非致命武器系统安全性分析*

汪 送，战仁军

（武警工程大学装备工程学院，西安 710086）

非致命武器系统安全性分析*

汪 送，战仁军

（武警工程大学装备工程学院，西安 710086）

非致命武器在各类防暴和处突任务中发挥着重要作用，为提高非致命武器的系统安全性，给出了系统安全性的定义，明确了非致命武器系统安全性的组成，分析了非致命武器本质（固有）安全性和使用安全性的关系。在建立非致命武器系统安全性评价指标的基础上，建立了适用于非致命武器的安全管理系统模型，为非致命武器的安全管理模式提供了一种新的思路。

非致命武器，系统安全性，安全性分析，评价指标，安全管理系统

0 引言

非致命武器是一类武器的统称，它包括许多种武器和技术［1］，其中某些武器和技术可以追溯到二次大战之前。目前被认为有明确军事应用前景的非致命武器大约有几十种，从事这类武器研制的国家有美国、俄罗斯、英国、法国、德国和日本等国家。其中以美国的研究工作最为广泛和成熟，并已经建立起相应的作战原则，获得了一定的实战经验。非致命武器在使用过程中暴露出了很多安全问题，如动能弹亡人［2］、发烟型催泪弹被反投等，这些潜在安全隐患对非致命武器在遂行各类任务中功能的有效发挥形成了制约。传统的安全性没有明确的安全目标值，只有“安全”和“不安全”这样模糊的概念，没有从风险的角度来分析安全问题，因此，不能找出在有限的资源限制下达到最佳安全水平的途径，也不能提供判断系统是否达到了最佳的安全水平的准则［3］。而非致命武器随着其系统复杂化程度的提高，其运行的安全性越来越得到重视，为保证非致命武器的安全性需要从系统的角度，在全寿命周期内采用系统安全性分析技术有效查摆隐患，进行风险分析和控制，使事故概率降低到可接受的水平。

本文对系统安全性进行了重新定义，明确了非致命武器系统安全性的组成，阐述了非致命武器固有安全性和使用安全性的关系。建立了非致命武器系统安全性评价指标和安全管理系统模型，对于非致命武器运行安全性的提高有一定的指导意义。

1 系统安全性定义及组成

1.1 系统安全性概念界定

系统安全的思想源于20世纪40年代，20世纪70年代美国军方在导弹系统研发过程中首次采用系统安全的理念，取得了可喜的效果，自此系统安全性理论及方法在不同领域得到了广泛的应用。国内外学者因考虑问题角度不同而得到了不同的关于系统安全性的定义，其中较有代表性的有：

美国军用标准MIL-STD-882D中，对系统安全的定义为：在系统寿命周期的所有阶段，以使用效能、时间和成本为约束条件，应用工程和管理的原理、准则和技术，使系统获得可接受的安全性［4］。

周经伦［5］认为，系统安全性是以效能、进度和费用为约束条件，在系统寿命周期内的各阶段中，采用系统分析的方法和管理原则及工程工具，识别、评价、消除或控制系统和设备中的危险，从而使产品具有最佳的安全程度。

GJB 900-90系统安全性通用大纲对系统安全性的定义为：军用系统在研制、生产阶段，也包括其他阶段内不发生事故的能力［6］。

熊峻江［7］认为，系统安全性是指系统不发生事故的能力，它贯穿于系统设计、研制的全过程，分析系统全寿命周期中存在的安全性问题，防范于未然，尽可能将危险消灭于设计阶段。

从以上定义分析可知，系统安全性都强调了系统在整个生命周期不发生事故的能力，前两者有着共同的约束条件，都是以系统论的观点和工具对各种威胁进行识别、控制的过程。综上，可以对系统安全性进行如下定义：在系统的寿命周期内，采用系统安全工程和安全管理方法，对寿命周期内的各种危险源进行辨识、风险评价、控制管理以保持系统不发生人员伤亡、职业病、设备破坏、财产损失和环境污染，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度的一种能力。

1.2 非致命武器系统安全性的组成

为达到非致命武器的系统安全性要求，需要在非致命武器设计、论证、制造过程中，全面地开展安全性工程设计与分析，通过设计、分析、制造赋予非致命武器安全特性，从本质上确保非致命武器的安全风险控制在可接受的水平，非致命武器的这种与生俱来的安全性称为本质安全性，或者固有安全性。而与固有安全性相对应的是非致命武器的使用安全性，即在非致命武器服役阶段所表现出来的不发生事故的能力，图1为非致命武器系统安全性的组成，其中固有安全性包括设计安全性和制造安全性，而使用安全性包括任务安全性、维修安全性、改进安全性和退役安全性，人的无差错作业能力是使用安全性的保证。

图1 非致命武器系统安全性组成

固有安全性是使用安全性的前提和保证，如非致命武器的防差错设计，可以有效避免事故的发生，从而提高使用安全性；而使用安全性是固有安全性的体现，使用中发现的设计缺陷可以通过维修和改进来弥补，从而完善固有安全性，因此，固有安全性和使用安全性相辅相成，相互促进。一般来说固有安全性高于使用安全性，而通过科学维修、安全管理可以提高装备的使用安全性。非致命武器系统安全性是设计出来的、是制造出来的（固有安全性），也是管理出来的（使用安全性），严格的科学管理是科学的设计、制造得以最终在非致命武器中体现出来的根本保证，即固有安全性需要通过使用安全性体现出来。

非致命武器系统安全性应注重整个系统寿命期间的事故预防，尤其强调在新型非致命武器的开发、设计阶段采取措施，消除控制危险源。而对在役非致命武器管理方面的疏忽和失误是导致事故的主要原因。

2 系统安全性指标的建立

安全性指标是系统进行安全性设计、运行的目标和风险管理决策的依据［3］。指标建立的最终目的是通过指标监测能发现安全隐患、反映安全运行状态和对事故及事故症候进行预警和预控。设计指标时应遵循科学、系统、适用和可比的原则。

2.1 平均事故间隔时间（Mean Time Between Accident）

平均事故间隔时间，是指某型号所有非致命武器在观察期内的日历时间除以该型号非致命武器在遂行任务中出现的事故总数

式中，Ta为平均故障间隔时间，为观察期内非致命武器总的日历时间，ni为某型号第i种非致命武器的在观察期内的事故总数。

也可以用平均事故间隔时间的倒数，Ts来表征非致命武器在观察期内的事故数

一般来说开展安全性工作就是努力减小Ts，或者说增大Ta。

2.2 系统安全度（Systems Safety Degree）

非致命武器的系统安全度是指非致命武器在规定的时间内，规定的条件下完成规定任务时不发生事故的概率，用S表示，S是时间的函数，则［8］

如果用随机变量T表示非致命武器从交付使用到发生事故的时间，概率密度为f（t）则该非致命武器在某指定时间到t的安全度为：

事实上非致命武器的安全性和可靠性有一定的联系，虽然存在对立的评价指标，但也有相同的评价指标，如可以利用非致命武器安全系统的故障概率来表征安全度的高低，安全系统即那些一旦发生故障便很可能引发事故的系统，如爆震弹的延迟引信如果失效则可能导致早发火。

2.3 人员可靠度（Personnel Reliability）

非致命武器系统中的人包括设计人员、生产加工人员、使用维护人员和销毁人员等。从图2所示的非致命武器系统人员错误分布情况图可以看出，职业培训化程度低、操纵错误和目视视觉错误是导致事故的主要因素。

图2 非致命武器系统人员错误分布情况图

为提高非致命武器的系统安全性就必须解决人的不安全因素，不能仅考虑人的个人行为，而是要结合非致命武器及环境等各项因素，进行综合考虑。非致命武器系统的安全问题实际就是解决人-装备-环境等方面的问题，包括人装关系、人与环境的关系、人与人的关系和人与软件的关系4个方面［9］。同时应考虑人的自觉安全行为和安全责任，使人员可靠度得到有效提高。

2.4 危险可能性（Hazardous Probability）

某一种危险事件发生的总的可能性［6］，用Hp表示，则同样0≤Hp≤1。Hp越接近于1，则危险发生的可能性就越高，就更需要采用及时有效的措施消除和减弱危险。

2.5 危险严重性（Hazard Severity）

对某种危险可能引起的事故可信的最严重程度的估计［6］。危险的严重性不等同于发生的可能性，严重程度越高，发生可能性越大的危险越需要得到重视，也是安全管理的首要处理对象。

由于非致命武器，特别是大型集成化非致命武器，其本身是一个高度复杂化、高风险化的系统，其指标的建立应该全面和客观才能对风险予以准确评价，而对风险进行了跟踪和量化之后，就必须采取有效措施进行风险管理，非致命武器安全管理系统就是一种用于风险管理和促进安全的有效手段。

3 非致命武器安全管理系统模型的建立

随着非致命武器系统和操作环境的日益复杂化，对系统中的人、文化和管理必须予以重视，而建立安全管理系统（Safety Management System，SMS）是保证其使用安全的有效措施。一个有效的安全管理系统（SMS）能提高非致命武器的任务安全性和高效性，但同时需要系统中所有人员有较高的可靠度。

安全管理系统通过采用前沿的安全管理理论来提高组织的固有安全水平。N.McDonald［10］建立了一种自调整安全管理模型，用于检测企业如何进行安全管理。Gurjeet K.Gill［11］利用工业大范围调查来评估民航企业员工对安全管理和安全文化的理解，结果显示企业认为员工的安全责任比高效实施的安全管理系统更为重要，并鼓励积极的安全文化。安全管理系统由加拿大运输部研究开发，得到了国际民航组织和国际飞行员协会（ALRA）的支持［12-13］，目前已被我国民航采用，取得了连续5年多安全无事故的良好局面（2010年）。但是安全管理系统的理念在武器装备系统的运用上还是空白，非致命武器系统或者进一步形成的非致命武器体系，虽然任务分散、组织安全文化薄弱，但仍可借鉴SMS方法，基于非致命武器全寿命周期实际，重新建模。

图3 非致命武器安全管理系统模型

图3为所建立的非致命武器安全管理系统模型，模型包括组织、险情管理和信息收集及分析和共享3个内容，安全政策、安全标准、体系结构和人员的安全操作是组织的4个基本元素，通过制定安全政策，得出安全标准，操作在体系结构下，严格按安全标准实施。

安全监察是安全保障的有效手段，通过监察可以发现各种违章操作和不安全隐患，而监察所得的信息通过分析和反馈将被同种机型和不同机型共享，从反馈的信息开始实施相应的激励机制，奖优罚过，成为安全的进一步保障。而通过险情管理，可以对安全政策的标准进行修改和调整，从而达到促进安全的目的。

而安全文化建设，必须贯彻到过程的每一步骤，军用机队安全管理系统是安全基础运行系统，它要结合部队、机组人员和管理人员的共同努力来完成，使安全行为真正成为一种自觉行为，系统安全才有保证。

4 结论

为有效提高非致命武器的系统安全性，本文做了如下工作：

①给出了系统安全性的较为全面的定义；

②明确了非致命武器系统安全性的组成；

③确立了非致命武器系统安全性的评价指标；

④建立了非致命武器安全管理系统模型。

［1］ADAM B.The future of non-lethal weapons and technologies［J］.Military Technology-MILTECH-11/2012.

［2］ROMAN H K，GILLES F，LUDOVIC A，et al.Severe facial rubber bullet injuries：less lethal but extremely harmful weapons［J］.Injury，Int.J.Care Injured，2010，41：73-76.

［3］颜兆林.系统安全性分析技术研究［D］.长沙：国防科学技术大学，2001.

［4］DOD.Department of defense standard practice for system safety［S］.MIL-STD-882D，2000.10.

［5］周经伦，袭时雨，颜兆林.系统安全性分析［M］.长沙：中南大学出版社，2003.

［6］中华人民共和国国家军用标准.GJB 900-90系统安全性通用大纲［S］.北京：国防科学技术工业委员会，1991.

［7］熊峻江，刘宝成，高宏.系统安全性分析与设计方法研究［J］.北京航空航天大学学报，2002，28（2）：141-143.

［8］舒文军，何字廷，崔荣洪，等.一种基于条件概率的非致命武器安全性分析模型［J］.航空精密制造技术，2009，45（6）：53-57.

［9］邓琼.安全系统工程［M］.西安：西北工业大学出版社，2009：12-13.

［10］MCDONALD N，CORRIGAN S，DALY C，et al.Safety management systems and safety culture in aircraft maintenance organizations ［J］.SafetyScience ，2000，34：151-176.

［11］GILL G K，SHERGILL G S.Perceptions of safety management and safety culture in the aviation industry in New Zealand［J］.Journal of Air Transport Management，2004，10：233–239.

［12］魏继锋，徐楚璇.反人员非致命武器技术发展现状及趋势［J］.四川兵工学报，2015，36（1）:15-17.

［13］Transport Canada.Safety management systems for flight operations and aircraft maintenance organizations：A guide to implementation［M］.Document TP 1388lE，2002.

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

国家自然科学基金资助项目（71401179）

汪 送（1984- ），男，湖南衡阳人，博士，讲师。研究方向：装备系统工程。