安全系统工程exam-系统安全决策

BUCT系统安全决策BUCT•决策：预测资料拟定实施方案特定的目标最佳执行方案分析主客观条件人的智慧科学的理论和方法安全决策BUCT安全决策概述1）决策概念指人们在求生存与发展过程中，以对事物发展规律及主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳(满意)准则和行动方案而进行的活动。2）决策要素合理的准则(标准)体系、足够可靠的信息数据、可供选择的决策方法、落实的决策组织和实施办法。3）安全决策的理解决策是在价值判断的基础上作出抉择和选择。安全的价值或效用是不容置疑的，所以，安全决策同样是建立在安全价值判断基础上的。BUCT4）决策与评价关系决策与评价既有区别，又有共同点。决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素，其方法和步骤大致相同。评价是指评价主体估测评价对象(客体)达到既定需求的过程。它是根据既定的准则体系来测评客体的各种属性量值及其满足主体需求的效用(价值)。决策是主体根据既定的准则考察客体什么情况下的最优效用（价值）。决策往往是事前进行的选择，而系统评价大多在事后进行。决策总是在多个备选方案中作抉择，而系统评价可以只对一个方案进行评判。安全决策BUCT5）决策的分类确定型决策、非确定型决策（1）确定型决策定义：在一种已知的完全确定的自然状态下，选择满足目标要求的最优方案。条件：①存在着决策者希望达到的一个明确目标(收益大或损失小)；②只存在一个确定的自然状态；③存在着决策者可选择的两个或两个以上的抉择方案；④不同的决策方案在确定的状态下的益损值可以计算。安全决策BUCT（2）非确定型决策定义：当决策问题有两种以上自然状态，事件发生是不确定的，在此情况下的决策称为非确定型决策。包含：风险型决策、完全不确定型决策风险型决策：当决策问题自然状态的概率能确定，即是在概率基础上做决策，但要冒一定的风险。完全不确定型决策：如果自然状态的概率不能确定，即没有任何有关每一自然状态可能发生的信息，在此情况下的决策就称为完全不确定型决策。风险型决策条件：①存在着决策者希望达到的一个明确目标；②存在着决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态；③存在着可供决策者选择的两个或两个以上的抉择方案；④不同的抉择方案在不同的自然状态下的益损值可以计算出来；⑤每种自然状态出现的概率可以估算出来。安全决策BUCT安全决策过程与决策要素1）决策过程安全决策BUCT2）决策要素决策要素：决策单元、准则体系、决策结构和环境、决策规则等。（1）决策单元和决策者决策者是指对所研究问题有权利有能力作出最终判断与选择的个人或集体。决策单元包括决策者及共同完成决策分析研究的决策分析者，以及用以进行信息处理的设备。（2）准则(指标)体系备选方案中，各方案一般可进行细化为各部分（相当于方案的下一层），对于一个大的系统，方案往往能够细化为多层结构形式。为了配合方案各层的选择，决策准则也常具有层次结构。其中，准则体系最上层的总准则只有一个，一般比较宏观、笼统、抽象，不便于量化、测算、比较、判断。而各级子准则，直到相当具体、直观，并可以直接或间接地用备选方案本身的属性(性能、参数)来表征。安全决策BUCT（３）决策结构和环境根据决策变量的类型（连续、离散），决策可分为多目标决策和多属性决策，二者又统称为多准则决策；根据决策环境条件可分为确定性和非确定性两大类。（４）决策规则将多准则问题方案的全部属性值的大小进行排序，从而依序择优。这种促使方案完全序列化的规则，便称为决策规则。决策规则一般分为两大类：最优规则和满意规则。安全决策BUCT３）安全决策步骤（１）确定目标决策过程首先需要明确目标，也就是要明确需要解决的问题。安全决策所涉及的主要问题就是保证人们的生产安全，生活安全和生存安全。由于这样的目标所涉及的范围和内容太大了，以至于无法操作，实际应用中一般需要进一步界定、分解和量化。（２）确定决策方案对目标进行调查研究、详细的技术设计、预测分析，拟出可供选择的方案。安全决策BUCT（３）潜在问题或后果分析对备选决策方案，决策者要向自己提出“假如采用这个方案，将要产生什么样的结果；假如采用这个方案，可能导致哪些不良后果和错误。”等问题，从这些可能产生的后果中进行比较，以决定方案的取舍。其中，需要注意：人身安全问题、人的精神和思想问题和人的行为问题。（４）实施与反馈决策方案在实施过程中应注意制定实施规划，落实实施机构、人员职责，并及时检查与反馈实施情况。使决策方案在实施过程中趋于完善并达到预期效果。安全决策BUCT定性属性的量化１）量化等级与范围心理学家米勒(GA·Miller)经过实验表明，在某个属性上对若干个不同物体进行辨别时，普通人能够正确区别属性等级在5级至9级之间。所以，定性属性量化等级取5级至9级，可能时尽量用9个等级。量化等级如下表所示。量化等级表等级数量化值1234567899最差很差差较差相当较好好很好最好7最差很差差相当好很好最好5最好差相当好最好安全决策BUCT２）量化方法由于客观事物的复杂性、多样性和主观认识的局限性，决策对象往往具有不确定性、模糊性和随机性，可以采用集值统计原理广集专家意见，对定性属性进行量化处理。集值统计：评价者对某定性属性值（fj(xi)）估计的等级区间，记第k个评价者估价的区间为[Z1k，Z2k]。若共有L个评价者，可得L个区间值、从而形成一个集值统计序列，[Z11，Z21]，[Z12，Z22]…[Z1L，Z2L]，这L个子集叠加在一起则形成覆盖在评价值轴上的一种分布：)(0)ZZZ(1)(1)(k2k11],[21其他当LkZZkkZLzP安全决策BUCT3）属性函数F（X）规范化（归一化）（1）线性变换法**0001(())()()(())0(())jjjjjjjjjjjjfxffxffxffxfffffx)(*xffjj——)(0xffjj——式中的最优值；的最劣值。安全决策BUCT当单属性的最优（劣）值，难于达到时，用变化缓和些的S形曲线进行变换。（2）S形变换法1)(21])1(1[)(xfjjxf0*0)()(jjjjjfffxfxf其中，安全决策BUCT4）权重及其量化方法权重是表征子准则或因素对总准则或总目标影响或作用大小的量化值。一般包括：重要性权重、信息量权重、独立性权重系数、组合（综合）权重。（1）重要性权重相邻比较法：A将同层次所有子准则（因素）fj=（j=1，2，……，m）按照上层准则（或总准则）的相对重要性排序。B求相邻准则的相对重要性比值，即：jjjjb1,1（j=1，2，……m），并假定上一个准则的相对重要性始终为1。10,1jjbC最后按求归一化权重系数，其中，mjii1/jjjjbb,1111bj安全决策BUCT（2）信息量权重2由于各准则值所包含的信息量不同，它们对被评价方案（决策方案）的作用也就不同。考虑信息量不同产生的影响的量化值称为信息量权重。另外，当某些准则值在各被评价方案之间差异较大时，其分辨能力较强，包含的信息量就多，它们在综合评价、最终决策中的作用就大，其信息权重系数也较大。确定方法：变异系数法安全决策BUCT变异系数法A求各准则的方差Dj21)))(()((11niijijjxfExfnD其中准则期望：niijijxfnxfE1)(1))(()(ijxfix式中——备选方案的第j个准则值。B求各准则值的变异系数Vj/(())jjjiVDEfxC归一化变异系数即得信息权系数：mjjjjVV12/安全决策BUCT（3）独立性权重系数3虽然在理想准则体系中，要求准则具有无冗余性，在多属性决策方案中，希望属性之间具有独立性，但由于安全系统的高度复杂性，准则体系中各准则之间难免有部分重复信息存在，使它们在综合评价或决策过程中过多地发挥了作用。可用相关系数法确定。安全决策BUCT相关系数法若m个准则间的相关系数矩阵R=[rij]m×n可以求得，根据概率论对rij的定义，有相关系rij：式中，协方差均方差()0.5()()()1[[()(()](())]ijnfijkijkijkkfxEfxPfx(,)([(())][()])ijijjCOVffEfEfifEf(,)/()ijijijffrCOVff()()()1()()(())nijijkijkkEffxPfx期望若则0ijr0ijr对按列求和：ijr1nijmjirr归一化可得独立性权重系数：31/mjijijjrr安全决策BUCT（4）组合（综合）权重根据实际需要可以从上述3个方面的权重中选用，当用两种以上的权重时，就存在一个如何组合的问题，常用的有两种算法求取组合（综合）权重①乘法：②加法：mjkkjkkjj13131/mjkkjkkkjkj13131/(1,2,3)kk311kk——3种权重的权系数，有。式中安全决策BUCT安全决策方法安全决策是一门学科交叉性很强的一门学问，它既含有从运筹学、概率论、控制论、模糊数学家等引入的数学方法，也会有从安全心理学、行为科学，计算机科学、信息科学引入的各种社会、技术科学。经过多年的发展，决策方法也有很多种，这里介绍最常用的多属性决策方法、评分法、决策树法、技术经济评价法和模糊决策法。安全决策BUCT多属性决策方法•多属性决策方法是一个对属性及方案信息进行处理选择的过程。BUCT①优势法•备选方案•非劣解集多属性决策方法BUCT②连接法（满意法）•切除值fj0fj(x)≥fj0(j∈M，x∈R)•切除值的规定Pc=(1-r)1/m多属性决策方法BUCT③分离法•切除值fjdfj(x)≥fjd(当j=1或2或···或m，x∈R)多属性决策方法BUCT评分法•评分法根据预先规定的评分标准对各方案所能达到的指标进行定量计算比较，从而达到对各个方案排序的目的BUCT评分法①评分标准5分制②评分方法专家打分③评价指标体系•技术指标•经济指标•社会指标BUCT评分法④加权系数gi=ki/ki∑i=1n式中ki—各评价指标的总分；n—评价指标数。BUCT评分法•例：被比较者ABCDkigiA10120.083B31260.250C433100.417D32160.250重要程度排序CBDAki=24gi=1.0∑i=14∑i=14BUCT评分法⑤计算总分序号方法名称公式适用范围1分值相加法Q1=ki计算简单、直观2分值相乘法Q2=ki各方案总分相差大，便于比较3均值法Q3=(1/n)ki计算简单、直观4相对值法Q4=ki/nQ0Q4≤1，能看出与理想方案的差距5有效值法N=kigi总分中考虑了各评价指标的重要程度∑i=1n∏i=1n∑i=1n∑i=1n∑i=1nBUCT决策树法①决策树形方案节点决策点结果节点BUCT决策树法②决策步骤•绘制决策树•计算概率分支的概率值和相应的结果节点的收益值•计算各概率点收益期望值•确定最优方案BUCT决策树法③决策树分析法的优点•能显示决策过程•能把风险决策的各个环节联系成一个统一的整体•可进行定性分析和定量分析BUCT决策树法•例对某企业计划自行研究一种新的安全装置的事件进行决策，选择合理的方案，具体条件如下：(1)决定研制项目是否需要评审。若评审，需要评审费5000元。如果决定评审，评审通过概率为0.8，不通过的概率为0.2。(2)研制此安全装置可以采用“本厂独立完成”形式和“外厂协作完成”形式。如果研制成功，有6万元收益。采用“本厂独立完成”，研制费为2.5万元，成功概率为0.7，失败概率为0.3.采用“外厂协作完成”，研制费为4万元，成功概率为0.99，失败概率为0.01。BUCT决策树法•根据决策条件画出决策树123评审不评审(0)76独立完成协作完成540.2不通过0.8通过(-5)1011成功0.99失败0.01(-45)(15)89成功0.7失败0.3(-30)(30)BUCT决策树法•根据数据计算各