金智新院士：《安全结构理论》

发布时间:2018-09-02

一、简介

       本书是一部关于安全科学理论研究的专著，在因素状态空间的架构上，利用集合理论及相关的数学方法给出了具有一定普适意义的安全概念的新定义，以及基于集合理论的系统安全测度分析，并以此构建了安全结构理论体系。该理论的核心在于揭示人类活动的属性与安全事件属性间的内在逻辑关系结构，通过安全关系结构的分析，能够建立可控的活动环境与安全事件的因果联系，最终为构建各种领域的安全管理系统提供数学分析工具。 
内容包括安全科学与技术发展现状、安全问题的分类、安全能量流结构分析、集合理论基础、因素空间的事件属性与安全表述、安全结构函数、安全事件属性测度与活动环境安全分析、随机活动环境的安全分析、安全事件的因素与属性获取、生产安全系统结构及生产安全系统的结构分析与评价方法。 
本书可供从事安全科学理论、安全工程技术与安全管理研究的科技工作者阅读，也可以作为相关专业领域的研究生和本科生的教学参考书。

二、前言

         安全结构理论是建立在数学集合理论基础上的，以大安全科学研究为背景的种新的安全科学理论。为便于读者理解该理论的主要原理，我们先对其基本思想作一简要的介绍。安全与人类的生存、生产和各种活动息息相关。工业社会的发展推进了人类对安全科学的研究，经历了从最初的事故学理论和20世纪50~80年代的危险分析与风险控制理论研究,80年代后，人们开始将安全科学作为一个完整独立的、能够适应现代生产与生活方式安全要求的研究对象，探究其本质规律，安全学科理论体系正在逐步发展和完善之中。

       目前，人们对安全科学的研究方兴未艾，正处于百花齐放、百家争鸣的状态在对安全本质的认识基础上提出了诸如安全系统论、安全控制论、安全信息论、安全行为科学、安全环境学、安全协同学、安全哲学、安全经济学、安全组织学、安全工程学安全法学和安全文化等一系列理论。由于人类认识能力的局限性，对于安全科学的研究常常被分解为若干领域安全问题，如生产安全、公共安全、国家安全、金融安全、信息安全、食品安全等。探究安全科学的本质规律，并将其作为指导现代安全管理科学实践的理论工具仍然是保障人类社会不断发展进步的一项重要课题。

              要深入揭示客观事物普遍存在的安全本质规律，首先要对什么是安全问题有正确的认识。我们将各种事故、灾害、危险和损害事件统称为安全事件，已有的安全科学与技术的研究重点几乎都是围绕安全事件产生的形式根源展开的，如“事故致因理论”、“危险源理论”、“能量转移理论”等，都被用以揭示安全事件产生的根源。安全形式根源的多样性致使安全科学无法建立一个统一的分析理论人类是安全的主体和核心，在一切与人类活动相关联的事物中都可能存在着安全问题，并且，安全问题就发生在人类的活动过程中。如生产安全问题就是与人的生产活动相关联的，其中许多安全事件就是生产活动所引发的。本书提出的安全结构理论给出了对“安全问题”的新认识，认为安全问题是人类或物质的活动对其活动环境空间的作用结果。因此，在人的活动中，安全事件是否发生、以及安全事件出现的形式主要取决于人或物质的活动方式和活动环境空间的性质。活动方式与活动环境空间性质的相互作用，是导致各种安全问题的最根本原因。

    引入一个符号2来表示人或物质的某种特定的活动。

       基于上述的基本假设，安全结构理论首先从人或物质的活动的表达入手，为了表达人或物质的活动状态特征，引入了多维因素空间概念，任何一种活动Z都可以表述为多维(不妨设为n维)因素状态空间上点的运动轨迹x=(xn(2)、…(2)，通常，/是一个时间参量，x，n2，…，x。分别为各个因素的状态。

        在现实世界中，任何一种活动Z总是存在一个活动范围的界定，例如，生过程就是人类的一种活动，不同部门的生产有不同领域的限制，它们是活动状态(x，x，…，x)的限制域，这个限制域可以表示为n维因素状态空间上的子集合记为Q个由活动Z所引发(或伴生的)的安全事件V总是与活动状态(xx，)关联，若活动状态x=(x1，x…，x)可以导致安全事件V的发生，则称：为事件失稳点，安全事件V的所有失稳点构成活动限制域n上的子集合，称为安全事件V的失稳域。于是，活动过程中的安全防范任务就是控制活动状态x，使其避免进入安全事件V的失稳域综上分析，安全结构理论将活动状态x、活动状态的限制域』和安全事件的失稳域V作为对某活动过程Z进行安全分析的三个要素，并引入可测的简约因素状态空间作为描述三个要素的统一坐标框架。基于活动限制域n和安全事件失稳域V的测度，描述活动过程Z的安全型(或危险度)，利用活动状态x与失稳域V间的度量，刻画活动状态的安全性。

      一个完整的安全管理体系应该包括活动过程的安全性分析与评价(包括灾害预测)安全信息的监测和安全控制决策(对于已经发生的安全事件的治理，不包括在本理论研究范畴中)在第7章给出由活动干预策略空间、因素状态空间信息空间、外因素扰动和活动安全目标控制五个相互关联模块形成安全系统结构，通过构建模块之间的映射关系组成的安全系统结构是一个由活动(生产)信息转换信息监测及目标控制组成的闭环系统，其中，活动(生产)过程中的安全分析信息整合与信息转换由安全事件的简约因素空间上来实现。

         本书第1章是在参考大量文献的基础上对现有安全科学与技术发展现状的综述。第2章主要分析目前在安全科学分类研究中存在的问题。第3章提出一种基于广义能量流结构的安全问题分类方法。第4章介绍构建安全结构理论所必备的相关数学基础知识。第5章是本书的核心部分，在对安全问题的新认识基础上提出安全结构理论的基本思想，构建安全事件描述的简约因素空间坐标架，在这个坐标架下构建了相应的安全事件分析的数学方法。第6章是对第5章的补充，介绍表述安全事件的因素选取方法。第7章第8章将安全结构理论运用于生产安全分析与管控之中，提出生产安全系统结构框架，并以煤矿生产安全管理为例，阐述生产安全结构分析、评价与采煤灾害预测的方法。

        安全结构理论是作者在长期从事安全科学研究与工程实践中所凝练出来的它是作者对安全问题的一种理解和认识。由于方法取决于认识，认识的粗浅势必会带来方法上的缺陷，本书的成稿比较仓促，对安全科学的本质属性还缺少更深层次的探究，自知理论体系尚需完备，还有许多需要扩充和完善的空间，也会存在些纰漏和谬误，希望得到各位读者的教诲和斧正。

三、作者简介

       金智新，满族，1959年11月生，辽宁锦州人，中共党员，硕士学位，成绩优秀的高级工程师，辽宁工程技术大学采矿工程专业本科毕业，1993年中国矿业大学北京研究生部采矿工程专业毕业，获硕士学位。 2011年第一次被推荐为中国工程院工程管理学部院士增选有效候选人(并顺利进入第二轮)。2015年12月7日，增选为中国工程院工程管理学部院士。

      长期从事煤炭开采技术研究和煤炭开发工程管理。在老煤炭基地转型建设中，首创“煤矿 工业园区”一体化资源绿色开发利用新模式，并组织建成了世界最大的单井口井工矿井塔山矿（1500万吨/年），建设了我国煤炭行业第一个产业链最完整的塔山循环经济园区。

       2010.2-至今 任山西焦煤集团有限责任公司董事、副董事长、党委常委、 总经理(期间:2010.7.11--2010.7.17 代理西山煤电集团公司董事长、党委书记;2010.7.17--2012.1.17 兼任西山煤电集团公司董事长、党委书记，西山煤电股份公司董事长、党委书记)。

四、内容目录

前言
第1章 安全科学与技术发展现状
1.1 安全科学的基本概念
1.1.1 安全的内涵
1.1.2 安全学科的属性
1.1.3 安全科学理论体系
1.2 事故致因理论
1.2.1 海因里希因果连锁论
1.2.2 心理动力理论
1.2.3 能量转移论
1.2.4 瑟利模型
1.2.5 撤利模型
1.2.6 变化-失误理论(变化分析法)
1.2.7 轨迹交叉论(事故模型)
1.3 危险源理论
1.4 安全系统工程
1.4.1 安全系统工程的概念
1.4.2 安全系统工程的发展过程
1.4.3 安全系统工程的内容及其优越性
1.4.4 安全系统工程的方法论
1.5 安全人机工程
1.5.1 安全心理学
1.5.2 安全经济学
1.5.3 安全法学
第2章 安全问题分类'
2.1 安全问题分类现状
2.1.1 依据领域的安全问题分类
2.1.2 安全生产事故分类
2.2 安全问题的本源性分类
2.3 危险源与安全直接主体的活动
2.4 基于能量流结构的安全分类
2.4.1 广义能量
2.4.2 广义能量的流动
2.4.3 能量流的量变形式
第3章 安全能量流结构分析
3.1 能量流结构意义下的安全要素
3.1.1 安全要素
3.1.2 安全要素与能量流结构符号
3.2 安全系统能量流结构
3.2.1 攻击型能量流结构图举例
3.2.2 流失型能量流结构图举例
3.3 基于能量流结构分析的安全控制
3.3.1 系统能量流结构分析
3.3.2 基于能量流结构的安全系统控制
3.3.3 基于能量流结构的系统安全分析方法
第4章 集合理论基础
4.1 经典集合与运算
4.2 经典关系及运算
4.3 模糊集合与运算
4.4 模糊集合的分解定理
4.5 模糊关系与运算
第5章 因素空间的事件属性与安全表述
5.1 因素状态与属性
5.1.1 事件的因素状态空间
5.1.2 事件的属性
5.2 简约因素空间与安全表述
5.2.1 事件的活动环境
5.2.2 活动环境致因的安全事件因素集
5.2.3 因素状态空间与安全结构函数
5.3 基于安全结构函数的安全分析
5.3.1 事件属性测度与活动环境安全分析
5.3.2 随机活动环境的安全分析
5.3.3 具有成本的活动环境安全与高危行业评价
5.3.4 安全事件的危险性
第6章 安全事件的因素与属性获取
6.1 粗糙集基本理论
6.1.1 粗糙集的定义
6.1.2 知识与粗糙集的分类背景
6.2 安全事件表述的精度
6.2.1 因素的近似精度
6.2.2 分类的近似精度
6.2.3 因素的重要度
6.3 事件表述的约简
6.3.1 因素的简约与核
6.3.2 因素的相对简约
第7章 生产安全系统结构
7.1 生产活动载体与安全事件形式
7.1.1 生产安全事件的形式
7.1.2 生产活动载体安全事件的要素
7.1.3 生产链与安全关联链
7.2 生产活动干预载体灾变的简约因素空间
7.2.1 生产活动载体的正、负干预
7.2.2 载体干预作用及安全事件的简约因素空间
7.2.3 生产安全系统的构建
7.2.4 简约因素空间上的生产安全分析
第8章 生产安全系统的结构分析与评价方法
8.1 关键生产活动点——工位因素性分析
8.2 关键生产活动点——载体干预方式分析
8.3 生产安全事件的危险性评价
8.3.1 命题与推理
8.3.2 载体安全事件的模糊推理模型与危险性评价
8.4 基于工位因素的干预分析及安全预测
参考文献
后记

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