安全理论讲座 事故致因理论：缺陷塔模型 主 讲：范秀山 （郑州大学化工学院安全工程系） 电 话： 电子信箱：fanxshan,一、法律与科学的关系 二、事故的本质缺陷塔模型 三、事故的原因缺陷 四、事故的预防消除缺陷,主要内容,问题：,为什么国家对安全生产颁布如此之多的法律、法规、规章、制度？ 为什么对其他领域就没有如此严格？,例如：法律从来不规定农民种菜必须按松土、播种、浇水、施肥、除草的程序来进行，也不禁止任何人把铁变成黄金,一个重要原因,在世界范围内，尚未建立起严谨的、科学的安全生产理论体系，人们还没有完全弄清事故起源、发生、发展的过程。也就是说，还没有抓住事故的本质，因而不能有效地预防事故。,描述事故本质的理论,称为： 事故致因理论,100多年来,科学家们为了弄清事故的本质，进行了大量的调查研究，提出了100多种事故致因理论。,然而,这些事故致因理论，往往是片面的 它们只反映了局部的真理 互相之间也缺少兼容性,通常,在科学发达的研究领域，法律介入的程度浅（数学、物理学、化学、农业、天文学、电学）； 在科学不发达的研究领域，法律介入的程度深（安全生产），以强制的手段规定人们能够做什么，不能够做什么。,目前，安全生产法的制订依据,不是某事故致因理论，而是成千上万不幸的事故案例。 如果将来有一天，某事故致因理论完整、清晰地阐明了事故的起源、发生、发展过程，人们已经完全掌握了事故的本质。那么，安全科学就是一门成熟的科学，安全生产法中的许多条文也将消失。,一、法律与科学的关系 二、事故的本质缺陷塔模型 三、事故的原因缺陷 四、事故的预防消除缺陷,主要内容,本地状态：成语故事盲人摸象,网络连接：盲人摸象女声 254“,具体网址: ,需要本PPT文件夹中有文件 “3.幼儿成语故事盲人摸象土豆网小精灵_174s女声.swf”,2.1 事故的本质是什么？,事故的本质是什么？,格林伍德：事故都是爱出事的家伙惹出来的,事故频发倾向论,1919,事故的本质是什么？,海因里希：事故就是5块骨牌,多米诺骨牌理论,1936,事故的本质是什么？,北川彻三： 5块骨牌是复合材料做的,北川彻三因果连锁论,事故的本质是什么？,法默：事故是工人的性格缺陷引起的,性格缺陷论,1939,事故的本质是什么？,巴内尔：事故是一系列不幸事件的连续发生,事件链理论,事故的本质是什么？,科尔：事故是工作环境差、工人不机灵引起的,目标-灵活性-机警理论,事故的本质是什么？,哈登：事故是能量的不正常释放。,能量意外释放论v1.0,1966,事故的本质是什么？,札别塔基斯：事故是能量和物质的不正常释放。,能量意外释放论v2.0，1978,事故的本质是什么？,科罗敦：事故是一棵倒立的树。,故障树分析，1964,事故的本质是什么？,本尼尔：事故是一系列事件的不正常扰动。,扰动起源论,1972,事故的本质是什么？,劳伦斯：事故是人发生了失误。,劳伦斯模型,1974,事故的本质是什么？,约翰逊：事故是当事物发生变化时，人没有正确应对。,变化-失误理论,1975,事故的本质是什么？,威格里斯沃思模型,1975,威格里斯沃思：没错，事故都是人失误引起的！,事故的本质是什么？,(杉保？)： 事故是人的不安全行为与物的不安全状态两大轨迹的交叉。,轨迹交叉论,1980,事故的本质是什么？,亚当斯：事故主要是管理者的失误造成的。,管理失误论,事故的本质是什么？,瑟利：事故是人对事故征兆的反应不敏捷。,人因系统论v1.0,1969,事故的本质是什么？,安德森：事故是人对事故征兆以及环境变化的反应不敏捷。,人因系统论v2.0,1978,事故的本质是什么？,专家：事故是社会因素、管理因素、生产中的危险因素被偶然事件触发所形成的结果。,综合原因论,综合原因论模型,事故的本质是什么？,到底是什么?,安全科学没有统一的事故致因理论，就如同：,物理学没有牛顿力学三定律 化 学没有门捷列夫的元素周期律 生物学没有达尔文的进化论 天文学没有哥白尼的日心说,判断一门学科是否成熟，看它是否已经建立起公认的科学理论。,“百花齐放、百家争鸣”看起来是好事，实际上，恰恰表明某一研究领域理论上的混乱 没有正确的事故致因理论，所谓的“安全科学”就只是经验的简单罗列与堆积，而不是严谨的科学。 没有正确的事故致因理论做指导，就无法准确、有效地预防事故。,事故致因理论在经历了100多年“百花齐放、百家争鸣”的“战国”时代之后，在2012年得到了初步统一。,2012年4月27日，事故致因理论：缺陷塔模型刊登于中国安全科学学报2012年第2期，3-9页。,2.2 缺陷塔模型的推导过程,问：理论与假说的区别是什么？ 答：从可靠的、公认的理论出发，经过严密的逻辑推理得到的结果是理论； 从部分实验事实或事故案例出发，经过归纳、分析，总结出来的规律叫假说。 严格说来，目前绝大多数事故致因理论都是假说。,马克思主义唯物辩证法认为： 世界是物质的，物质运动是有规律的，规律是可以认识的，是服从因果关系的，有果必有因； 事物发生变化，必有其内因和外因；内因是变化的依据，外因是变化的条件； 生产安全事故是矛盾事物的一种特殊的运动形式，它的发生，必有其内因和外因。,鸡蛋变质,蛋内存在有机质,鸡蛋为什么会变质？,蛋壳有裂缝 空气中有微生物,毛泽东矛盾论,根据能量意外释放论： 事故 = 能量和物质的不正常释放(失控) 事故的内因是系统所具有的破坏力（能量流、物质流） 事故的外因是系统存在能量意外释放的条件，即现场缺陷（人的不安全行为、物的不安全状态以及不良作业环境）,事 故,?,?,内因,外因,事 故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,1、人的不安全行为 2、物的不安全状态 3、不良作业环境,物质流 能量流,事 故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,做为“果”，它的内因、外因分别是什么？,事 故,系统破坏力,现场缺陷,内因,外因,内因,？,？,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,分6类,人的素质缺陷 机器本身的缺陷,1）对物（含作业环境）性能控制的缺陷，如：设计、监测和不符合处置方面的缺陷。 2）对人失误控制的缺陷，如：教育、培训、指示、雇用选择、行为监测方面的缺陷。 3）工艺过程、作业程序的缺陷，如：工艺、技术错误或不当，无作业程序或作业程序有错误。 4）用人单位的缺陷，如：人事安排不合理、负荷超限、无必要的监督和联络、禁忌作业等。 5）对来自相关方（供应商、承包商等）的风险管理的缺陷，如：合同签订、采购等活动中忽略了安全健康方面的要求。 6）违反安全人机工程原理，如：使用的机器不适合人的生理或心理特点。,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,?,?,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,企业的安全隐患,管理人员的职业素质缺陷,职业缺陷,企业缺陷,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,?,?,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,政府在监管、行政过程中存在的缺陷,基本建设阶段遗留的缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,?,?,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,各种社会弊端不文明行为不良风气,政府体制的弊病,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,事 故,系统破坏力,现场缺陷,人机系统缺陷,管理缺陷,外 因 / 结 果,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,内 因,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,事 故,系统破坏力,现场缺陷,外因,内因,人机系统缺陷,管理缺陷,职业缺陷,企业缺陷,建设缺陷,政府缺陷,体制缺陷,社会缺陷,事 故,系统破坏力,外因,内因,缺 陷,社会缺陷 政府缺陷 企业缺陷 管理缺陷 现场缺陷 事故 （1）,5对因果关系,对式（1）各项“取反”，即将各项“缺陷”改为“完善”，同时将“事故”改为“安全”，仍然存在明确的因果关系,社会完善 政府完善 企业完善 管理完善 现场完善 安全 （2）,进一步处理这5对连锁因果关系，需要借鉴布尔代数中的互补律,式（1）与式（2）相加，得到,社会缺陷 + 社会完善 = 社会 政府缺陷 + 政府完善 = 政府 企业缺陷 + 企业完善 = 企业 管理缺陷 + 管理完善 = 管理 现场缺陷 + 现场完善 = 现场 事 故 + 安 全 = 物质流、能量流,我们看任何事物，都应该一分为二： 政府工作有成绩也有不足； 企业有优点也有缺点； 管理有优势有劣势； 现场有值得肯定的地方，也有需要改进的地方,社会缺陷 政府缺陷 企业缺陷 管理缺陷 现场缺陷 事故 （1）,社会完善 政府完善 企业完善 管理完善 现场完善 安全 （2）,社会 政府 企业 管理 现场物质流、能量流 （3）,与前2式不同的是，式（3）各主体间不存在因果关系，而是相互依存、相互制约的关系，是矛盾各方的关系。,以上3式为模型的可视化创造了有利条件,在图1（a）中，各层有缺陷的部分集体形成一个扇形区域，称为“缺陷缝” ，构成物质、能量的泄漏通道。各层中完整的圆环表示各个主体。 各缺陷层之间体现了连锁因果关系，是式（1）的具体体现，是事故的一连串外因。各闭合圆环之间是式（3）的具体体现，是约束与被约束的关系，也是相互依存的关系，是矛盾关系。,在图1（a）中，各层有缺陷的部分集体形成一个扇形区域，称为“缺陷缝”（图1（b）中的S标记部分），构成物质、能量的泄漏通道。各层中完整的圆环表示各个主体。,2.3 缺陷塔模型的3D表示,借鉴计算机科学中“面向对象编程”的科学理念，通过构造“对象”的办法来描述模型。该模型以式（1）所表示的5对因果关系为中心，以缺陷为重点，具有塔式结构和外形，故称“缺陷塔”模型（fault tower model，简称 FTM）。,模型主体结构。主要部件：塔体、塔段、塔壁及缺陷缝。缺陷缝由多个“管道”组成，每个管道内又含有若干“阀门”。构成事故模型的“对象”共有6种：塔体（T）、塔段（R）、塔壁（W）、缺陷缝（S）、管道（P）、阀门（X）。,每个“对象”的状态都有2个值： 塔体（T）： 安全状态（0），事故状态（1） 塔段（R）： 安全状态（0），事故状态（1） 塔壁（W）： 密封状态（0），泄漏状态（1） 缺陷缝（S）： 密封状态（0），泄漏状态（1） 管道（P）： 密封状态（0），泄漏状态（1） 阀门（X）： 关闭状态（0），打开状态（1）,“对象” 6种： 塔体（T）、塔段（R）、塔壁（W）、缺陷缝（S）、管道（P）、阀门（X）。,(1)塔体对象（T） 图2为缺陷塔的总体结构。将整个塔看成一个对象，称为“塔体”（TOWER）。塔体中间为空，原料和能量从上方进入，产品从底部输出。,在模型中，“生产”就是利用能量将原料加工为成品的过程。 正常情况下，原料（M）与能量（E）从塔上方进入，产