第16卷第1期中国
安全
科学学报Vol.16No.1
危险源的概念辨析
赵宏展1
2
工程师 徐向东 高级工程师
(1中油测井技术服务有限责任公司,北京100724 2挪威船级社)
学科分类与代码:620.2060 中图分类号:X928.03 文献标识码:A
摘 要 在现代安全科学理论中,危险源是人们认识事故形成机理的重要因素。但在学术研究领域,目前对于危险源的描述和表达并不统一。这不利于人们在生产活动中应用危险源理论开展事故预防工作。虽然危险源的一些主流概念和分类方法,从不同侧面阐明了危险源的特征和本质,却仍有其局限性。主流的危险源分类方法包括:根源危险源和状态危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、物质性危险源和非物质性危险源等。基本型危险源和控制型危险源是在传统危险源概念和分类方法基础上,对于危险源本质和特征的新的认识。基本型危险源的本质是能量或危险物质,而控制型危险源导致了前者的约束机制失效。从本质上讲,无论是约束机制自身还是约束机制失效,都是一个控制问题和系统问题。 关键词 系统安全; 危险源; 危险源辨识; 基本型危险源; 控制型危险源
DiscriminationoftheConceptofHazard
ZHAOHong-zhan,Engineer XUXiang-dong,SeniorEngineer
(1ChinaNationalLoggingCo.,Ltd.Beijing100724,China 2DetNorskeVeritas)
Classificationandcodeofdisciplines:620.2060 CLCnumber:X928.03 Documnetcode:AAbstract: Inthetheoryofmodernsafetyscience,hazardsareimportantfactorsthathelppeopletorecognizetheaccidentformingmechanism.However,thedescriptionandexpressionofhazardarenotunifiedinitsre-searchfield.Thisisnothelpfulinapplyinghazardtheorytopreventaccidentsinproductionactivities.Themainconceptandcategorizationofhazard,whichdescribethecharacteristicsandessenceofhazardfromdifferentas-pects,havetheirownlimitation.Atpresent,themaincategorizationmethodsincluderootandstatushazards,firstandsecondcategoryhazards,intrinsicandtriggeredhazards,inherentandvariablehazards,materialandnonmaterialhazards,etc.Fundamentalhazardandcontrollablehazardarethenewunderstandingoftheessenceandcharacteristicsofhazardsaccordingtotraditionalconceptandcategorization.Theessenceoffundamentalhazardisenergyanddangerousmaterial,whilecontrollablehazardistheoneinducingtheinefficiencyofrestric-tivemechanismoftheformerone.Substantially,eitherrestrictivemechanismitselforinefficiencyofrestrictivemechanismisaquestionofcontrolandsystem.
Keywords: systemsafety; hazard; hazardidentification; fundamentalhazard; controllablehazard
称事故隐患或安全隐患)、危险因素和有害因素(或危险有害因素、危害因素)、(人的)不安全行为和(物的)不安全状态等等。随着社会、经济以及科学技术的发展,系统安全(SystemSafety)的知识得到了普遍
1
2
1 引 言
人们在长期的安全生产实践中,逐渐形成了一些有关安全和事故预防的共识用语,如隐患(有时也
: : :
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中国安全科学ChinaSafetyScience学报第16卷
Journal2006年
的推广和应用,危险源(Hazard)也随之成为人们经常涉及的一个安全科学技术术语,但现有文献资料并没有给出统一的危险源概念,也没有很好地阐述
危险源的分类、表达和描述方法。因此,危险源的概念影响人们在实际生产活动中应用其相关理论以及开展有效的事故预防工作。
目前,主流的危险源分类方法包括:根源危险源和状态危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、物质性危险源和非物质性危险源等。危险源的主流概念和分类方法,从不同侧面阐明了危险源的特征和本质,但它们都有其局限性。
笔者认为,基本型危险源和控制型危险源是在传统危险源概念和分类方法的基础上,对危险源本质和特征的新认识。基本型危险源的本质是能量或危险物质,而控制型危险源导致了前者的约束机制失效。
从本质上讲,无论是约束机制自身还是约束机制失效,都是一个控制问题或系统问题。控制型危险源的提出,有利于人们更好地针对危险源开展事故预防相关工作。
性的界定,未涉及对危险源施加控制的环节。
4)危险源是可能导致伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态。 根源 译自英文单词Source; 状态 译自英文单词Situation,该英文单词还可译为情形、境遇、形势、状况、事态等相似或相近的中文词义。鉴于此,有人将Hazard称为 危险点源 ,是将Hazard的含义过于简单化和狭义化了。
在此基础上,有人将危险源进一步划分为 根源危险源 和 状态危险源 两类。根源危险源是指能量或危险物质(包括能量或危险物质的载体);状态危险源通常是针对特定的根源危险源而言的,也就是说,某些条件或状态(或情形、境遇、形势、状况),可能会使特定的根源危险源发生能量或危险物质的异常转移,并可能最终导致事故或未遂事件(ANear-miss)的发生,例如:人在某些情形因缺氧窒息也可按上述原理解释。
5)危险源是产生事故或安全问题的根源,包括危险因素和有害因素,有时也叫隐患[5](笔者不同意将危险源等同于隐患)。危险因素指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素[6];有害因素指能影响人的身体健康,导致疾病,或对物造成慢性损坏的因素[6];隐患(HiddenPeril)指隐藏的祸患,事故隐患即隐藏的、可能导致事故的祸患。隐患是一个在长期工作实践中大家形成的通俗性用语,一般是指那些有明显缺陷、毛病的事物[1]。危险源的含义非常广泛,它可以是物质性的,有确定的物理位置;也可以是意识上的,没有确定的物理位置,可能存在于人们(如企业管理层、员工)的思想上。管理安排不当、违章指挥、缺乏安全意识、培训不充分等都可以看作危险源[5]。将危险源分为物质性和非物质性两大类,只反应了危险源的存在形式。
[4]
2 危险源的概念
危险源的英文为 Hazard ,英文词典给出其词意为 危险的源头 (ASourceofDanger)。安全科学技术方面的文献资料关于危险源概念主要有几种:1)W.哈默(WillieHammer)将危险源定义为:可能导致人员伤害或财务损失事故的、潜在的不安全因素[1]。危险源具有 潜在 和 能导致事故 两个重要属性。
2)危险源是指一个系统中具有潜在能量和物质释放危险的、在一定的触发因素作用下可转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置。危险源是能量、危险物质集中的核心,是能量从那里传出来或爆发的地方[2]。这种对危险源概念的解释使用的是更贴近实际生产活动的语言,但远未揭示危险源概念的本质。
3)危险源是导致伤害、损害或危害的潜在因素(AHazardisthePotentialforHarm[3])。实际上,危险源经常与状态(条件、情形或环境)和活动相关联,如得不到控制或有效控制,会导致伤害、疾病、财产损失或环境破坏(即事故后果)。该危险源概念跟上述1)的含义相近,它的补充说明指出了其存在条件及,3 危险源的分类
危险源的上述概念为我们展示了其主要特性。为了更好地研究和分析问题,人们通常会对问题进行适当分类,对于危险源的研究和分析也不例外。从目前情况来看,危险源通常分为根源危险源和状态危险源、物质性危险源和非物质性危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源以及固有危险源和变动危险源等类别。对于根源危险源和状态危险源、物质性危险源和非物质性危险源的界定,可参照前文所述,下面重点讨论后几
第1期 赵宏展等:危险源的概念辨析
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3 1 第一类危险源和第二类危险源
根据事故致因的能量意外释放理论,事故是能量或危险物质的意外释放,作用于人体的过量的能量或干扰人体与外界能量交换的危险物质是造成人员伤害的直接原因。于是,系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质被称作第一类危险源[7]。第一类危险源是事故发生的前提,是事故发生过程中能量与危险物质释放的主体。其中,能量被解释为物体做功的本领。做功的本领是无形的,只有在做功时才显现出来。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,如带电的导体、行驶中的车辆等。(第一类)危险源涉及3个要素件和触发因素。
[2]
升高是其敏感触发因素。一定的危险源总是与相应的触发因素相关联,在触发因素的作用下,危险源进入危险状态,继而可能导致事故的发生。
在生产、生活中,为了利用能量,让能量按照人们的意图在生产过程中流动、转换和做功,就必须采取屏蔽措施约束、限制能量,即必须控制第一类危险源。约束、限制能量的屏蔽措施应该能够可靠地控制能量,防止能量意外地释放。但是在许多因素的复杂作用下,约束、限制能量的屏蔽措施可能失效,甚至可能被破坏,进而发生事故或未遂事件(生产系统中危险物质的利用和约束也是如此)。
导致屏蔽措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源,它包括人、物、环境3方面的问题,环境是指开放的人-机(物)工作系统的外部环境。人的失误(HumanError)、物的故障或失效(Failure)、人和物的可靠性(Reliability)问题,以及研究人-机(物)关系的人机工程学(Ergonomics),是人们解决安全问题的重要研究方向。第二类危险源是导致伤害、损失或破坏发生的间接原因而非其根本原因,因此,人们在实践中还需要进一步认识第二类危险源产生的原因和存在的形式,以便加以消除或控制,防止事故的发生。
根据上述定义,第一类危险源、第二类危险源与事故的关联性可用图1所示的事件链来表示,图中的 能量或危险物质 可以是多种,其各自的屏蔽措施失效后相互之间发生作用,进而产生能量或危险
物质意外释放。
:潜在危险性、存在条
1)潜在危险性是指一旦触发事故,危险源可能带来的危害程度或损失大小,或者说危险源可能释放的能量强度或危险物质量的大小。这里用 可能
来表达危险源释放能量或危险物质的不确定性或随机性,但潜在危险性的真正含义是指:某种危险源内在或固有的最大危害性。
2)存在条件是指危险源所处的物理、化学状态和约束条件状态,例如:物质的压力、温度、化学稳定性,盛装容器的坚固性,周围环境屏蔽物等情况。3)触发因素虽然不属于危险源的固有属性,但它是使危险源演化为事故的外因,而且每一第一类危险源都有相应的敏感触发因素。如易燃易爆物质,热能是其敏感的触发因素;又如压力容器,压力
图1 第一类和第二类危险源导致事故发生的事件链
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3 2 固有型危险源和触发型危险源
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该危险源分类方法虽然较为详尽地给出了变动危险源的变化特性,但没有说明固有和变动两类危险源的相互关系,也缺少对系统危险源结构的描述,不便于对危险源的控制。
3 4 对危险源概念及其分类的若干看法
危险源作为现代安全科学技术的基本术语,起源于20世纪60年代系统安全学科的诞生以及随后的进一步发展。系统地分析和认识危险源是人们研究工作系统、预防事故的基础,它帮助人们设计更安全的工作系统,也可以用来指导人们如何安全地运行从设计角度满足安全条件的工作系统。工作系统中的危险源有其特定的结构和行为模式,因此,危险源可以被当作实际工作系统的子系统来看待。
能量或危险物质的存在是事故发生的必要条件和基本前提,该认识已得到人们的普遍认同。也就是说:工作系统中存在的能量或危险物质是(或属于)危险源,人们可以从纯粹的工程技术角度充分认识其危险性,属于危险源的基本类型。
而其他类型的危险源则需要从以下过程中提取:能量或危险物质的屏蔽系统组分(即组成部分)失效或相互作用紊乱,以及环境对屏蔽系统的扰动。根据Leveson提出的新的事故模型[10],其中所说的能量或危险物质的屏蔽系统实际是一个基于过程或对象的多阶分层控制系统。图2给出了一个典型控制回路和控制模型的示意图。
白勤虎等人从另外的角度将危险源划分为两大类[8]:一类是随着生产系统的存在而必然存在的各种能量(通常是从能量的各种载体来判定能量是否存在及其性质和数量)和危险物质,它是造成系统危险或系统事故的物理本质,称之为固有型危险源;另一类是在生产活动进行过程中出现的,能使固有型危险源的安全存在条件遭到破坏的各种硬件或软件保障体系故障,它们是系统从安全状态向危险状态转化的条件,是使系统能量意外释放,即造成系统事故的触发原因。这些故障围绕固有型危险源而存在。它们的危险性主要由固有型危险源的性质决定,可称为触发型危险源。固有型危险源及由其性质决定的触发型危险源,构成了生产系统的危险源结构。该分类方法提到了 保障体系故障 是生产系统发生事故的触发型危险源,但并没有涉及这些故障的成因以及故障成因的预防控制问题,因此,需要对生产系统的危险源结构做进一步的研究探讨。3 3 固有危险(源)和变动危险(源)
马国忠等人
[9]
将运输系统中的危险(源)分为固
有危险(源)和变动危险(源)两类。固有危险(源)是指由系统自身性质与结构所决定的,与系统共生的,对系统的安全始终构成潜在威胁的,在某种条件下将会对系统的运作可靠性造成重大影响的一种客观存在;变动危险(源)是指在系统运动过程中,系统中各要素相互作用,在各种内外部条件影响下,可能导致系统状态恶化的一种变化着的客观存在。
变动危险(源)指系统中的危险(源)是变化的,这种变化具有3个基本特征:
1)危险程度(亦即危险源所对应的风险等级的高低)的变化性,即系统中的危险(亦即危险源所对应的风险等级)随系统内外条件的改变发生程度(高低)上的变化。
2)危险轨迹呈随机游走性,从宏观角度表现为在各子系统间的游动(亦即高风险危险源在各子系统之间做随机运动,会随机出现在不同的子系统中)。3)危险征兆的突发性, 受人们对客观事物认识水平的限制,一些危险征兆往往不易被察觉,待到被察觉已是非常明显,故在感觉上是一种突变。 这是指变动危险(源)从主观上给人一种突然出现的感觉,但在客观上却早已存在,只是没有被人察觉或发
图2 典型控制回路和控制模型[10]
第1期 赵宏展等:危险源的概念辨析
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图3 基于过程的能量或危险物质的多阶分层控制系统
图3是基于过程的能量或危险物质的多阶分层控制系统示意,它包含了除能量或危险物质之外的新的危险源类型。
工作系统组分失效(包括物的故障和人的失误等)、系统的组分间作用紊乱以及环境不良扰动,都可称之为该系统的危险源。但在上述危险源背后,起到更为根本作用的危险源是:工作系统的控制(子)系统没有或无法对上述因素作出积极响应,进
平。这需要进一步研究和探讨哪些因素导致了上述现象的产生,这些因素是需要人们重点研究的危险源类型。这种对于能量或危险物质之外的危险源内容和类型的界定,显然是可以涵盖状态危险源、非物质性危险源、第二类危险源和触发型危险源的内容的,称之为控制型危险源。
根据Leveson的观点[10],将工作系统中某个层次(控制层次的划分参照图3)的控制型危险源的结
而控制整个工作系统的状态维持在一定的风险水构要素进一步明确如下: 1 生产系统中针对危险源的控制动作(ControlActions)策划不足
1.1 系统中仍有危险源(能量或危险物质等)尚未辨识出来 1.2 对辨识出来的危险源,其控制动作不当、无效或缺失 1.2.1 设计的控制动作无法对危险源施加必要的约束 -构建过程的缺陷
-控制动作没有跟随受控对象的变化而变化(出现异步进化现象)-不正确地修正或自适应
1.2.2 受控对象的模型不一致、不完整或不正确(控制动作的设计是依据人们所认识的受控对象的模型进行的) -构建过程的缺陷
-更新过程的缺陷(出现异步进化现象)
-系统时滞(控制动作的完成需要时间)和测量精度(建立的模型是依据控制对象的真值,而实际获得的是在一定精度条件下的测量值)
1.2.3 控制器和决策者之间的协调问题(特别是在边界和重叠的区域)2 生产系统的控制动作执行不力 2.1 信息沟通交流方面的缺陷
2.2 执行机构运作不力
2.3 系统时滞(系统对控制动作作出响应需要时间)3 生产系统中的反馈不足或缺失 3.1 系统设计中没有提供该环节 3.2 信息沟通交流缺陷
3.3 系统时滞(控制效果的反馈需要时间)
3.4 监测机构运作不力(提供的信息不正确或无信息提供)
:3/,2
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综上,危险源可分为基本型危险源和控制型危险源两大类。基本型危险源也称(工作系统)固有危险源,指的是能量(也可以是具体的能量源或能量载
体)或危险物质等物质性危险源。基本型危险源和第一类危险源的内涵也是一致的。现实物理世界(尤其是各种工作场所)中的实体(Entity)或对象(Objective)都可能涉及基本型危险源。比如:一辆行驶中的汽车(相对运动使该汽车携带有动能),一条处于运行状态的流水生产线,一个加油站(其中的油料是基本型危险源),一个化工厂(其中的有毒有害化学品是基本型危险源)等等。人们需要对基本型危险源施加有效的约束(Constraints),而约束通常来自某种控制机制(控制系统的功能)。从总体上讲,控制和控制系统是分层次的(见图3),而控制系统的基本单元是一阶反馈回路(见图2)。在系统生命周期的每个阶段(分析、设计、开发、运行等阶段),影响控制系统对被控对象施加约束的所有因素,都称之为控制型危险源。从整体看,控制型危险源是从现实世界的实体或对象中分离出的,是实际工作系统的子系统,具有特定的结构和行为特征。控制型危险源包含并超越了状态危险源、第二类危险源和触发型危险源的内容,也不仅仅是非物质性危险源。
4 结 论
对危险源概念和分类的准确认识是人们开展危险源辨识、系统安全评价、事故系统分析和安全系统设计的重要基础,也是人们有效地开展安全管理的前提。基本型危险源和控制型危险源的提出更符合系统理论的基本思想,可以在一定程度上补充现有系统安全理论。
1)通俗地讲,危险源就是各种系统中危险的来源, 危险点源 和 危险源点 都是对危险源的狭义认识。实际上,工作系统中的危险源具有典型的结构特征和行为特征。
2)根据能量或危险物质在工作系统中的分布情况,现实物理世界中的某些实体(Entity)将被确认为人们需要分析和评价的危险源对象(HazardObjec-tive)。这些对象包含了需要重点研究的控制型危险源。
3)对工作系统中的危险源对象进行危险源辨识时,前文提到的典型控制回路和控制模型(见图2)以及控制型危险源的结构要素,可以用来作为理论框架指导危险源辨识检查表(Checklists)或危险源排查表的编制工作。
参考文献
[1] 隋鹏程,陈宝智,隋旭.安全原理[M].北京:化学工业出版社,2005.4:15~16[2] 罗云,徐德蜀等.注册安全工程师手册[M].北京:化学工业出版社,2004.8:226~228
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http://www.osha.gov/pls/publications/pubindex.list,2002
[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布.GB/T28001 2001.职业健康安全管理体系规
范[S].北京:中国标准出版社出版,2001.12
[5] 傅贵等.论安全科学技术学科体系的结构与内涵[EB/OL],http://www.paper.edu.cn/process/
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[6] 中国石油天然气集团公司质量安全与环保部.石油风险评价概论[M].北京:石油工业出版社,
2001.6:33~43
[7] 王凯全,邵辉等.事故理论与分析技术[M].北京:化学工业出版社,2004.5:38~44
[8] 白勤虎,白芳,何金梅.生产系统的状态与危险源结构[J].中国安全科学学报,2000,10(5):71~75[9] 马国忠,李宗平.运输系统中的危险辨识及其安全控制[J].中国安全科学学报,2004,14(4):
24~26
[10] NancyLeveson.ANewAccidentModelforEngineeringSaferSystems.SafetyScience,2004,42:237~270
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危险源的概念辨析
赵宏展1
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工程师 徐向东 高级工程师
(1中油测井技术服务有限责任公司,北京100724 2挪威船级社)
学科分类与代码:620.2060 中图分类号:X928.03 文献标识码:A
摘 要 在现代安全科学理论中,危险源是人们认识事故形成机理的重要因素。但在学术研究领域,目前对于危险源的描述和表达并不统一。这不利于人们在生产活动中应用危险源理论开展事故预防工作。虽然危险源的一些主流概念和分类方法,从不同侧面阐明了危险源的特征和本质,却仍有其局限性。主流的危险源分类方法包括:根源危险源和状态危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、物质性危险源和非物质性危险源等。基本型危险源和控制型危险源是在传统危险源概念和分类方法基础上,对于危险源本质和特征的新的认识。基本型危险源的本质是能量或危险物质,而控制型危险源导致了前者的约束机制失效。从本质上讲,无论是约束机制自身还是约束机制失效,都是一个控制问题和系统问题。 关键词 系统安全; 危险源; 危险源辨识; 基本型危险源; 控制型危险源
DiscriminationoftheConceptofHazard
ZHAOHong-zhan,Engineer XUXiang-dong,SeniorEngineer
(1ChinaNationalLoggingCo.,Ltd.Beijing100724,China 2DetNorskeVeritas)
Classificationandcodeofdisciplines:620.2060 CLCnumber:X928.03 Documnetcode:AAbstract: Inthetheoryofmodernsafetyscience,hazardsareimportantfactorsthathelppeopletorecognizetheaccidentformingmechanism.However,thedescriptionandexpressionofhazardarenotunifiedinitsre-searchfield.Thisisnothelpfulinapplyinghazardtheorytopreventaccidentsinproductionactivities.Themainconceptandcategorizationofhazard,whichdescribethecharacteristicsandessenceofhazardfromdifferentas-pects,havetheirownlimitation.Atpresent,themaincategorizationmethodsincluderootandstatushazards,firstandsecondcategoryhazards,intrinsicandtriggeredhazards,inherentandvariablehazards,materialandnonmaterialhazards,etc.Fundamentalhazardandcontrollablehazardarethenewunderstandingoftheessenceandcharacteristicsofhazardsaccordingtotraditionalconceptandcategorization.Theessenceoffundamentalhazardisenergyanddangerousmaterial,whilecontrollablehazardistheoneinducingtheinefficiencyofrestric-tivemechanismoftheformerone.Substantially,eitherrestrictivemechanismitselforinefficiencyofrestrictivemechanismisaquestionofcontrolandsystem.
Keywords: systemsafety; hazard; hazardidentification; fundamentalhazard; controllablehazard
称事故隐患或安全隐患)、危险因素和有害因素(或危险有害因素、危害因素)、(人的)不安全行为和(物的)不安全状态等等。随着社会、经济以及科学技术的发展,系统安全(SystemSafety)的知识得到了普遍
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1 引 言
人们在长期的安全生产实践中,逐渐形成了一些有关安全和事故预防的共识用语,如隐患(有时也
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中国安全科学ChinaSafetyScience学报第16卷
Journal2006年
的推广和应用,危险源(Hazard)也随之成为人们经常涉及的一个安全科学技术术语,但现有文献资料并没有给出统一的危险源概念,也没有很好地阐述
危险源的分类、表达和描述方法。因此,危险源的概念影响人们在实际生产活动中应用其相关理论以及开展有效的事故预防工作。
目前,主流的危险源分类方法包括:根源危险源和状态危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、物质性危险源和非物质性危险源等。危险源的主流概念和分类方法,从不同侧面阐明了危险源的特征和本质,但它们都有其局限性。
笔者认为,基本型危险源和控制型危险源是在传统危险源概念和分类方法的基础上,对危险源本质和特征的新认识。基本型危险源的本质是能量或危险物质,而控制型危险源导致了前者的约束机制失效。
从本质上讲,无论是约束机制自身还是约束机制失效,都是一个控制问题或系统问题。控制型危险源的提出,有利于人们更好地针对危险源开展事故预防相关工作。
性的界定,未涉及对危险源施加控制的环节。
4)危险源是可能导致伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态。 根源 译自英文单词Source; 状态 译自英文单词Situation,该英文单词还可译为情形、境遇、形势、状况、事态等相似或相近的中文词义。鉴于此,有人将Hazard称为 危险点源 ,是将Hazard的含义过于简单化和狭义化了。
在此基础上,有人将危险源进一步划分为 根源危险源 和 状态危险源 两类。根源危险源是指能量或危险物质(包括能量或危险物质的载体);状态危险源通常是针对特定的根源危险源而言的,也就是说,某些条件或状态(或情形、境遇、形势、状况),可能会使特定的根源危险源发生能量或危险物质的异常转移,并可能最终导致事故或未遂事件(ANear-miss)的发生,例如:人在某些情形因缺氧窒息也可按上述原理解释。
5)危险源是产生事故或安全问题的根源,包括危险因素和有害因素,有时也叫隐患[5](笔者不同意将危险源等同于隐患)。危险因素指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素[6];有害因素指能影响人的身体健康,导致疾病,或对物造成慢性损坏的因素[6];隐患(HiddenPeril)指隐藏的祸患,事故隐患即隐藏的、可能导致事故的祸患。隐患是一个在长期工作实践中大家形成的通俗性用语,一般是指那些有明显缺陷、毛病的事物[1]。危险源的含义非常广泛,它可以是物质性的,有确定的物理位置;也可以是意识上的,没有确定的物理位置,可能存在于人们(如企业管理层、员工)的思想上。管理安排不当、违章指挥、缺乏安全意识、培训不充分等都可以看作危险源[5]。将危险源分为物质性和非物质性两大类,只反应了危险源的存在形式。
[4]
2 危险源的概念
危险源的英文为 Hazard ,英文词典给出其词意为 危险的源头 (ASourceofDanger)。安全科学技术方面的文献资料关于危险源概念主要有几种:1)W.哈默(WillieHammer)将危险源定义为:可能导致人员伤害或财务损失事故的、潜在的不安全因素[1]。危险源具有 潜在 和 能导致事故 两个重要属性。
2)危险源是指一个系统中具有潜在能量和物质释放危险的、在一定的触发因素作用下可转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置。危险源是能量、危险物质集中的核心,是能量从那里传出来或爆发的地方[2]。这种对危险源概念的解释使用的是更贴近实际生产活动的语言,但远未揭示危险源概念的本质。
3)危险源是导致伤害、损害或危害的潜在因素(AHazardisthePotentialforHarm[3])。实际上,危险源经常与状态(条件、情形或环境)和活动相关联,如得不到控制或有效控制,会导致伤害、疾病、财产损失或环境破坏(即事故后果)。该危险源概念跟上述1)的含义相近,它的补充说明指出了其存在条件及,3 危险源的分类
危险源的上述概念为我们展示了其主要特性。为了更好地研究和分析问题,人们通常会对问题进行适当分类,对于危险源的研究和分析也不例外。从目前情况来看,危险源通常分为根源危险源和状态危险源、物质性危险源和非物质性危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源以及固有危险源和变动危险源等类别。对于根源危险源和状态危险源、物质性危险源和非物质性危险源的界定,可参照前文所述,下面重点讨论后几
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3 1 第一类危险源和第二类危险源
根据事故致因的能量意外释放理论,事故是能量或危险物质的意外释放,作用于人体的过量的能量或干扰人体与外界能量交换的危险物质是造成人员伤害的直接原因。于是,系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质被称作第一类危险源[7]。第一类危险源是事故发生的前提,是事故发生过程中能量与危险物质释放的主体。其中,能量被解释为物体做功的本领。做功的本领是无形的,只有在做功时才显现出来。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,如带电的导体、行驶中的车辆等。(第一类)危险源涉及3个要素件和触发因素。
[2]
升高是其敏感触发因素。一定的危险源总是与相应的触发因素相关联,在触发因素的作用下,危险源进入危险状态,继而可能导致事故的发生。
在生产、生活中,为了利用能量,让能量按照人们的意图在生产过程中流动、转换和做功,就必须采取屏蔽措施约束、限制能量,即必须控制第一类危险源。约束、限制能量的屏蔽措施应该能够可靠地控制能量,防止能量意外地释放。但是在许多因素的复杂作用下,约束、限制能量的屏蔽措施可能失效,甚至可能被破坏,进而发生事故或未遂事件(生产系统中危险物质的利用和约束也是如此)。
导致屏蔽措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源,它包括人、物、环境3方面的问题,环境是指开放的人-机(物)工作系统的外部环境。人的失误(HumanError)、物的故障或失效(Failure)、人和物的可靠性(Reliability)问题,以及研究人-机(物)关系的人机工程学(Ergonomics),是人们解决安全问题的重要研究方向。第二类危险源是导致伤害、损失或破坏发生的间接原因而非其根本原因,因此,人们在实践中还需要进一步认识第二类危险源产生的原因和存在的形式,以便加以消除或控制,防止事故的发生。
根据上述定义,第一类危险源、第二类危险源与事故的关联性可用图1所示的事件链来表示,图中的 能量或危险物质 可以是多种,其各自的屏蔽措施失效后相互之间发生作用,进而产生能量或危险
物质意外释放。
:潜在危险性、存在条
1)潜在危险性是指一旦触发事故,危险源可能带来的危害程度或损失大小,或者说危险源可能释放的能量强度或危险物质量的大小。这里用 可能
来表达危险源释放能量或危险物质的不确定性或随机性,但潜在危险性的真正含义是指:某种危险源内在或固有的最大危害性。
2)存在条件是指危险源所处的物理、化学状态和约束条件状态,例如:物质的压力、温度、化学稳定性,盛装容器的坚固性,周围环境屏蔽物等情况。3)触发因素虽然不属于危险源的固有属性,但它是使危险源演化为事故的外因,而且每一第一类危险源都有相应的敏感触发因素。如易燃易爆物质,热能是其敏感的触发因素;又如压力容器,压力
图1 第一类和第二类危险源导致事故发生的事件链
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3 2 固有型危险源和触发型危险源
中国安全科学ChinaSafetyScience学报第16卷
Journal2006年
该危险源分类方法虽然较为详尽地给出了变动危险源的变化特性,但没有说明固有和变动两类危险源的相互关系,也缺少对系统危险源结构的描述,不便于对危险源的控制。
3 4 对危险源概念及其分类的若干看法
危险源作为现代安全科学技术的基本术语,起源于20世纪60年代系统安全学科的诞生以及随后的进一步发展。系统地分析和认识危险源是人们研究工作系统、预防事故的基础,它帮助人们设计更安全的工作系统,也可以用来指导人们如何安全地运行从设计角度满足安全条件的工作系统。工作系统中的危险源有其特定的结构和行为模式,因此,危险源可以被当作实际工作系统的子系统来看待。
能量或危险物质的存在是事故发生的必要条件和基本前提,该认识已得到人们的普遍认同。也就是说:工作系统中存在的能量或危险物质是(或属于)危险源,人们可以从纯粹的工程技术角度充分认识其危险性,属于危险源的基本类型。
而其他类型的危险源则需要从以下过程中提取:能量或危险物质的屏蔽系统组分(即组成部分)失效或相互作用紊乱,以及环境对屏蔽系统的扰动。根据Leveson提出的新的事故模型[10],其中所说的能量或危险物质的屏蔽系统实际是一个基于过程或对象的多阶分层控制系统。图2给出了一个典型控制回路和控制模型的示意图。
白勤虎等人从另外的角度将危险源划分为两大类[8]:一类是随着生产系统的存在而必然存在的各种能量(通常是从能量的各种载体来判定能量是否存在及其性质和数量)和危险物质,它是造成系统危险或系统事故的物理本质,称之为固有型危险源;另一类是在生产活动进行过程中出现的,能使固有型危险源的安全存在条件遭到破坏的各种硬件或软件保障体系故障,它们是系统从安全状态向危险状态转化的条件,是使系统能量意外释放,即造成系统事故的触发原因。这些故障围绕固有型危险源而存在。它们的危险性主要由固有型危险源的性质决定,可称为触发型危险源。固有型危险源及由其性质决定的触发型危险源,构成了生产系统的危险源结构。该分类方法提到了 保障体系故障 是生产系统发生事故的触发型危险源,但并没有涉及这些故障的成因以及故障成因的预防控制问题,因此,需要对生产系统的危险源结构做进一步的研究探讨。3 3 固有危险(源)和变动危险(源)
马国忠等人
[9]
将运输系统中的危险(源)分为固
有危险(源)和变动危险(源)两类。固有危险(源)是指由系统自身性质与结构所决定的,与系统共生的,对系统的安全始终构成潜在威胁的,在某种条件下将会对系统的运作可靠性造成重大影响的一种客观存在;变动危险(源)是指在系统运动过程中,系统中各要素相互作用,在各种内外部条件影响下,可能导致系统状态恶化的一种变化着的客观存在。
变动危险(源)指系统中的危险(源)是变化的,这种变化具有3个基本特征:
1)危险程度(亦即危险源所对应的风险等级的高低)的变化性,即系统中的危险(亦即危险源所对应的风险等级)随系统内外条件的改变发生程度(高低)上的变化。
2)危险轨迹呈随机游走性,从宏观角度表现为在各子系统间的游动(亦即高风险危险源在各子系统之间做随机运动,会随机出现在不同的子系统中)。3)危险征兆的突发性, 受人们对客观事物认识水平的限制,一些危险征兆往往不易被察觉,待到被察觉已是非常明显,故在感觉上是一种突变。 这是指变动危险(源)从主观上给人一种突然出现的感觉,但在客观上却早已存在,只是没有被人察觉或发
图2 典型控制回路和控制模型[10]
第1期 赵宏展等:危险源的概念辨析
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图3 基于过程的能量或危险物质的多阶分层控制系统
图3是基于过程的能量或危险物质的多阶分层控制系统示意,它包含了除能量或危险物质之外的新的危险源类型。
工作系统组分失效(包括物的故障和人的失误等)、系统的组分间作用紊乱以及环境不良扰动,都可称之为该系统的危险源。但在上述危险源背后,起到更为根本作用的危险源是:工作系统的控制(子)系统没有或无法对上述因素作出积极响应,进
平。这需要进一步研究和探讨哪些因素导致了上述现象的产生,这些因素是需要人们重点研究的危险源类型。这种对于能量或危险物质之外的危险源内容和类型的界定,显然是可以涵盖状态危险源、非物质性危险源、第二类危险源和触发型危险源的内容的,称之为控制型危险源。
根据Leveson的观点[10],将工作系统中某个层次(控制层次的划分参照图3)的控制型危险源的结
而控制整个工作系统的状态维持在一定的风险水构要素进一步明确如下: 1 生产系统中针对危险源的控制动作(ControlActions)策划不足
1.1 系统中仍有危险源(能量或危险物质等)尚未辨识出来 1.2 对辨识出来的危险源,其控制动作不当、无效或缺失 1.2.1 设计的控制动作无法对危险源施加必要的约束 -构建过程的缺陷
-控制动作没有跟随受控对象的变化而变化(出现异步进化现象)-不正确地修正或自适应
1.2.2 受控对象的模型不一致、不完整或不正确(控制动作的设计是依据人们所认识的受控对象的模型进行的) -构建过程的缺陷
-更新过程的缺陷(出现异步进化现象)
-系统时滞(控制动作的完成需要时间)和测量精度(建立的模型是依据控制对象的真值,而实际获得的是在一定精度条件下的测量值)
1.2.3 控制器和决策者之间的协调问题(特别是在边界和重叠的区域)2 生产系统的控制动作执行不力 2.1 信息沟通交流方面的缺陷
2.2 执行机构运作不力
2.3 系统时滞(系统对控制动作作出响应需要时间)3 生产系统中的反馈不足或缺失 3.1 系统设计中没有提供该环节 3.2 信息沟通交流缺陷
3.3 系统时滞(控制效果的反馈需要时间)
3.4 监测机构运作不力(提供的信息不正确或无信息提供)
:3/,2
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综上,危险源可分为基本型危险源和控制型危险源两大类。基本型危险源也称(工作系统)固有危险源,指的是能量(也可以是具体的能量源或能量载
体)或危险物质等物质性危险源。基本型危险源和第一类危险源的内涵也是一致的。现实物理世界(尤其是各种工作场所)中的实体(Entity)或对象(Objective)都可能涉及基本型危险源。比如:一辆行驶中的汽车(相对运动使该汽车携带有动能),一条处于运行状态的流水生产线,一个加油站(其中的油料是基本型危险源),一个化工厂(其中的有毒有害化学品是基本型危险源)等等。人们需要对基本型危险源施加有效的约束(Constraints),而约束通常来自某种控制机制(控制系统的功能)。从总体上讲,控制和控制系统是分层次的(见图3),而控制系统的基本单元是一阶反馈回路(见图2)。在系统生命周期的每个阶段(分析、设计、开发、运行等阶段),影响控制系统对被控对象施加约束的所有因素,都称之为控制型危险源。从整体看,控制型危险源是从现实世界的实体或对象中分离出的,是实际工作系统的子系统,具有特定的结构和行为特征。控制型危险源包含并超越了状态危险源、第二类危险源和触发型危险源的内容,也不仅仅是非物质性危险源。
4 结 论
对危险源概念和分类的准确认识是人们开展危险源辨识、系统安全评价、事故系统分析和安全系统设计的重要基础,也是人们有效地开展安全管理的前提。基本型危险源和控制型危险源的提出更符合系统理论的基本思想,可以在一定程度上补充现有系统安全理论。
1)通俗地讲,危险源就是各种系统中危险的来源, 危险点源 和 危险源点 都是对危险源的狭义认识。实际上,工作系统中的危险源具有典型的结构特征和行为特征。
2)根据能量或危险物质在工作系统中的分布情况,现实物理世界中的某些实体(Entity)将被确认为人们需要分析和评价的危险源对象(HazardObjec-tive)。这些对象包含了需要重点研究的控制型危险源。
3)对工作系统中的危险源对象进行危险源辨识时,前文提到的典型控制回路和控制模型(见图2)以及控制型危险源的结构要素,可以用来作为理论框架指导危险源辨识检查表(Checklists)或危险源排查表的编制工作。
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