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1.2 安全相似系統(tǒng)學(xué)起源及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 安全系統(tǒng)學(xué)、相似理論及安全相似系統(tǒng)學(xué)

1.2.1.1 安全系統(tǒng)學(xué)起源及發(fā)展

由于安全事故的頻發(fā),促使人們開始思考隱匿于事故表象之下的致因機(jī)制,運(yùn)用系統(tǒng)思想、系統(tǒng)科學(xué)以及系統(tǒng)工程的視角來實現(xiàn)系統(tǒng)安全。安全系統(tǒng)學(xué)以系統(tǒng)思想為中心,通過系列的系統(tǒng)方法及手段來保障并提高人類生產(chǎn)、生活及生存的安全狀態(tài)。成為近年來得到發(fā)展和重視的一門新興學(xué)科,是安全學(xué)科領(lǐng)域的重要組成部分。安全科學(xué)的研究核心就是認(rèn)識安全系統(tǒng)、發(fā)掘安全系統(tǒng)中所蘊(yùn)藏的安全科學(xué)原理,再用所發(fā)現(xiàn)的原理指導(dǎo)安全系統(tǒng)的管理,優(yōu)化安全系統(tǒng)的狀態(tài),保障人的安全健康。

(1)安全系統(tǒng)思想的發(fā)展歷程。安全系統(tǒng)思想的發(fā)展與人類的整個安全勞作史是分不開的。伴隨人類生產(chǎn)力及科技的發(fā)展,人們對于安全系統(tǒng)在認(rèn)識的性質(zhì)上不斷發(fā)生變化和提高。將安全系統(tǒng)思想的發(fā)展可以概括為從自發(fā)的安全認(rèn)識到自覺的安全認(rèn)識的四個發(fā)展階段,以圖形示之,參見圖1-4。

圖1-4 安全系統(tǒng)思想的發(fā)展歷程

一般情況下,科學(xué)發(fā)展的過程都是從局部認(rèn)識上升到整體認(rèn)識,再從整體的研究中尋找一般規(guī)律。目前,對于安全系統(tǒng)的研究已進(jìn)入了安全系統(tǒng)的認(rèn)識階段,為了實現(xiàn)對安全系統(tǒng)內(nèi)涵的認(rèn)識,需要以現(xiàn)在生產(chǎn)、生活科技進(jìn)步為基礎(chǔ),尋找全新的研究視角、思路及方法。

(2)安全系統(tǒng)實踐發(fā)展。由安全系統(tǒng)思想的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn),人們對于安全系統(tǒng)的思考從具體的工程實踐上升到了學(xué)科理論高度。對安全系統(tǒng)學(xué)的研究源于安全系統(tǒng)工程或系統(tǒng)安全工程的實踐。

安全系統(tǒng)工程最早起源于安全風(fēng)險評價,20世紀(jì)30年代,隨著美國、英國等發(fā)達(dá)國家保險行業(yè)的發(fā)展,為了衡量風(fēng)險與收取費(fèi)用的關(guān)系,有了風(fēng)險評價;20世紀(jì)60年代,美國軍工行業(yè)迅速發(fā)展,這一階段,美國導(dǎo)彈系統(tǒng)研發(fā)過程中連續(xù)發(fā)生重大傷亡事故,促進(jìn)了用系統(tǒng)工程原理和方法研究導(dǎo)彈系統(tǒng)的安全可靠性,1962年4月公布的系統(tǒng)安全說明書“空軍彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)安全工程”開啟了系統(tǒng)安全工程方法在其他行業(yè)的推廣和應(yīng)用;1967年7月,美國國防部批準(zhǔn)頒布的當(dāng)時最具有代表性的系統(tǒng)安全軍事標(biāo)準(zhǔn)《系統(tǒng)安全大綱要點》對完成系統(tǒng)在安全方面的目標(biāo)、計劃和手段,包括設(shè)計、措施和評價,做了具體要求和程序,后來該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過兩次修訂,成為現(xiàn)在的MIL-STD-882B“系統(tǒng)安全程序要求”,這就是由事故引發(fā)的軍事系統(tǒng)的安全系統(tǒng)工程。

多個經(jīng)典的風(fēng)險評估評價方法相繼出現(xiàn):1961年,貝爾電話研究所創(chuàng)造了事故樹分析法;1974年,美國原子能委員會發(fā)表了“商用核電站風(fēng)險評價報告”(WASH-1400),成功地開發(fā)應(yīng)用了系統(tǒng)安全分析和系統(tǒng)安全評價技術(shù),該報告的科學(xué)性和對事故預(yù)測在“三里島事件”中得到證實,稱為核工業(yè)的安全系統(tǒng)工程。

1964年,美國道(DOW)化學(xué)公司提出了火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法,用于化工裝置的安全評價;1974年,英國帝國化學(xué)公司(ICI)蒙德(Mond)部在道化學(xué)公司評價方法的基礎(chǔ)上提出了“蒙德火災(zāi)、爆炸、毒性指標(biāo)評價法”;1976年,日本勞動省頒布了“化工廠安全評價六階段法”,使化工廠的安全性在規(guī)劃、設(shè)計階段就能得到充分的保證,稱為化學(xué)工業(yè)的安全系統(tǒng)工程。

20世紀(jì)60年代,許多民用產(chǎn)品投放到市場,為了保障安全性,迫使在電子、航空、鐵路、汽車、冶金等行業(yè)開發(fā)了許多系統(tǒng)安全分析方法和評價方法,稱為民用品工業(yè)的安全系統(tǒng)工程。

20世紀(jì)60年代末,我國的安全系統(tǒng)工程研究開始起步,1982年,在北京市勞動保護(hù)研究所召開了安全系統(tǒng)工程座談會,對我國安全系統(tǒng)的研究和發(fā)展做了探討;1985年,成立中國“勞動保護(hù)管理科學(xué)專業(yè)委員會”,并建立了“系統(tǒng)安全學(xué)組”,推動安全系統(tǒng)工程學(xué)科的發(fā)展,該階段安全系統(tǒng)工程的發(fā)展主要以國外先進(jìn)方法的學(xué)習(xí)和引進(jìn)為主;到了20世紀(jì)80年代,研究人員將目光聚焦于系統(tǒng)安全評價的理論及方法的開發(fā)。

安全系統(tǒng)工程是人們在面對事故的事實下被動產(chǎn)生的,如圖1-4所示,對安全系統(tǒng)問題認(rèn)識到一定層次時,人們的認(rèn)識角度和視角發(fā)生飛躍,從被動安全到主動安全。在面對安全事故問題時,通過系統(tǒng)的思維,逐漸將視野從工程技術(shù)層面上升到理論科學(xué)角度,這就是我們所講的安全系統(tǒng)學(xué)。

安全系統(tǒng)學(xué)的提出,標(biāo)志著人們對“安全系統(tǒng)”的認(rèn)識提高至了新的水平,其屬于研究安全系統(tǒng)本質(zhì),解釋安全系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律的科學(xué),是交叉兼容的安全科學(xué)的又一學(xué)科領(lǐng)域。是以安全系統(tǒng)工程為研究對象,研究指導(dǎo)人們開展及研究安全系統(tǒng)工程的學(xué)問。安全系統(tǒng)學(xué)是安全系統(tǒng)工程的理論發(fā)展和上游,安全系統(tǒng)工程是安全系統(tǒng)學(xué)的實踐基礎(chǔ),兩者是包涵的關(guān)系。安全系統(tǒng)學(xué)的研究領(lǐng)域十分廣泛,因此,其涉及的理論與知識也非常寬廣,這也為安全相似系統(tǒng)學(xué)的提出與發(fā)展提供兼容性的安全系統(tǒng)平臺及豐富的安全系統(tǒng)理論基礎(chǔ)。

1.2.1.2 相似理論的起源及發(fā)展

相似理論是研究自然界和工程中各種物理過程相似規(guī)律和相似現(xiàn)象的學(xué)說。通過研究技術(shù)系統(tǒng)中的相似特性,分析及試驗過程,處理與系統(tǒng)相似有關(guān)的工程技術(shù)問題。

相似理論起源于17世紀(jì)到19世紀(jì),在工程應(yīng)用方面,1638年,伽利略(G.Galilei)[54]在“論兩門新的科學(xué)”中講到,威尼斯人在比照小船建造大船的時候,已經(jīng)深入研究到相似理論的實質(zhì)內(nèi)容,說明了簡單的類比方法來放大或縮小功能系統(tǒng),并不能使新系統(tǒng)繼承原系統(tǒng)的功能性質(zhì)。該描述已深入到相似理論的實質(zhì)內(nèi)容,認(rèn)為這是最早的相似科學(xué)的萌芽。1686年,牛頓((I.Newton)[55]以兩個物體作相似運(yùn)動來表述和論證相似三定理,提出了相似數(shù)[F/ρV2I2)],并且,在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中,運(yùn)用相似理論,將相似模型應(yīng)用于工程技術(shù)。1829年,柯西(A.L.Cauchy)對振動的梁和板,1869年,弗勞德(W.Froude)對船,1883年,雷諾茲(O.Reynolds)對管中液體的層流與紊流試驗以及1903年萊特(W.Wright)兄弟首次對飛機(jī)機(jī)翼所做的風(fēng)洞實驗,是較早的運(yùn)用相似方法解決工程問題的實例。

在理論方面,1882年,傅里葉[56](J.B.J.Fourier)提出了物理方程必須是齊次的論點,柯西提出了適用于彈性體和聲學(xué)現(xiàn)象的相似數(shù)。1848年,J.Bertrand[56]通過對力學(xué)現(xiàn)象的相似研究,概括了相似現(xiàn)象的相似性質(zhì),總結(jié)了現(xiàn)象相似的必然結(jié)果,提出相似第一定理,將其表述為:“對相似的現(xiàn)象,其相似指標(biāo)等于1”或“對相似的現(xiàn)象,其相似準(zhǔn)則的數(shù)值相同”。

20世紀(jì)前半葉的相似理論主要是結(jié)合模型試驗而發(fā)展起來的,而模型相似的理論基礎(chǔ)和方法手段之一是量綱分析,1911年,白金漢[57](J.Buckingham)把量綱分析理論推廣于一般工程,并提出相似第二定律。第一定理與第二定理是在假定現(xiàn)象相似是已知的基礎(chǔ)上導(dǎo)出的。兩個定理確定了相似現(xiàn)象的性質(zhì),但并沒有指出決定任何兩個相互對應(yīng)現(xiàn)象是否相似的方法。

1930年,基爾皮契夫[58](М.В.Кирпиче)和A.A.古赫曼提出了相似第三定理,表述為:“對于同一類物理現(xiàn)象,如果單值量相似,而且由單值量所組成的相似準(zhǔn)則在數(shù)值上相等,則現(xiàn)象相似。”相似第三定理的提出證明了現(xiàn)象相似的充分和必要條件,使得相似理論逐步趨于完善和成熟。

我國對于相似的研究,最早在戰(zhàn)國時期出現(xiàn),以《黃帝內(nèi)經(jīng)》為代表的子午流注理論、五輪八廓學(xué)說等,把人作為天地間的一個子系統(tǒng),發(fā)展了豐富的自相似理論。自相似與相似理論的研究對中國學(xué)術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)而重大的意義;公元前11世紀(jì),西周的《周易》,其中,關(guān)于相似和自相似的概括,包涵了系統(tǒng)原理、整體思想、周期性有序的初始概念。

20世紀(jì),隨著學(xué)科的豐富和發(fā)展,“相似”這一概念引申而出專門的學(xué)科,其理論和應(yīng)用都在日益發(fā)展,相似理論的研究廣泛運(yùn)用于其他多個研究,學(xué)科領(lǐng)域、航空航天、計算機(jī)、建筑科學(xué)、電力電信、生物科學(xué),等等[59-63]。到20世紀(jì)50年代開始,國內(nèi)學(xué)者開始紛紛研究相似理論,并且隨著我國各學(xué)科理論的飛速發(fā)展,以及相似實踐的不斷深入,由相似理論這一核心理論不斷催生出新的相似的學(xué)科分支和分理論。

張光鑒[64]是我國“相似論”的創(chuàng)立者,1992年發(fā)表《相似論》,一經(jīng)發(fā)表便獲得國內(nèi)外專家的高度評價和認(rèn)可,并在我國掀起了學(xué)習(xí)相似理論的新浪潮。錢學(xué)森老先生曾給予極高的評價:“相似和不相似是辯證統(tǒng)一的。相似的觀點,或相似論,對說明形象思維在科學(xué)技術(shù)、工程技術(shù)中的重要性,很有價值?!?/p>

1993年,周美立[65]從系統(tǒng)學(xué)的角度對復(fù)雜系統(tǒng)相似的概念、方式和方法等進(jìn)行了較為深入的探討和研究,建立了相似學(xué)這一門新學(xué)科,進(jìn)而在其著作《相似系統(tǒng)論》中,將相似理論與系統(tǒng)思想相結(jié)合,對相似系統(tǒng)理論的多個基本概念做了詳盡闡述,論述了自然界中諸多相似現(xiàn)象和本質(zhì),及相似性的形成與演變規(guī)律,提出了相似熵的概念,為相似理論在其他領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用提供條件。而后,1998年,融合了科學(xué)性、思想性和實用性的思想,發(fā)表了《相似工程學(xué)》,對相似學(xué)原理的應(yīng)用、相似系統(tǒng)理論與實踐、相似分析、相似模擬、相似系統(tǒng)設(shè)計、相似制造工程、相似虛擬技術(shù)、相似管理工程、仿生智能工程、生態(tài)相似工程、社會系統(tǒng)相似工程等方面實踐應(yīng)用進(jìn)行了探討。另外,邱緒光[66]、王豐[67]、黎陽生[68]、沈自求[69]、徐迪[70]等諸多學(xué)者均在各自的領(lǐng)域?qū)ο嗨菩岳碚摰耐茝V及應(yīng)用做了研究與探討。

同時,由于計算機(jī)科技的應(yīng)用及推廣,使“相似”成為仿真技術(shù)的基礎(chǔ)理念,不管是同類物理體系模型試驗、異類物理體系的模擬試驗或數(shù)字模擬仿真試驗,都是相似理論在整個20世紀(jì)應(yīng)用擴(kuò)大和發(fā)展的過程。

1.2.1.3 安全相似系統(tǒng)學(xué)的起源及發(fā)展

安全相似系統(tǒng)學(xué)是安全系統(tǒng)學(xué)及相似科學(xué)形成的交叉學(xué)科,以相似的視角,探尋安全相似系統(tǒng)(包括相似的事故系統(tǒng)、相似的安全事件、相似的安全現(xiàn)象等)間的相似特性,跨越具體事物之間的界限,從中總結(jié)出一般的普遍的規(guī)律,進(jìn)而挖掘其相似現(xiàn)象下的本質(zhì),為安全系統(tǒng)的分析、分解提供全新的剖析思路及手段。目前,不管是國外還是國內(nèi),都未出現(xiàn)系統(tǒng)的安全相似系統(tǒng)理論,但相似理論已廣泛應(yīng)用于多個研究學(xué)科領(lǐng)域,同時,在安全領(lǐng)域,已有學(xué)者開始嘗試運(yùn)用相似理論開展相似研究,參見下文1.2.3部分。

1.2.2 安全系統(tǒng)學(xué)研究現(xiàn)狀

1.2.2.1 國內(nèi)外研究成果對比及研究熱點分析

隨著系統(tǒng)科學(xué)的不斷發(fā)展,將系統(tǒng)科學(xué)中的思想、理論、方法等改造運(yùn)用到安全科學(xué)中的優(yōu)勢越發(fā)明顯,越來越多的學(xué)者意識到安全系統(tǒng)思想對安全科學(xué)研究的重要性與必要性。關(guān)于安全系統(tǒng)及安全系統(tǒng)思想的研究也越來越多。參考文獻(xiàn)[71]用文獻(xiàn)統(tǒng)計的方法將2000~2009年我國安全系統(tǒng)工程的研究做了總結(jié),發(fā)現(xiàn)我國安全系統(tǒng)工程學(xué)發(fā)展迅速并逐年上升,期間其研究領(lǐng)域廣泛分布于其他各領(lǐng)域?qū)W科中,該階段安全系統(tǒng)工程學(xué)的研究內(nèi)容主要集中以系統(tǒng)安全分析和系統(tǒng)安全評價為主。

同樣以文獻(xiàn)統(tǒng)計的方式,在中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫中以“安全系統(tǒng)”為檢索條件,對國內(nèi)關(guān)于安全系統(tǒng)的研究成果進(jìn)行統(tǒng)計(包括期刊文獻(xiàn)與學(xué)位論文文獻(xiàn))。同時,利用Engineering Village全文期刊數(shù)據(jù)庫以“safety system”為檢索詞匯,統(tǒng)計國外安全系統(tǒng)的研究成果。檢索出自2000~2016年的相關(guān)文研究成果,繪制研究成果統(tǒng)計對比圖,參見圖1-5。

圖1-5 國內(nèi)研究成果統(tǒng)計分析

圖1-5所示為在時間序列下國內(nèi)外安全系統(tǒng)相關(guān)的文獻(xiàn)統(tǒng)計數(shù)量。通過圖1-5可以發(fā)現(xiàn),在國內(nèi)和國外,學(xué)者和專家對于安全系統(tǒng)的研究自2000年開始呈現(xiàn)相似的上升趨勢,并在2014年達(dá)到文獻(xiàn)檢索量的高峰,說明對安全系統(tǒng)的研究,隨著安全科學(xué)的發(fā)展得到越來越多的重視與發(fā)展,關(guān)于安全科學(xué)與安全系統(tǒng)的研究還會繼續(xù)深入。同時可以發(fā)現(xiàn),以2004年為臨界點,我國國內(nèi)有關(guān)安全系統(tǒng)的文獻(xiàn)數(shù)量超過了國外安全系統(tǒng)的文獻(xiàn)數(shù)量,這也側(cè)面體現(xiàn)了我國對安全工作的重視和安全學(xué)科正在高速發(fā)展。

文章的關(guān)鍵詞是賦涵了全文主題內(nèi)容、方法及創(chuàng)新點的信息,通過檢索到文章的關(guān)鍵詞可以幫助我們對文章的整體加以認(rèn)識。對國外安全系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn)包含的主要關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計,包括:AHP(analytic hierarchy process,層次分析法)、assessment model(評估模型)、evaluation index system、evaluation index(評估指數(shù)\系統(tǒng))、assessment result(評估結(jié)果)、assessment index system(評估指數(shù)系統(tǒng))、optimization model(優(yōu)化模型)、fuzzy comprehensive evaluation method(模糊綜合評價法)、risk assessment method(風(fēng)險評估模型)、prediction(預(yù)測)、prediction model(預(yù)測模型)、neural network(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、prediction accuracy(預(yù)測精度)、precision(精度)、SVM(支持向量機(jī))、BP neural network(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、prediction method(預(yù)測方法)、prediction result(預(yù)測結(jié)果)、monitoring data(監(jiān)測數(shù)據(jù))、relative error(相對誤差)、regression model(回歸模型)、time series(時間序列)、gas emission(氣體排放)、neural network model(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型)以及forecasting(預(yù)測)。由此可見,國外關(guān)于安全系統(tǒng)研究的主要關(guān)注點集中在評價、優(yōu)化、預(yù)測、監(jiān)測等方面。同理,國內(nèi)安全系統(tǒng)研究文章的關(guān)注點多集中在信息、信息系統(tǒng)、安全管理、安全監(jiān)測、安全對策等方面。

1.2.2.2 安全系統(tǒng)科學(xué)理論研究發(fā)展現(xiàn)狀

安全系統(tǒng)學(xué)將安全對象以系統(tǒng)的觀點進(jìn)行分析,將研究對象及其所處環(huán)境作為整體,講究的是避免局限性的綜合視角。安全系統(tǒng)一直是學(xué)者們研究的熱點,但多數(shù)研究成果多集中于安全系統(tǒng)工程實踐層面,如具體到某系統(tǒng)、某工程的安全系統(tǒng)管理、預(yù)測、監(jiān)測、決策等方面,這一點從研究成果主要關(guān)鍵詞統(tǒng)計中也得到印證。而對于工程實踐有指導(dǎo)和鳥瞰意義的理論研究,卻少之又少。安全理論研究是安全科學(xué)發(fā)展的根基,具有原創(chuàng)性和理論性,指導(dǎo)安全系統(tǒng)工程實踐。表1-3整理并列舉了其中主要的安全系統(tǒng)科學(xué)理論科研成果。

表1-3 安全系統(tǒng)科學(xué)理論研究成果列舉

1.2.3 安全相似系統(tǒng)學(xué)研究現(xiàn)狀

1.2.3.1 國外安全相似系統(tǒng)學(xué)研究現(xiàn)狀

相似原理基于相似的視野分析生產(chǎn)生活中的相似問題、相似現(xiàn)象,揭示自然界、人類社會、思維發(fā)展規(guī)律的基本原理和方法。作為認(rèn)識事物、分析事物的思維方法,國外各個研究領(lǐng)域都開展了系統(tǒng)相似性研究的工作。對相似理論的運(yùn)用,主要集中在相似分析、模擬實驗、相似評價、相似設(shè)計、相似管理等方面,而涉及安全領(lǐng)域,目前主要體現(xiàn)在安全分析和安全模擬方面。

相似性分析可幫助研究者尋找事物之間的差異和共同點,通過相似與相異的比較,探尋造成相似現(xiàn)象的原因。A.Trevor[84]通過列舉印度博帕爾毒氣泄漏事故,英國Flixborough鎮(zhèn)己內(nèi)酰胺裝置爆炸事故,北海派珀阿爾法海上石油平臺火災(zāi)爆炸事故,運(yùn)用相似分析的思路,提出在事故分析時,可以根據(jù)以下四個相似的問題進(jìn)行事故的深入分析:①為什么存在危險源被忽視的情況,要怎樣預(yù)防;②為什么失效設(shè)備沒有被即使關(guān)閉,要怎樣預(yù)防;③為什么存在的危險沒有被預(yù)見到;④誰要為事故的發(fā)生負(fù)責(zé)。并且,通過多個事故持續(xù)的原因分析(包括排污管內(nèi)液體泄漏引發(fā)的火災(zāi)事故,壓力容器爆炸事故,原油罐火災(zāi)事故)并列舉與之類似的相似事故案例,尋找事故產(chǎn)生原因的相似特性。文章中指出,通過持續(xù)分析事故及事件的原因,并找出其相似性,是分析事件的根本原因。

Y.V.Puzanov[85]將工業(yè)風(fēng)險評估的對象作為復(fù)雜的安全系統(tǒng)來進(jìn)行分析,并且對工業(yè)事故評估系統(tǒng)中的自相似風(fēng)險特征進(jìn)行了研究。S.Nikfalazar[86]等基于多層次的相似分析方法,探尋了廣義梯度模糊數(shù)和期望模糊數(shù)之間的相似性,并提出了一種基于相似理論的可用于風(fēng)險分析、風(fēng)險等級劃分和排序方法,并驗證了該方法的可行性。H.Deng[87]提出了基于相似性方法的排序多準(zhǔn)則替代并解決離散多準(zhǔn)則問題的方法思路。H.Li[88]等為了提高交通事故識別的效率和準(zhǔn)確性,基于相似特性分析,提出了通過車載錄像機(jī)收集大量數(shù)據(jù),對相似數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,然后重組事故視頻的一種新的交通事故識別方法。

物理實驗及數(shù)值模擬是基于相似的基本理念,通過構(gòu)造與真實研究對象相近的實體或數(shù)值模型,研究不同條件下研究對象的狀態(tài)變化。H.C.Ma[89]為了探索地下隧道爆破后的安全性,通過維度分析,分析了不同規(guī)模隧道的防爆能力,并在控制其他條件不變的情況下,推導(dǎo)出隧道物理尺寸與防爆能力的理論相似關(guān)系;Z.A.Jiang[90]等為了對礦山給水網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性進(jìn)行研究,導(dǎo)出相似條件下的流量和壓力的相似度,并根據(jù)重力相似性準(zhǔn)則建立了礦山給水網(wǎng)絡(luò)的物理模型;M.Lee等[91]用有限元分析方法,通過硬化土模型比較了三個模型的最終單位軸承壓力,研究了無黏性土的帶狀基礎(chǔ)的相似定律。

相似安全管理的應(yīng)用實踐先于理論研究,如企業(yè)在進(jìn)行安全管理時,一般的會選擇類似的某個或幾個具備成熟安全管理理念的企業(yè)(如杜邦公司、摩托羅拉公司和GE公司等)作為開展安全管理活動的參照物。這種相似理論的運(yùn)用,廣泛存在于系統(tǒng)管理,卻沒有以文章的形式正式提出和研究。

1.2.3.2 國內(nèi)安全相似系統(tǒng)學(xué)研究現(xiàn)狀

在理論研究層面,吳超[92]等在《安全相似系統(tǒng)學(xué)的創(chuàng)建研究》一文中,首次提出安全相似系統(tǒng)這一概念,闡述了安全相似系統(tǒng)的定義、內(nèi)涵,并在學(xué)科高度論述了以安全相似系統(tǒng)學(xué)作為安全科學(xué)學(xué)科分支的學(xué)科屬性,分析了安全相似系統(tǒng)理論可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域,為安全相似系統(tǒng)學(xué)的研究與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。賈楠[93]等從方法論的角度,對安全相似系統(tǒng)學(xué)的研究方法進(jìn)行了綜述和研究,并提出了作為一門全新學(xué)科,如何發(fā)展和豐富其理論方法體系的思路,指導(dǎo)了安全相似系統(tǒng)學(xué)的研究工作。盧寧[94]等以相似系統(tǒng)為基礎(chǔ)理論,提出了相似安全管理學(xué)的理念,通過分析其研究對象和研究內(nèi)容,明確相似性動態(tài)分析的必要性,基于時間等七維度建立相似性分析的錐形體系結(jié)構(gòu)并構(gòu)建方法論體系和“四階段”研究程序。除此之外,其余多數(shù)文獻(xiàn)均是相似理論在安全領(lǐng)域的應(yīng)用實踐研究。具體文獻(xiàn)綜述如下:

(1)相似安全分析與評價的實踐。分析是評價的基礎(chǔ),同時也可以認(rèn)為評價是分析的一部分。相似理論在安全實踐領(lǐng)域的分析實踐多體現(xiàn)于不同系統(tǒng)的風(fēng)險分析和風(fēng)險評估。楊瑞剛[95]等將相似理論用于型橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全評價的實驗方法,以相似的思想為基礎(chǔ),提出通過構(gòu)建位移、變形和載荷的相關(guān)關(guān)系來確定相似控制量,并以測試起重機(jī)起升載荷較小的變形和位移來推斷起重機(jī)起升載荷為極限值時的變形和位移狀況。張振華[96]等運(yùn)用相似理論,分析了中部下方近距爆炸作用下船體梁中垂和中拱變形的相似參數(shù)及各相似參數(shù)的物理意義和影響規(guī)律。

在風(fēng)險評估中,針對面向入侵風(fēng)險分析模型受技術(shù)和規(guī)模影響較大,不易規(guī)范化以及文檔管理工作較多,不便于中小企業(yè)的執(zhí)行的問題,徐源[97]等從評估實體安全屬性的相似性出發(fā),提出了安全相似域的概念,并且在此基礎(chǔ)上,建立了基于安全相似域的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險評估模型SSD-REM(security-similar-domain based risk evaluation model)。滕希龍[98]等將區(qū)間值直覺模糊集引入相似評價,提出一種區(qū)間值直覺模糊集相似性算法,并將其運(yùn)用于信息安全風(fēng)險評估。劉沐宇[99]等運(yùn)用模糊相似優(yōu)先的概念,構(gòu)造了基于模糊相似優(yōu)先的邊坡范例檢索模型。經(jīng)過影響因素之間的兩兩比較,獲得不同的影響因素下邊坡的目標(biāo)范例與源范例之間的相似性序列,計算得到邊坡的目標(biāo)范例與源范例之間的綜合相似性序列,從而最終找出與邊坡的目標(biāo)范例最相似的邊坡的源范例,實現(xiàn)了邊坡穩(wěn)定性評價。李丹[100]等通過模糊相似理論,提出了模糊相似評價方法,并將其運(yùn)用于某長距離埋地輸水管道供水工程。鈕永祥[101]等構(gòu)建了基于Vague相似度量理論的綜合評價模型,對建筑施工安全事故進(jìn)行分析與評價。

(2)相似模擬與實驗的安全實踐。模擬與實驗是以相似為理念,構(gòu)造與真實系統(tǒng)類似的實體或數(shù)值模型,研究不同條件下研究對象的狀態(tài)變化。宏觀的,試驗和模擬其本身就是相似理論的運(yùn)用實例。黃波林[102]等為了降低崩滑體涌浪事件帶來的傷害,采用的物理相似試驗方法,以三峽庫區(qū)龔家方崩滑體涌浪事件為原型,構(gòu)建相似比為1∶200的大型物理相似試驗?zāi)P?,對類似巖質(zhì)岸坡失穩(wěn)產(chǎn)生涌浪機(jī)理進(jìn)行探索預(yù)測。李玉全[103]等針對壓水堆失水事故,通過計算降壓模擬的相似準(zhǔn)則,分析了計算不同事故條件下系統(tǒng)需優(yōu)先保證的相似準(zhǔn)數(shù),對各個相似失真度進(jìn)行了定量化,為縮比低壓試驗臺架的設(shè)計和試驗結(jié)果的相似性評價提供參考。殼體容器的跌落事故是沖擊動力學(xué)行為,聶君鋒[104]等以相似理論為基礎(chǔ),通過數(shù)值模擬方法,對不同比例的相似模型試驗進(jìn)行數(shù)值計算,并對這種相似模型試驗的設(shè)計進(jìn)行評價,計算發(fā)現(xiàn),在一定的假設(shè)和試驗設(shè)計條件下,各相似常數(shù)的誤差較小,能很好地反映模型參量的相似性,從而可通過相似模型試驗來研究殼體容器的跌落事故。

(3)相似管理的安全實踐。相似理論在管理方面的運(yùn)用為藥品的安全管理領(lǐng)域。王波[105]為了加強(qiáng)病區(qū)相似藥品的管理,設(shè)立藥品安全管理質(zhì)控員,加強(qiáng)護(hù)理人員防范意識,降低了相似藥品管理缺陷事故。劉麗玲[106]等以相似理論為基礎(chǔ),通過對相似藥品的使用進(jìn)行規(guī)范化流程管理,使得相似藥品安全使用,杜絕了相似不良事件的發(fā)生。

由上述文獻(xiàn)綜述可知,相似理論已初步涉足國外及國內(nèi)的安全領(lǐng)域,并在其各自研究范圍內(nèi)獲得初步成果。由安全科學(xué)的極具綜合特性可知,相似理論可廣泛應(yīng)用于安全科學(xué)實踐。同時可以發(fā)現(xiàn),相似理論在安全科學(xué)中的實踐處于最初的起步嘗試階段,尚未形成規(guī)范的理論體系和普遍的應(yīng)用模式,也沒有形成相應(yīng)的學(xué)科體系,因此,要想將相似理論系統(tǒng)地推廣至安全科學(xué)及安全系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域,構(gòu)建安全相似系統(tǒng)學(xué)學(xué)科體系是十分必要的。

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