安全系统工程第六章安全决策

中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院SafetyEngineering主讲人：朱红青电话：62339035Email:[e-mail]安全系统工程-本科教程中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院目录概述事故致因理论系统安全分析事故树分析系统安全评价安全决策132465安全系统工程系统安全分析系统安全评价安全决策与事故控制概率评价法定性方法定量方法指数法评分法决策树等技术经济学法事故致因理论安全决策在《安全系统工程》里的地位及与其他内容的关联安全决策概述安全决策过程与决策要素定性属性的量化安全决策方法第六章系统安全决策1234任何一项系统安全分析技术或系统安全评价技术，需有强有力的管理手段和方法，以发挥其作用。系统安全分析、评价后，即系统安全决策。第一节安全决策概述安全决策概念-决策决策认识事物发展规律及主客观条件，寻求并实现某种最佳准则和行动方案。有广义、一般和狭义三种解释：广义解释：包括抉择准备、方案优选和方案实施等全过程。一般含义：按照某些准则在若干备选方案中选择，包括准备和选择两个阶段的活动。狭义：作决定，即抉择。广义的决策，即在价值（生产价值或安全价值）判断的基础上作出抉择和选择，其基本准则就是效用，离开了效用准则，决策是非理性的、盲目的。价值的两个基本特性：比较特性和可度量性。（两者相关）价值的另一种解释：客体对于主体需要的某种满足。效用(utility)：指人们从商品消费中得到的满足。安全的价值或效用是不容置疑的，安全本身就是价值。安全是相对的，所以安全的价值具有比较特性；安全的价值是客观的，虽然安全的社会效用、精神效用难于量化，但是安全的经济效用是可度量的。所以，安全决策同样是建立在安全价值判断基础上。第一节安全决策概述安全决策概念-价值安全决策概念-决策与评价异同评价：评价主体估测评价对象(客体)达到既定需求的过程。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)，以综合评价原定需求满足程度的活动。评价通常亦有狭义和广义两种含义。狭义评价：决策过程的一个步骤。广义评价：类似决策－系统评价或综合评价。决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素，其方法和步骤大同小异。决策：事前选择－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。第一节安全决策概述安全决策概念-准则准则与标准同义，是衡量、判断事物价值的标准，是事物对主体的有效性的标度，是比较评价的基准。第一节安全决策概述决策目标是一个无界的、规定方向的最大可能程度的需求。目标仅有两个方向：极大或极小(尽可能多或尽可能少)。凡效益型目标，则希望越大越好；反之，损耗型目标，则追求极小。目标没有明确的先验量值，只是在约束条件限制的可行域里追求极大(或极小)。决策的目标第一节安全决策概述决策的分类根据决策系统的约束性与随机性原理（即自然状态的确定与否）可分为确定型决策和非确定型决策。确定型决策：即是在一种已知的完全确定的状态下，选择满足目标要求的最优方案。也就是说在这些决策问题中，所有与问题有关的事实和因素都是事先确切知道的。具备下列4个条件、（1）目标（收益大或损失小）（2）一个确定的自然状态（3）两个或两个以上的抉择方案（4）不同的决策方案的益损值可计算举例肯定会下雨出行的选择决策的分类非确定型决策：当决策问题有两种以上自然状态，哪种可能发生是不确定的，在此情况下的决策称为非确定型决策。分为两类：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，但是要冒一定风险。完全不确定型决策：如果自然状态的概率不能确定，即没有任何自然状态可能发生的信息，在此情况下决策就称为完全不确定型决策。第一节安全决策概述第一节安全决策概述决策的分类风险型决策问题通常要具备如下五个条件：1.决策者希望达到的一个明确目标；2.决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态；3.可供决策者选择的两个或两个以上的抉择方案；4.决策方案在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。休息开始了解待解决的决策问题明确目标、标明准则、辨识原理构造模型并估计参数方案集X属性值f1(x)...fn(x)决策环境和自然状态决定价值判断实施或重新评价提出问题明确目标构造模型实施方案x分析-评价购买火险或不购买火险发生火灾或不发生火灾后果第二节安全决策过程与决策要素决策的过程第二节指数评价法指数评价概念及内容第二节安全决策过程与决策要素二、决策要素1.决策单元2.准则（指标）体系3.决策结构和环境4.决策规则第二节指数评价法指数评价概念及内容第二节安全决策过程与决策要素三、安全决策1、确定目标：总目标就是安全生产，可以分为预防事故发生、消除职业病、改善劳动条件。2、确定决策方案：在目标确定之后决策者根据科学的决策理论对决策系统进行详细的调查、分析、预测分析，拟出可供参考的方案。3、潜在的后果分析采取不同的方案，系统的后果将不同。例：对于安全问题我们应该考虑如下几个方面（1）人身安全方面：职业病、伤亡（2）人的精神和思想方面：情绪变化（3）人的行为方面；生活方式、生活规律的改变。4、实施与反馈量化等级与范围心理学家米勒经过实验表明，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。尽量用9个等级。量化等级见表5—1。第三节定性属性的量化等级数量化值123456789975最差很差差较差相当较好好很好最好最差很差差相当好很好最好最差差相当好最好第三节定性属性的量化量化方法通过决策者定性分析，分等级量化。客观事物的复杂性、多样性和主观认识的局限性－指标不确定性、模糊性和随机性－集值统计原理广集专家意见，改善定性属性量化的有效性。集值统计：经典统计和模糊统计的拓广。经典统计在每次试验中得到相空间的一个确定点，而集值统计每次试验得到相空间中的一个子集。子集：评价者对某定性属性值(fj(xi)Z)估计的等级区间，记第A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：第三节定性属性的量化量化方法ZLzP)(1)(0)(1ZZZZ)(],[210)(1CZZP)(CZ–式中可证明：当各方案的属性值fj(xi)可以准确定值时，对所有k，Z1k＝Z2k＝C(常数)，则：则属性值的估计值1．多属性决策多属性决策问题各属性函数fj(x)(j＝l，2，…，m)之间，普遍存在3方面问题。(1)无公度性：即fj(x)量纲不同，不便于相互比较和综合运算。(2)变化范围不同：不便于比较和综合运算。(3)对抗性。凡得益性属性，通常希望愈大愈优；凡损耗性属性，一般希望愈小愈优。因为各个属性值经过规范化处理后，其变化范围均在[0，1]之间，故规范化处理亦称为归一化。属性函数F(X)规范化第三节定性属性的量化第三节定性属性的量化规范化处理算法规范化处理算法较多－选用时需注意量化标度(序、区间和比例标度)，允许进行变换的形式，以免规范化后影响决策的质量。(1)线性变换法：)(0)()()((1)()()(*00*0**xfffxfffffxffxfxf）式中：fj*—fj(x)的最优值；fj0—fj(x)的最劣值。第三节定性属性的量化规范化处理算法(2)S形变换法：当单属性的最优(劣)值，难于达到时，用变化缓和些的S形曲线变换之。])1(1[)(xf0*fffxfxf)()(其中，权重及其量化方法权重：表征指标对总指标影响或作用大小的量化值。因影响总目标因素多，且关系复杂，一般难于量化。分解权重系数：重要性权、信息量权、重复性权和可靠性权。1．重要性权对于子难则(因素)的相对地位、作用、政策导向、激励等评价者的期望性因素，常用定性定量相结合的方法，根据专家或决策者的相对重要性信息进行量化。相邻比较法：(1)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。第三节定性属性的量化权重及其量化方法(2)求相邻准则的相对重要性比值，即：(5—5)且0=bj+1,j=1(j＝1，2，…，m，并假定上一个准则的相对重要性始终为1。(3)最后按求归一化权重系数，其中第三节定性属性的量化bjmjii1权重及其量化方法1．信息量权重(5—5)且0=bj+1,j=1(j＝1，2，…，m，并假定上一个准则的相对重要性始终为1。(3)最后按求归一化权重系数，其中第三节定性属性的量化bjmjii1决策方法一、ABC分析法（ABC管理法、主次图法、排列图、巴雷托图法）二、评分法三、决策树法四、技术经济评价法五、稀少事件的风险估计六、模糊综合决策（评价）第四节安全决策方法ABC分析法该法是由十九世纪末二十世纪初意大利经济学家的巴雷托法转化而来的，就是说“在社会现象中，少数事物（10-20%）对结果有80-90%的决定作用”，即“关键的少数与次要的多数”原理。ABC分析法运用在安全管理上，就是应用“许多事故原因中的少数原因带来较大损失”的法则。化工系统有关安全管理项目所作的巴雷托分布图，其数据见表第四节安全决策方法横座标为所要分析的对象，如某一系统中各组成部分的故障模式、某一失效部件的各种原因，纵座标是横座标所标示的分析对象的量值事故类型事故数相对频率(%)违反操作规程625867.02现场缺乏检查105011.24不懂操作技术7357.87违反劳动纪律3293.53劳动组织不合理3013.22操作错误2722.91指挥错误1431.53规章制度为健全1371.47没有安全规程1131.21总计9338100表1化工系统安全管理不善出现事故类型统计020406080100120051015202530354067.0278.2686.1189.6692.8895.7997.7998.29100违反操作规程现场缺乏检查不懂操作技术违反劳动纪律劳动组织不合理操作错误没有安全规程指挥错误规章制度不健全图3安全管理项目的巴雷托分布图图表分析根据图中的曲线，就可以查出关键因素和部位。通常将占累加百分数0-90%的部分或因素称为主要因素和部位，其余10%（即90-100%）这部分称为次要因素或次要部位。0%-80%的部分或因素称为关键因素或关键部位，即A类（如图中的违反操作规程和现场缺乏检查两项）80%-90%的部分或因素划为B类（如图中不懂操作技术和违反劳动纪律的两项）其余的部分或因素划为C类。第四节安全决策方法划分ABC类别的参考因素ABC事故严重程度可造成人员死亡可能造成人员严重伤害、严重职业病可能造成轻伤对系统影响程度整个系统或两个以上的子系统损坏某子系统损坏或功能丧失对系统无多大影响财产损失可能造成严重的损失可能造成较大的损失可能造成轻微的损失事故概率容易发生可能发生不大可能发生对策的难度很难防止或投资很大、费时很多能够防止、投资中等、费时不很多易于防止，投资不大、费时不很多类别程度因素评分法评分法：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。1．评分标准一般按5分制评分：优、良、中、差、最差。或按7个等级评分，根据决策方案多少及差别大小和决策者要求。2．评分方法评分方法：专家打分－专家根据评价目标对各个抉择方案评分，然后取其平均值或除去最大、最小值后的平均值作为分值。第四节安全决策方法评价指标体系评价指标：技术指标、经济指标和社会指标。安全问题决策：评价指标体系：技术－先进性、可靠性、安全性、维修性、可操作性等；经济指标－成本、质量可靠性、原材料、周期、风险率等；社会指标－劳动条件、环境、精神习惯、道德伦理等。指标因素不宜过多，否则不但难于突出主要因素，而且会造成评价结果不符合实际。第四节安全决策方法加权系数4．加权系数各评价指标重