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安全工程是一门确保工程系统提供足够安全程度的工程科学[1]。安全工程和系统工程工业工程及其子领域系统安全工程密切相关。安全工程可确保一个生命关键系统的行为符合需求,甚至可能在部分零件损坏时仍可符合需求。

简介

安全工程的主要目标是管理风险,消除风险或降低到可以接受的水准。风险是由失效事件几率及其结果严重性所组合而成。例如特定失效结果的严重性可能是人员伤亡、财产损失,也可能只是让人困扰,没有其他影响。失效事件几率可能是频繁、有时发生或是很少发生。失效的可接受程度和上述二者有关,而失效事件几率会比其结果严重性要难预测,因为有许多因素会造成失效,例如机械失效、环境因素以及操作错误。

安全工程设法减少失效的频率,并确保一旦失效发生时,其后果不致于造成人员伤亡。例如桥梁设计可乘载的最大荷重可以大于会通过的最大卡车重量,这就减少了桥梁超载的可能性。许多桥梁都设计有冗余的荷重结构,因此即使有其中一个结构元素失效,可以由其他结构来荷重,这就减少了桥梁超载结果的严重性。

理想上,安全工程是从系统设计初期就开始了,安全工程师[2]会考虑在哪些情形下可能会发生哪些不想要出现的事件,及有关事故风险的计划。若在设计初期可能会在设计规格提出安全缓解的需求,针对既有的设计或是正在服务的产品则会修改设计,提高系统的安全性。有可能是完全消除某一种类的危害,也有可能只是降低事故的风险。常常安全工程师被赋与的任务是证明某个既有的系统是安全的,而不是去更改设计,若是在开发后期甚至完成后才发现显著的安全问题,其矫正措施可能会相当昂贵,可能是大量金钱的支出,甚至是造成人员伤亡或是环境的破坏。

有些机构不是采用上述传统的方式,而是用积极及已验证可行流程的观点来处理安全工程,此观点称为系统安全。系统安全的理念可以适用在复杂系统及关键系统,像是商业客机、复杂武器系统、太空船铁路运输系统、航管系统以及其他工业上的复杂系统及关键系统。这种系统安全的方法及技术是借由主要工程纪律及设计团队的组合,在设计过程中可以预防、消除及控制危害及风险。由于现代的系统中,越来越多的机能是由软件来控制,因此软件安全也是快速成长的领域之一。软件可以使系统更加安全,但也可能使系统处于一个危险的状态。系统安全及软件安全都是安全工程领域中的一部分,其概念是借由许多不同种类的危害分析来识别危害、确认危害、验证计,并且评估在系统认证之前,是否需要指定新的安全功能或程序,策略性地降低风险到可接受的程度。

有时降低风险不只是设计阶段的考量,也可以适用在保养阶段。在安全工程及可靠度工程中有以可靠性为中心的保养(RCM),是分析系统的潜在失效,并决定如何保养可以降低失效的风险。此方法广泛的用在飞机上,其中也包括了对可更换及维修的零件中失效模式的了解,以及如何侦测或预测可能会发生的失效。汽车车主在加油或是更换刹车时其实就在进行类似的保养。即使是简单的加油,就和失效模式(因没有汽油产生的失效)、检测方式(油表)及保养行动(将油注入油箱)有关。

对于大型的复杂系统,依照失效分析可能会有数百个到上千个保养的方式。其保养可能是根据各零件的基本条件(例如仪表读值或是阀有泄漏)、一些复杂的条件(例如某元件在运作一百小时后,损坏的几率是95%)、或是需要根据检测决定保养方式(例如金属疲劳)。以可靠性为中心的保养会根据每项保养对安全性、任务准备度、操作准备度及失效时维修成本上的风险贡献加以分析,最后会将所有的保养规划在固定的保养时间内进行。规划的过程可能会增加复杂性,因为可能将某项保养的周期加长,因此提高了风险,但是也将另一项保养的周期缩短,因此降低风险,其结果会是综合性的保养计划,目的在减少操作时的风险,并确保其操作准备度及可用性都在可接用的水准。

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