汪 送，戰(zhàn)仁軍

（武警工程大學裝備工程學院，西安 710086）

非致命武器系統安全性分析*

汪 送，戰(zhàn)仁軍

（武警工程大學裝備工程學院，西安 710086）

非致命武器在各類防暴和處突任務中發(fā)揮著重要作用，為提高非致命武器的系統安全性，給出了系統安全性的定義，明確了非致命武器系統安全性的組成，分析了非致命武器本質（固有）安全性和使用安全性的關系。在建立非致命武器系統安全性評價指標的基礎上，建立了適用于非致命武器的安全管理系統模型，為非致命武器的安全管理模式提供了一種新的思路。

非致命武器，系統安全性，安全性分析，評價指標，安全管理系統

0 引言

非致命武器是一類武器的統稱，它包括許多種武器和技術［1］，其中某些武器和技術可以追溯到二次大戰(zhàn)之前。目前被認為有明確軍事應用前景的非致命武器大約有幾十種，從事這類武器研制的國家有美國、俄羅斯、英國、法國、德國和日本等國家。其中以美國的研究工作最為廣泛和成熟，并已經建立起相應的作戰(zhàn)原則，獲得了一定的實戰(zhàn)經驗。非致命武器在使用過程中暴露出了很多安全問題，如動能彈亡人［2］、發(fā)煙型催淚彈被反投等，這些潛在安全隱患對非致命武器在遂行各類任務中功能的有效發(fā)揮形成了制約。傳統的安全性沒有明確的安全目標值，只有“安全”和“不安全”這樣模糊的概念，沒有從風險的角度來分析安全問題，因此，不能找出在有限的資源限制下達到最佳安全水平的途徑，也不能提供判斷系統是否達到了最佳的安全水平的準則［3］。而非致命武器隨著其系統復雜化程度的提高，其運行的安全性越來越得到重視，為保證非致命武器的安全性需要從系統的角度，在全壽命周期內采用系統安全性分析技術有效查擺隱患，進行風險分析和控制，使事故概率降低到可接受的水平。

本文對系統安全性進行了重新定義，明確了非致命武器系統安全性的組成，闡述了非致命武器固有安全性和使用安全性的關系。建立了非致命武器系統安全性評價指標和安全管理系統模型，對于非致命武器運行安全性的提高有一定的指導意義。

1 系統安全性定義及組成

1.1 系統安全性概念界定

系統安全的思想源于20世紀40年代，20世紀70年代美國軍方在導彈系統研發(fā)過程中首次采用系統安全的理念，取得了可喜的效果，自此系統安全性理論及方法在不同領域得到了廣泛的應用。國內外學者因考慮問題角度不同而得到了不同的關于系統安全性的定義，其中較有代表性的有：

美國軍用標準MIL-STD-882D中，對系統安全的定義為：在系統壽命周期的所有階段，以使用效能、時間和成本為約束條件，應用工程和管理的原理、準則和技術，使系統獲得可接受的安全性［4］。

周經倫［5］認為，系統安全性是以效能、進度和費用為約束條件，在系統壽命周期內的各階段中，采用系統分析的方法和管理原則及工程工具，識別、評價、消除或控制系統和設備中的危險，從而使產品具有最佳的安全程度。

GJB 900-90系統安全性通用大綱對系統安全性的定義為：軍用系統在研制、生產階段，也包括其他階段內不發(fā)生事故的能力［6］。

熊峻江［7］認為，系統安全性是指系統不發(fā)生事故的能力，它貫穿于系統設計、研制的全過程，分析系統全壽命周期中存在的安全性問題，防范于未然，盡可能將危險消滅于設計階段。

從以上定義分析可知，系統安全性都強調了系統在整個生命周期不發(fā)生事故的能力，前兩者有著共同的約束條件，都是以系統論的觀點和工具對各種威脅進行識別、控制的過程。綜上，可以對系統安全性進行如下定義：在系統的壽命周期內，采用系統安全工程和安全管理方法，對壽命周期內的各種危險源進行辨識、風險評價、控制管理以保持系統不發(fā)生人員傷亡、職業(yè)病、設備破壞、財產損失和環(huán)境污染，從而使系統在規(guī)定的性能、時間和成本范圍內達到最佳的安全程度的一種能力。

1.2 非致命武器系統安全性的組成

為達到非致命武器的系統安全性要求，需要在非致命武器設計、論證、制造過程中，全面地開展安全性工程設計與分析，通過設計、分析、制造賦予非致命武器安全特性，從本質上確保非致命武器的安全風險控制在可接受的水平，非致命武器的這種與生俱來的安全性稱為本質安全性，或者固有安全性。而與固有安全性相對應的是非致命武器的使用安全性，即在非致命武器服役階段所表現出來的不發(fā)生事故的能力，圖1為非致命武器系統安全性的組成，其中固有安全性包括設計安全性和制造安全性，而使用安全性包括任務安全性、維修安全性、改進安全性和退役安全性，人的無差錯作業(yè)能力是使用安全性的保證。

圖1 非致命武器系統安全性組成

固有安全性是使用安全性的前提和保證，如非致命武器的防差錯設計，可以有效避免事故的發(fā)生，從而提高使用安全性；而使用安全性是固有安全性的體現，使用中發(fā)現的設計缺陷可以通過維修和改進來彌補，從而完善固有安全性，因此，固有安全性和使用安全性相輔相成，相互促進。一般來說固有安全性高于使用安全性，而通過科學維修、安全管理可以提高裝備的使用安全性。非致命武器系統安全性是設計出來的、是制造出來的（固有安全性），也是管理出來的（使用安全性），嚴格的科學管理是科學的設計、制造得以最終在非致命武器中體現出來的根本保證，即固有安全性需要通過使用安全性體現出來。

非致命武器系統安全性應注重整個系統壽命期間的事故預防，尤其強調在新型非致命武器的開發(fā)、設計階段采取措施，消除控制危險源。而對在役非致命武器管理方面的疏忽和失誤是導致事故的主要原因。

2 系統安全性指標的建立

安全性指標是系統進行安全性設計、運行的目標和風險管理決策的依據［3］。指標建立的最終目的是通過指標監(jiān)測能發(fā)現安全隱患、反映安全運行狀態(tài)和對事故及事故癥候進行預警和預控。設計指標時應遵循科學、系統、適用和可比的原則。

2.1 平均事故間隔時間（Mean Time Between Accident）

平均事故間隔時間，是指某型號所有非致命武器在觀察期內的日歷時間除以該型號非致命武器在遂行任務中出現的事故總數

式中，Ta為平均故障間隔時間，為觀察期內非致命武器總的日歷時間，ni為某型號第i種非致命武器的在觀察期內的事故總數。

也可以用平均事故間隔時間的倒數，Ts來表征非致命武器在觀察期內的事故數

一般來說開展安全性工作就是努力減小Ts，或者說增大Ta。

2.2 系統安全度（Systems Safety Degree）

非致命武器的系統安全度是指非致命武器在規(guī)定的時間內，規(guī)定的條件下完成規(guī)定任務時不發(fā)生事故的概率，用S表示，S是時間的函數，則［8］

如果用隨機變量T表示非致命武器從交付使用到發(fā)生事故的時間，概率密度為f（t）則該非致命武器在某指定時間到t的安全度為：

事實上非致命武器的安全性和可靠性有一定的聯系，雖然存在對立的評價指標，但也有相同的評價指標，如可以利用非致命武器安全系統的故障概率來表征安全度的高低，安全系統即那些一旦發(fā)生故障便很可能引發(fā)事故的系統，如爆震彈的延遲引信如果失效則可能導致早發(fā)火。

2.3 人員可靠度（Personnel Reliability）

非致命武器系統中的人包括設計人員、生產加工人員、使用維護人員和銷毀人員等。從圖2所示的非致命武器系統人員錯誤分布情況圖可以看出，職業(yè)培訓化程度低、操縱錯誤和目視視覺錯誤是導致事故的主要因素。

圖2 非致命武器系統人員錯誤分布情況圖

為提高非致命武器的系統安全性就必須解決人的不安全因素，不能僅考慮人的個人行為，而是要結合非致命武器及環(huán)境等各項因素，進行綜合考慮。非致命武器系統的安全問題實際就是解決人-裝備-環(huán)境等方面的問題，包括人裝關系、人與環(huán)境的關系、人與人的關系和人與軟件的關系4個方面［9］。同時應考慮人的自覺安全行為和安全責任，使人員可靠度得到有效提高。

2.4 危險可能性（Hazardous Probability）

某一種危險事件發(fā)生的總的可能性［6］，用Hp表示，則同樣0≤Hp≤1。Hp越接近于1，則危險發(fā)生的可能性就越高，就更需要采用及時有效的措施消除和減弱危險。

2.5 危險嚴重性（Hazard Severity）

對某種危險可能引起的事故可信的最嚴重程度的估計［6］。危險的嚴重性不等同于發(fā)生的可能性，嚴重程度越高，發(fā)生可能性越大的危險越需要得到重視，也是安全管理的首要處理對象。

由于非致命武器，特別是大型集成化非致命武器，其本身是一個高度復雜化、高風險化的系統，其指標的建立應該全面和客觀才能對風險予以準確評價，而對風險進行了跟蹤和量化之后，就必須采取有效措施進行風險管理，非致命武器安全管理系統就是一種用于風險管理和促進安全的有效手段。

3 非致命武器安全管理系統模型的建立

隨著非致命武器系統和操作環(huán)境的日益復雜化，對系統中的人、文化和管理必須予以重視，而建立安全管理系統（Safety Management System，SMS）是保證其使用安全的有效措施。一個有效的安全管理系統（SMS）能提高非致命武器的任務安全性和高效性，但同時需要系統中所有人員有較高的可靠度。

安全管理系統通過采用前沿的安全管理理論來提高組織的固有安全水平。N.McDonald［10］建立了一種自調整安全管理模型，用于檢測企業(yè)如何進行安全管理。Gurjeet K.Gill［11］利用工業(yè)大范圍調查來評估民航企業(yè)員工對安全管理和安全文化的理解，結果顯示企業(yè)認為員工的安全責任比高效實施的安全管理系統更為重要，并鼓勵積極的安全文化。安全管理系統由加拿大運輸部研究開發(fā)，得到了國際民航組織和國際飛行員協會（ALRA）的支持［12-13］，目前已被我國民航采用，取得了連續(xù)5年多安全無事故的良好局面（2010年）。但是安全管理系統的理念在武器裝備系統的運用上還是空白，非致命武器系統或者進一步形成的非致命武器體系，雖然任務分散、組織安全文化薄弱，但仍可借鑒SMS方法，基于非致命武器全壽命周期實際，重新建模。

圖3 非致命武器安全管理系統模型

圖3為所建立的非致命武器安全管理系統模型，模型包括組織、險情管理和信息收集及分析和共享3個內容，安全政策、安全標準、體系結構和人員的安全操作是組織的4個基本元素，通過制定安全政策，得出安全標準，操作在體系結構下，嚴格按安全標準實施。

安全監(jiān)察是安全保障的有效手段，通過監(jiān)察可以發(fā)現各種違章操作和不安全隱患，而監(jiān)察所得的信息通過分析和反饋將被同種機型和不同機型共享，從反饋的信息開始實施相應的激勵機制，獎優(yōu)罰過，成為安全的進一步保障。而通過險情管理，可以對安全政策的標準進行修改和調整，從而達到促進安全的目的。

而安全文化建設，必須貫徹到過程的每一步驟，軍用機隊安全管理系統是安全基礎運行系統，它要結合部隊、機組人員和管理人員的共同努力來完成，使安全行為真正成為一種自覺行為，系統安全才有保證。

4 結論

為有效提高非致命武器的系統安全性，本文做了如下工作：

①給出了系統安全性的較為全面的定義；

②明確了非致命武器系統安全性的組成；

③確立了非致命武器系統安全性的評價指標；

④建立了非致命武器安全管理系統模型。

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System Safety Analysis of Non-lethal Weapons

WANG Song，ZHAN Ren-jun
（School of Equipment Engineering，Engineering University of Chinese Armed Police Force，Xi’an 710086，China）

Non-lethal weapons play an important role in the anti-riots and respond to emergencies task，in order to improve the system safety of non-lethal weapons，the composing of non-lethal weapons system safety is nailed down，and the relationship between intrinsical safety and service safety is analyzed.After set up the appraise index of non-lethal weapons system safety，a non-lethal weapons safety management system model is set up，which provides a new method for non-lethal weapons safety management.

non-lethal weapons，system safety，safety analysis，appraise index，safety management system

TJ99

A

1002-0640（2017）05-0169-04

2016-02-19

2016-05-27

國家自然科學基金資助項目（71401179）

汪 送（1984- ），男，湖南衡陽人，博士，講師。研究方向：裝備系統工程。