Risk, Reliability and Societal Safety pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:Aven, T. (EDT)/ Vinnem, J. E. (EDT)

出品人:

页数:2876

译者:

出版时间:2007-7

价格:$ 890.44

装帧:HRD

isbn号码:9780415447867

丛书系列:

图书标签:

• Risk assessment
• Reliability engineering
• Societal safety
• Hazard analysis
• Safety engineering
• Risk management
• System safety
• Probabilistic safety assessment
• Accident analysis
• Resilience engineering

现代工程风险管理：从系统设计到决策支持 本书旨在全面探讨现代工程领域中，风险管理和可靠性分析的理论基础、先进方法以及实际应用。它聚焦于如何通过系统化的工程手段，确保复杂系统的安全运行，并在不确定性环境中做出优化决策。 --- 第一部分：工程可靠性基础与量化方法 第一章：可靠性工程的核心概念与发展历程 本章首先界定了工程可靠性的基本定义，区分了故障率、失效率、寿命和可用性等关键术语。我们将追溯可靠性工程从早期质量控制发展到现代系统工程的演变轨迹，重点介绍战后军事和航空航天工业对可靠性分析的推动作用。内容将涵盖确定性方法与概率论方法在早期可靠性评估中的分野，并引入“容错性”（Fault Tolerance）和“弹性”（Resilience）作为当代设计理念的基石。 第二章：概率论在系统失效分析中的应用 深入探讨用于描述部件寿命和系统行为的概率分布模型。详细介绍威布尔分布（Weibull Distribution）在不同失效模式（磨损、随机、早期失效）下的参数解释与拟合技巧。随后，阐述指数分布（Exponential Distribution）在“无后效性”假设下的应用及其局限性。内容还将涵盖可靠性函数 $R(t)$、概率密度函数 $f(t)$ 和失效率函数 $lambda(t)$ 之间的数学关系，并提供实际案例演示如何从试验数据中估计这些关键参数。 第三章：可靠性建模与系统结构分析 本章专注于如何将物理系统转化为数学模型以进行可靠性计算。系统地介绍串联（Series）、并联（Parallel）结构的可靠性计算公式及其组合扩展。随后，深入讲解更复杂的系统结构，如$k$ 取 $m$ 结构和重复结构。重点讲解故障树分析（Fault Tree Analysis, FTA）的构建方法，包括逻辑门（AND/OR门）的使用、顶事件的最小割集（Minimal Cut Sets）和最小通路集（Minimal Path Sets）的推导，以及如何将部件的概率输入转化为系统级别的失效概率。 第四章：事件树分析（ETA）与概率风险评估（PRA）的构建 在引入FTA之后，本章转向前向分析方法——事件树分析（ETA）。解释ETA如何描述在初始事件发生后，一系列安全功能成功或失败所导致的不同后果序列。内容将详细介绍概率风险评估（PRA）的框架，特别是在核能、化工等高风险行业中的应用。PRA的三个层次（Level 1：堆芯损坏/系统失效；Level 2：堆外释放；Level 3：环境影响）的整合方法将被清晰阐述，强调其作为全面风险量化工具的作用。 --- 第二部分：风险评估与决策支持 第五章：风险的定义、量化与认知 本章对“风险”本身进行哲学和工程学的辨析。区分固有风险（Inherent Risk）、残余风险（Residual Risk）和可接受风险（Acceptable Risk）的概念。详细讨论风险的量化指标，如潜在损失（Potential Loss）和损失期望值（Expected Loss）。更重要的是，本章将深入探讨风险的认知（Risk Perception），分析心理学因素、社会文化背景如何影响公众对工程风险的接受程度，为风险沟通策略提供理论基础。 第六章：不确定性分析与敏感性评估 在实际工程中，模型参数往往存在不确定性。本章探讨处理参数不确定性（Parametric Uncertainty）和模型不确定性（Model Uncertainty）的方法。详细介绍蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）在复杂系统风险传播中的应用，包括拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling）等高效抽样技术。此外，将讲解敏感性分析（Sensitivity Analysis），以确定哪些输入变量对最终风险结果的影响最大，从而指导数据采集和模型改进的优先级。 第七章：系统安全性与安全裕度分析 超越简单的失效概率计算，本章关注系统在设计阶段应具备的安全裕度（Safety Margins）。介绍可靠性指标（Reliability Index, $eta$），特别是基于一阶二阶矩方法（FORM/SORM）的可靠性校准技术，用于确保设计满足预定的可靠性目标。内容将涉及载荷-强度模型（Load-Resistance Factor Design, LRFD）的原理，以及如何利用安全系数来控制系统在预期载荷范围内的失效概率。 第八章：维护策略与有效性评估 系统的可靠性不仅仅依赖于初始设计，更依赖于后期的维护活动。本章系统介绍维护工程（Maintenance Engineering）的理论。区分预防性维护（Preventive Maintenance）、纠正性维护（Corrective Maintenance）和预测性维护（Predictive Maintenance）。重点分析马尔可夫链（Markov Chains）在建模不同维护状态之间的转换，并评估不同维护周期对系统平均修复时间（MTTR）、平均无故障时间（MTBF）和系统可用性（Availability）的综合影响。 --- 第三部分：前沿方法与集成化管理 第九章：高级系统依赖性建模 真实世界的系统并非孤立存在，它们之间存在复杂的依赖关系（Dependencies）。本章探讨共同原因失效（Common Cause Failures, CCF）的建模技术，如$alpha$-因子模型和双指数模型。此外，深入研究网络可靠性分析（Network Reliability Analysis），特别是当系统组件通过通信、能源或物流网络相互连接时，如何评估级联失效（Cascading Failures）的风险。内容将涵盖图论在网络风险分析中的应用。 第十篇：人、组织与安全文化 本书强调，大多数重大事故是人与系统相互作用的结果。本章从工程角度审视人为因素（Human Factors）在系统失效链中的作用。介绍人因可靠性分析（Human Reliability Analysis, HRA）的方法，如THERP（Technique for Human Error Rate Prediction）和HEART（Human Error Assessment and Reduction Technique）。更宏观地，探讨安全文化（Safety Culture）如何通过组织结构、培训和绩效评估，潜移默化地影响工程决策和操作行为，从而成为风险管理的关键驱动力。 第十一章：生命周期风险管理与退役规划 风险管理是一个贯穿系统整个生命周期的过程。本章将讨论如何将可靠性分析集成到需求定义、设计、制造、运行到退役的各个阶段。特别关注退役（Decommissioning）阶段的特定风险，例如环境污染、残留物处理和资产处置的安全性。强调生命周期成本（Life Cycle Cost, LCC）分析与可靠性优化之间的权衡，目标是实现总成本最低且可靠性目标达成的平衡点。 第十二章：安全案例的构建与监管框架 在许多高风险领域，证明系统是“足够安全”的需要一个正式的论证过程。本章指导读者如何构建安全案例（Safety Case），这是一个逻辑严密的论证链，用以展示系统满足了所有相关的安全要求和标准。内容将涵盖监管机构的要求、证据的收集与呈现，以及如何利用风险矩阵和安全目标来支持最终的决策批准。 --- 本书面向对象： 本书为高年级本科生、研究生以及从事基础设施、能源、交通、化工、航空航天等领域风险分析、系统安全和可靠性工程的专业工程师和研究人员提供深入的理论指导和实用的分析工具。通过整合传统可靠性理论与现代不确定性量化方法，读者将能够构建更健壮、更具解释性的工程风险模型。

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