对安全系统运行机制的探讨——安全度与安全熵

以耗散结构的维持与演化作为安全系统运行机制的理论基础,在探讨过程中提出了安全熵是反映安全系统本身的混乱程度的概念。在此基础上,通过对安全度与熵的内在联系的分析,提出了安全熵的概念并给出其数学表达式。并进一步通过对人—机—环境3大要素组成的安全系统进行数学建模,以概率统计方法为手段,对各个因素的内在联系用概率的形式表达出来,从而给出了安全系统的整体安全熵。安全熵的提出及其量化,对安全系统运行机制的探讨是至关重要的。     

基于耗散结构和熵的高速铁路事故演化机理研究

针对高速铁路事故致因复杂的特点及高速铁路运营安全评价研究现状,提出应用耗散结构和熵理论来研究高速铁路运营事故演化机理。首先,在分析高速铁路安全运营影响因素的基础上,提出基于信息熵的典型事故安全要素集构建方法。其次,基于耗散结构和熵理论,研究高速铁路运营事故的演化机理。给出高速铁路运营安全系统的熵流模型及其熵值计算方法。通过系统熵变,判别事故演化方向。最后,通过分析高速铁路脱轨事故的演化机理,实例验证该方法的合理性和可行性。研究表明,把熵作为一个参数,能够揭示高速铁路运营事故的演化趋势;流入负熵流和排出正熵流,能够保持系统稳定有序,有效防止事故发生。     

基于耗散结构的重大决策社会风险态势判别模型

为提高政府对重大决策社会风险的治理能力,基于耗散结构理论,构建社会风险态势识别模型。首先,利用社会系统熵增累积量和熵流累积量构建社会风险态势判别函数,根据布鲁塞尔器及其转义给出风险态势判别规则;然后,针对风险因素间存在非线性交互作用,提出利用模糊测度和Choquet积分计算社会系统在各时间节点的熵增和熵流,并开发熵增累积量和熵流累积量计算方法;最后,以某市PX项目决策为例进行实证分析。结果表明:加大熵流累积量,减小熵增累积量,有助于减小社会风险,使危险状态转化为安全状态。     

剖析城市安全运行系统的自组织机制

城市安全运行系统是一个包含多个构成要素的复杂系统。基于复杂性科学的思想,以自组织理论为基础,对城市安全运行系统演化发展的内在动力机制进行了深入研究。首先构建了城市安全运行系统;然后在分析城市安全运行各子系统的自组织形式的基础上,对城市安全运行系统进行了整体的自组织分析;最后,结合耗散结构理论和"熵"机制,分析了城市安全运行系统自组织演化的内在动力机制。对于促进城市安全运行,保障城市健康发展具有重要理论指导意义。     

基于复杂性认识的安全木桶模型探讨

认为安全系统是一个复杂的社会技术系统,描述了安全系统的复杂性特征:安全系统特别复杂,由相互依赖多个子系统组成,具有非线性、高度动态性、开放性和相互作用性,安全系统涉及多重反馈过程,包含软硬数据信息,并对安全政策和措施具有抵制性。借鉴传统木桶理论,利用耗散结构理论中安全熵的有关概念,探索性地建立安全木桶模型,分析了安全木桶的组成部件和功能效用。进而结合本质安全型煤矿建设,从员工素质、技术装备、作业环境和安全管理4个方面讨论了该模型的适用性,并针对本质安全型煤矿建设给出了相应建议。     

基于耗散结构理论的驾驶中人因失误分析研究

通过对耗散结构理论的分析,建立了驾驶系统的耗散结构动态模型。基于此模型,从负熵流、扰动、非线性机制以及系统的初始稳定值几个方面对驾驶中人因失误出现的原因进行了分析。文章将耗散结构理论作为分析人因失误的工具,为研究驾驶中的人因失误提供了一种新的视角。     

基于耗散结构理论的化工安全经济系统分析

化工安全经济系统是一个开放系统,利用耗散结构理论对化工安全经济系统的耗散条件和行为进行了研究,结果表明:①化工安全经济系统具有明显的耗散结构系统的特性;②要使该系统始终沿着有序状态发展,必须保障在初次最佳安全投入的基础上进行适时的、持续的后续投入.同时,介绍了最佳安全投入量的求算方法,为安全经济系统的优化提供了理论依据.     

基于熵理论的重大事故复杂链式演化机理及其建模

为完善重大事故演化的本质规律和探究事故后果累积放大原理,从安全物质学的视角提出事故链定义和形成机理,并解析其内涵;通过物质、能量和信息表征事故链演化过程的载体反映;基于物质流、能量流和信息流构建事故链式演化概念模型;基于熵理论和耗散结构理论论述事故阶段演化特性;在此基础上,提炼事故预防与控制策略框架。研究结果丰富了事故链式演化理论,可为事故预防与控制提供更深层次的理论基础。     

安全混沌学的创建及其研究

基于对混沌科学与安全科学基本特征的比较,将混沌科学中的现代化知识运用到安全科学领域的理论与实践中;提出安全混沌学的定义,并分析其内涵,从现代非线性理论角度构建安全混沌学的理论分支体系,详细论述各分支体系的内涵及其研究方法。综合安全混沌学领域所涉及的文献资料,依据大量的应用实例探讨混沌理论在安全科学中的应用,阐述安全混沌学应用与研究的重要意义与广阔前景。安全混沌学的构造思想是用归纳演绎的方法对目前应用于安全领域的各种非线性理论抽象后的再汇总、联系后的再创新;研究结论表明,安全混沌学整合了混沌理论、耗散结构、突变论、协同论、灰理论、唯象理论、分形理论等非线性理论在安全科学研究中的作用与联系,进一步深化了对安全系统本质规律的认识并革新了安全观,发展了传统的安全学原理,可指导安全科学定量化研究的方向,安全混沌学的创建顺应安全科学发展的时代趋势,有利于引导安全领域的科学观念与研究方法产生质的变化。     

安全经济学中的突变模型与耗散结构初探

一、安全经济学中的突变现象与耗散结构耗散结构理论认为,一个与外界有物质、能量、信息交换的开放系统,在从平衡态到接近平衡态再向远离平衡态发展的过程中,当到达远离平衡态的非线性区时,一旦外界条件的变化达到某一特定的阈值,该系统就会自行产生一种自组织现象,从稳定变成不稳定。通过涨落发生突变,可能使     

煤矿运输安全性的灰熵综合评价

基于灰熵理论,提出一种新的安全性评价方法即灰熵综合评价。灰熵是离散序列均衡程度的测度,灰色关联度是参考序列和比较序列之间接近程度的测度。该法将灰色关联度和均衡度合成为均衡接近度,并以此作为评价准则,从而避免了低层次多因素权重确定的主观性,使评价模型更加合理,评价结果更加客观。通过利用多层次灰熵综合评价模型,对平顶山煤业(集团)有限责任公司六矿运输系统的安全性进行综合评价,其结果表明,该方法较其他评价方法更加客观,结论更符合实际,同时指出了今后运输安全管理工作的重点。     

多层级系统安全状态量化及动态评价方法

为及时、合理评价生产系统安全状况,促进现场安全管理工作的持续改进,依据生产现场日常隐患排查的安全管理机制,将反映生产现场系统安全属性的安全要素集,根据行业特点进行归类来提取评价指标,形成一个表达系统安全状态的逻辑结构,研究以诸多安全要素风险值来量化评价指标的方法,用以刻画系统安全逻辑结构中指标层的安全状态。采用适用于多样本关联分析的熵权法,客观、动态地确定指标权重;采用加权灰色关联分析法,描述评价样本接近于系统安全目标的程度来确定评价等级,实现了生产现场系统安全动态、定量评价。实例分析表明,通过系统安全状态量化与动态评价能及时甄别反映系统薄弱环节的系统安全主控因素,为现场安全管理提供决策依据。     

工程系统一体化安全风险模型研究

借鉴功能模拟原理,利用目标树-成功树-主逻辑图(GTST-MLD)框架,提出了一个一体化安全风险模型。该模型对关联于工程系统安全特性的目标、功能、结构、行为等因素予以综合,提供了从多层次研究解决安全问题的模型基础,克服了基于事件树/故障树模型的概率风险评估等传统方法而分别对系统结构、行为、事件进行研究的问题,支持实现在更高的系统功能层面上对系统安全性的分析研究。通过研究该模型在安全风险评估、事故因果关联分析、潜在交互作用鉴别中的应用,表明研究成果为解决复杂工程系统安全问题提供了新的分析手段。     

船舶安全熵概念的提出及应用

船舶航行安全很大程度上取决于操作者对船舶航行过程中各种信息的把握,信息掌握的多少可作为衡量船舶安全的一个标准。把船舶航行链分为5种信息处理过程,利用信息熵的原理,提出船舶安全熵的概念,并建立了数学模型。根据船舶航行信息过程的具体因素,建立船舶航行安全评价指标体系;利用熵权法确定5种信息单元及其安全因素权重,对船舶航行的安全熵进行计算,可根据评价模型对船舶安全进行有效评价。利用渤海湾船舶M进行验证,其结果发现船员素质安全熵最大。船舶安全熵方法是对船舶安全评估的一种新探索。     

联系熵在煤矿安全预评价中的应用

煤矿事故的发生具有随机性和动态性,其相应的安全预评价涉及到许多不确定因素,因此,可采用刻画确定不确定系统的集对分析(SPA)方法进行研究。根据集对分析方法及联系熵的含义,笔者对安全-事故集对进行同异反分析,指出应采取措施使系统保持同势,以趋于安全状态;并将联系熵的方法应用于煤矿安全预评价,建立煤矿安全预评价的联系熵模型,对各安全指标可计算出不同安全等级时的熵值范围,进而可得煤矿自然条件的安全等级。采用联系熵的方法进行煤矿安全预评价,计算简单,取得了较为精确、可靠的结果,为煤矿安全预评价等不确定系统的评价提供了一种新的思路。     

消防安全评价体系初探

在消防安全检测的工作中发现,同时也受到安全评价工作的启发,笔者提出在国内推行消防安全评价,发展消防安全评价机构的思路并在理论上、实施手段上进行初探。为此,提出了建立消防安全评价体系,实施消防安全评价的方法———安全控制理论法。该方法是现代控制理论的应用性研究,其目的是对消防安全实现动态的量化的安全管理控制。笔者引入一些学者的研究成果———安全参数及计量标准,对消防系统安全状况进行综合评价;提出了与控制能力C相关的因素,并采用层次分析法(AHP)确定各自的权重;引入安全度的动态模型,其中安全度随系统的安全状况的变化而变化,体现的是系统的危险与控制的矛盾斗争结果。虽然该评价方法的理论、体系和实施研究取得了初步成果,但仍有待进一步完善。     

安全系统管理学的建构研究

从安全科学、系统科学和管理学角度,提出安全系统管理学的定义。阐述安全系统管理学的学科内容:安全系统管理学发展的理论基础是安全科学、系统科学和管理学的理论和方法;研究的对象是安全系统;研究的基本任务是运用现代管理科学的理论和原理,揭示系统管理活动的规律,建立系统的安全管理模式;研究的主要内容有安全系统的范畴和特性、安全系统管理的规律、实施过程以及方法、手段等。提出安全系统管理学研究的方法论基础,并研讨安全系统管理学与其他相关学科之间的关系。多视角探索安全系统管理学的理论和规律,研究思路和研究方向,分析表明:安全系统管理学作为安全管理学的一个分支学科,其研究内容广泛,研究的学科理论基础牢固,研究安全系统管理学将进一步充实和丰富安全科学的基本理论。但由于安全系统具有非线性、模糊性等复杂特性,对安全系统管理学的研究方法提出更高的要求。