第二版前言安全工程专业旨在为国民经济建设不同行业或领域培养兼备安全技术与安全管理能力的专业人才，系统安全工程课程是安全工程专业的核心课程，亦是联结安全技术和安全管理类知识的先导课程，对安全科学理论和生产实践中的事故预防起着积极重要的作用。为了能使学生在专业课学习之初更好地建立系统安全思维，并尽可能减小该课程大学课堂学习与未来生产实践需求之间的差距，本版教材修订的主要内容如下：1. 系统安全工程是以各类工程项目或生产作业为研究对象，针对其生命周期各阶段，研究如何系统性、前瞻性地进行危险辨识、风险评价与危险控制以实现安全的课程。该课程是一门跨行业、重实践的交叉应用性课程，生命周期是系统安全的一个重要属性，但传统的教材中，生命周期仅仅作为一个孤立的概念脱离于课程的知识体系之外；另外，传统的教材中系统安全的思维融入在各种危险分析方法之中，缺少深度的凝练，因为呈现不突出而影响学生的认知效果，基于此，本版修订教材采用霍尔模型，从时间维度、逻辑维度和知识维度3个维度对知识体系进行重构(见本版修订教材图1_7)。在时间维度方面，将系统生命周期的内容单独成章，在原有概念介绍的基础上，分别基于MIL_STD_882E标准和过程安全领域的做法对其全新进展进行了补充，并与第十一章系统安全工程模拟实践的内容相结合，有助于解决生命周期属性脱离知识体系的问题，将理论知识与实践需求有机地融合，可提升课程内容的高阶性。在逻辑维度方面，基于危险辨识_风险评价_危险控制的系统安全思维构建了第三章危险分析的流程一章，该章在第一版教材危险辨识的基础上，补充了危险理论，详细阐述了危险的组成要素以及危险与事故之间的驱动过程，并进一步细致刻画了危险辨识_风险评价_危险控制等各环节的基本原则与方法，这一补充有助于解决目前学界和实践领域关于危险源、风险、隐患等概念之间的争议，也可从机理上解决当前实践中隐患排查效果差、难落实的问题。知识维度是基于生命周期和系统安全流程的基本逻辑而展开的各种危险分析方法与评价方法，本版修订力求采用相似的章节结构，有助于读者强化系统安全思维，便于学生通过对比分析掌握各种分析方法的特点及适用性。本版修订教材在时间维度和知识维度方面，强化知识点的本质所在；在知识维度方面，则注重各方法的特色及其在生产实践中的广泛应用性。2. 系统安全的概念自20世纪50年代末初步形成，80年代中期引入我国，由于时代的原因和条件的局限性，有些知识点的介绍存在着;知其然，但不知其所以然的现象；与此同时，随着我国安全科学的不断发展，一些新的做法尚未很好地融入到相应的知识体系中，基于此背景，本版教材修订中本着务本与维新的原则，一方面致力于追求知识点的本源，采用溯源的方法，尽可能以简洁明了的方式展示、呈现知识点的起源与发展，如重大危险源、危险三要素理论、LEC方法以及各种危险分析方法的产生背景等，这些知识点在本次修订中采用文献综述的方法呈现，旨在使读者不仅能知其然，而且能知其所以然。另一方面，本版教材修订尽可能将系统安全的新进展，特别是我国近年来生产实践中的一些做法有机地融入知识体系中，如国际系统安全年会的主题变迁、系统安全在各领域中的新发展、我国不同行业重大隐患的界定、系列标准的更新以及FMEA、HAZOP、FTA 和ETA 等方法所涉及的国内外新要求等。为便于有兴趣的读者能进一步跟踪阅读，在本次修订中，参考文献以章为单位、单独附于各章后面。文献溯源是本次修订中的一项重要工作，作者极尽可能列出相应内容的源头文献和新进展，旨在为未来从事系统安全的相关研究的学生和读者提供一个清晰、全面的文献列表，便于读者快速、便捷检索文献。3. 系统安全工程是一门实践性很强的课程，课堂学习的目的在于今后更好地为安全生产实践服务。为提升读者学以致用的能力，基于20余年的一线教学经验，本版教材修订中补充了系统安全工程的学情分析及学习方法。基于作者开发的;三级四阶九能力教学模式(具体说明见第一章第四节)，针对PHA、FMEA、HAZOP、FTA 和ETA 各种危险分析方法，本版教材在原有的理论知识介绍之后，进一步提供了模拟实践、应用共享及案例研究各阶段的资料，意在夯实学生对各种分析方法的运用能力，不仅能掌握它们是什么、如何分析，而且了解它们在各行各业的生产实践中是如何应用的，通过举一反三和触类旁通的方式，能够使学生针对各类工程中或未来生产实践中遇到的具体情况，合理选择分析方法并能进行充分、可靠的分析。4. 教材中的例题是学生学习知识的范本，好的例题对学生探究知识的内涵、建立系统安全的思维方式以及提升解决问题的技能起着重要的作用，但现有的教材中的许多例题基于行业安全分析、安全评价报告，尽管能够呈现安全问题，但作为例题却缺少精细化的研究，弱化了习题的功能。另一方面，本课程是面向大学三年级第一学期的课程，学生们刚刚完成基础课教学，缺少工程实践的背景，因而例题的选择应尽可能与学生的认知相匹配。基于此，本次教材修订中在例题选择方面，以追求行业通用性和例题经典性为原则，从国内外众多教材中，特别是国际系统安全学会的系列经典教材中进行选择，确保例题科学性、典型性、示范性的功能。教材对所有引用例题也注明了参考文献。本教材第一版为普通高等教育;十一五国家级规划教材，再版教材获批中国地质大学(北京);十四五规划教材，原以为修订工作会比第一次编著更快一些，但当在修订中逐渐确定务本溯源和维新实用的修订原则时，却未料到修订工作比想象中的工作艰难许多：在修订中常常会因某一文献;求之不得，寤寐思服，又常常会因众多的文献摆在面前却不知如何表达才能深入浅出而;辗转反侧，特别是一些生产实践中的新进展如何与原有的知识体系融会贯通等等，再版修订花费的时间远远超过第一版的编著时间。行笔至此，不胜感慨!首先非常感谢中国地质大学(北京)对我教材修订工作滞后的包容，使得我能够虽慢犹行，行则终至；我更感谢我的学校和我所在工程技术学院安全工程系在教学上给予我的众多支持与鼓励，使得我能够在教材建设、教学方法上得以尝试与创新，该课程在2022年和2023年分别获得北京市;优秀本科课程和第二批国家级一流本科课程，并最终能使我将教学研究成果融入教材之中。其次，我要特别感谢这次教材修订的经历，使我能够系统梳理系统安全工程的重要文献，让我对该领域以及相关联的知识体系有更深刻的思考和理解，至少，我找到了第一版教材中;那些提供精彩教案、教学培训大纲等而又无法查到姓名的编写者 (第一版引言)的完整文献，我相信没有谁比我在这次的修订工作中收获更多! 正因如此，在此我再次深深地感谢本版教材中的所有参考文献的作者，也再次感谢廖学品教授所提供的VCM 实例及对本书引用的授权，也衷心感谢当我对有些文献因把握不准而请教的众多同仁，他们是国家安全科学研究院的张卫东先生、歆迪安全咨询公司的张华先生、慕贝尔公司的耿文全先生等。第三，我要感谢我的博士研究生牛毅、李元龙、郝晨昱、杨晓、许灏祎以及硕士研究生石璇、夏好岩、况文清、征蕾、杨春茹、曾万茹等，感谢他们经常快速地帮我找到需要的文献；另外还要特别感谢牛毅、石璇和夏好岩对本版教材部分图片的绘制。作为本版教材的编著者，我再次深深地感谢化学工业出版社，感谢出版社为我提供这个平台，使我能够将廿余年系统安全工程的教学研究与思考呈现出来。最后，我要感谢未来的读者，由于本版修订关注务本与维新，许多;老文献的阅读以及;新进展的融入缺少与同行的交流，我自知理解上一定有许多不到之处，真诚的希望读者能给予批评指正，也盼望在系统安全方面能有更多深入的交流，愿此书使我们成为知音。

樊运晓2025年6月

第一版前言安全工程专业在我国是一门新兴专业，短短20年的时间已有上百所高校设有此专业，特别是近几年发展势头更是如雨后春笋一般。安全系统工程是该专业重要的专业基础课；《安全工程专业本科教学方案设计研究》对我国50余所开设安全工程本科专业院校的专业课程设置情况进行统计分析，安全系统工程课程是开设学校数目最多的一门课程，所占比例高达72.22%，该课程同时是安全工程专业攻读硕士学位和博士学位入学考试的专业课考试课程，是目前我国注册安全评价师考试的主要课程，同时还是我国注册安全工程师考试的基础课程。安全系统工程是安全工程专业学生从事安全管理和安全技术工作所的基本功，安全系统工程的应用在生产实践中也为改善我国安全工作的面貌建立了不可磨灭的功勋。但追本溯源，当我们寻找;安全系统工程的起源时，我们不得不遗憾地发现;安全系统工程是源于System Safety Engineering一词，这一词语的翻译应当是;系统安全工程，它之所以被译成;安全系统工程除翻译之外还有一些特定的历史原因，然而其知识体系的确应称为;系统安全工程。本教材的编写是作者在阅读大量的国外《系统安全工程》教材和国内《安全系统工程》教材及麻省理工学院等著名学府的《系统安全工程》开放课程和有关系统安全培训课件的基础上完成的，教材编写时既注意尊重;系统安全这门学科本身的发展历程及其知识结构以及对生产安全的指导作用，同时兼顾它在我国的生产实践及应用。系统安全工程课程本身对实践性要求非常强，其所面对的研究对象是工业工程，在石油、化工、冶金、煤矿、交通、建筑等各行各业都有着普遍的应用。这门学科是理论与实践相结合十分密切的课程；对于各行各业的安全生产都有着技术上的指导意义，现已成为企业用于阻止事故发生、减小事故损失的重要手段。因此，学习这门课程应具备相当的行业基础知识，而该课程面对的学生主要是刚刚修完基础课的大三学生，除了认识实习时能稍稍接触实践以外，学生对行业生产实际状况了解很少，这就为教材编写工作带来很大难度。目前安全工程专业培养的是;通才型人才，学生在校期间学校培养没有明确的行业倾向，这就求教师在教学过程中要注重学生对各种危险分析方法的理解，更要注重对学生应用方法能力的培养，教会他们学以致用。因而本教材在编写过程中，例题的选择强调学生熟悉的系统、从学生身边的问题或运用基础课知识就能解决的问题出发，培养学生掌握、运用系统安全工程方法的能力。避免因过多说明某项工程背景而冲淡本课程的主题。;求木之长，必源其根本；欲流之远，必浚其泉源。系统安全工程知识体系以生命周期为时间序列，以危险辨识危险分析风险评价危险控制为空间序列介绍系统安全分析方法，方法强调其产生发展过程、适用条件及应用优势及局限性，为了使学生能够较好地理解某个项目或系统基于生命周期各阶段的危险分析，本教材第十一章虚拟某工厂VCM 项目从研发至项目终止各阶段的危险分析，通过背景资料的描述、分析方法的选择以及分析准备和分析过程的记录等系列环节，一方面使学生理解危险分析如何在生产中贯穿整个项目的生命周期，另一方面也使学生身临其境，通过模拟实践弥补现实教学中学生工程背景欠缺的现象。这部分内容参考自廖学品教授编著的《化学过程危险性分析》，由化学工业出版社出版。另外，在事故树、因果分析法等内容上，逻辑门符号采用国际上较为统一的表达符号，本教材符号与国外教材及众多分析软件的符号相一致。本教材在申报普通高等教育;十一五国家级规划教材时书稿已基本完成，但某些知识体系和知识点包括一些术语的准确定义一直不能令人满意，几年来，在不断学习和教学实践中在这些方面加以调整和完善，最终得到较为满意的结果。作为编著者，我们非常感谢中国地质大学(北京)，这门课程从中文讲授到双语教学再到优质课程建设以及精品课程建设，使我们有机会在各方面得以深入研究；感谢中国地质大学(北京)工程技术学院和安全教研室在这门课程的教学中给予我们足够的空间和许多的激励，使我们有机会进行新的尝试。另外我要特别感谢四川大学轻纺与食品学院廖学品教授，我查遍所有可能获得的资源，没有哪个实例能比VCM 模拟实践更好地说明系统安全工程的内涵，感谢廖教授的辛苦工作以及对本书引用的同意。我们还要深深感谢教材参考文献的作者，更要感谢那些提供精彩教案、教学培训大纲等而又无法查到姓名的编写者以及the system safety society论坛上给予我们众多帮助和热烈讨论的同仁。作为本书的编著者，我们衷心感谢化学工业出版社为我们提供这样一个能够展示我们多年的教学研究并与大家交流的机会。我们知道书中一定还有不足之处，真诚地恳请读者朋友给予批评指正。

编著者2008年12月

本书以生命周期为时间维度，以危险辨识_风险评价_危险控制为逻辑维度介绍系统安全分析方法，各种方法强调其产生与发展、危险分析步骤与特点、适用条件以及其应用优势和局限性。全书共十一章，其中第 一章为绪论，介绍这门学科的发展、基本概念、研究内容及学习方法。第 二章主要介绍生命周期的概念、划分及其在行业中的应用体现；第 三章主要介绍危险分析的流程，包括危险理论和危险类型，危险辨识方法、事故风险评价与控制的基本概念、原则与做法；第 二章和第 三章是后面各章节危险分析的理论基础。第四章至第八章是基本的危险分析方法；第九章和第十章分别介绍其他常用的危险分析方法和风险评价方法。第十一章是基于生命周期和危险分析流程对前面各种分析方法应用的模拟实践。本教材适用于安全工程专业及其他相关专业的本科教学，也可作为广大安全工程教学与研究工作者以及从事生产安全实践工作者的参考读本。

《系统安全工程》（第二版）以生命周期为时间维度，以危险辨识_风险评价_危险控制为逻辑维度介绍系统安全分析方法，各种方法强调其产生与发展、危险分析步骤与特点、适用条件以及其应用优势和局限性。全书共十一章，其中第一章为绪论，介绍系统安全工程的发展、基本概念、研究内容及学习方法。第二章介绍系统的生命周期，包括生命周期的概念、划分及其在行业中的应用体现。第三章介绍危险分析流程，包括危险理论、危险类型、危险辨识方法、事故风险评价与控制的基本概念、原则与做法。第二章和第三章是后面各章节危险分析的理论基础。第四章至第八章介绍各种基本的危险分析方法。第九章和第十章分别介绍其他常用的危险分析方法和其他事故风险评价方法。第十一章介绍基于生命周期和危险分析流程对前面各种分析方法应用的模拟实践。本教材适用于安全工程专业及其他相关专业的本科教学，也可作为广大安全工程教学与研究工作者以及从事生产安全实践工作者的参考读本。

樊运晓，中国地质大学（北京）工程技术学院教授，博士生导师，澳大利亚科廷科技大学、荷兰代尔夫特理工大学访问学者；第五届国家安全生产专家组煤矿综合组专家，北京市安全生产领域学科带头人；从事系统安全与安全管理的教学与科研工作，主讲系统安全工程、事故预防与控制、安全管理学、安全绩效测量、安全管理体系、安全文化、现场安全管理、应急管理等课程；近年来主持国家自然基金等项目20余项；发表学术论文90余篇，出版教材专著10部，2017年获第十三届北京市高等学校教学名师奖。

第一章绪论 1第一节系统安全发展简史1第二节系统安全工程基本概念4一、系统4二、系统生命周期4三、危险与事故5四、事故风险5五、安全6六、系统安全6第三节系统安全工程研究内容7一、危险辨识8二、事故风险评价8三、事故风险控制9四、风险减少确认9五、危险跟踪9第四节系统安全工程的学习方法10一、学情分析10二、教学内容构建11三、教学模式12复习思考题13参考文献13

第二章系统的生命周期 16第一节系统生命周期的划分16一、概念设计阶段17二、定义阶段17三、研发阶段17四、生产阶段18五、使用和维护阶段18六、报废阶段18第二节MIL_STD_882E 标准中生命周期的划分19第三节过程安全中系统生命周期的划分20复习思考题23参考文献24

第三章危险分析流程25第一节危险理论26一、危险与事故的关系26二、危险的要素26三、危险向事故的转变28第二节危险类型30一、按《常用危险检查表》对危险分类30二、按事故类型对危险分类32三、按《生产过程危险和有害因素分类与代码》对危险分类34四、按《职业病危害因素分类目录》对危险分类39五、重大危险源53第三节危险辨识方法55一、对照经验法55二、系统安全分析法56三、危险辨识的过程56四、危险的表征60第四节事故风险评价与控制61一、事故风险评价61二、事故风险控制63复习思考题66参考文献67

第四章预先危险分析70第一节预先危险列表70第二节预先危险分析方法71一、方法概述72二、分析流程72第三节预先危险分析工作表74第四节预先危险分析举例76一、 H2S 系统概念设计阶段预先危险分析76二、新型电子压力锅预先危险分析77三、载人潜艇预先危险分析78第五节预先危险分析案例研究79第六节预先危险分析适用性说明80一、适用条件80二、优点80三、使用局限性81四、注意事项81复习思考题81拓展阅读82参考文献87

第五章故障模式及影响分析89第一节故障模式及影响分析基本概念90一、故障90二、故障模式90三、故障原因91四、故障影响91五、约定分析层次91六、可靠性框图91第二节故障模式及影响分析方法92一、系统划分93二、方法概述94三、分析流程95第三节故障模式及影响分析工作表96第四节故障模式及影响分析举例98一、手电筒故障模式及影响分析98二、电子压力锅故障模式及影响分析100三、 DAP 反应系统故障模式及影响分析102四、割草机启动故障模式及影响分析103第五节致命度分析104第六节故障模式及影响分析案例研究105第七节故障模式及影响分析适用性说明106一、适用条件106二、优点107三、使用局限性107四、注意事项107复习思考题108拓展阅读108参考文献116

第六章危险与可操作性研究118第一节危险与可操作性研究基本概念119一、研究节点119二、工艺参数119三、工艺指标119四、引导词120五、偏差120六、偏差原因120七、偏差后果123八、安全保护123第二节危险与可操作性研究分析方法124一、方法概述124二、分析流程125第三节危险与可操作性研究工作表126第四节危险与可操作性研究举例127一、反应器输送系统危险与可操作性研究分析127二、 DAP 反应系统危险与可操作性研究分析128三、蒸汽锅炉系统危险与可操作性研究分析131第五节危险与可操作性研究案例研究132第六节危险与可操作性研究适用说明132一、适用条件132二、优点132三、使用局限性132四、注意事项133复习思考题133拓展阅读133参考文献142

第七章事故树分析143第一节事故树分析基本概念144一、树形图144二、事件符号145三、逻辑门146四、转移符号149五、割集151六、径集151七、概率风险评估152第二节事故树分析方法152一、方法概述152二、分析流程153第三节事故树的构建155一、根本原因分析155二、因果分析过程156三、构建方法157四、构建原则158第四节事故树编制方法举例159一、;油库燃爆事故树编制159二、;台灯不亮事故树编制160三、;热交换器冷水供应不足事故树编制161四、;地下室溢水事故树编制163第五节布尔代数基础164一、布尔代数的概念164二、布尔代数的性质164三、布尔代数运算165四、析取标准式与合取标准式165第六节事故树定性分析166一、最小割集的确定167二、最小径集的确定169三、基本事件的结构重要度分析171四、最小割集和最小径集在事故树中所起的作用175第七节事故树的定量分析176一、结构函数176二、基本事件的发生概率177三、人因失误概率182四、顶上事件发生概率的计算185五、化相交集合为不交集合理论在事故树分析中的应用191六、基本事件的概率重要度和临界重要度分析191第八节事故树分析案例研究193第九节事故树分析的适用性说明194一、适用条件194二、优点195三、使用局限性195四、注意事项195复习思考题196拓展阅读196参考文献202

第八章事件树分析204第一节事件树基本概念204一、事故情境204二、初始事件205三、中间事件205四、概率风险评估205五、事件树205第二节事件树分析方法206一、方法概述206二、分析流程206三、元件事件树分析过程208四、事件树分析过程示例209五、事件树分析工作表210第三节事件树分析举例211一、某压力容器压力升高事件树分析211二、某反应系统无冷水事件树分析212三、排水系统事件树分析213第四节事件树分析案例研究214第五节事件树适用性说明214一、适用条件214二、优点214三、局限性215四、注意事项215复习思考题215拓展阅读215参考文献218

第九章其他危险分析方法220第一节安全检查表220一、安全检查表方法概述220二、安全检查表的编制220三、安全检查表举例221四、安全检查表适用性说明225第二节故障假设分析225一、故障假设分析方法概述225二、故障假设分析过程225三、故障假设分析举例226四、故障假设分析适用性说明226第三节因果分析法227一、因果分析法方法概述227二、因果分析法基本概念227三、因果分析法分析过程228四、因果分析法举例229五、因果分析法适用性说明234复习思考题235参考文献235

第十章其他事故风险评价方法236第一节关于作业条件危险性评价法的说明237一、背景说明237二、危险控制的数学评价法237三、安全管理的实用风险分析方法239第二节作业条件危险性评价法243一、方法概述243二、适用条件244三、评价实例245第三节美国道化学公司火灾、爆炸指数评价法246一、方法概述246二、评价步骤246三、应用说明252第四节英国帝国化学公司蒙德法252一、方法概述252二、评价步骤253三、应用说明258复习思考题258参考文献258

第十一章系统安全工程模拟实践260第一节TMC 公司 VCM 生产项目概述260一、公司及人员情况261二、工艺过程简述261三、工艺过程各阶段的说明261第二节工艺过程的危险性识别262一、物质性质的分析263二、分析经验的获取263三、相容性矩阵264四、危险性分析方法265第三节研发阶段故障假设分析方法265一、背景265二、方法选择267三、分析准备267四、分析过程268五、结果讨论269六、结论与启示270第四节概念设计阶段预先危险分析方法271一、背景271二、已有资料272三、方法选择273四、分析准备273五、分析过程274六、结果讨论276七、结果讨论277第五节中试装置运行阶段危险与可操作性研究方法278一、背景278二、已有资料279三、方法选择279四、分析准备279五、分析过程280六、结果讨论286七、后续工作289八、结论与启示289第六节详细工程设计阶段事故树和事件树分析方法290一、背景290二、已有资料290三、方法选择291四、分析准备291五、分析过程292六、结果讨论296七、结论和启示296第七节装置安装与开车阶段检查表分析及安全审查方法298一、背景298二、已有资料298三、方法选择299四、分析准备299五、分析过程299六、结果讨论301七、结论和启示302第八节装置正常运行阶段危险与可操作性研究方法用于定期检查303一、背景303二、已有资料303三、方法选择304四、分析准备305五、分析过程305六、结果讨论308七、结论和启示310第九节装置扩建阶段间歇过程的危险与可操作性研究方法310一、背景310二、已有资料312三、方法选择313四、分析准备313五、分析过程314六、结果讨论317七、结论与启示319第十节事故调查阶段故障模式及影响分析方法319一、背景319二、已有资料319三、方法选择320四、分析准备321五、分析过程321六、结果讨论325七、结论和启示326第十一节装置拆除阶段故障假设和检查表分析方法326一、背景326二、已有资料327三、方法选择329四、分析准备329五、分析过程329六、结果讨论332七、结论和启示332