非致命武器系統(tǒng)安全性分析*

汪 送，戰(zhàn)仁軍

（武警工程大學(xué)裝備工程學(xué)院，西安 710086）

非致命武器系統(tǒng)安全性分析*

汪 送，戰(zhàn)仁軍

（武警工程大學(xué)裝備工程學(xué)院，西安 710086）

非致命武器在各類防暴和處突任務(wù)中發(fā)揮著重要作用，為提高非致命武器的系統(tǒng)安全性，給出了系統(tǒng)安全性的定義，明確了非致命武器系統(tǒng)安全性的組成，分析了非致命武器本質(zhì)（固有）安全性和使用安全性的關(guān)系。在建立非致命武器系統(tǒng)安全性評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了適用于非致命武器的安全管理系統(tǒng)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(tǒng)安全性，安全性分析，評價指標(biāo)，安全管理系統(tǒng)

0 引言

非致命武器是一類武器的統(tǒng)稱，它包括許多種武器和技術(shù)［1］，其中某些武器和技術(shù)可以追溯到二次大戰(zhàn)之前。目前被認(rèn)為有明確軍事應(yīng)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(jīng)建立起相應(yīng)的作戰(zhàn)原則，獲得了一定的實戰(zhàn)經(jīng)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(wù)中功能的有效發(fā)揮形成了制約。傳統(tǒng)的安全性沒有明確的安全目標(biāo)值，只有“安全”和“不安全”這樣模糊的概念，沒有從風(fēng)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(dá)到最佳安全水平的途徑，也不能提供判斷系統(tǒng)是否達(dá)到了最佳的安全水平的準(zhǔn)則［3］。而非致命武器隨著其系統(tǒng)復(fù)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(tǒng)的角度，在全壽命周期內(nèi)采用系統(tǒng)安全性分析技術(shù)有效查擺隱患，進(jìn)行風(fēng)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(tǒng)安全性進(jìn)行了重新定義，明確了非致命武器系統(tǒng)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(guān)系。建立了非致命武器系統(tǒng)安全性評價指標(biāo)和安全管理系統(tǒng)模型，對于非致命武器運行安全性的提高有一定的指導(dǎo)意義。

1 系統(tǒng)安全性定義及組成

1.1 系統(tǒng)安全性概念界定

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

美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-882D中，對系統(tǒng)安全的定義為：在系統(tǒng)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(yīng)用工程和管理的原理、準(zhǔn)則和技術(shù)，使系統(tǒng)獲得可接受的安全性［4］。

周經(jīng)倫［5］認(rèn)為，系統(tǒng)安全性是以效能、進(jìn)度和費用為約束條件，在系統(tǒng)壽命周期內(nèi)的各階段中，采用系統(tǒng)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(tǒng)和設(shè)備中的危險，從而使產(chǎn)品具有最佳的安全程度。

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

熊峻江［7］認(rèn)為，系統(tǒng)安全性是指系統(tǒng)不發(fā)生事故的能力，它貫穿于系統(tǒng)設(shè)計、研制的全過程，分析系統(tǒng)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(shè)計階段。

從以上定義分析可知，系統(tǒng)安全性都強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)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(tǒng)論的觀點和工具對各種威脅進(jìn)行識別、控制的過程。綜上，可以對系統(tǒng)安全性進(jìn)行如下定義：在系統(tǒng)的壽命周期內(nèi)，采用系統(tǒng)安全工程和安全管理方法，對壽命周期內(nèi)的各種危險源進(jìn)行辨識、風(fēng)險評價、控制管理以保持系統(tǒng)不發(fā)生人員傷亡、職業(yè)病、設(shè)備破壞、財產(chǎn)損失和環(huán)境污染，從而使系統(tǒng)在規(guī)定的性能、時間和成本范圍內(nèi)達(dá)到最佳的安全程度的一種能力。

1.2 非致命武器系統(tǒng)安全性的組成

為達(dá)到非致命武器的系統(tǒng)安全性要求，需要在非致命武器設(shè)計、論證、制造過程中，全面地開展安全性工程設(shè)計與分析，通過設(shè)計、分析、制造賦予非致命武器安全特性，從本質(zhì)上確保非致命武器的安全風(fēng)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(zhì)安全性，或者固有安全性。而與固有安全性相對應(yīng)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(xiàn)出來的不發(fā)生事故的能力，圖1為非致命武器系統(tǒng)安全性的組成，其中固有安全性包括設(shè)計安全性和制造安全性，而使用安全性包括任務(wù)安全性、維修安全性、改進(jìn)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(tǒng)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(shè)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(xiàn)，使用中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計缺陷可以通過維修和改進(jìn)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(jìn)。一般來說固有安全性高于使用安全性，而通過科學(xué)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(tǒng)安全性是設(shè)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(yán)格的科學(xué)管理是科學(xué)的設(shè)計、制造得以最終在非致命武器中體現(xiàn)出來的根本保證，即固有安全性需要通過使用安全性體現(xiàn)出來。

非致命武器系統(tǒng)安全性應(yīng)注重整個系統(tǒng)壽命期間的事故預(yù)防，尤其強(qiáng)調(diào)在新型非致命武器的開發(fā)、設(shè)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(dǎo)致事故的主要原因。

2 系統(tǒng)安全性指標(biāo)的建立

安全性指標(biāo)是系統(tǒng)進(jìn)行安全性設(shè)計、運行的目標(biāo)和風(fēng)險管理決策的依據(jù)［3］。指標(biāo)建立的最終目的是通過指標(biāo)監(jiān)測能發(fā)現(xiàn)安全隱患、反映安全運行狀態(tài)和對事故及事故癥候進(jìn)行預(yù)警和預(yù)控。設(shè)計指標(biāo)時應(yīng)遵循科學(xué)、系統(tǒng)、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(nèi)的日歷時間除以該型號非致命武器在遂行任務(wù)中出現(xiàn)的事故總數(shù)

式中，Ta為平均故障間隔時間，為觀察期內(nèi)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(nèi)的事故總數(shù)。

也可以用平均事故間隔時間的倒數(shù)，Ts來表征非致命武器在觀察期內(nèi)的事故數(shù)

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(tǒng)安全度（Systems Safety Degree）

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

如果用隨機(jī)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(lián)系，雖然存在對立的評價指標(biāo)，但也有相同的評價指標(biāo)，如可以利用非致命武器安全系統(tǒng)的故障概率來表征安全度的高低，安全系統(tǒng)即那些一旦發(fā)生故障便很可能引發(fā)事故的系統(tǒng)，如爆震彈的延遲引信如果失效則可能導(dǎo)致早發(fā)火。

2.3 人員可靠度（Personnel Reliability）

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

圖2 非致命武器系統(tǒng)人員錯誤分布情況圖

為提高非致命武器的系統(tǒng)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(jié)合非致命武器及環(huán)境等各項因素，進(jìn)行綜合考慮。非致命武器系統(tǒng)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(guān)系、人與環(huán)境的關(guān)系、人與人的關(guān)系和人與軟件的關(guān)系4個方面［9］。同時應(yīng)考慮人的自覺安全行為和安全責(zé)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(yán)重性（Hazard Severity）

對某種危險可能引起的事故可信的最嚴(yán)重程度的估計［6］。危險的嚴(yán)重性不等同于發(fā)生的可能性，嚴(yán)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(fù)雜化、高風(fēng)險化的系統(tǒng)，其指標(biāo)的建立應(yīng)該全面和客觀才能對風(fēng)險予以準(zhǔn)確評價，而對風(fēng)險進(jìn)行了跟蹤和量化之后，就必須采取有效措施進(jìn)行風(fēng)險管理，非致命武器安全管理系統(tǒng)就是一種用于風(fēng)險管理和促進(jìn)安全的有效手段。

3 非致命武器安全管理系統(tǒng)模型的建立

隨著非致命武器系統(tǒng)和操作環(huán)境的日益復(fù)雜化，對系統(tǒng)中的人、文化和管理必須予以重視，而建立安全管理系統(tǒng)（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(tǒng)（SMS）能提高非致命武器的任務(wù)安全性和高效性，但同時需要系統(tǒng)中所有人員有較高的可靠度。

安全管理系統(tǒng)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(diào)整安全管理模型，用于檢測企業(yè)如何進(jìn)行安全管理。Gurjeet K.Gill［11］利用工業(yè)大范圍調(diào)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(jié)果顯示企業(yè)認(rèn)為員工的安全責(zé)任比高效實施的安全管理系統(tǒng)更為重要，并鼓勵積極的安全文化。安全管理系統(tǒng)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(xié)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(tǒng)的理念在武器裝備系統(tǒng)的運用上還是空白，非致命武器系統(tǒng)或者進(jìn)一步形成的非致命武器體系，雖然任務(wù)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(tǒng)模型

圖3為所建立的非致命武器安全管理系統(tǒng)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(nèi)容，安全政策、安全標(biāo)準(zhǔn)、體系結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)，操作在體系結(jié)構(gòu)下，嚴(yán)格按安全標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)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(jī)型和不同機(jī)型共享，從反饋的信息開始實施相應(yīng)的激勵機(jī)制，獎優(yōu)罰過，成為安全的進(jìn)一步保障。而通過險情管理，可以對安全政策的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改和調(diào)整，從而達(dá)到促進(jìn)安全的目的。

而安全文化建設(shè)，必須貫徹到過程的每一步驟，軍用機(jī)隊安全管理系統(tǒng)是安全基礎(chǔ)運行系統(tǒng)，它要結(jié)合部隊、機(jī)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(tǒng)安全才有保證。

4 結(jié)論

為有效提高非致命武器的系統(tǒng)安全性，本文做了如下工作：

①給出了系統(tǒng)安全性的較為全面的定義；

②明確了非致命武器系統(tǒng)安全性的組成；

③確立了非致命武器系統(tǒng)安全性的評價指標(biāo)；

④建立了非致命武器安全管理系統(tǒng)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(xué)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(tǒng)工程。