第1章　绪论

1.1　安全相似系统学创建的必要性

1.1.1　安全系统分析方法的需求

安全，是人类永恒的需求。它伴随人们的生活和生产劳作的全部过程，是人们对自身免受伤害的生存基础诉求。伴随科技现代化的发展，从远古的耕地劳种到现代化的自动化生产，人类生产技术的每一次革新，都带来了新的安全问题。在事故的数量与其波及范围剧增的状态下，人们对安全问题的愈加重视，科学技术的发展，使得安全科学应运而生。安全科学的主旨是通过预判、控制并消除潜在的危险源，避免事故的发生，保护人类的身心安全、健康。当今社会下，安全科学已经是不可或缺的重要角色。

安全系统学是安全科学的重要分支，由于安全事故的发生，并不仅仅是由某一单独因素失效的线性原因，而是信息、人员、能量等多种因素的交叉作用致使事故的发生。对于频发的非线性的事故分析，为了从本质上发掘事故表象之下的致因机制，将事故以系统思想、系统科学以及系统工程的视角来分析，通过系列的系统方法及手段来保障和提高人类生产、生活及生存的安全状态，并实现系统安全。基于安全科学与安全系统学的这一密切关联，不少学者甚至认为，某种程度上，安全科学就是安全系统学。在此，我们且不去追究该论断的确切性，仅以此论证安全系统学对于安全科学的发展至关重要性。

近年来，在政府部门及众多安全学者的协同努力下，事故发生次数在有效下降，安全工作取得可喜成果。图1-1显示了2004～2015年全国安全生产事故的事故起数和死亡人数调查对比^［1，2］。

从图1-1不难看出，自2004年以来，至2015年，我国的安全生产事故数量和人员死亡数量整体均呈下降趋势。2004～2008年下降明显，2008年后，事故起数下降有所减缓。

但与此同时，随着系统科学与现代化技术的发展，系统规模越来越大，系统内部结构与构成变得复杂。对于安全系统，复杂的人机界面，大量信息冗余交互，系统组织部门人员错综，以及所处环境的背景的文化、地区等差异，使得安全系统涉及范围的越来越大。在安全系统大规模化的前提下，事故一旦发生，必将涉及的大范围人、物、资源的伤害和损失。因此，在大安全的环境背景下，安全系统规模的不断增大，事故一旦发生所牵扯的人员数量，涉及的部门均有增大的趋势。根据图1-1调查数据，进行平均事故伤亡率（平均事故伤亡率=死亡人数/事故起数）分析^［3］，参见图1-2。

由图1-2可以发现，虽然在事故数量与伤亡人数均下降的情势下，平均事故伤亡率却是呈现明显的上升趋势，这从中验证了我们有关大系统事故的论断：尽管事故的发生数量被有效控制，但随着安全系统的大规模化，一旦事故发生，伤亡人数与涉及范围是增加的。这也将是安全系统与事故的发展趋势，伴随着安全系统的大规模复杂化，对于系统事故的分析也变得复杂。由此，我们需要一个全新的研究视角，对安全系统进行系统分析。

相似是对事物在相同和相异之间的状态描述。相似现象在安全科学领域中是无处不在的。最常见的是诸多相似的安全事故。在我们生产生活中，相似的事故频繁发生，这些不断重复发生的相似事故带来了惨痛的人员伤亡和经济损失。煤矿事故的预防一直是我国安全生产监督管理的重要任务之一，根据我国安全生产监督管理总局煤矿事故的统计资料显示，2001～2010年间，共发生安全事故7884起，造成20975人死亡，这其中，以相似的事故致因类型划分事故，可将煤矿事故概括为七类相似事故，分别是相似的矿井瓦斯事故、相似的顶板灾害事故、相似的透水事故、相似的矿井火灾事故、相似的放炮事故、相似的矿井运输事故、相似的机电事故，我国2001～2010年间煤矿相似致因事故统计参见表1-1^［4］。

相似的事故发生在各行各业，根据不完全统计，2009～2013年，我国发生相似的粉尘爆炸事故37起，造成82人死亡，266人重伤，其中，29.7%的事故是由于相似的生产场所环境不良导致，21.6%的事故是由于相似的违反操作规程或劳动纪律引发的，18.9%的事故是由相似的设备设施等的缺陷造成^［5］。2012～2014年两年间，发生相似的塔式起重机事故162起，造成了99人死亡，159人受伤^［6］，其中，107起是由于相似的起重机倒塌造成事故，16起是由相似的塔臂折断造成事故，10起事故源于相似的吊物坠落，8起事故源于构件脱落。2001～2013年，我国高校、科研所发生的100例实验室安全事故中，由相似的违反操作规程造成的事故有27起，导致242人受伤或中毒，由操作不当引起的事故造成271人受伤，由设备故障老化造成的伤亡人数23人，等等^［7］。在2004～2011年发生的886起罐车危险品道路交通运输事故中，相似的单方翻车事故209起，相似的避让翻车事故55起，相似的冲出路外事故127起，相似的辆车追尾事故106起，等等^［8］。2003～2011年的89起地铁隧道施工事故中，相似的坍塌事故19起，相似的物体打击事故23起，相似的高处坠落事故15起，等等。仅2012年石油化工行业共发生一般以上事故级别的事故125起，死亡533人，其中，相似的石油化工爆炸事故造成近400人死亡，相似的石油化工火灾事故造成110人死亡，在运输环节的事故死亡人数近300人，石油提炼及生产环节的事故造成死亡人数近200人^［9］。2007～2011年，我国烟花爆竹事故共发生503起，其中，91.65%的事故是发生在烟花爆竹的生产环节，并且，由相似的违反操作规程引发的烟花爆竹事故造成443人死亡，由于相似的生产场所环境因素导致的事故造成96人死亡，由于缺乏个人防护用具及设附件等相似的缺陷造成74人死亡，由于相似的操作规程及安全管理不健全导致的事故造成的死亡人数是74人^［10］，等等。事故是相似的。对事故进行分析后发现绝大多数的事故都可以找到与之相似的事故案例，并且，根据不同的分类标准可将事故划分为不同的相似事故类型。在我们的周围，相似的事故总是在发生，却又“屡禁不止”。可见对于相似事故系统的研究是预防此类事故再次发生的有效途径。

列宁曾经指出：“历史有惊人的相似。”莱布尼茨也说过：“自然界都是相似的。”我们在认识、研究事物的时候，如果仅仅将目光聚焦于事物属性的某一点，会不可避免的产生局限性。而当从相似与相异的视角观察和研究事物，可以帮助人们从多角度、多层面、多属性的不断切入，获取关于事物的更为客观整体的信息。因此，相似，不仅可用于描述事物属性，并且可作为观察、研究事物的一种思维方法。从相似的角度出发，通过对相似的事故系统进行分析，探寻引发相似事故的本质原因，可以为有效杜绝相似事故的再次发生提供思路和方法。

相似的思想，可以为人们在生产、生活及工程中带来规律性的经验和启示。对于跨学科、跨领域、跨时空的安全问题，安全人员早已将相似的思想运用于安全系统的分析、评价、设计等方面。例如，在安全评价中，有些专家会不自觉地将待评价对象与已知的相似的对象进行并列对比；在安全管理中，有些企业纷纷效仿其他企业或行业中先进的管理经验与管理模式，这也是相似的一种思维方式；在审视问题时，专家也会不自觉地利用相似的思想来处理相关的问题。

相似性的研究，不仅为安全研究提供了全新视角，并且通过与具有高兼容性的安全系统科学有效耦合，促进安全科学的进步与发展。只是目前还没有学者从学科建设的角度将相似学与安全科学联系在一起，本书将尝试就相似理论运用于安全系统分析这一核心问题开展研究，并试图创建一门新的安全学科分支——安全相似系统学。

1.1.2　安全科学学科框架完善的需求

科技进步与人口剧增，生产日趋机械化，数字化信息激增冗余，大规模系统化的产业结构，带来的是人们对多发事故的反思和安全感的重度需求。同时，随着人们安全文化素质的不断提高，对于安全不再仅仅局限于“免于事故带来的人身伤害”的要求，于是人们开始重新思考，什么是“安全”？安全工作的范围是什么？安全科学应包含哪些研究内容？仅仅以事故为研究对象，侧重于生产及技术方面的安全研究是否能满足人们对于生理及心理安全状态的诉求？

安全科学的专业教育是向社会输送具有安全专业技能人才的主要方式，对于安全工程专业的学科建设，在要求专业技能的教育大背景下，各大高校的安全专业多以其各自的专业领域为对象，进行相应的安全研究与教育工作，形成了以专业需求为依托的安全学科体系。随着人们对安全科学的不断深思，许多学者对现存的专业需求背景下的安全科学学科体系进行反思，并试图从“安全”本身进行安全科学知识体系的构建，将安全科学从“他知识”学科体系到“自知识”的根本转变，构建安全科学的知识本体体系。2011年3月8日发布的《学位授予和人才培养学科目录》，将“安全科学与工程”列为研究生教育的一级学科，从中说明了对安全科学自身理论体系发展研究的必要性。

安全科学本身是一个抽象的客观存在，这种客观存在的安全科学以丰富的安全学科的形式体现出来，安全学科的发展就是安全科学的发展。2012年，吴超等^［11］从安全科学学的高度和大安全的视角出发，构建了安全科学原理的“人形”结构体系，将安全科学原理划分为：安全自然科学原理、安全生命科学原理、安全技术科学原理、安全社会科学原理和安全系统科学原理五项一级科学原理，并分别细化至25条二级科学原理。科学原理是支撑一门或一类学科的基本概念体系，是指导学科建设，应用实践的基础理论。因此，以发展安全科学自身知识体系为宗旨，依据安全生命科学、安全生命科学、安全技术科学、安全社会科学及安全系统科学之间的原理关联，以文献［11］中的安全科学原理模型为基础，并参考学科间的相互关系以及现阶段安全科学的发展成果与研究重心，搭建安全科学学科的整体框架的轮形结构，参见图1-3。

其中，安全科学是以人为中心的科学体系，研究人的生命安全，因此，安全生命科学作为安全科学的最重要的一支是毋庸置疑的；安全自然科学涵盖了有形及无形的物质与安全之间的关联与规律；与自然对应的是社会，安全社会科学的研究主体是人，人是社会属性的高级物种，是安全问题的参与主体，安全科学的研究理所当然离不开安全社会科学的研究；安全技术科学是关于“改造世界”的规律的探讨，以专业背景为依托的安全学科设计应隶属于安全技术科学这一分支；关于系统，安全系统，系统安全，安全科学与安全系统的包含关系和各自的边界目前尚无唯一确切的答案，但在安全科学领域系统思想的重要性是不容忽视的。

多年以来，以中南大学资源与安全工程学院吴超教授所带领的安全科学理论研究团队一直致力于从基础理论层面，不断补充丰富安全科学学科体系。在安全学科建设，安全理论创新方面，均取得重要进步。在此，笔者将课题组提出、构建（以文章形式正式提出并发表）的在安全学科体系构建方面的成果（主要集中于学科构建、基础原理理论及方法论层面）进行整理，见表1-2。

结合图1-3与表1-2可知，我们正在一步一步地不断发展和完善所构建的安全科学学科体系。其中，表1-2并没有对安全技术科学进行研究成果的列举，这是因为在我国绝大多数的安全学者所从事的安全工作都属于安全技术科学范畴，因此，吴超课题组近年来的工作重点是从理论层面，构建安全技术之外的安全自学科、自知识体系。例如比较安全学，安全统计学，安全混沌学等均是吴超课题组在国内外首先提出并架构的。

安全相似系统学，作为一门新的安全学科，隶属于“安全系统科学”中的“安全系统方法学”。通过相似的视角和相似理论的运用，为安全系统的研究提供全新的思路和方法，并以此，进一步完善安全科学学科体系。同时，由表1-1可知，在学科构建及基础理论研究方面，吴超课题组已从多个学科角度成功提出并丰富发展了多个全新的学科，在安全科学基础理论方面取得初步性的进展，这也为安全相似系统的提出、构建、发展提供平台和经验。