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面向系统安全的航天大型外场试验安全管理研究

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  • 论文编号:el2018060218365017091
  • 日期:2018-05-31
  • 来源:上海论文网
本文是一篇安全管理论文,安全管理体系,顾名思义就是基于安全管理的一整套体系,体系包括硬件软件方面。软件方面涉及到思想,制度,教育,组织,管理;硬件包括安全投入,设备,设备技术,运行维护等等。构建安全管理体系的最终目的就是实现企业安全、高效运行。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇安全管理论文,供大家参考。
 
1 绪论
 
我国航天事业自 1956 年创建以来,已拥有相当规模和水平,火箭、载人飞船、卫星和导弹技术等已跻身国际先进水平行列。近期神舟十一号载人飞船与天宫二号实现完美对接,大推力火箭长征五号成功发射,代表了我国航天事业发展达到了新的里程碑,产生了巨大的国际影响。经过几代航天科技工作者的不懈努力,中国的航天事业从无到有、从小到大,目前已形成了完整的研究、设计、试制、生产和试验体系。在载人航天、探月工程、导弹试射等一次次成功背后,航天人承担着很大的安全风险。航天领域科研生产作业活动危险性大,涉及大量的火化工品作业、推进剂加注、特种设备操作和特种作业等,发生事故概率高且事故影响大,不仅容易造成巨大的人员伤亡和经济财产损失,以及一定的政治和军事影响,也会影响航天事业的发展,对我国的国际形象造成不可挽回的负面影响。因此,航天企业始终将安全生产工作摆到“高于一切、重于一切、先于一切、影响一切”的位置,将“零隐患、零违章、零事故”作为安全生产目标,坚持“党政同责、一岗双责、齐抓共管、失职追责”和“管业务必须管安全”的安全生产责任制,持续夯实安全生产管理基础,全面管控安全生产风险,推进企业安全文化建设,确保安全生产形势平稳受控,为航天事业安全发展营造良好的安全生产环境。作为安全风险大、事故概率高、社会关注度高的大型外场试验,其安全生产管理更是作为航天企业研究的重要课题。
 
1.1 选题理由
航天事业的研究对象一般为火箭、导弹、卫星、飞船、空间站(以下统称“型号”)等大型系统工程,大系统下包含了很多子系统。为确保各项产品及其系统的性能、技术指标和战术指标满足用户需求,需要在方案论证及设计阶段、初样研制阶段、正样试验阶段、系统定型阶段等全生命周期开展多次外场试验进行验证和改进。航天外场试验分为系统级试验和分系统试验[1],系统级试验主要包括火箭发射(如载人航天工程、探月工程等发射任务,主要目的是火箭将卫星、飞船、探测器等飞行器送入太空)和导弹飞行试验(发射导弹并验证武器系统相关性能)。分系统试验包括雷达系统校飞、系统对接试验,系统环境试验,系统可靠性、维修性、电磁兼容性试验等,主要是验证分系统或单个产品的性能。本论文所论述的航天大型外场试验是指系统级的外场试验,其安全风险高、安全管理难度大。
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1.2 先行研究综述
20 世纪以来,特别是机械制造、建筑施工、煤矿、化工、航空航天、核工业等高危行业兴起之后,层出不穷的安全事故造成了巨大的人员伤亡和财产损失,安全生产事故就成为人类发展面对的一道难题。安全管理就是通过计划、组织、监督、协调和控制安全生产工作,达到消除隐患、降低风险、预防事故发生的一项活动[2]。安全管理是伴随着社会化大生产而产生,随着国家法治化进程推进和企业管理水平提高而不断发展。通过对现有安全管理理论研究,安全管理理念主要分为两类:一是针对导致事故可能发生的因素进行直接管理,二是针对管理对象开展系统安全分析提出针对性的安全对策,前者一般适用于中小企业,后者适用于大型高危企业或作业活动。当前安全管理的方式主要有以下三种:
1)基于事故的安全管理海因里希事故致因理论研究表明,事故的发生不是孤立的、偶然的事件,而是一系列事件相继发生导致的结果,这些事件相互之间产生作用,如同多米诺骨牌效应[2]。基于事故的安全管理就是设法避免其中的一块骨牌倒下,针对事故链条中的某一薄弱环节进行管理。这种安全管理可视同于事故管理,但缺点是考虑的事故因素单一,适合规模小、安全风险较低的企业或项目。
2)基于安全系统的安全管理基于安全系统的安全管理是在安全系统工程概念的基础上发展而来的一种安全管理理念。安全系统工程认为任何一个系统都是由“人、机、环境” 组成,因此加强企业的“人、物、环境”三方面的安全管理,确保三者之间的形成一定的协调性和统一性,消除“人、物、环境”的安全隐患并使其安全风险处于可接受水平[3]。这种管理理念吸收了风险管理和预防为主的理念,基本上反映了安全管理的特征与内涵。目前很多企业应用这种方法开展安全管理。
3)基于系统安全的安全管理随着航空航天、核工业、大型建设工程等的不断出现,在要求工程或装备具备一定高可靠性的基础上,还必须保证系统和子系统的高安全性。由此出现了系统安全管理理念。这种管理方式要求在系统的全生命周期对于系统、子系统和产品开展危险源辨识、风险评价,特别强调在系统或项目设计阶段就消除危险,努力实现本质安全,从而确保使用和维修过程的安全风险可控[2]。这种管理方式适合于航空航天、核电站、化工生产线等高危险性的企业或项目。
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2 系统安全的定义及其对开展航天大型外场试验的重要性
 
2.1 系统安全的定义
2.1.1 系统及系统工程
系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体[2]。系统具有整体性、目的性、有序性、相关性、环境适应性和动态性等六个基本特征。系统工程是运用系统分析理论,在系统的论证、方案、设计、生产、试验和使用等各个阶段进行有效的组织管理。通过科学地规划和组织人力、物力、财力,通过最佳方案的选择,使系统在各种约束条件下,到达最合理、最经济、最有效的预期目标。系统工程着眼于系统整体的状态和过程,通过子系统之间、单个产品之间的相互关联、影响和配合,优化系统的整体性能。系统从研发到交付用户一般都要经历若干阶段,也就是系统的全生命周期。以某型号防空导弹武器系统(如图 2.1 所示)为例,某研究院一般将系统得研发分为论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、设计定型阶段和使用阶段等五个生命周期[15]。20 世纪 50 年代以来,航空航天型号工程、大型石油化工项目、核电站建设等大规模复杂系统相继出现,这些系统包含数以万计的子系统和元器件,各子系统和元器件之间相互关联,在研发、制造、建设过程中往往涉及到高能量、高危险的产品或作业活动,系统中某些微小的差错就可能导致灾难性的事故。因此人们开始关注系统的安全,从而陆续出现了系统安全理论和方法。系统安全是指在系统全生命周期内以及在保证一定的效能、进度、预算的基础上,应用系统安全工程和管理方法,使系统达到最佳的安全性和用户可接受的安全风险程度。根据定义可以看出,要实现系统的最佳安全性能,必须在考虑成本、进度和可靠性的基础上,尽可能通过设计提高系统的安全性;必须在产品的全生命周期的各个阶段都考虑安全性;必须保证系统的各子系统、产品实现其安全性并达到有机融合[2]。
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2.2 安全性工程及其优点
安全性是产品的一种固有属性,是保障产品使用安全的前提条件。航天型号坚持应用系统安全思想,将提高产品的安全性作为确保型号研制、生产、试验、使用和保障的首要要求[4]。目前我国军工行业及航天系统应用系统安全工程技术和管理被称为“安全性工程”。同时随着计算机系统,特别是嵌入式计算机系统在型号的应用越来越广泛,软件安全性问题已成为信息化装备研制的突出问题。以美国第四代战斗机为例,F/A22 的大部分技术难关已攻克,最后的遗留问题就是软件的不稳定性;F35 的两个关键问题被确认为软件问题。目前,软件安全性已成为安全性工程的一个重要组成部分,提高软件安全性水平对提高型号系统的总体安全水平具有重要作用[16]。型号研发属于大型系统工程,而且试验及使用条件往往在复杂恶劣的环境中进行。如防空导弹武器系统,由于装备的复杂性和任务的特殊要求,决定了其危险源存在于各个方面,有战斗部、弹射装置等火工类安全隐患,也有转塔运转、天线转动、伺服结构、起竖装置、导弹装调等机械类安全隐患,也有导弹误发射、导弹误点火等。而在系统的全寿命周期开展安全性工程具有以下优势:1)有效预防事故和减少损失。预防事故、减少事故损失是安全性工程的中心任务。对型号系统生命周期的各阶段进行危险源辨识,通过系统安全分析方法预测事故发生的可能性和后果的严重性,采取有效的安全控制措施,预防事故发生。2)预算成本内实现系统的最佳安全效果。在预算成本内实现对系统及产品的最佳安全设计,并确保分系统和产品之间实现最佳的安全耦合。3)提高系统研发及试验人员的安全技术水平。通过实施安全性工程,不仅可以提高专业安全技术人员的业务能力,也可以使型号总体及分系统设计师、试验人员了解掌握系统安全分析方法,提高其安全意识和能力,以提高系统和试验期间的安全水平。4)系统开展安全管理。型号系统的特点是规模大、集成度高、分系统多,各分系统之间相互联系、相互作用、相互制约。安全性工程通过全面分析、评价、管理系统全生命周期的安全风险,可以有效提升系统的安全水平。#p#分页标题#e#
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3 航天大型外场试验危险分析和安全管理模式研究 ........12
3.1 航天大型外场试验危险分析和风险评价 ..............12
3.1.1 危险分析和风险评价的概念 ............12
3.1.2 外场试验危险源辨识 ...........13
3.1.3 防空导弹武器系统外场试验危险分析和安全评价 ...............13
3.2 航天大型外场试验安全管理研究 .......17
4 面向系统安全的防空导弹武器系统大型外场试验安全管理探索 .........20
4.1 面向系统安全的大型外场试验安全管理方案设计 ......20
4.2 安全性管理 ............21
4.3 安全性分析与设计 ......23
4.4 安全性验证与评价 ......33
4.5 软件安全性 ............35
4.6 试验阶段安全管理工作 ...............36
5 结 论 ......51
 
4 面向系统安全的防空导弹武器系统大型外场试验安全管理探索
 
4.1 面向系统安全的大型外场试验安全管理方案设计
根据航天系统安全性工作相关内容,制定了面向系统安全的大型外场试验安全管理工作方案,如图 4.1 所示。为确保该型号导弹武器系统满足系统安全性要求和产品的安全性,该型号安全性专业设计师制定了型号安全性工作计划即《XX 型号安全性保证通用大纲》,大纲规定了系统安全性管理、安全性分析与设计、安全性验证与评价等安全性工作项目的内容和要求,适用于所有承制单位,贯穿于武器系统、分系统和设备研制、生产的全过程。大纲一般包括范围、规范性引用文件、术语和定义、总则、安全性管理、安全性分析与设计、验证与评价和附录《安全性工作项目表》(如表 4.1 所示)等相关内容。《XX 安全性保证通用大纲》经过军方用户的评审和认可,作为指导该型号全生命周期安全性工作的纲领性文件。为确保配套协作单位交付的产品符合相应的安全性要求,型号总体单位对配套协作单位的安全性工作进行监督与控制。对配套协作单位的安全性管理措施主要包括:a)考察配套协作单位对产品安全性的保证能力;b)召开专题会议、安全性评审会等活动;c)配套协作单位提供产品安全性信息等;d)在合同以及研制任务书中对外协、外购产品的安全性要求进行了规定。
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结 论
 
本文结合系统安全理论,对系统安全在航天大型外场试验安全管理的应用进行了研究。即以系统安全工程技术和管理方法对型号论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、设计定型阶段、大型试验阶段的安全性工作进行全生命周期管理,通过危险源辨识、危险分析、安全设计控制、试验验证等方法消除每个阶段可能出现的危险、尽可能地将安全风险降低至用户可接受的水平。本文将传统的试验安全管理作为型号研制生命周期的一个阶段进行管理,重点在系统、分系统和装备的设计阶段就消除已辨识的危险,在试验进场前将系统安全风险减少到最低水平,从而提高了试验期间整个系统、分系统和单个装备的本质安全水平。通过面向系统安全的航天大型外场试验安全管理研究,得到了如下结论:
1)传统的外场试验安全管理范围主要是在各试验基地的作业场所。本文提出的试验安全管理范围主要包括系统全生命周期的安全性工作以及试验阶段的“人、机、环、管”四要素管理,重点以安全性工作特别是安全性设计确保试验进场时各系统和装备的残余风险降到最低。
2)传统的外场试验安全管理大多凭借试验安全管理人员的经验来处理安全问题,而较少对武器系统和外场试验进行深入地安全分析,安全管理不够系统。本文提出的管理模式是从系统角度出发,对试验可能存在的安全风险进行了定性、定量评价,提出的安全措施更加全面、有针对性,试验全过程的安全管理更加系统。
3)传统的外场试验安全管理仅对试验环境、设备运行和人员操作等方面进行现场管理,更多的强调隐患管理。本文提出的安全管理模式是应用系统安全分析方法提前对系统、分系统及相互之间的接口进行危险源辨识,提前采取控制措施消除危险,提高了试验的安全管理水平。
4)本文提出的试验安全管理模式时间跨度更大、管理对象更多、管理内容更复杂,需要调动的资源更多。航天研究院应将此项工作与型号研制、型号安全性工作有机结合,让安全生产管理人员更多地参与型号安全性工作中,了解熟悉各型号及其装备的危险性、安全设计措施及安全性验证情况,有利于试验进场阶段的现场安全管理。
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参考文献(略)
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