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在安全生产领域中，任何一个生产系统都包括三部分内容，即从事生产活动的操作人员、管理人员和设计人员，生产必需的机器设备、厂房、工具等物质条件，以及生产活动所处的环境。安全系统工程同样也包括三部分内容，即人子系统、机器子系统、环境子系统，它们构成了安全系统工程的研究对象。图1.1给出了三个子系统之间的关系。
图1.1 人-机器-环境关系图
人子系统的安全与否涉及人的生理因素和心理因素，以及规章制度、规程标准、管理手段、管理方法等是否适合人的特性，是否易于被人们接受；涉及人对机器的适应性及人对环境的适应性。人的行为学作为一门科学，从社会学、人类学、心理学、行为学角度来研究人在生产中的安全性，不仅将人子系统作为系统固定不变的组成部分，还将人看作自尊自爱、有感情、有思想、有主观能动性的人。
对于机器子系统，我们不仅要从材料设备的可靠性角度来考虑安全性，同时还要考虑仪表操作对人提出的要求，以及人体测量学、生理学、心理与生理过程有关参数对仪表和操作部件的设计提出的要求。例如，中央控制室操作台的设计要求包括操作员具有一定的操作控制系统的能力，如对各类报警信号的处理、在紧急情况下的安全停车等；操作台在设计上便于操作员操作，具备人机友好等特点。
环境子系统考虑环境的理化因素和社会因素，其中环境的理化因素是指噪声、振动、粉尘、有毒气体、射线、光、温度、湿度、压力、热、化学有害物质等；环境的社会因素是指管理体制、工时定额、班组结构、人际关系等。
三个子系统之间相互影响、相互作用的结果是使系统整体的安全性处于某种状态。例如，环境的理化因素影响机器的寿命、精度甚至损坏机器；机器产生的噪声、振动、湿度主要影响人和环境；人的心理状态、生理状态往往是引起错误操作的主要原因；环境的社会因素又会影响人的心理状态，使系统安全具有潜在危险。只有从三个子系统之间的这些关系出发，才能真正解决系统的安全问题。
安全系统工程专门研究如何用系统工程的原理和方法确保系统安全功能的实现，其内容主要包括危险源辨识和控制、系统安全分析、系统安全评价、系统安全预测、安全决策与措施等。安全系统工程除了研究机械设备的可靠性与安全性，还研究人、材料、环境及人机系统和它们之间的相互作用可能造成的损失，以保护整个系统的稳定运行及人类的自身安全和健康。
危险源辨识是发现、识别系统中危险源的工作，它是一项非常重要的工作，是危险源控制的基础，只有辨识了危险源之后，才有可能有的放矢地考虑如何采取措施控制危险源。以前，人们主要根据事故经验来进行危险源的辨识工作。20世纪60年代以后，人们根据标准、规范、规程和安全检查表辨识危险源。例如，美国职业安全卫生管理局等安全机构编制、发行了各种安全检查表，用于危险源辨识。
危险源控制主要通过技术手段来实现，包括防止事故发生的安全技术和减少或避免事故损失的安全技术。前者用于约束、限制系统中的能量，防止发生意外的能量释放；后者用于避免或减轻意外释放的能量对人或物的作用。管理也是控制危险源的重要手段，通过一系列的管理活动，控制系统中人的因素、物的因素和环境因素，以便有效地控制危险源。
系统安全分析是采用系统工程的原理和方法对存在的危险因素进行辨识、分析，并根据需要进行定性或定量描述的一种技术方法。其中，危险源辨识是发现、识别系统中危险因素的重要工作，是控制危险源的基础。通过安全分析，人们可以掌握影响系统安全的危险因素及其对系统安全的影响程度。
目前，系统安全分析有多种多样的形式和方法，我们在使用中应注意每一种安全分析方法都有其自身的特点和局限性，应根据系统的特点和分析的要求，采取不同的分析方法。由于系统的安全性是人、机器、环境等多种因素耦合作用的结果，所以，系统安全分析也可以是几种方法的综合，以取长补短或相互比较，使得分析结果有一定的科学性和可信性。另外，对现有的分析方法不能生搬硬套，必要时应根据具体情况进行改进。
系统安全分析的主要步骤如下。
把所研究的生产过程或作业形态作为一个整体，确定安全目标，系统地提出问题，确定明确的分析范围。
将工艺过程或作业形态分成几个单元或环节，绘制流程图，选择评价系统功能的指标或顶端事件。
确定终端事件，应用数学模型或图表形式及有关符号，以使系统定型化或数量化；将系统的结构和功能加以抽象化，将其因果关系、层次及逻辑结构变换为图像模型。
分析系统的现状及其组成部分，测定与诊断可能发生的事故的危险性、灾害后果，分析并确定导致危险的各个事件的发生条件及其相互关系，建立数学模型或进行数学模拟。
对已建立的系统，综合采用概率论、数理统计、模糊技术、最优化技术等数学方法，对各种因素进行定量描述，分析它们之间的数量关系，观察各种因素的变化规律。根据数学模型的分析结果及因果关系，确定可行的措施方案，建立消除危险、防止危险转化或条件耦合的控制系统。
系统安全分析的最优化利用因果关系、逻辑推理、数学模型进行安全分析和决策判断。它是指在一定条件下，当评价函数、要素指数或目标值（或顶端事件）达到理想状态时，一系列可调因素变量所得出的最佳结果；或者是指通过明确系统各因素或目标值（或顶端事件）的关系，收集尽可能完善的相关信息和资料，分析各种可选用的方案，以便选择最佳控制手段，有效地改进控制系统的功能。
系统安全分析的目的是进行安全评价。系统安全评价是对系统的危险性进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其程度的评价，以寻求最低事故率、最小损失和最优安全投资效益。系统安全评价是安全决策的重要依据。
系统安全评价可分为定性安全评价和定量安全评价两大类。定性安全评价通过定性分析系统中的危险性，能揭示系统中的危险因素并对危险性的重要程度进行分类。与传统方法相比，定性安全评价的准确性已有了很大提高。但是，只有经过定量安全评价才能充分发挥安全系统工程的作用。当系统安全评价的结果表明需要改进系统的安全状况时，就必须采取安全措施，以减少危险因素及其发生概率，重新进行系统安全评价，直到达到安全要求。
系统安全评价又分为对系统本质安全的评价和对人的行为安全的评价。系统本质安全是指20世纪60年代，起源于电子工业电气系统的自我保护功能的设计。在安全工程方面，系统本质安全主要是指装备、机具等物质运转系统对其异常、超载、形变、故障、失效、超限等非寻常状态具有自我调节、转换、联锁、保护的功能。例如，在化工、石化等易燃易爆场合使用的本质安全仪表就属于这方面的内容。人的行为安全主要是指对系统中参与者的相关行为与制度的执行情况的评价，包括系统执行机构的建立、系统制度和系统操作规程的制定及其执行。在实际工作中应该把人的行为方式、情绪状态、心理素质等也作为评价的内容。
系统安全评价内容包括危险有害因素识别与分析、危险性评价、确定可接受风险和制定安全对策措施四个方面。在实际的系统安全评价过程中，这四个方面的工作是不能截然分开、孤立进行的，而是相互交叉、相互重叠于整个管理工作中的。
系统安全评价方法很多，如逐项赋值评价法、火灾爆炸危险评价法、可靠性评价法、模糊综合评价法等。系统安全评价方法要根据评价对象的特点、规模、评价的要求和目的等进行选择。
系统安全预测是对系统未来的安全状况进行预测，预测有哪些危险及其危险程度，以便对可能发生的事故进行预防和预报。通过系统安全预测，我们可以掌握事故的变化趋势，认识危险的客观规律，从而制定相应的策略、发展规划及技术方案，以此来控制事故的发生和发展趋势。
系统安全预测根据预测对象的不同，可以分为宏观预测和微观预测；根据应用的理论原理，可以分为白色理论预测、灰色理论预测和黑色理论预测。系统安全预测的主要方法有回归分析预测法、马尔柯夫预测法、灰色系统预测法和德尔菲预测法等。
安全系统是一个不确定的系统，受多种因素的影响，所以要以最低的成本达到最优的安全水平，就要进行安全决策。安全决策是针对生产活动中需要解决的特定安全问题，根据安全标准、规范和要求，运用现代科学技术知识和安全、科学的理论与方法，提出各种安全措施方案。安全决策的最大特点是从系统的完整性、相关性、有序性角度出发，对系统实施全面、全过程的安全管理，实现对系统的安全目标的控制。
安全措施主要有两个方面：一是预防事故发生的措施，即在事故发生前加以防范，排除危险因素；二是控制事故损失扩大的措施，即在事故发生后采取补救措施，防止事故扩大，降低事故造成的损失。
在工业等领域内引进安全系统工程的方法是有很多优越性的。安全系统工程使安全管理工作从过去的凭直观经验进行主观判断的传统方法，转变为定性与定量分析。它具有以下五个特点。
运用系统安全分析方法，了解系统的薄弱环节及其可能导致事故的条件，从而采取相应的措施，预防事故的发生。定性分析可以找到事故发生的真正原因，找出系统的危险程度。另外，定量分析能够预测事故发生的可能性和事故后果的严重性，从而可以采取相应的预防措施，以防止事故的发生、发展。
现代生产的特点是大型化、连续化和自动化，生产关系日趋复杂，各子系统相互联系、相互制约。安全系统通过全面、系统的安全分析、评价和优化选择，找出适当的方法使各子系统之间达到最佳配合状态，即用最少的投资达到最佳的安全效果，大幅度地减少伤亡事故的发生。
安全系统不仅适用于工程技术，还适用于安全管理，在实际工作中已经形成安全系统工程与安全系统管理两个分支。它的应用范畴可以归纳为发现事故隐患、预测故障引起的危险、设计和调整安全措施方案、实现安全管理最优化、不断改善安全措施和管理方法五个方面。
促进各项安全标准的制定和有关可靠性数据的收集。安全系统工程既然需要评价，就需要各种标准和数据，如允许安全值、故障率数据，以及安全设计标准、人机工程标准等。
安全系统工程的开发和应用可以迅速提高安全技术人员、操作人员和管理人员的业务水平和系统分析能力。