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40800字硕士毕业论文近年来自由贸易区和可再生能源技术突变分布方法的创新与拓展研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40800字
论点:可靠性,分配,系统工程
论文概述:

安全系统工程是以系统危险的形成、转化、分布以及事故的孕育、产生、发展和变化规律为依据的,以系统科学、信息科学、安全工程理论和安全经济学等为基础理论,对系统的安全性即可靠性

论文正文:

近年来自由贸易区和可再生能源技术突变分布方法的创新与拓展研究

探讨了我国安全系统工程的发展方向,为我国安全系统工程的研究和应用奠定了良好的基础。由本网站的硕士论文中心组织。

第一章引言
1.1研究背景
1.1.1安全科技研究现状
频繁的事故严重制约着经济发展和社会进步,甚至对人类生存构成巨大威胁。事故的发生教会人们按照科学规律行动。事故的负面影响对人类有很大的影响,激励他们学习和预防事故。在事故发生、发展、转化和预防规律的研究过程中,安全科学不断发展。
安全科学是自然科学和社会科学相结合的一门新的综合性学科。安全科学的研究对象可以概括为人类生活、生产和社会领域的所有安全问题。安全科学的提出源于劳动保护,主要是保护生产过程中人的生命财产安全,预防各种事故和职业病。后来,安全科学的应用逐渐从生产领域的安全扩展到生活和社会领域的安全。
20世纪50年代,发达国家的科学技术取得了快速发展。随着物质生活水平的提高,人们对自身的健康、安全和环境质量也有了更高的要求。新技术的出现也带来了新的安全问题。人们逐渐认识到,只有把安全问题提高到系统、全面、科学的水平,才能更好地解决安全问题,防止事故发生。1974年,美国出版了《安全科学文摘》,1979年,英国出版了《安全科学导论》,1983年,日本出版了《最新安全工程》,1990年,德国召开了第一届世界安全科学大会,在世界上首次提出了“安全科学”。
在中国,随着劳动保护作为一项基本政策的实施,安全科学技术作为劳动保护的一部分也得到了迅速发展。到20世纪70年代末,国家先后成立了劳动部劳动保护研究所、卫生部劳动卫生研究所、冶金部安全技术研究所等安全技术研究机构。发展了工业防尘技术、噪声控制技术、矿山安全技术、个人防护装备和安全检测技术。20世纪90年代,安全科技发展迅速,成立了50多个安全科技研究所、研究所和中心,专业科技人员5000多人。国家对劳动保护和安全生产的宏观管理已经开始走上科学轨道[·[3]。21世纪,中国安全科学进入了全面、系统、快速的发展时期。
安全是一个相对的主观概念。为了评估一个国家是否安全,需要有一个限度、目标或标准。通过将其与定量风险率或风险程度进行比较,可以确定是否达到预期的安全程度。然而,安全本身具有突发性、隐蔽性、复杂性、模糊性、随机性、交叉性、多因素性和软效益性等特点。为了实现安全生产,必须从系统工程的角度识别、分析和评价危险源,控制系统中可能发生的事故。这样,安全系统工程1.1.3可靠性理论的研究现状[/BR/]可靠性是指“产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力”(GB3187-82)。国际标准化组织(标准化组织8402)被定义为一个单位在给定环境和操作条件下以及在给定时间内执行特定功能的能力。“规定条件”是指使用过程中的应力条件、环境条件和工作条件。不同的规定条件导致产品的不同可靠性。“计划时间”是指产品指定的任务时间。“规定功能”是指产品规定的所需功能和技术指标。就产品而言,可靠性已经成为衡量产品质量的重要指标之一。可靠性越高越好。这里的产品是广义的,可以指零件、部件、整个产品或系统[·约布·
(1)国外研究状况的可靠性
起源于第二次世界大战后期。德国火箭专家在v-II火箭的研制过程中提出并使用了一系列模型来获得火箭系统的可靠性。美国海军的统计数据显示,只有30%的时间电子设备能够在规定的使用期限内有效工作。在此期间,人们开始意识到可靠性问题,因为可靠性问题给经济带来了巨大的损失。然而,早期的可靠性理论都是从定性的角度来理解的。直到概率论和统计学被引入可靠性理论,可靠性才得以数值测量,可靠性分析也从定性分析上升到定量分析。[/比尔/]可靠性理论始于20世纪40年代。通过现场调查、统计和分析,并根据分析结果采取相应措施,电子管的可靠性问题得到了主要解决,可靠性课题由此诞生。
到20世纪50年代,可靠性理论开始兴起。前苏联开始研究发射和飞行人造地球卫星的可靠性。为了发展军事,美国相继成立专门机构研究可靠性问题,并开展了系统的可靠性研究。美国于1952年成立的电子设备可靠性咨询小组(AGREE)于1957年发表了著名的《军用电子设备可靠性》报告。该报告为可靠性学科的发展提供了初步框架,也是美国可靠性工程发展的基础文件。它对国际社会产生了巨大影响,是发展可靠性的一个重要里程碑。[13]1956年,日本企业家将可靠性技术应用于民用工业部门,以确保产品的质量要求。1958年,日本科技联盟还成立了专门研究可靠性问题的“可靠性研究委员会”,将可靠性研究从尖端工业部门扩展到一般工业部门。
20世纪60年代,可靠性工程进入全面发展时期。逐步形成了一套相对完善的可靠性设计、测试和管理标准,并进行了FMEA和自由贸易区分析。1960年,美国开始在武器系统研究中全面实施可靠性计划。国际电子技术委员会于1965年成立了可靠性技术委员会。它协调了关于可靠性定义、术语、写作方法、可靠性管理和数据收集的国际工作。同年,美国宇航局开始进行机械可靠性研究,提出了开发生产过程中机电产品可靠性指标的测试和检验方法,以及生产和储存的要求。因此,可靠性的应用得到了极大的发展,并逐渐发展成为一门独立的工程学科。因此,可以说美国已经为可靠性的发展奠定了基础。在世界可靠性研究方面,美国是最早、最广泛、最有效的。但在这十年里,日本、前苏联、法国、英国等国家也开展了可靠性工程技术的研究。
20世纪70年代是可靠性发展的成熟时期。建立了可靠性管理机构,制定了一整套管理方法和程序,建立了国家可靠性数据交换网络,并进行了可靠性增长试验和综合环境应力可靠性试验。这时,各种电子设备开始广泛应用于科学技术、工业生产部门和日常生活领域。可靠性直接影响生产效率、系统、设备和人们的生命安全,可靠性的研究变得越来越重要。
20世纪80年代,可靠性向更深更广的方向发展。它提高了可靠性的工作地位,增加了可维护性的内容和计算机辅助设计技术在可靠性领域的应用,并对软件可靠性、机械可靠性、光电器件和微电子器件的可靠性进行了研究。1985年,美国空陆军倡导的“可靠性和可维护性2000行动计划”是最具代表性的。其目标是到2000年实现可维护性减半和可靠性加倍的目标。该计划在1991年海湾战争中取得了初步成果。
20世纪90年代,可靠性进入了概念更新时期。一些新的可靠性概念出现了,一些传统的可靠性工作方法受到了质疑,一些经典理论也在被修正。英国空陆军的“免维护生活”在可靠性领域引起了轰动,为可靠性工作的进一步发展提供了新思路。
(2)国内研究现状
在中国,随着改革开放和经济的快速发展,军工和民企都开始研究产品的可靠性。20世纪60年代,中国也提出了雷达、通信机和电子计算机的可靠性问题。中国的可靠性工作始于电子工业。在20世纪60年代早期,可靠性评估进行了开创性的工作。20世纪70年代中期,高可靠性部件验证试验的研究被提出,推动了可靠性数学在中国的发展。20世纪80年代,中国掀起了电子行业可靠性工程和管理的第一次高潮,组建了可靠性研究和管理团队,并制定了《电子设备可靠性设计手册》等。,有力地推动了中国电子产品的可靠性工作,[[17]1984。在国家国防科学技术工业委员会的领导下,中国组织制定了一系列可靠性基本法规、国家标准和专业标准,积极推进我国可靠性标准化工作,使可靠性管理工作步入标准化轨道。1985年10月,国防科学技术工业委员会发布了航空空技术设备可靠性相关规定,标志着我国航空空行业可靠性工程全面进入工程实践和系统开发阶段。20世纪90年代,机械电子工业部提出以科技为先导、质量为主线开展可靠性工作的发展模式,掀起了我国第二次可靠性工作的高潮。许多机电产品都制定了可靠性指标和要求,质量也取得了长足的进步和成就。
最广泛使用的可靠性理论是在军事科学和技术领域。与发达国家相比,可靠性在民营企业中的应用还远远不够。许多企业没有充分认识到可靠性的重要性。他们认为产品可靠性只是一个虚幻的数字,与现实毫无关系。这些落后的观念严重制约了我们[产品的国际竞争力。随着基础理论的不断突破,各种基于基础理论的可靠性理论不断涌现。例如,模糊数学的出现发展了模糊可靠性理论,丰富了可靠性理论,进一步推动了我国可靠性理论和工程研究的深入发展。就产生了。安全系统工程是一门应用性很强的科学技术学科,它不仅适用于工程,也适用于安全管理。安全系统工程是系统工程在安全工程中的应用。其理论基础是安全科学和系统科学。即运用系统论的观点和方法,结合工程原理和相关专业知识,研究安全生产管理与工程的新学科。安全系统工程分析法作为预防事故的重要分析方法,对21世纪人类的安全生产、安全生活和安全生存起着极其重要的作用。
1.1.2安全系统工程的研究现状
安全系统工程以系统危害的形成、转化和分布以及事故的孕育、产生、发展和变化规律为基础。它以系统科学、信息科学、安全工程理论和安全经济学理论为基础,分析系统的安全性或可靠性,为安全预测和安全决策提供依据。安全系统工程的首要任务是识别危险源。然后分析潜在的危险源,预测危险源的发生所造成的后果。根据预测结果,设计安全防范措施,优化决策方案。实施安全计划,并对所取得的结果进行全面评估。最后,找出实施计划的不足,不断改进,使系统达到最佳安全状态[[4,5]。
安全系统工程首先在美国和英国等工业发达国家发展起来,并应用于军事工业。20世纪50年代末,前苏联的第一颗卫星发射升空,打破了美国和苏联军事技术的平衡。为了赶上前苏联,美国未能研究该系统的可靠性和安全性,导致事故频发。后来,美国利用系统工程的原理和方法来研究导弹系统的安全性,成功降低了事故发生的概率。
1961年,美国贝尔电话研究所在系统安全的基础上创建了故障树分析(FTA)。1962年,它制定了武器系统的安全标准,并形成了安全系统工程的定义。这是系统安全理论的首次实际应用。1964年,美国陶氏化学公司(Dow Chemical Company)提出了一种新的化学设备安全评价方法,在世界工业中得到广泛应用,引起了广泛的研究和讨论,促进了评价方法的发展。1965年,美国举行了一次关于安全系统工程的专门学术研讨会,以分析航空空行业的可靠性,并取得了显著的成果。与此同时,铁路、电子、冶金、汽车等行业发展了许多系统安全评价方法和系统安全分析方法。1969年,美国国防部批准并颁布了最具代表性的系统安全军事标准。这对于在安全方面实现系统的目标、计划和手段有具体的要求和程序。1974年,美国原子能委员会发布了《华盛顿1400报告》(WASH1400 Report),这是一份商业核电厂的风险评估报告,它使用故障树分析方法来分析各种部件发生事故的概率,从而大大降低了事故发生的频率。该报告发表后,也引起了世界各国的关注,促进了安全系统工程[·1.2研究内容
1.2.1研究意义
可靠性研究的目的是从系统的角度,以更少的成本和时间组织产品可靠性目标的实施。可靠性理论与安全系统工程的结合是利用可靠性理论方法和各种概率条件的设置,以失效概率分布的内容进行计算和分析,最终调整方案。分析计算的目的主要是计算机组或系统的可靠性指标,分析故障模式和原因,研究系统故障概率的变化规律,综合权衡各种可靠性指标,优化方案,提出提高和增强系统可靠性的有效措施,确保系统在要求的可靠性指标下工作。
钱学森先生曾经有一句关于可靠性的名言:“可靠性是设计、生产和管理的”。可靠性分配的目的是综合考虑各种因素,运用科学的决策方法,实现系统可靠性的综合优化。对于给定的系统,如果实际运行可靠性没有达到设计目标值,则有必要通过提高产品的可靠性来重新分配系统各单元的可靠性[f211
C1]安全生产和可靠性
可以防止故障和事故,特别是可以避免灾难性事故,并可以保证用户的安全和社会稳定。由于产品的可靠性,世界上每年都会发生大量的人身事故。据不完全统计,美国每年有2000万人受伤。1967年至1973年的统计数据显示,产品责任造成的事故中,37%是不合格产品,其余是安装不符合要求、测试和检验不充分、说明不正确等。对于核电、化工等安全相关领域,对设备可靠性的要求更加突出。一旦事故发生,可能会给全社会带来长期而严重的危害[F221 [/BR/] C2]经济效益和可靠性[/BR/]随着现代科学技术的不断发展,越来越多的产品正在向高性能、多功能、大规模方向发展,结构越来越复杂,可靠性问题日益突出。如今,可靠性是产品的重要质量指标。可靠性好的产品直接决定了其在同类产品中的竞争力。1993年,中国颁布了《产品质量法》(Product Quality Law),该法第三章规定,发生产品质量责任事故时,根据第一条的规定,生产或销售企业不仅要赔偿医疗费用、减少的工作收入和生活津贴,还要支付丧葬费、养老金费用和死者家属死亡时的生活费。换句话说,我国已经把产品质量和可靠性的保证提高到了法定水平。任何企业和个人都必须贯彻[23]这种依赖性已经成为工业企业和国防部门经济和军事利益的基础和竞争的焦点。自20世纪60年代以来,市场竞争日益激烈。许多产品在没有可靠性保证的情况下进入市场,在使用过程中造成许多事故。它不仅造成了经济损失,还可能追究其刑事责任。这时,提高产品的可靠性就是提高经济效益。从节约能源和资源的角度来看,产品可靠性的研究不仅要从延长产品使用寿命的角度来考虑,还要从优化的角度来考虑。例如,可靠性可以满足要求并达到最佳[·[24]
(3)系统安全性和可靠性
随着科学技术的飞速发展,产品和系统的规模日益增大,组成产品和系统的组件数量也在迅速增加,产品的复杂性也在增加,提高组件的可靠性尤为重要。系统安全科学的发展与可靠性理论和工程密切相关。系统安全分析的许多方法和理论都是可靠性工程的应用或延伸。系统的可靠性越高,故障的可能性越小,系统越安全,但可靠性随着系统复杂性的增加而迅速下降。在工作过程中,如果忽视系统的可靠性,当系统出现故障或失效时,可能会给企业带来巨大损失[} 2}
(4)安全管理和可靠性
可靠性管理和安全监督是提高和促进企业安全生产的两大管理方法。安全监督是为了保证企业安全生产,规范、准确地实施一系列管理方法和规章制度,从而实现企业安全目标的全过程安全管理行为。企业可靠性管理是指确保系统、人员和设备在预定时间和特定条件下完成规定功能的一系列管理活动。它包括可靠性指标管理、设备维护、更新管理和人员培训管理。其目的是促进安全生产运行,是全面质量管理和全过程设备安全管理的[[25]。在安全管理过程中,科学地将定量可靠性指标分配给各子系统和单元具有重要意义。因为只有通过可靠性分配,才有可能将可靠性责任分解落实到各个部门,也才有可能系统、全面、深入地进行安全管理。的进一步发展。20世纪60年代,英国也成功开发了概率风险评估技术。广泛收集各原子能公司的事故数据,建立事故数据库,计算原子能电站的系统风险,从而将安全系统工程的分析和评价从定性提高到定量。日本虽然引进安全系统工程的方法较晚,但发展迅速。20世纪80年代,安全系统工程在各国得到了广泛的研究和应用,已经成为改善安全管理的发展方向。
在我国,安全系统工程的研究工作也相对较晚。直到20世纪70年代末,天津化工厂在炸药设计中应用了安全系统工程的方法,解决了企业的安全生产问题,在我国安全系统工程的推广应用中发挥了主导作用。20世纪80年代初,安全系统工程被引入我国,受到相关研究机构和许多大中型企业及行业管理部门的高度重视。1982年,在北京召开了安全系统工程研讨会。分析了我国安全系统工程的研究现状,探讨了我国安全系统工程的发展方向,为我国安全系统工程的研究和应用奠定了良好的基础。1985年成立了“系统安全研究小组”(System Safety Study Group),以安全系统工程为中心开展研究和应用推广,为安全系统工程学科的发展和安全管理的推广做出了贡献。目前,我国各行业部门正在推进安全系统工程活动,并取得了良好的效果。例如核能、水电、航空空、运输和其他工业部门。全国数十所高校也增设了安全工程专业,为普及安全系统工程理论知识、推进安全管理创造了有利条件。安全系统工程的理论研究也在不断完善和发展。
安全系统工程的分析方法很多,故障树分析是安全系统工程中最重要的分析方法。该方法首次用于导弹发射控制系统的可靠性分析。在安全管理方面,主要分析事故原因,评估事故风险[f6l。从20世纪60年代初到70年代,利用自由贸易区进行定量分析发展迅速,并应用于航空空航天工业。随后,故障树分析法成为原子反应堆、化工厂等一些单位对有特殊要求的系统进行可靠性和安全性分析的必不可少的方法之一。1975年在美国举行的可靠性学术会议上,自由贸易区和可靠性理论被列为两大发展。目前故障树分析法已成为一种常用的系统可靠性预测方法,并在工程实践中得到广泛应用。
安全系统工程的发展与可靠性理论密切相关,可靠性在安全系统工程中占有非常重要的地位。系统故障的可能性越小,可靠性越高,系统越安全。相反,系统故障的可能性越大,就越危险。事实上,许多系统安全分析理论和方法都是可靠性工程的应用或延伸。我们熟悉的PHA、FMEA、ETA、FTA等安全系统工程分析方法也来源于可靠性工程,但是复杂系统的可靠性分配问题还没有很好的解决。因此,人们认识到系统安全分析方法的理论基础是可靠性工程,任何可靠性理论和方法在安全系统工程中的应用都是安全科学的丰富和发展。

[4]

[5]

过去,安全管理采用事后管理模式。具体过程如图1.2所示。事故的处理比事故后的分析和责任人的处理更重要,而忽视了事前的控制。对于预防措施的制定和安全性的提高,只能进行定性分析和判断,不能进行定量描述,缺乏准确的评价方法。目前,企业的安全管理已经从定性管理转向定量管理,从经验决策转向信息决策,从事后管理转向事前预防。预防性管理模式的具体流程如图1.3所示。将可靠性理论引入现有安全管理系统,将统计数据和指标应用于生产管理,事先进行风险分析,确定可能的危害和后果,同时加强可靠性设计和信息反馈的管理,有利于提高安全管理系统运行的可靠性,减少事故损失。运用可靠性理论进行定量分析,更好地为企业安全管理服务。积极开展系统薄弱环节的事故预防工作,提出有针对性的改进措施,采取有效的预防措施,是预防事故的有效管理方式。
综上所述,可靠性已成为工程设计、企业管理、商业决策、产品或系统运行和维护中不可或缺的工具,也是提高管理水平和经济效益的重要手段。这对防止故障和事故的发生,保障工人的人身安全,提高社会效益和经济效益具有重要意义。

1.2.2研究技术路线[/BR/]由于可靠性工程的许多分析方法可用于系统安全科学领域,本文将可靠性分配理论与安全系统工程原理相结合,通过给定系统安全目标值条件下的系统风险预控管理建立可靠性分配模型,协调子系统或单元的分配,重新分配基本事件的可靠性。此时,分配方案通常不是唯一的。然后,根据实际情况和预期目标值,制定消除或控制风险的管理措施,实现系统风险控制的优化,为管理者做出正确决策提供理论依据。
可靠性分配是指规定的系统可靠性指标在组成系统的几个子系统之间适当分配,以使系统开发中使用的总资源成本(人力、物力、时间、空)最小化。可靠性分配中要解决的问题总是在计划之前有一个目标。然而,由于满足目标要求的方案往往不是唯一的,可靠性分配也是解决方案最优选择的工程决策问题。
本文论证了可靠性分配在系统安全中应用的可行性。总结了各种可靠性分配方法,比较分析了它们的优缺点和适用范围。选择了系统安全分析的可靠性分配方法。列举了故障树分析和可靠性理论相结合的各种可靠性分配方法,如基于最小割集的突变分配方法、基于最小工作量的突变分配方法和基于重要性的突变分配方法。我们把它们统称为“事故树和可再生能源技术突变可靠性分配方法”,并用实例分析和比较不同的突变案例。最后,提出了一种新的耦合可靠性分配方法,即基于最小路径集的失效概率分配方法。
该方法使用最小路径集方法分配一次故障概率。只要根据指定的分配原则降低最小路径集之一的失败概率,就可以实现系统的目标值,分配方案可以有多种选择。根据基本事件的重要性,进行故障概率的二次分布,重要性较高的事件对系统影响较大,分布后的故障概率应较小。它主要有以下优点:不仅适用于简单的串并联系统,也适用于复杂的桥接系统,解决了复杂系统的分配问题;根据重要性二次分配模型,大大简化了系统分配的计算量,提高了系统故障概率分配的准确性。它能以较少的成本和时间达到预设的系统可靠性优化目标,也便于配电方案的比较和选择。

参考文献
[1]崔国章,韩军,周惠丰.事故树分析与应用「M].北京:机械工业出版社,1989
[2]左东红,贡凯青.安全系统工程「M].北京:化学工业出版社,2004
[3]严一违.再谈《安全生产法》的适用范围问题困].中国安全生产报,2007