Chap. 2 安全科学基础理论
Basic Theory of Safety Science
§2—1 安全问题及安全科学的发展历程
一、 安全问题
安全是人类生存、生产、生活和发展过程中永恒的主题。随着科技与经济的迅猛发展，安全科学的日臻完善，安全工程类专业已成为高等学校重点建设的学科专业之一。（近两年来，西农林、建科大、长安大学相继开设安全工程本科专业）。
在石器时代，人类的祖先挖穴而居，栖树而息，完全是大自然的一部分，是一种纯粹的“自然存在物”，完全依附于自然。当时的人类，在自然界面前软弱被动，不仅承受雷、电、风暴、地震和火灾等自然灾害的困扰，甚至野兽的侵袭也可以造成局部氏族部落的消亡。在这一时期，人类的安全问题主要来自自然灾害，人们一切活动受周围环境控制，处于被动适应地位。
跨入农业社会后，人类开始逐渐摆脱大自然的桎锆，但在人类改造自然，创造人类文明的过程中，人为灾害也越来越多了起来。在这一时期由于人类对客观世界的认识还十分肤浅；与大自然抗争的手段也十分简单、有限；利用大自然的资源也是最基本的——水和土。安全问题也比较简单，主要表现在自然灾害和人为灾害。
石器时代和农业时代，属于人们无知（不自觉）的安全认识阶段。
在工业时代，人类利用技术开发资源、制造机器，可以说技术无处不在。技术给人类带来了文明和财富，同时也伴随着新的灾难。
工业时代初期，属于局部的安全认识阶段；中后期，因军事、航空、航天、原子能等工业技术发展而形成的大系统及机器系统，因而属于系统的安全认识阶段。
（知识经济时代，属于动态的安全认识阶段）。
现代高科技的发展更是喜忧掺半。人类在20世纪所创造的成就多于19世纪前人类所创造的全部，但是2 0世纪人类所经受的灾害事故比历史上任何一个时期都更惨重、更从根本上危及人类的生存。
20世纪人类经受的主要灾害重点体现在以下几个方面：
1 工业、矿山灾害
人类对安全的人士却长期落后于对生产的认识。
现代工业使人们的文明程度大大提高，生产力高度发展，但是带来现代文明的科技革命是一把“双刃剑”，不仅创造了巨大的财富，而且为人类带来了前所未有的各种灾害。
举世关注的日本骨痛病就是由于二次世界大战期间废弃的镉渣污染了土壤和稻米而造成的。经过20多年的潜伏后，1955年到1972年间，镉渣数次危害人类，致使280人患骨痛病和128人死亡。
汽车在为人类带来巨大经济效益和许多生活便利的同时，排出的氮氧化物、硫化物等废气毒害了人体本身。
医药在延长人类生命消除病痛的同时，也造成了药害，并且它的副作用还会给人类带来深远的影响；空调、冰箱为我们带来舒适，但它释放的氯氟碳化物却破坏了大气中作为人类的保护伞——臭氧层。
科学技术的进步在很大程度上改变了灾害的原有属性，使许多自然灾害成为人为灾害，使许多危害程度轻的灾害上升为人类无法控制、造成巨大损失的灾难。
众所周知，煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的地位，但是煤矿开采又给我们的环境带来了巨大的灾害，导致地表沉陷、山体滑坡、河流污染、农田毁坏等，更为严重的是，地下采矿过程中发生的顶板灾害、冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、矿井突水、煤层自燃等给采矿工作者造成了沉重的伤害。
原苏联加加林矿发生的煤与瓦斯突出，共计突出煤岩14 000多吨，瓦斯25万m3；
我国发生的最大一次突出是1975年在四川三汇坝井，突出煤岩12 780 t，瓦斯140万m3；
世界上最大的瓦斯爆炸事故是日本帝国主义侵占我国东北期间，辽宁本溪煤矿发生的瓦斯、煤尘爆炸，死亡1549人。
2 交通运输事故
自1885年1月29日德国人本茨研制成功世界上第一辆汽车后，给人们带来了数不尽的生活便利、经济效益和社会繁荣。然而，它又引发出接连不断的人为灾害，使人类蒙受了难以计数的损失。
据英国官方统计：1986年英国共发生交通事故21.5万起，其中死亡人数达5 400人，比1985年的死亡人数上升4 ％，重伤人数为6.9万人，轻伤21.7万人。
据美国国家安全委员会统计，在美国，每11分钟就有一人死于交通事故，每18分钟就有一人伤于交通事故，每年约有15万人因交通事故而成为残废，有10万个家庭因交通事故而发生不
表明人们在享受技术革命带来的便利和适宜的同时，也遭受着由它们带来的报复和惩罚，如SARS、禽流感等。
“是药三分毒”
氟利昂R11可能上百年甚至上千年的影响大气层。为此我国于1992年加入了联合国87年的蒙特利尔协议，于2010年全部停止使用。
幸。
据有关职能部门统计，1987年 1月至 5月，我国国内道路交通事故死亡人数为 17 500多人，平均不到13分钟就有一人死于交通事故，平均21天就有2 500人死于车祸。相当于每隔21天就要发生一次震惊世界的“大灾难”——发生在1994年1月17日震惊全世界的洛杉矾大地震也不过死亡62人。1991年我国道路交通事故进一步升级，全年共发生交通事故264 817起，死亡 53 292人，伤162 019人，直接经济损失4亿3千万元人民币。1997年交通事故死亡73 861人，伤190 128人，直接经济损失18.5亿元（1998年年鉴）。
目前，8名分别来自澳大利亚、美国和英国的科学家就一项《2000年公路安全蓝图》的计划进行研究，估计在未来的15年中，全世界将有600万人死于公路交通事故，35000万人因车祸受伤。
自汽车问世100多年来，全世界已有2 200万人死于交通事故。现在，世界交通事故伤亡人数远远超过有史以来任何一年战争伤亡人数，或瘟疫死亡人数。这就使安全问题随着人类科学技术和文明程度的提高由战争、传染病转到交通、污染方面了。
3 化学污染问题
当分子之谜被揭开后，人们对物质的认识达到了一个新的境界。从此创造了许多从前所没有的东西。化学工业的诞生，大大地促进了人类社会生产力水平的提高。但是它给人类的生存环境也带来了巨大的破坏。它污染了空气和水源，侵蚀了土壤，扰乱了地球的大气循环、化学循环和生物循环，使地球患上“综合不适症”。
目前，全世界5 5000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病在发展中国家呈上升趋势。1980年发展中国家约3／5的人口难以获得安全饮用水，18亿人因污染水而遭受中毒性疾病的威胁，仅1984年10月～1987年4月期间，由于不安全饮用水和营养不良，全球大约有6000万人死于腹泻。每天至少有2.5万人因饮用恶质水而死亡。
由于自然环境的严重污染，人类失去了无数赖以生存的动植物。据估计，地球上曾有过40亿种生物，现在大约只剩250万种。由于生存环境的恶化，物种灭绝的速度越来越快。
就鸟类而言，在1600年～1900年这300年间，灭绝75种，平均每4年灭绝一种。进入20世纪以后，每年就灭绝一种，现在是每天灭绝一种，进而每小时灭绝一种。
专家认为，现在全世界约有25 000种植物和1000多个种及
亚种的脊椎动物濒临灭绝的危险。物种的灭绝使遗传的多样性遭到破坏，对人类而言，完全是一种无法弥补的损失。
4 大气污染间题
大约在200年前，工业革命改变了古老的农业社会，创造了一个崭新的文明。科学技术的进步推动了社会生产力的飞速发展。人类改造自然的能力大大提高了，人与自然的关系日益深化，同时矛盾也日益激化。首先从燃煤、燃油的工业烟囱中喷出的滚滚浓烟，把大量的烟尘和有毒气体排向空中，导致严重的环境污染。1952年雾都伦敦，从12月5日到12月8日，低空烟雾郁积4天不散，4000多人因此而丧生。
1985年，科学家们首次发现南极上空有一个大小如美国国土面积的臭氧层空洞， 1988年北极又发现一个如格陵兰岛一样大的臭氧层空洞。臭氧层能吸收太阳表面辐射的大量紫外线，保护生物免遭伤害。臭氧层的耗竭便会形成空洞，在空洞下，过多的紫外线就会辐射到地球表面，造成谷物减产，并使皮肤癌和眼疾病患者增加。经研究发现是氟利昂等氯氟碳化物大量溢入大气的结果，仅一个氯原子就可以破坏十万个臭氧分子。
20世纪以前高空大气中氯浓度为0.6 ％，而现在上升到3.5 ％。大气除受到有毒气体污染外，还受到大量工厂排出的粉尘污染。据统计，地球上每年的降尘量达到1×106～ 3.7×107 t（1亿～3.7亿吨），许多工业城市每年每平方千米平均降尘量为500 t，个别城市高达1000 t。
5 核灾害
核能的开发和利用给能源危机带来了新的希望。核反应堆在世界各国陆续建成，在缓解能源危机的同时，也会由于失控而造成人员伤亡，无数动植物灭绝；核能所带来的环境灾害更不能低估。开发原子能是20世纪最令人望而生畏的遗产。
核能的可怕之处就是放射性物质的辐射物。它可以杀伤动植物的细胞分子，破坏人体的DNA分子并诱发癌症，同时也会给下一代留下先天性缺陷。
1979年3月28日凌晨，美国三漓岛核电站发生了大量放射性气体和气溶胶外泄事件；
1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站发生了严重的堆芯爆炸事件，巨量放射性物质随气流迅速蔓延，周围居民都不同程度地受到核辐射，其中受到严重辐射的有237人，有的辐射灼伤面积高达90 ％，共有28人死亡，24人残废。另据西方专家估计，在今后一段时间内，前苏联将有45 000人因此次事故的核
洪水、地震等灾害过后便是瘟疫，由垃圾引起。
污染而死于癌症。这次事故直接经济损失达8 0多亿卢布，并使8万多人口的普里皮亚特城市成为一座“死城”，而且放射性物质在高空气流的作用下，飘向瑞典、芬兰、丹麦和挪威等北欧国家，引起这些国家政府和人民的极大恐慌。
6 航天航空工业灾害
随着通讯与交通工具的现代化，地球变得越来越小，人们可以在24小时内环球旅行一次，但空难、海难和车祸也使人们心有余悸。
1974年3月，一架土耳其DC－10型飞机在巴黎坠毁，346人遇难。同年12月，荷兰一架DC－8型飞机在斯里兰卡坠毁，191人遇难。
1977年3月，泛美航空和荷兰航空公司两架波音747飞机在西班牙加那力群岛的洛斯罗德斯机场相撞， 582人全部遇难。
1980年8月19日，沙特阿拉伯一架 L－1011型飞机在首都紧急着陆时失事，死亡265人。
1982年4月26日16时，从广州飞往桂林的266号飞机在桂林上空失事，机上112人无一生还。
1986年1月28日上午11时，美国弗罗里达州航天中心发射场，美国航天飞机“挑战者”号点火升空，它载着6名机组人员和第一位平民宇航员——中学教师麦考利夫，这本将是人类邀游太空历史上最光彩的一页。然而，在离地球15000m高空处，飞机爆炸，机上7人全部遇难，航天飞机爆炸震惊了全世界，它被各国新闻界列为1986年十大事件之首，成为航天史上的第一悲剧。
总之，全球每年约有320万人死于技术失控或失策而导致灾难，这占各类死亡人数的5.2 ％，列于人类死因顺序的第三位，并且每死亡一人就有四人留下永久性残疾，每年造成的直接经济损失高达国民生产总值的2.5 ％（损失指数）。为此人类要拿出国民生产总值3.5 ％用于应急救援。
我国的灾害与安全问题也是比较突出的，是世界上少有的几个灾害大国之一。森林火灾、纺织厂爆炸、空难与车祸、空气与水的污染以及水土流失也尤为严重。我国 “八五”期间每年平均技术灾难直接经济损失300多亿元，国家每年拿450亿元用于应急救援。
这些残酷的、无情的技术灾害使人们深深地认识到：人类期望继续领受技术益处的同时，又憎恨由其导致的恶果。随着现代科学技术的高速发展，技术在人类的生产和生活活动中越来越变得大规模化、普及化和复杂化。这种状况使得技术带来的益处与
2003年2月1日，中国农历羊年初一，美国航天飞机“哥伦比亚”在返回途中失事，机上7名宇航员全部遇难。
恶果之间的矛盾越来越激烈和尖锐，这就迫切地需要发展一门新的交叉科学——安全科学。
二、国内外安全科学的发展历程
1 国外安全科学发展历程
16世纪，西方开始进入资本主义社会，至18世纪中叶，蒸汽机的发明使劳动生产率空前提高，但劳动者在自己创造的机器面前致病、致伤、致残、致死的事故与手工时期相比也显著地增加了。
起初，资本所有者为了获得最高利润率，把保障工人安全、舒适和健康的一切措施视为不必要的浪费，甚至还把损害工人的生命和健康，压低工人的生存条件本身看作不变资本使用上的节约，以此作为提高利润的手段。
后来，由于劳动者的斗争和大生产的实际需要，迫使西方各国先后颁布劳动安全方面的法律和改善劳动条件的有关规定。这样，资本所有者不得不拿出一定资金改善工人的劳动条件。同时需要一些工程技术人员、专家和学者研究生产过程中不安全、不卫生的问题。从而许多国家先后出现了防止生产事故和职业病的保险基金会等组织，并赞助建立了无利润的科研机构。
如德国于1863年建立的威斯特优利亚采矿联合保险基金会； 1887年建立的公用工程事故共同保险基金会和事故共同保险基金会等；1871年德国建立了研究噪声与振动、防火与防爆、职业危害防护理论与组织等内容的科研机构；1981年，库尔曼发表《安全科学导论》（德文），1990年9月科隆，第一次世界安全科学大会。
1890年荷兰国防部支持建立了以研究爆炸预防技术与测量仪器，以及进行爆炸性鉴定的实验室。
到20世纪初许多西方国家建立了与安全科学有关的组织和科研机构。据1977年统计，德国建立36个，英国44个，美国31个，法国46个，荷兰13个。从内容上看，有安全工程、卫生工程、人机工程、灾害预防处理、预防事故的经济学、职业病理论分析和科学防范等。美国的安全教育发展较快，到70年代末，一部分大学设立了卫生工程、安全工程、安全管理、毒物学和安全教育方面的硕士和博士学位。
日本在研究安全方面虽起步较晚，但发展却较快，它注重吸收世界各国的经验和教训，在安全工程学这一科学技术层次上进行了研究和发展。
到1970年为止，日本大学增设了反应安全工程学、燃烧安
1974年最早出版《安全科学文摘》杂志
全工程学、材料安全工程学和环境安全工程学等四个讲座课程，继而又在研究生院设置了硕士课程。至1977年，在日本大学中开设有关安全工程学讲座课程或学科的总计为48个，现在日本国内与安全工程有关的大学教育系和研究机构达7 6个，杂志3 6种，学会和协会33个。1991年1月《中国安全科学学报》创刊（劳保学会）。
由于坚持安全工程学的研究和实践，日本近20年来产业事故频度率、死亡人数逐年下降，持续居世界最低水平，安全工程学在日本日益受到人们的重视。
2 我国安全科学的发展历程
我国新中国成立后的安全科学从学科建设角度来讲，大体可分为两个阶段：
第一阶段，从建国初期到70年代末，劳动保护的行政管理和业务监督、监察都得到了较好的发展，从中央到地方以及各类企业都设立了专门机构并配备了相当数量的专职人员。这时期安全科学研究和专业人才的培养教育工作刚刚起步。劳动保护方面的，即安全科学技术的研究机构，在50年代仅有劳动部劳动保护科学研究所、卫生部劳动卫生研究所、冶金部安全技术研究所以及煤炭科学研究院下设的部分研究室等有限的几个科研部门，科研人员不超过千人。
第二阶段，即70年代末至今，劳动保护的行政管理和宣传教育工作得到加强。自1980年开始，每年开展全国安全月活动，为加强劳动保护干部的继续工程教育和生产人员的职业安全教育，各省、市劳动部门已普遍建立劳动保护宣传教育中心，大的工业企业还建立了劳动保护宣传教育室。到1983年全国建成安全类科研机构31个，研究人员发展到4000余人。
高等学校安全专业教育发展速度已明显加快，到1984年7月教育部《高等学校工科本科专业目录》下达后，全国已有6所大学成立“安全工程”本科专业，且开设的“矿山通风与安全”和“航空环境控制与安全救生”两个本科专业在部分院校也开始招生。到目前为止，全国各行业设置安全工程本科专业的学校近30余所。此外，还有21所学校设有安全工程专科教育。其分布遍及煤炭、地质、石油、机械、化工、兵器等行业。安全工程专业在国内已形成具有一定规模，包括学历教育（本科、硕士、博士、博士后）、继续工程教育（安全专业人员的短期培训）、职工安全教育和官员安全教育（任职资格安全教育和安全意识教育）的完整教学体系。
综上所述，安全科学的发展从理论上讲大体分为三个阶段：
经验型阶段（事后反馈决策型）：长期以来，人们认为安全仅仅以技术形式依附于生产，从属于生产，仅仅在事故发生后进行调查研究、统计分析并提出响应的整改措施，以经验作为科学，安全处于被动局面，人们对安全的理解与追求是自发的、模糊的。
事后预测型（预期控制型）：人们对安全有了新的认识，运用事件链分析、系统过程化、动态分析与控制等方法，达到防治事故的目的。总之，传统的安全技术建立在事故统计基础上，这基本属于一种纯反应式的。安全科学缺乏理性，人们仅仅在各种产业的局部领域发展和应用不同的安全技术，以至对安全规律的认识停留在相互隔离、重复、分散和彼此缺乏内在联系的状态。
综合系统论（综合对策型）：认为事故是人、技术与环境的综合功能残缺所致，安全问题的研究应放在开放系统中，建立安全的科学性、系统性、动态性。从事故的本质中去防治事故，揭示各种安全机理并将其系统化、理论化，变成指导解决各种具体安全问题的科学依据。在这一阶段中安全科学不仅涉及人体科学和思维科学，而且涉及行为科学、自然科学、社会科学等所有大的科学门类。
由此可见，为了解决生产过程中劳动者的安全和健康，国外对安全科学的研究已有足够的深度和广度。这说明安全科学作为一门真正的交叉科学正日益受到越来越多的人重视。
§2—2 安全科学的哲学基础
一、安全与危险的统一性和矛盾性
安全与危险在所要研究的系统中是一对矛盾，它们相伴存在。安全是相对的，危险是绝对的。
安全的相对性表现在三个方面：首先，绝对安全的状态是不存在的，系统的安全是相对于危险而言的；其次，安全标准是相对于人的认识和社会经济的承受能力而言，抛开社会环境讨论安全是不现实的；再次，人的认识是无限发展的，对安全机理和运行机制的认识也在不断深化，即，安全对于人的认识而言具有相对性。
危险的绝对性表现在事物一诞生危险就存在，中间过程中，危险势可能变大或变小，但不会消失，危险存在于一切系统的任何时间和空间中。不论我们的认识多么深刻，技术多么先进，设施多么完善，危险始终不会消失，人、机和环境综合功能的残缺始终存在。
安全与危险是一对矛盾，它具有矛盾的所有特性。一方面，双方互相反对，互相排斥、互相否定，安全度越高危险势就越小，安全度越小危险势就越大；另一方面，安全与危险两者互相依存，共同处于一个统一体中，存在着向对方转化的趋势。安全与危险这对矛盾的运动、变化和发展，推动着安全科学的发展和人类安全意识的进一步提高。
二、安全科学的联系观和系统观
客观世界普遍联系的观点是唯物辩证法总的特征之一。在系统中对安全与危险造成影响的因素很多，因果关系错综复杂，安全科学要反映其内在规律性，必须全面地分析各要素，利用各个学科已取得的研究成果，对开放的大系统进行分析和综合，找出安全的客观规律和实现途径。
在多种原因中要注意区分主要原因和次要原因、内因和外因、直接原因和间接原因、客观原因和主观原因等。在全面分析因果联系的基础上集中力量抓住事物内部的主要矛盾进行分析和研究。
根据安全科学自身的特点，我们必须用系统的观点进行分析。系统最大的特点是其整体性、有机性、层次性。
整体的运动特征应在比其组成要素更高的层次上进行描述，整体的功能不等于各组成要素的性质和功能的简单叠加，而是大于部分要素性质与功能之和，它具有其要素所不具有的性质和功能。尤其对危险而言，一个危害因子与另一个危害因子相加不是两个危害因子。
系统的整体性是由各个要素综合作用决定的，是系统内部各要素相互作用、相互联系产生某种协同效应。系统整体性的强弱，要由要素之间协同作用的大小决定。
在安全领域中，各种安全和危险要素很多，叠加在一起整体影响力会大大增加，所以为了实现系统总体功能向有利方向发展，我们必须对各要素统筹兼顾，增加安全因子的整体功能，削弱危险因子的整体功能。决不能头痛医头、彼此隔离，那样会大大降低系统的安全功能。
要素以一定的结构形成系统，各要素在系统中的地位会有一定的差异，尤其在复杂系统中，各要素的地位就更加复杂。如在人的生命系统中，一根神经和一根头发在人体中的地位和对人体的贡献大不相同。头发掉了并不影响整体，神经断了就会丧失相应的功能，中枢神经如果出了问题，就会危及整体、危及健康与生命。
所以，安全这个复杂的大系统中，有些要素处于主导地位和支配地位，有些要素处于从属地位和被支配地位，应注意各要素关系，以利于实现系统的整体安全。
三、安全中的质变与量变
哲学中的量变与质变，在安全科学中表现为流变与突变。安全科学的流变与突变现象普遍存在。在历史上人们往往只习惯于流变，而不习惯于突变。因为流变对人的感觉不明显，而突变会对人造成严重的冲击和伤害。
恩格斯在《自然辩证法》中研究了流变和突变的范畴，认为流变是一种缓慢的变化过程，突变则是流变过程的中断，是质的飞跃。流变和突变是量变和质变在自然界中的具体表现。
因此，流变和突变的范畴与量变和质变的范畴属于不同的层次。一般说来，流变相当于量变，突变相当于质变。由此可见，无论是量变还是质变，都可能出现流变和突变两种形式，都是流变和突变的统一。其统一性主要表现在三个方面：
（1）流变与突变的相对性
作为一对对立的概念，流变与突变是相互依存的。在安全科学的研究中，没有绝对的流变和突变。离开了流变，就无所谓突变；离开了突变，流变也无从谈起。
事实上，要把影响安全的质划分出流变和突变的界限是很困难的，因为事物的发展总保持自身的连续性，总在一切对立概念所反映的客观内容之间存在中间过渡环节。所以，从这个意义上讲，一切对立都是相对的。如河流的水位总在一定的范围内变化，没有超过河床，就什么事也不会发生；河水溢出了河床，就成了洪水。总之，在空间规模、时间速度、结构、形态及能量变化程度上或采取的形式上，流变与突变都只有相对意义。
（2）流变和突变的层次性
在讨论事物安全度的流变和突变时，总是联系某一具体的物质层次。在同一物质层次上，流变和突变有其具体的表现形式，可以进行严格地界定。在这个意义上讲不同物质层次的流变和突变有其不同的表现形式和质的规定。某种具体的安全变化过程，在低层次可以称为突变，而在高层次则属于流变。例如人体某一器官损伤，针对小区域来说，是一次突变事件；对整个人体而言，是综合功能的流变。
（3）流变和突变的相互转化
在一定条件下，流变可以转变为突变，突变也可以转变为流变。例如，生物演化过程是一个缓慢的流变过程，但几百年来，
因人类砍伐森林、捕杀动物、使用农药和排放废物，造成了几次大量生物物种灭绝的突变事件。又如，人类依靠科学技术，采取了种种措施，有效地避免了许多危及人类生存和发展的自然界突变事件或减弱了突变事件的强度（洪水、泥石流、风暴、动植物病虫害等）。
流变表现为事物微小而缓慢的量的变化，突变表现为显著而迅速的质的飞跃，在流变中往往也有部分质变（灾变），在质变（灾变）中也伴随着量的变化。在质变发生之后，又会出现流变和突变的新周期，事物就是如此循环往复以至无穷地变化和转化。
流变向突变的转化，往往是在事物达到极端状态后出现的质变过程。看是完善的事物，由于某种随机因素的影响，猛然间会发生雪崩式的变化。
突变向流变的转化与流变向突变的转化不同，突变向流变的转化往往是在事物发生突变后，在新质的规定下，出现平稳的变化状态，开始新的变化周期，这时微小的扰动和涨落，对事物没有明显的影响。
事物的流变和突变具有复杂性和多样性，在研究和处理时切忌千篇一律，要用不同的方法进行具体研究。
四、安全问题的简单性和复杂性，精确性和模糊性
客观世界是复杂的，同时又是简单的。安全工程学所要研究的系统也是复杂和简单的统一体。
一方面，系统中包含无穷多层次的安全和不安全矛盾，相互间形成极为复杂的结构和功能，同时与外部世界又有多种多样的联系，存在多种相互作用；
另一方面，系统又是可以分解的，任何复杂多样的系统都可以分为简单要素、元素、单元，可以看成许多单一的集合，内、外部的联系和所遵循的基本规律往往又是简单的。
安全科学的认识，总是从模糊走向精确，模糊和精确是辩证统一的。安全与危险之间没有精确的界限，是个模糊概念，但模糊又可用精确的数字来更好地进行解释。
精确和模糊是一个问题的两个方面，模糊性可以说明精确性，适当的模糊反而精确。无疑，定性描述可指导实施建设性的和组织上的安全措施，并已对安全工程的不断完善做出了很大贡献。
但是，就对技术装备的了解来说，模糊定性描述的边界太广，在具体情况下，这种边界将会降低安全程度，从而不能应用明确
的相关准则。安全方面的欲求状态因此不能精确地确定，还会导致欲求状态和实际状态之间的界限模糊。
这就是人们在观察同一实际情况时，有的认为是安全的，有的认为是不安全的。因此，在具体情况下，有必要处理好精确性和模糊性的关系。
五、安全事件的必然性和偶然性
必然性就是客观事物的联系和发展中不可避免、一定如此的趋势。偶然性是在事物发展过程中由于非本质的原因而产生的事件，它在事物的发展过程中可能出现，也可能不出现；可以这样出现，也可以那样出现。比如，具有自燃倾向的煤在富氧和蓄热的条件下必然自燃，但条件的具备带有很大的偶然性，且这种偶然性完全服从于火灾系统内部隐藏的必然性。
必然性和偶然性不仅相互联系、相互依赖，而且在一定的条件下可以相互转化。
在矿井通风中通风机房的反风门，正常情况下是可以上下提升的安全门，灵巧自如地运转具有必然性，灾害时不能调节的情况是偶然的。但由于疏于管理、未按规定维修、滑轮生锈，框架变形等原因，灾害时这一安全措施不能正常发挥作用成为必然，偶然性转化为必然性。这类事故在煤矿中时有发生。
所以在处理系统安全问题时，对于有利的偶然因素我们应创造条件促使其发生，不能抱着“守株待兔”的侥幸心理；对于有害的偶然因素我们应尽可能地减弱和避免其影响，并做好应付突发事件的一切准备，做到有备无患。
马克思主义哲学既是世界观又是认识世界、改造世界的方法论，是最高层次的思维方法，它提供了处理主观思维与客观规律的最高理论和原则。
安全科学作为一门新兴的交叉学科，在分析与认识问题上一定要以它作为理论指导：
第一，一切从实际出发，以客观对象的全部事实及事实之间的相互关系为认识的出发点。每一次灾害的前因后果都要客观地分析，达到主观与客观的统一，印证事件从发生、发展到灭亡的全部过程。
第二，在普遍联系中把握事物的本质。任何一个事件的发生都不是孤立的，它同周围事件有着密切联系。这其中包括横向纵向联系、直接间接联系、内部外部联系、本质与非本质联系、必然联系和偶然联系。
要正确认识安全问题，就必须全面了解和具体分析事物客观
存在的复杂联系，在众多的联系中找出事物直接的、内部的、本质的、必然的联系，从而把握安全活动规律。
第三，在动态中把握安全规律的方法。唯物辩证法不仅是联系的学说，而且也是运动发展的学说，绝对静止和不变的事物是不存在的，整个世界就是一个川流不息的运动发展过程。
因此，在安全学研究中，必须加入时间的概念，在动态中加以认识，打破僵化的思维模式和各种陈腐陋见，善于抓住安全度发展的趋势和苗头，不断研究新情况和新问题，紧紧抓住对事物的未来分析，以加深对事物安全的现状认识。
第四，矛盾分析法。矛盾分析法就是运用唯物辩证法关于矛盾学说的观点，对客观事物的矛盾进行辨证分析的方法。
安全科学就是讨论安全与危险这一对矛盾运动变化发展规律的科学。
区分主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面十分必要。矛盾在不同时期有各自不同的特殊性，这就使安全的发展，显示出过程性和阶段性。
在这里，必须用质和量的两个方面加以分析，矛盾的质发生变化，事物的安全状态也要发生根本性变化；矛盾的质没有发生变化，但量发生了变化，使同一事件的发展显示出阶段性。
如果能深刻认识安全领域中的各种矛盾，并能正确地解决矛盾，就会促进安全科学的迅速发展。
§2-3 安全科学的数理基础
基础科学知识
1.基本逻辑运算(Boole代数)和逻辑函数
2.随机事件与概率计算
3.可靠性及基本事件发生概率计算
一、基本逻辑运算和逻辑函数
（一）基本逻辑运算
逻辑代数:又称布尔代数,英国数学家George Boole在19世纪中叶创立；是事故/件逻辑分析方法的理论基础及计算工具；它比普通代数简单,因为它的变量仅有0﹑1两个；变量0﹑1并不表示两个数值，而是表示两种不同的逻辑状态；如是与否，真与假,高与低,有与无,开与闭等；在逻辑代数中，最基本的逻辑有3种:与﹑或﹑非；用逻辑代数符号表示也称:与门，门，门；可以用一个表来表示Boole代数的基本逻辑运算。
1. 与运算，逻辑乘运算，逻辑乘:
2. 或运算，逻辑加运算, 逻辑加:
3. 非运算，逻辑求反运算，逻辑非(否定):
各种符号所表示的函数关系及其含义，见表1。
表2-1 基本逻辑运算
名称
逻辑符号
函数式
含义
与门
z(ab)=ab
1×1=1
1×0=0
或门
z(ab)=a+b
1+1=1
1+0=1
0+0=0
非门
z(a)=a′
a=1, a′=0
a=0, a′=1
与运算——也叫逻辑乘运算，简称逻辑乘，表示输入变量为a、b时，输出，即决定事件z的条件a与b全部具备时，事件z才会发生，否则不会发生。
或运算——也叫逻辑加运算，简称逻辑加。表示输入变量为a、b时，输出，即决定事件z的条件a或b只要一个或
两个全具备时z才会发生。当a与b都不具备时，z才不会发生。
非运算——也叫逻辑求反运算，简称逻辑非(或逻辑否定)。表示输入变量为a时，输出，读作a非。即决定事件z的条件为a时，z与a相反，a存在z则不会发生，反之亦然。
(二)逻辑变量与逻辑函数
一般来讲，如果输入变量a,b,c…的取值确定之后，输出变量z的值也就确定了。那么，就称z是abc…的逻辑函数，并写成：
z=F(abc…)
在逻辑代数中，不管是变量还是函数，它们只有两个取值(0与1)。因为对决定事件是否发生的条件(相当于变量)来讲，尽管会有很多，但对任何一个条件来讲，都只有具备和不具备两种可能。对相当于函数的事件来讲，也只有发生和不发生两种情况。所以用0与1作为上述条件的两种可能与事件的两种情况的函数关系，是很容易理解的。
(三)真值表
描述逻辑函数，各个变量取值组合和函数值对应关系的表格叫做真值表。
每个变量有0，1两个取值，n个变量有个不同的取值组合。如果将输入变量的全部取值组合和相应的输出函数值一一列举出来，即可得到真值表，如表2所列。
表2-2 逻辑基本函数真值表
变量值
函数
与
或
非
abc
abc
a+b+c
a′b′c′
000
0
0
111
001
0
1
110
010
0
1
101
011
0
1
100
100
0
1
011
101
0
1
010
110
0
1
001
111
1
1
000
（四）布尔代数的运算法则与化简
1．布尔代数的运算法则
布尔代数中的变量代表一种状态或概念，数值1或0并不是表示变量在数值上的差别而是代表状态与概念存在与否的符号。
布尔代数主要运算法则如下：
（1）幂等法则
Ⅰ.（或）。根据集合的性质，由于集合中的元素是没有重复现象的，两个A集合的并集的元素都具有A的属性，所以还是A。
Ⅱ.（或）。两个A集合的交集的元素仍具备A集合的属性，所以还是A。
（2）交换法则
Ⅰ.（或）
Ⅱ. (或)
（3）结合法则
Ⅰ. [或]
Ⅱ. [或]
（4）分配法则
I． ［或]
Ⅱ． [或]
Ⅲ.
[或]
（5）吸收法则
Ⅰ. 。
Ⅱ.
2．布尔化简
布尔代数式是一种结构函数式，必须将它化简，方能进行判断推理。化简的方法就是反复运用布尔代数法则，化简的程序是：
①代数式如有括号应先去括号将函数展开；②利用幂等法则，归纳相同的项；③充分利用吸收法则直接化简。
二、随机事件与概率计算
在安全系统工程分析及可靠性工程中经常遇到概率的概念，在进行定量计算时还要用有关公式计算顶上事件或系统的发生概率及故障率，并根据其大小评价系统的安全性，提出适当的改进措施，以降低该值。先简要介绍有关知识如下：
（一）随机事件
自然界和社会实践中发生的现象是多种多样的。在一定条件下必然发生的现象，称为必然事件。例如，在地球上向上抛一石子必然会下落，这类事件常用S表示。另有一类现象是在一定条件下必然不发生的现象。例如，电场内同性电荷相互吸引，这类事件称为不可能事件，常用表示。再一类现象是在一定条件下可能发生，也可能不发生的现象。例如，用同一门炮向同一目标射击，各次弹着点各不相同，而且不论怎样控制射击条件，在一次射击之前无法断定弹着点的确切位置；又如某一时刻工人生产的零件可能是合格品，也可能是废品；再如，伤亡事故及其相关因素，在一定条件下可能发生也可能不发生；……。这类现象归纳起来，可以看作在相同的一组条件下，进行一系列试验或观察，而每次试验或观察的可能结果不止一个，在每次试验或观察之前无法预知确切的结果，即呈现出不确定性。在数学上把这类现象称为“随机现象”，也称“随机事件”，简称为“事件”。
1．子事件
如果事件A发生必然导致事件B的出现，则称事件A是事件B的子事件，记作。
2．和事件
如果事件A发生或者事件B发生（两事件A、B中至少有一个发生）必然导致事件C发生，称事件C为事件A与B的和事件，记为。
例如“甲射中目标”（A）与“乙射中目标”（B），这两个事件的和就是“甲或乙射中目标”（C）。记作。
这两个事件的和事件如图1-4所示。
类似有，对任意k个事件，可定义的和，即中至少有一个出现，记作，或。
3．积事件
在任一试验中，若A事件发生，B事件也同时发生，我们把
两个事件同时发生的这事件称为A与B的积，记为或。
例如：“甲和乙都射中目标”（C）是“甲射中目标”（A）与“乙射中目标”（B）两个事件的积事件。记作。
两个事件的积如图 l-5所示。
类似地可定义k个事件的积，记为或。
4.互斥事件
设A、B是两个互斥事件，苦事件A与事件B不能同时发生，亦即，则称事件A与事件B是互斥（不相容）事件。
例如掷一个骰子，“出现1点”和“出现2、3、……6”不能同时发生，则它们是互斥的。两个互斥事件可用图1-6表示。
图1-6 两个互斥事件示意图
5．事件的逆事件
对于事件A、B如果有①，即A、B不能同时出现；②，即A、B一定有一个要出现，则称A、B为互道事件（对立事件），这时事件B就称为事件A的逆事件（同样A也称为B的逆事件）。一个事件A的逆事件常用A表示。若把A看
作是一个集合时， 就是A的补集。
注意：A、B互逆，则一定互斥；但A、B互斥不一定互逆。例如掷一个骰子，“出现偶数点”和“出现奇数点”不能同时发生，且非此即波。这两事件互逆，而且互斥。对立事件可用图1-7表示。
6．差事件
有A、B两事件，如果C发生就是事件A发生且事件B不发生的一个事件，我们则称事件C为事件A与事件B的差，记作。
两事件的差事件如图1-8所示。
显然
（二）频率与概率
1、频率
若随机事件A在n次试验中发生了m次，则比值m／n称为随机事件A的频率（或相对频率），记作W（A），用公式表示如下：
（1）
由于，所以随机事件的频率值分子0与1之间。
必然事件的频率恒等于1；不可能事件的频率恒等于O。
在一组条件下，重复做n次相互独立的试验，设m为在n次试验中事件A发生的次数。如果对于大量的试验（即n很大），频率m／n稳定在某一数值q左右摆动，则称q为事件A
在这组条件下发生的概率。记作：
同样 0≤≤1
随机事件的频率与进行试验的次数有关，而随机事件的概率却是客观存在的。在实际进行的试验中，随机事件的频率可以看作是它的概率的随机表现。虽然进行一次试验并不能断定该事件是否一定发生，但是如果进行大量重复试验，随机事件就会呈现出一定的规律性，这种规律为随机事件的统计规律。概率论与数理统计的研究对象，就是研究和揭示随机现象的统计规律性。
2．概率的统计定义
定义：在同一条件下进行n次重复试验，其中事件人出现m次，事件 A的频率m／n随 试验次数的变化稳定在某一个数值P，则定义事件 A的概率为P，记为。
一般，数值P很难等到准确值，因此，实际上当n充分大时，以事件A的频率作为事件A的概率的近似值，即：
（2）
由定义可以看出事件的概率与频率一样，有下列几个性质：
① ；② ；③
3．概率的古典定义
定义：一个随机试验，若①只有有限个可能的结果（基本事件）；②每个结果的出现都是等可能的。则称这样的随机现象模型为古典概率。
在古典概率中，如果基本事件的总数是。，而且事件A包含了其中的m个，则事件A的概率定义为
（3）
4．独立事件的概率计算
在一组随机事件中，按事件的影响关系，又可分为独立事件与排斥事件。
若A事件的发生与否，并不影响B事件的概率，反之亦然，则称两事件相互独立。即独立事件是一组概率互不影响的事件。
设事件A，B，C，…，N发生的概率依次为，它们的逻辑积与逻辑和的概率如下：
①逻辑积的概率（独立事件是与门连接的）
（4）
②逻辑和的概率（独立事件是或门连接的）
（5）
5．非独立事件的概率计算
设事件A，B，C，…，N发生的概率依次为，则
①逻辑和的概率为：
（6）
②逻辑积的概率为：
（7）
式中 是在 A发生的条件下 B发生的概率（条件概率）；
是在B发生的条件下A发生的概率（条件概率）。
三、可靠性及基本事件发生概率计算
对于一个系统（或人、设备等）而言，在进行系统分析及评价时，往往要对其进行量化计算，为此引人有关可靠性的内容。
（一）可靠性的基本概念
1．可靠性
定义：可靠性是指研究对象在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的能力。在这里研究对象所处的条件包括温度、湿度、振动、冲击、负荷、压力等，还包括维修方法、自动操作与人工操作以及作业人员的技术水平等广义的环境条件。规定的时间，一般指通常的时间概念，也有因对象不同而使用诸如次数、周期、距离等相当于时间指标的量。规定的功能是指研究对象的某些特定的技术指标，这种功能是根据使用的需要和生产可能来规定的。
2．可靠度与不可靠度
可靠度是指研究对象在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的概率。通常记为R。
不可靠度是指研究对象在规定的条件下和规定的时间内丧失规定功能的概率，又叫失效概率。通常记为F。
可靠度和不可靠度是一完备事件组，所以有：
或 （8）
研究对象的不可靠度可以通过大量的统计实验得出。例如，有个研究对象在规定条件下工作到某规定时间有个研究对象失效。我们把工作时间按为一段，分成时刻，如图1—9所示。图中的纵坐标是每个单位时间内失效的研究对象数。如在i段，就是从到为止，这一单位时间内失效研究对象数为，由于全部对象为个，在（，）这一单位时间内，发生失效的概率为。我们取某时刻，那么在之前的累计失效总数则为：
（9）
上式用坐标表示如图1－10，因此，在时间内发生失效的概率由下式结出：
（10）
当所取的试验时间段数愈来愈多，而单位时间愈来愈小时，亦即时，则图1－10中的拆线就趋于曲线。此时，t时间内失效对象数趋向于，失效概率（不可靠度）趋向
于。
根据公式（10）得
（11）
若令
（12）
则 （13）
公式（12）中的是以t为随机变量的概率密度函数，亦称为失效密度函数。而公式（13）中的F（t）是其概率分布函数，称为累积失效分布函数，通常称为不可靠度函数，它具有下式所示的特征：
（14）
若与t时间内的失效研究对象数相对应，设在t时间内残存的未失效研究对象数为，则可靠度函数可定义为：
（15）
可靠度函数有时又称为“残存概率”。
（16）
根据（15）式和（16）式得：
（17）
根据（3）式、（9）式可得
（18）
根据（13）式、（14）式、（18）式可得
（19）
同样也可以把表示为
20）
、和三者的关系如图1－11所示。
3．故障率与维修度
在评价研究对象可靠性时，故障率与维修度
是重要的特征量，下面分别阐述。
（l）故障率
表示研究对象在某时刻t的单位时间内发生
故障的概率，用下式定义：
（21）
式中，表示当时，在时间区间内的故障次数，表示到t时刻为止未发生故障的次数，所以表示在区间内时，研究对象发生故障的概率。在公式（21）中把再除以，即表示在单位时间内研究对象发生故障的概率。由于，所以实际上为t时刻的瞬时故障率。
若对公式（17）进行微分并代人（21）式得：
（22）
若将公式（15）代人可得
（23）
当时，。
对公式（23）进行积分变换后可得
（24）
根据此式就可确定故障率与可靠度的关系，特别当（常数）时，公式（24）可以写成
（25）
此时研究对象的可靠度是按指数分布的。据式（20）和（23）可将故障率表示为：
（26）
（2）维修度
维修度是表征可维修的难易程度。可定义为：可维修系统在规定条件下和规定时间内，完成维修的概率。在时间t内完成维修的概率记为。越容易维修的系统，在同样时间内，它的就越大。维修度是停工时间的分布函数。
（27）
维修度的密度函数可以用下式表示：
（28）
在时间内修复的概率为，则有维修率：
（29）
经过一系列积分变换得
（30）
当（常数）时，
（31）
4．系统的寿命过程
正常状态的非修复系统过渡到故障状态的工作时间期望值，称为平均无故障时间，记为MTTF（Mean Time To Failure的缩写），也称平均寿命。
正常状态的可修复系统过渡到故障状态的工作时问期望值，称为平均故障间隔时间，记
为 MTBF（Mean Time Between Failure的缩写）。
平均无故障时间和平均故障间隔时间可用下式定义：
MTTF或MTBF= （32）
经过一系列变换，若（常数）时，则有
MTTF或MTBF= （33）
即：
系统的平均维修时间，称为平均修理更换时间，记作MTTR(Meann Time To Repair的缩写)。
平均修理更换时间可由下式定义：
（34）
经过一系列变换，若（常数）时，则有：
MTTR= （35）
MTTF、MTBF和MTTR表达了系统的寿命过程。对可修复系统而言，MTBF是系统平均正常工作的时间，MTTR是平均修理时间。对不可修复系统，MTTF是系统的平均寿命，MTTR是平均更换时间。
5．可维修系统的有效度
有效度是可靠度和维修度合起来的尺度。其定义为系统在规定条件下，在任意时刻正常
的概率，称为有效度，用表示。
当系统的可靠度与维修度均服从指数分布时，则系统的有效度为；
（36）
（二）基本事件发生概率计算
在系统安全分析及定量计算时，必须首先知道基本事件的发生概率，而基本事件的发生概率主要由设备的故障率和人的失误概率所决定。
设备故障率是指单位时间内故障发生的概率。故障率的确定是通过设备单元（部件或元件）的故障实验和统计分析得到。
对于一般可修复系统（即系统故障修复后仍可投入正常运行的系统）其单元故障概率为
（37）
因，MTTR=，MTBF=
将MTTR和MTBF的表达式代人（l37）式并整理得：
一般来说，，所以，故有
（38）
式中，为平均修复时间。
设备的故障率可通过故障实验或统计分析得到。实验条件下得到的故障率为，在实际使用时，由于设备受到如温度、湿度、振动、冲击、压力等的干扰和影响，故实际的设备故障率应表示为
（39）
式中为严重系数，一般的取值为l～10，对于振动或冲击大的地方尽的值可达数百。
表2-3为不同环境下的值。
表2-3 不同环境下的k值
使用场所
使用场所
实验室
1
导弹试验车
60
普通室内
1.1~10
飞机
80~150
船舶
10~18
导弹
400~1000
铁路、车辆、牵引车
13~30
这样求出的q是设备的瞬时故障概率。
（三）应用举例
[例1]某综采工作面，据矿井统计，由于前探梁支护不及时，平均每 200 d发生 1次冒顶，而修复时间平均需1 d，求该工作面的瞬时冒顶概率。
解： 根据题意，
该综采工作面的瞬时冒顶概率为0.005。
对于不可修复（使用一次就报废）的系统，设备的单元故障概率为
（40）
式中t为设备运行时间。
该概率是元件运行累积时间的概率。如果把按无穷级数展开，且略去后面的无穷小，则可近似为：
（41）
[例2] 对于井底车场中的运输大巷与回风巷之间的风门，由于每天上下班的工人都要通过此处，若每天风门的打开与关闭的次数为500次。而统计结果表明，这个风门在开闭100 000次后，就需修理密封装置，且每次处理需8 h做有：
MTBT=100000/500=200（d）=200×24（h）=4800（h）
MTTR＝8（h）
于是风门密封故障率为；
若假设风门是一次性报废，则单元的故障率为，其中，这样在风门正常运行了 400 h的时候，其故障概率即为：
还有一种基本事件故障率，即人的失误率。每种作业的动作失误车数值，需要有大量的。经验和试验数据做依据。但一般正常情况下，在0.01～0.001之间的失误率是概率的概念，即每一次作业动作都有l%～0.1%失误的可能性，但人的失误率由于受作业环境、紧迫性、单调性、人的安全感、心理和生理状态的影响，因此可根据情况再乘一个修正系数k(k=1～0.1)。
§2-4 安全科学的流变-突变规律
本节主要学习内容
1. 流变-突变理论产生背景及其基本观点
流变、突变定义及特性，流变-突变理论实质
流变-突变理论的基本观点：物质观、时空观、运动观
2. 安全流变-突变的基本特征（定性描述）
表现在矿山灾害（自燃、冒顶、突出）、机械事故、社会变革和改革、人的衰亡过程（生命伤、亡）等方面的基本特征。
安全流变-突变全过程分析
3. 安全流变-突变的基本理论（定量分析）
基本概念物理模型、数学模型及其举例。
4. 安全流变-突变理论的应用研究（简介）
①含瓦斯煤岩流变-突变行为
②人的生理与心理功能特征参数随时间的流变过程。
一、流变-突变理论的背景知识
“流变”一词来源于古希腊，意即万物皆流，万物皆变。山是静止的，但经过长久的地质年代也可发生流变；水是可以流动的，不能施加任何剪切力，但在突然施加外力的情况下，亦可表现为静止。这些现象说明事物本身具有修复（保护）和损伤（流变）的性质。毛泽东在《矛盾论》中指出；“人的认识物质，就是认识物质的运动形式，因为除了运动的物质以外，世界上什么也没有，而物质的运动必取一定的形式。”突变一词的本意有彻底转变之意，最初提出是在1968年Thorn的《结构稳定性和形态发生学》著作中。突变主要指事物从临界破坏点向前发生的趋势，具有质的彻底改变的意义，也就是说事物已不具有原来的性质或特征了。突变的发生有多种途径，可以是跳跃式的，也可以是缓慢式的，但重要的一点是事物的性质发生了变化和事物的敏感程度增加了，某个因素的连续变化会导致系统形态的突然变化，即系统从一种形式突然跳跃到完全不同的另一种形式。流变和突变综合起来形成流变一突变理论，它描述了事物从诞生-发展-消亡的全部过程。事物的运动变化，总是先从事物的诞生起进行流变，一种光滑的、连续不断的变化。在整个变化过程中，可以感觉到事物状态、性质的统一、相持和平衡，事物的本质属性没有发生变化。当事物流变到某一阈限值时，事物状态、性质突然发生变化，导致新质的产生或功能和特征的完全丧失。
1. 流变-突变理论的物质观
流变-突变理论承认世界的物质性和物质对意识的根源性，认为世界的统一性在于它自身的物质性。物质世界是互相联系并发展变化的客观存在，流变-突变理论就是对客观物质世界的反映。从“一切皆流，一切皆变”出发，认识物质的具体形态、具体表
（一）、产生背景
（二）、基本观点
对存在物质现象的认识
现、具体关系。科学的发展使人们对事物的量和质有了更深的认识，看到量与质更为紧密的关系；使人的认识没有停留在量的规定性与质的规定性的传统理解上，认识到在质中不仅包含定性的质，而且包含定量的质。近代化学早已把硬度、熔点、比重看成定量的质；近代物理学中把硬度、能量、功、电阻等看成定量的质。正因为质不仅包含定性的质，而且包含定量的质，才会有量的增加和减少所引起的质变。在流变-突变理论中，把质、量、质变、量变的概念通过实践活动已抽象出来，并在实践中得到了进一步深化。
物质世界具有质的多样性，而多样性只能统一于物质。流变-突变理论是从一个侧面描述了物质世界的多样性、运动性，认为物质世界在不断流变中突变。
2. 流变一突变理论的时空观
空间和时间是一切存在的基本形式，时空是一定物质关系的表现，是从物质的运动来认识时空的属性。时空不但在量上是无限的，在质上也是无限的。一个事物或一个物体的空间广延和时间持续的特征，是该事物或物体的内在属性；而这种特征只能通过同本身也具有一定量的时空特征的其他事物或物体进行比较，才能被人们所认识。流变-突变理论中包含上述时空观，认为一切流变-突变现象离不开空间内物质的相互作用，不论这种相互作用是微观的、细观的还是宏观的，其共性总是在时空中要表现出来。
质的地方就有矛盾，就有运动，这是运动的绝对性。流变-突变是一事物向另一事物转变的流程。流变-突变理论就是要从事物的常住性和变动性中找出事物综合特征变化的规律性。流变-突变现象中变化的原因是一种广义的力，如温度差、环境变化等。
二、安全流变-突变的基本特征
根据流变-突变的基本理论，一个事物从诞生到消亡是一个“安全流变与突变”的过程。所谓的“安全流变与突变”就是事物在发展过程中安全与危险的矛盾的运动过程。这一矛盾随时间的运动过程就决定了事物发展各个阶段的安全状态。下面就矿山灾害现象、人的伤亡过程、社会的变革或改革及机械灾害过程等四方面的典型过程简要叙述其“安全流变与突变”的基本特征。
（一）矿山灾害
在地下采矿过程中，常常伴有各种灾害现象发生，自燃火灾、煤与瓦斯突出、冲击地压、冒顶和底鼓等。
1．自燃火灾
矿井火灾是煤矿的主要灾害之一，在矿井火灾事故中，自燃火灾约占70%，故研究煤炭自然发火规律，及时采取预防措施，对保证煤矿安全生产，保护煤炭资源有重要意义。煤炭自燃是煤与氧气两相组分在空间发生激烈化学反应的过程，常伴有放热、发光以及生成新物质。按安全流变论，OA段是煤与氧气接触开始氧化阶段，煤刚一暴露在空气中，氧化速度特别快，但随着热量的放出和煤氧化复合物的产生，消耗掉周围空间的大量氧气，再
四维系统
定性描述
纵轴为氧化速度，AB1为很慢的氧化阶段，BC为快速氧化
由于复合物对深层煤样的包裹，对煤的氧化过程有一个阻滞作用，所以氧化速度减慢，但氧化程度在不断增加。煤的氧化产热量和散发热量大抵相同，氧化速度在A点后几乎为一恒值，热量略有聚积，温度有所上升。该状态可能持续一段时间，当温升达到某一值时（B点）煤的氧化速度突然又要加快，产热多，温升更高，导致煤的氧化速度越来越快，一旦到达D点就自然发火，形成自燃火灾，完成了煤的自燃突变。点B这个状态点是个关键点，可对应一系列反映发火危险程度的参数。如t≥70℃，CO的浓度，煤的干熘产物量。C点是人为设置的报警点，BC段是处理火灾措施段，时间可能很短，但是是处理火灾的关键时期，如果处理适当，氧化速度可能下降，氧化程度不变，不能进一步形成自燃火灾。
2．冒项
冒顶也是煤矿常见事故之一，在开巷过程中，破坏了掘巷前围岩应力的平衡状态，巷道围岩压力重新分布，出现应力集中和巷道周围的极限平衡区。新掘出的巷道顶板下沉速度最大，顶底板田相对接近速度几毫米至几十毫米不等，但很快掘巷引起的围岩应力趋于稳定后，巷道表面围岩顶板的变形速率也趋于稳定。由于煤岩一般都具有流变性质，在应力不变的情况下，围岩变形随着时间的延长而不断增加，顶底板日相对接近速度在0.5 mm以下，但当进入集中应力带或顶板周期来压后，压力高于顶板（支柱）所能承担的极限压力时，顶板（支柱）断裂下沉，发生冒顶事故。在安全流变理论中，纵坐标为反映冒顶危险程度的量。OA段为刚掘出新巷道变形速度递减段，减到某一变形速度后，围岩以一较小的速度变形，当稳定一段时间后，围岩压力或其他条件发生变化，危险程度超过B这个屈服点，变形速度加快，发生冒顶。B点这个状态点由下列参数决定：顶板最大下沉量、顶板的脆性程度、支柱的支撑力和伸缩量，周期来压应力等。通过实验或实测一量掌握B点参数的规律，就可以对冒顶事故进行预测和控制。
3．谋与瓦斯突出
煤与瓦斯突出是煤岩介质在外载荷的作用下随时间的形变和破坏过程。从采掘空间在地层中形成时开始，较强烈的煤岩流变损伤现象就开始发展，并在一定的范围内形成灾害发生的准备区域。随着时间的延续，准备区域内的煤岩将可能向两种安全状态发展：一种是流变损伤加速使煤岩进入到安全突变的灾害状态；另一种是流变损伤的速度衰减并最终恒定而使煤岩进入安全状态。决定煤岩是否进入危险状态或安全状态的因素有两方面：一方面是煤岩自身的性质，即内部因素；另一方面是作用于煤岩的外部因素，如载荷大小、采掘空间的几何条件、扰动等。此外，
在考察两因素的影响时，时间是确定安全状态的重要因素。一旦煤岩进入危险状态，则安全流变-突变就开始发生。灾害事故发生后随之便是灾害事故的发展阶段，在此阶段内，造成灾害的物质释放出大量的能量。当能量得到比较充分的释放后，煤岩便进人由危险状态向新的安全状态转化的灾害事故结束阶段，该阶段也是下一个灾害准备阶段的开始。因此，由煤岩破坏所造成的灾害事故过程可分为安全流变阶段、安全突变阶段、结束阶段和后效阶段4个阶段。在煤岩达到安全突变之前的“安全流变”特征如图1－12所示。图中横轴为时间轴，纵轴为煤岩的安全流变变形量轴（或损伤量轴）。理论上的安全突变点应在D=1处，但在实际的事物安全过程研究中，一般人为规定在某D<1的点C为安全流变的临界损伤值。图中所示的流变变形曲线已为煤岩的流变变形试验所证实。从图中可以看出，煤岩在外载荷作用下具有3个典型的损伤阶段。OA段为损伤减速增加阶段；AB段为损伤稳定发展阶段；BC段为损伤加速段；CD段为灾害的发展阶段；D为灾害的突变点。煤岩的危险度正比于煤岩的损伤量。
（二）机械事故
机械事故是由构成机械设备的部分元件的破坏磨损等机械因素造成的故障现象。每一种或每一台新机器的投入使用就孕育着新的故障或事故的发生。由安全向危险转化的过程也具有如图1－12所示的基本特征。这里，纵轴表示机器的磨损老化程度（损伤量轴）。OA段为机器在投入使用初期的零部件跑合磨损段，具有减速增加磨损的特征；AB段为机器在初潮后损后的恒速磨损老化段，在此阶段中机器的故障率较低，运行平稳；BC段是与元器件寿命相关的加速磨损老化段，在此阶段中机器的故障率增高，磨损老化量剧增；C点为机器由安全流变向安全突变转化的临界磨损老化量。这一磨损老化曲线也已为试验所证实。机械事故的全过程也同样具有安全流变阶段、安全突变阶段、结束阶段和后效阶段4个阶段。
（三）社会变革或改革
纵观人类社会的发展史，每一次变革或改革都是从前一次变革或改革后就开始孕育和逐渐发展起来的。每一次变革或改革都是上层建筑与经济基础之间矛盾逐渐激化的结果。每一次变革或改革都是对原社会某些秩序的更新。因此，社会的发展和变革过程即是社会从一种安全状态向另一种安全状态的转变过程，该过程也同样具有图l－12所示的基本特征。这稳定发展阶段；BC段表示在；日的管理体制阻碍生产力发展后的矛盾加剧阶段；C点为矛盾激化程度的临界值，即安全突变点。（C、D点分别为安全突变的实际和理想突变点。）
每一次变革或改革的全过程也同样可分为变革或改革的安全流变阶段、安全突变阶段、结束阶段和后效阶段 4个阶段。
（四）人的衰亡过程
1．人的生命过程
人的整个生命过程是一个“安全流变与突变”过程。从生命诞生的时刻起就孕育着衰老和死亡的发生。这一“安全流变与突变”过程仍然具有如图1－12所示的基本特征。这里图l－12中的纵轴代表人体的衰老度（或损伤量轴）。曲线的OA段为从生命诞生到青春期结束这一生命阶段，该阶段中人体的发育速度逐渐减缓（也即是生命衰老的减速增加）；AB段为青春期结束到老年期开始这一人体稳定衰老阶段；BC段为人体进入到老年期后的加速衰老阶段；C为生命衰亡的临界值。上述的人体“安全流变与突变”过程已为生理学所证实。生命的衰亡过程同样具有4个阶段，即生命的安全流变阶段、安全突变阶段、结束阶段和后效阶段4个阶段。生命的安全突变阶段是指疾病在人体内的扩散和暴发；结束阶段是指知觉的丧失和血液的停止流动；后效阶段是指尸体的僵化和腐烂。因此，生孕育着死，死孕育着生，人类就是在这种无限的循环中得以延续。
2．人的伤亡过程
人的衰亡除了衰老病死还有工伤事故死亡。工作环境和工作对象也能造成人身的危险状态。人从开始进入工作状态就孕育着新的危险状态的发生，该过程同样具有图1－12所示的特征。这里图 l－ 12中纵轴表示人体伤亡事故发生的概率（危险度）。曲线的 OA段表示人开始进入工作环境接触工作对象时对工作环境和工作对象的认识过程，在该阶段中事故发生的概率减速增加；AB段为对工作环境和对象熟悉后的伤亡事故发生概率的稳定增加段，该阶段中人的精力充沛并易于集中；BC段表示随工作时间增长人的精力开始分散，反应速度下降，身体疲劳，感觉阈限增大而导致的危险度加速增长段。C为危险度的临界值。因此，正确地确定工作时间使其在人体的适当承受能力之内对安全生产是非常重要的。由于篇幅所限，以上仅是对某些典型事例的“安全流变与突变”过程进行的简要分析，但由此我们可以看出，事物的发生发展过程均具有“安全流变与突变”的基本特征。
（五）安全流变-突变论
从前述典型事例的“安全流变与突变”过程分析中可以得知，安全与危险这一矛盾贯穿事物存在的始终。安全状态是相对的，危险状态是绝对的。从一个事物诞生的时刻起就孕育着危险状态的出现，危险状态随事物在时间和空间中的发展而发展。事物安全与危险的矛盾运动受两方面因素的影响。一方面是事物的内在因素，例如人体细胞的衰亡，社会生产力的发展，煤岩的物理化学性质等都属于内在危险因素；另一方面是事物的外部环境因素，又称之为外部危险因素。如环境对人，机器对人都属于外部危险因素。内外因在一定的条件下可以互相转化。内在危险因素决定事物“安全流变与突变”的性质和程序；外部危险因素决定事物
“安全流变与突变”的速度和形式。对于某一事物的“安全流变与突变”过程，外部危险因素往往是极其复杂而又千变万化的。因此，在研究事物的“安全流变与突变”过程时，必须首先这一原则。综上所述。事物“安全流变与突变”的全过程可以表述为：当某一新事物诞生后的初期（OA阶段），其损伤量随时间呈减速递增，新秩序在此期间逐渐形成和完善。当新秩序发展到成熟阶段时（AB阶段），完善的新秩序使损伤量匀速缓慢增加。经过一个稳定增加的时期后，原秩序将再次向无序方向发展，进而使损伤量值开始加速增大（BC段）。任何事物都具有其固有的损伤量承受能力或界限，超出此限后，事物将发生安全突变。事物发生安全突变时的损伤值即为该事物的临界损伤量。当原秩序被破坏后，事物又开始回归到一个新的安全状态，即损伤量为新的近似零值，原事物的秩序消失，从而又形成了另一个同类新事物诞生的起点（O点）。物质世界就是在安全到危险的无限循环中存在和发展。
从上述的安全流变过程分析中，人们对事物安全流变与突变特征有了定性的概念。下面将对该过程进行定量的数学模型描述，并建立起安全流变的数学模型。
二、安全流变-突变的基本理论
（一）安全流变一突变的事本低意
安全科学是一门新的交叉科学，它以系统论、控制论、信息论等现代组织理论为宏观策略指导；以流变论、突变论、协同论等自组织理论作指导。它所研究的对象是当今人类极富有挑战性的事故和灾害等人类发展所面临的负效应。显然安全科学涉及到的系统是一个以人、社会、环境、技术、经济等因素构成的复杂协调系统。但它作为一门科学必须有它自身的定义体系，一切概念和原理的提出应以此为基础。
概念1 安全：是一个相对的状态概念，是认识主体在某一限度内受到损伤和威胁的状态。
概念2 危险：是一个相对的状态概念，是认识主体受到损伤和威胁超过某一限度的状态。
（l）危险源：是认识主体中产生和强化负效应的核心，是危险能量暴发点。
（2）危险场：是危险源对某些受体形成损害的威胁范围，表示伤害的终结域。这种范围可以具有时间和空间的特征，即在时间和空间上可以度量，可以划出边界范围，危险场既与危险源的强度有关，又与受体的承受能力有关，是一个可度量的安全量。
（3）危险梯度：在危险场中，危险程度的变化率，即危险源释放的能量因受体或环境的
变化率。
（4）危及势V：是系统功能残缺或丧失后造成的损害总和。
概念3 灾害：是指事物原来的秩序发生崩溃的状态，是事物达到损伤极限而发生质变的状态，是事物不安全状态的极限。
定量分析，17个概念
如生产、加工、搬运、存储危险物质，当数量超过国家规定的危险物质单元时。
是造成灾害的危险程度的量化指标。
（1）自然灾害：是以自然变异为主要原因而产生的并表现为自然态的灾合如地震、风
暴等。
（2）人为灾害：以人为主要原因而造成的灾害。如交通事故、过度采伐森林引起水土流
失导致的江河决堤等。
（3）事故：也是灾害的一个下属概念，是一种复杂的系统功能丧失现象，其中渗入了多
个机体的复杂作用和开放系统的社会艺术作用，是一种已发事件。
概念4 秩序：系统自身的组成、结构和内部运行规律，主要指系统进行物质、能量、信息等交换过程中的所有运行机制。
概念5 风险（R）：是对认识主体可能发生灾害后果的定量描述，是一定时期产生灾害事件的概率与有害事件危及势的乘积。，式中P为风险出现的概率，V为危及势的量度值。
概念6 安全损伤（e）：事物在内外因的作用下随时间的破坏量。按损伤生成的时间前后可分为原生损伤、后生损伤和灾变损伤；按损伤程度的大小可分为本质损伤和非本质损伤；按产生损伤的原因可分为内部因素损伤和外部因素损伤。
概念7 安全度（S）：为了定量地描述事物安全流变-突变过程，需引人一个衡量损伤程度的量，即安全度，它是描述事物保持在安全状态的概率值。
概念8 安全流变：是一个量变过程概念，是事物损伤随时间的渐变积累演化描述。
概念9 安全突变：是一个质变过程概念，是事物损伤随时间的渐变积累演化达到事物自身极限后的瞬变过程描述。
概念10 安全外因：影响事物安全程度的外部因素，指事物周围所有对事物本身有影响的集合作。从能否宏观可见或表现的角度，分为显现因素和隐性因素；从世界的本源的角度分为物质因素和意识因素。
概念11安全内因：影响事物安全程度的内部因素，指事物内部结构、组成、形态等相互作用、相互影响的集合作。它包括本质构件（结构、组成）、流变过程函数、边界密度。
（l）本质构件：是由事物自身本质所决定的具有某种性质或能实现某种特定功能的组件。
（2）流变过程：是事物在安全场应力和安全场应变作用下的流变函数。
（3）边界密度：是事物从某一状态到另一状态变化的极限变量值。安全容度是量度事物向正效应方向转化的条件。危险容度是量度事物向负效应方向转化的条件。
（4）安全能：由事物的状态决定，反映事物运动形态变化的可能性，是事物安全质变和变形的公共度量。从正面量度安全流变形态的转变能力。
（5）安全熵：促使事物向负效应方向转变的量度。
概念12 安全功：是过程特征参量，反映事物状态变化的
度量。功是状态变化的基本条件，功分为两种，一种转变为安全能储存，另一种转变为耗散能造成永久损伤。
概念13 损伤的滞后效应：当作用于事物的能量对事物损伤做功时，本质损伤不会立即出现，而产生一个弹性前效；当对损伤做功的能量消失后，损伤不会立即停止，而还要延迟一段时间，这两个时间对安全预测很重要。
概念14 寿命极限：是指事物在理想态广义力作用下，事物损伤量达到质变的最大时域。
概念15 安全势：指事物从一状态向另一状态转化的能力大小和趋势，是一种可能性的表述。
概念16 安全潜力势：指事物达到安全最佳状态或理想状态的能力大小和趋势，潜力势越大说明事物从现在状态发展到安全最佳状态的能力越大，可能性越强。
概念17 潜力损伤势：是指在事物的不断发展过程中，对事物达到安全最佳状态的能力和趋势损伤程度的反映。如对于人体的背力而言，人体可以达到的最大背力是1800牛顿（年龄可能在25岁左右），年龄较小时，背力可能只有500牛顿，但潜力势很大，潜力损伤势却很小；25岁后，人的背力开始减速小，还有可能减小到500牛顿，但这时的潜力势很小，潜力损伤势很大。潜力损伤势在人体的整个生命过程中具有流变-突变的特点。
（二）安全流变-突变的理论模型
在对事物的安全流变-突变特征有了定性认识的基础上，建立安全流变-突变的物理模型，并对事物的安全状态进行定量描述。
1．基本元件特征
（1）安全可逆元件：在外界广义力作用下发生安全损伤变形，变形量遵循胡克定律，变形量的安全意义是可恢复安全损伤，用表示。
（42）
（43）
式中 为可修复损伤广义作用力；
为表征事物可修复损伤过程的系数；
为可修复损伤。
（2）安全阻尼元件：在外界力作用下发生安全损伤，安全损伤速度与力成正比。安全阻尼元件用表示。
（44）
式中 为引起永久损伤的广义力；
为反映永久损伤过程的系数，表征事物永久损伤形成程度的系数；
为永久损伤。
（3）安全摩擦件：=常数，用表示。
反映了事物抵抗外界影响的容度，当外界影响小时，事物内部的系统不损伤，摩擦件对系统起一个保护作用，相当于保护层；当外界影响大时，摩擦件开始运动产生永久损伤。
（4）安全质量体：用表示元件。
该元件可以想象为具有一定质量的物体，但它的质量随损伤的增大而不断衰减，当到达事物的寿命时，元件的质量变为0。当外界的作用力大于初始摩擦力时，质量体可以运动，并且服从牛顿阻力定律，由于质量体质量不断减小，即使外界作用力不变，质量体的运动也要呈现加速趋势。质量体在安全科学中的意义是安全的边界密度，当外界或内部作用小时，质量体不运动，其他元件工作，系统只形成大量的可恢复损伤和小部分永久损伤，系统的本质特征不会受影响；当外界或内部作用大时，质量体开始滑动，形成稳定的不可恢复的损伤，经过一段时间或一定的永久损伤后，安全边界密度值降低，内部永久损伤形成加速之势。
2．安全流变-突变换型的五个层次
安全流变-突变模型由四组元件组成，整个系统可分为五个层次，每层功能和机理各不相同，从外向内依次分为外界广义损伤力区、可立即恢复损伤区、可缓慢恢复损伤区、安全本质损伤区、安全本质损伤加速区。如图1－13、图1－14所示。
（l）外界广义力区S
一切外部对事物有影响作用的总称，它通过事物内部而对事物起作用。它可以是看得见、摸得着的；也可以是无形、无迹的，如辐射和磁场等。它的作用方式可能各式各样，有些事物或系统，一经诞生，那么它就会存在其他因素对它的影响，实际研究中力为0的现象不存在。不同事物所受的力不可能相同，有时是数量级的差别。当对于同一事物外界变化范围不大时，可以认为是受
为事物本质损伤极限值。
相同的力作用，如研究人的寿命规律时，外部环境较稳定，生理、心理变化不大，可以按定常力作用下分析。
（2）可立即恢复损伤区
第一保护区，它由一个安全可逆元件构成，能对外界作用立即形成反应，把作用能以可恢复损伤的形式存储起来，一旦外界作用消失，对事物的危险势也立即消失。为可恢复损伤系数，越大储存外界作用的能力越大。
（3）可缓慢恢复损伤区
第二保护区，由安全阻尼和安全可逆两元件组成，它的特点是对作用力不能立即引起应有的损伤，有个时间滞后段，当外力消失后损失不能立即恢复，而是经过一段时间缓慢回复到原始位置。、共同组成自修复因子。从安全学的观点看，就是事物经过自身缓慢调节修复能够远离危险，达到事物的安全状态。对人的身体而言，就是得小病后，能通过生理系统的自我调理，又恢复如初的过程。对社会而言，社会上一度出现动荡，经多方采取措施还可恢复太平，所以出现的损伤不引起本质特征的恶化。
（4）本质损伤区
事物内部不可修复的损伤区，由安全阻尼和摩擦件组成。当传到本质区的作用力较小时，摩擦件相当于一个保护事物的强度元件，抵抗外部的作用力量，而不产生事物的本质损伤；当传到本质区的作用力较大时，摩擦件消耗一部分外力，把剩余的力作用于阻尼元件，形成本质损伤，、共同构成本质损伤因子。
（5）本质损伤加速区
本质损伤加速区由质量体元件构成，是描述事物损伤开始加速的元件，如果外界作用超过某一定值，就会引起内部本质损伤加速元件运动。它能消化或吸收一部分外界作用，一开始它的消化或吸收能力为一定值，但运行一段时间后，安全质量体的质量随时间不断减小，是损伤的单调递减函数，即使在外界作用力不变的情况下，质量体形成的损伤也要加速。由于质量体的不断减小，保护事物免受加速损伤的能力逐渐降低，大量的外界力作用于事物的本质损伤加速区，事物的损伤速度越来越快，损伤程度越来越大，直到整个事物完全破坏。
（三）安全流变-突变理论的数学模型
在上述物理模型的基础上，根据物理模型中组合元件的特性，可以地一步得出损伤量与作用力的关系式，即安全流变-突变的数学模型：
（1）当时，本质损伤区、本质损伤加速区内没有运动。
损伤：
（45）
损伤速度：
（46）
损伤加速度：
（47）
式中 t为时间变量。
（2）当时，本质损伤区开始运动。
损伤：
（48）
损伤速度：
（49）
损伤加速度：
（50）
（3）当时，根据事物的损伤发展规律，设是损伤量的单调逆减函数，即：，它随研究分析事物的不同，此函数的表达式亦有不同形式。当时间时，，且；表示事物的初始安全质量，。是事物的理想极限寿命，是事物的最大损伤量。将外界广义作用力与安全质量m之间的作用关系视为符合牛顿第二定律，则有：，其中，；式中为安全损伤加速度。
（51）
（52）
（53）
上述方程的通解也可表示为：
（54）
、为常数，按边界条件可求出式（54）。
则事物总的损伤量有如下公式：
损伤：
（55）
损伤速度：
（56）
损伤加速度：
（57）
公式（45）至（57）是事物在不同外界广义力作用下安全流变一突变的数学模型。
下面进一步分析上述模型在不同损伤阶段的动力学特性。在事物损伤的初始阶段：事物只发生可恢复安全损伤。
即
（58）
在事物损伤的减速和稳定阶段：
当时，损伤速度由大变小，最后趋于0；损伤加速度由负变为0。
（59）
（60）
（61）
当时，损伤速度由大变小，最后趋于一定值。
（62）
（63）
（64）
当时，总的损伤速度由大变小，趋向一极小值，由于质量体开始运动，总损伤量比时的大。
（65）
（66）
（67）
在事物损伤的加速阶段：
当时，无加速阶段。损伤速度由大变小，趋于一定值。
当时，总的损伤速度由大变小，趋向一极小值，然后由小变大。
在整个时段内损伤加速度由负变正，在加速段内图形是一条下凹的曲线。
（68）
（69）
（70）
数学模型中各个字母符号的安全意义如下：
S为影响事物安全损伤的外界广义作用力，对于某一事物，在一定条件下可以按定值考虑。如在人类历史的长河中，人的一生在社会没有巨大的变化时，可视为常数。
m为事物的安全质量。从事物诞生起就具有的一种安全本质量。它反映事物在外界作用下事物损伤的衰减程度，m越大越容易阻碍外界作用力的影响，但它随损伤的增大而不断衰减。
为可立即修复损伤因子。它能把外界作用力以弹性潜能的形式保存下来，当作用消失后，原来形成的损伤可立即修复。
为事物自缓慢修复因子。这两个因子的变化会影响事物早期流变速度的大小。
为事物的本质损伤门限值。当外界作用力小于八时，外界作用不会引起事物的本质损伤，产生的损伤可修复达到原始状态；当外界作用力大于八时，作用力就会形成对事物的永久损伤。
为安全本质损伤速度因子。影响事物不可修复损伤程度的大小。
为安全流变-突变损伤加速门限值。当外界作用力小于时，损伤不会引起加速，只能缓慢随时间变化；当外界作用力大于八时，安全质量体开始衰减，损伤形成加速之势。
上述用事物绝对损伤量的大小反映事物的安全过程，因为不同的事物约对损伤量大小各不相同，所以不便发现事物内在的统一规律，这里用归一化方法取事物相对安全损伤量D的大小：
（71）
在日常生活中，许多安全问题可以简化为两组元件的模型图，即第二与第四组元件共同构成事物的安全流变-突变模型。第一和第三组元件随时间变化关系比较稳定，可以认为是常数，它们的图形见图1－15，从图中可以清晰地看出用第二与第四组元件就可描述事物的流变状态。每个元件的安全意义进一步可以明确为：为事物的强度系数；为事物内部的磨损系数；M事物的安全质量，是事物的安全的本质特征量；T为事物的理想寿命值；S
为事物外部环境作用的总和；为影响事物安全质量加速损伤的门限值，简化后的方程为：。
