个过程就是结构稳定的渐变过程。如果从底脚开始拆墙，拆到一定程度，就会破坏墙的结构稳定性，墙就会哗啦一声，倒塌下来。这种结构不稳定性就是突变、飞跃过程。对于这种结构的稳定与不稳定现象，突变理论用势函数的洼存在表示稳定，用洼取消表示不稳定，并有自己的一套运算方法。,89,第六节 事故致因的突变理论,二、突变理论的数学描述突变理论的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和预测事物连续性中断的质变过程，它根据势函数将临界点分类，然后研究各种临界点附近的非连续现象的

30、特征。势的定义：这里所说的势，可以看作是系统具有采取某种趋向的能力，势是由系统各个组成部分的相互关系、相互作用及系统与外界的相对关系决定的。,90,第六节 事故致因的突变理论,突变理论把系统势函数的变量分为两类：一类是系统的行为变量或状态变量，即系统的内部变量。另一类是控制变量，即系统的外部变量。突变理论，就是用数学工具描述系统状态的飞跃，给出系统处于稳定态的变量区域，变量变化时，系统状态也随着变化，当变量通过某些特定位置时，状态就会发生突变。,91,第六节 事故致因的突变理论,系统的势函数表示了系统任一状态的值，而系统的任一状态则是状态变量与控制变量的统一，一般突变的势函数可表示为：为系统状

31、态参数的集合，为系统控制参数的集合,92,第六节 事故致因的突变理论,当控制参数不超过4个时，则势函数只有7中形式的初等突变模型，它们分别是：折迭突变函数、尖点突变函数、燕尾突变函数、椭圆型脐突变函数、双曲型脐突变函数、蝴蝶突变函数、抛物型脐突变函数,93,第六节 事故致因的突变理论,尖点突变模型的势函数显然它针对一个状态变量x1和两个控制变量u1及u2。E函数的稳定值被解析为：,94,第六节 事故致因的突变理论,当系统中的E处于最大值或最小值时，应服从于：0那么即可求出相应的参数值,95,第六节 事故致因的突变理论,三、突变理论在事故致因中的应用事故发生的因素：事故发生是由人的因素（安全意识

32、、安全教育、管理水平、应变能力、身体素质等）和物的因素（工作条件、机械故障、自动化程度、保护装置等）共同作用的结果,96,第六节 事故致因的突变理论,研究中，经常将人的因素H和物的因素M作为两个控制参数，将生产能力或系统功能F称作状态参数。根据突变理论可建立尖点突变模型。曲面的上叶表示系统功能良好安全曲面的下叶表示系统功能坏事故，不安全从上叶到下叶系统功能的突跳就是事故发生。,97,第六节 事故致因的突变理论,98,第六节 事故致因的突变理论,利用尖点突变模型可对事故做出解释：当人的因素H与物的因素M同时恶化时，就可能使系统功能F急剧恶化，事故发生。而且当H和M的恶化程度不一样时，F产生的突跳程度也不一样，即事故的严重程度不一样。,99,第六节 事故致因的突变理论,100,第六节 事故致因的突变理论,在事故致因尖点突变模型的突变流形上选择不同的点，通过分析不同点之间的转换，将会的到不同的结论,101,第六节 事故致因的突变理论,6.3 突变理论在道路交通事故分析中的应用,