第七章-安全系统预测与决策Convertor

第七章系统安全预测与决策一、概述预测是运用各种知识和科学手段，分析研究历史资料，对安全生产发展的预测由四部分组成，即预测信息、预测分析、预测技术和预测结果。系统安全预测就要预测造成事故后果的许多前级事件，包括起因事件、过程事件和情况变化；随着生产的发展以及新工艺、新技术的应用，预测会产生什么样的新危险、新的不安全因素；随着科学技术的发展，预测未来的安全生产面貌及应采取的安全对策。第一节系统安全预测二、安全预测的分类1、接预测对象的范围分1)宏观预测：是指对整个行业、一个省区、一个局(企业)的安全状况的预测。2)微观预测：是指对一个厂(矿)的生产系统或对其予系统的安全状况的预测。2、按时间长短分1)长(远)期预测：是指对五年以上的安全状况的预测。它为安全管理方面的重大决策提供科学依据。2)中期预测：是指对一年以上五年以下的安全生产发展前景进行的预测。它是制定五年计划和任务的依据。3)短期预测：是指对一年以内的安全状态的预测。它是年度计划、季度计划以及规定短期发展任务的依据。三、安全预测的基本原理(1)系统原则。系统安全预测是系统工程，因此，应当从系统的观点出发，以全局的观点、更大的范围、更长的时间、更大的空间、更高的层次来考虑系统安全预测问题，并把系统中影响安全的因素用集合性、相关性和阶层性协调起来。(2)类推和概率推断原则。如果已经知道两个不同事件之间的相互制约关系或共同的有联系的规律，则可利用先导事件的发展规律来预测迟发事件的发展趋势，这就是所谓的类推预测。根据小概率事件推断准则，若某系统评价结果其发生事故的概率为小概率事件，则推断该系统是安全的；反之，若其概率很大，则认为系统是不安全的。(3)惯性原理。对于同一个事物，可以根据事物的发展都带有一定的延续性，即所谓惯性，来推断系统未来发展趋势。所以惯性原理也可以称为趋势外推原理。四、安全预测分析方法4.1回归预测法原理:利用数理统计原理，在大量统计数据的基础上，通过寻求数据变化规律来推测、判断和描述事物未来的发展趋势。一类是确定的关系另一类是相关关系4.1.1一元线性回归法bxay式中y—因变量；x—自变量；a、b——回归函数；2xbxaxyxbany式中x—自变量，为时间序号；y—因变量，为事故数据；n—事故数据总数；解上述方程组得22222xnxxynyxbxnxyxxyxa表4-1是某企业1988—1997年某种伤亡事故死亡人数的统计数据，试用一元线性回归方法建立其预测方程。解将表中数据代入上述方程组便可求出a和b的值，即：y=24.3-1.77x|r|=0.620.6注意:相关系数r=1r=0时在大部分情况下，0|r|1回归分析练习题通过下例观察回归分析和决定系数。为了知道机械的使用年限和设备费用之间有什么关系，得到了有关对相同机械设备记录的如下数据。试求对这个数据说明X与Y之间关系的线性回归方程。若使用年限为10年时，设备费用是多少？一元线性回归预测练习题表1为我国1990-2001年城镇居民收入与消费支出情况，根据资料分析城镇居民人均可支配收入与消费支出之间的关系，并根据2002年、2003年的人均收入预测消费支出。表1城镇居民收入与消费支出情况年份消费支出城镇居民人均可支配收入19901278.891510.219911453.811700.619921671.732026.619932110.812577.419942851.343496.219953537.57428319963919.54838.919974185.65160.319984331.65425.119994615.9585420004998628020015309.016859.64.1.2一元非线性回归方法一种非线性回归曲线——指数函数1）bxeayyylnaalnbxayxbeayyylnxx1aalnxbay某企业1997年的工伤人数的统计数据见表3-2，用指数函数进行回归分析。表3-2某企业1997年的工伤人数统计数据月份时间序号x工伤人数yyyln2xyx2y123456789101112123456789101112151276456744212.7082.485109461.7921.3861.6091.7921.9461.3861.3860.6960.01491625364964811001211442.7094.9705.8387.1686.9309.65412.54415.56812.47413.8607.6230.07.3336.1753.7873.2111.9312.5893.2113.7807.0001.9210.4800.0合计78x129.19y6502x337.99yx336.362y解对bxeay两边取自然对数得：baylnlnlnlnaxlnyy，bxay73.26501278129.91650337.9978)(xa2222xnxyyxx175.06501278337.9912129.1978)(yxnb222xnxyx175x.033e.15y00.251yxnyxLyx143)(122xnxLxx84.5)(122ynyLyy87.0yyxxyxLLLr第二节安全决策一、概述决策是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。决策通常有广义、一般和狭义三种解释。决策的广义解释包括抉择准备、方案优选和方案实施等全过程。一般含义的决策解释是人们按照某个（些）准则在若干备选方案中的选择，它只包括准备和选择两个阶段的活动。狭义的决策就是做决定，就指抉择。决策与评价既有区别，又有共同点。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），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，狭义的评价是作为决策过程的一个步骤；广义的评价与一般意义的决策相类似，常称为系统评价或综合评价。所以，决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素，其方法和步骤也大同小异，只不过决策往往是事前进行的选择，而系统评价大多是在事后进行；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。决策的目标是指主体对客体的需求在观念上的反映，是决策者关于被研究问题（客体）所希望达到的状态、所追求的方向的陈述，属于主观范畴。决策的目标是一个无界的、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）。指标亦常称为目标，常指能数量化的准则，它反映实际存在的事物的数量概念和具体数值，即包括准则的名称，也包括准则的数值。前者体现事物质的规定性，后者体现事物量的规定性，指标值是二者的统一。指标值是先验的渴望水平或数值，是在给定问题里暂时固定而尽可能接近的需求的明确陈述。指标是用属性或目标预先确定的数量或水平，如最大利润是目标，希望获利100万元是指标。二、决策的分类决策的分类方法很多。根据决策系统的约束性与随机性原理，可分为确定型决策和非确定型决策。（一）确定型决策：亦称标准决策或结构化决策，是指决策过程的结果完全由决策者所采取的行动决定的一类问题，是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。例如：某企业可向三家银行借贷，但利率不同，分别为8%、7.5%、和8.5%。企业需决定向哪家银行借款。很明显，向利率最底的银行借款为最佳方案。这就是确定型决策。某人得到一小笔奖金200元，他可以用这些钱买一份礼物送给父母，以示孝心；或者可以给儿子买他向往已久的玩具汽车；或者可以一家三口出去吃一顿；或者还可以为自己买些资料；他作出一个决策，采用了以上的其中一条。比如买礼物送给父母，那么结果就是表示了孝心，这就是一个确定型决策。确定型决策问题一般应具备四个条件：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。（1）线性规划（2）量本利分析（盈亏分析）确定型决策方法线性规则是指在满足一组已知的线性等式或不等式的约束条件下，如何使决策目标最优，即求线性目标函数的最大值（或最小值）的方法。例子：某企业生产A、B两种产品，已知生产单位A产品需用钢材9kg，水泥4kg，劳动力3个，净产值700元；生产单位B产品需用钢材4kg，水泥5kg，劳动力10个，净产值1200元。该企业有钢材360kg，水泥200kg，劳动力300个，问A、B各生产多少才能使企业净产值最大？解：设A产品产量为X1，B产品产量为X2，则有：9X1﹢4X2≤3604X1﹢5X2≤2003X1﹢10X2≤300X1，X2≥0目标函数是：maxF(X1，X2)＝700X1﹢1200X2求解得：X1＝20，X2＝24，最大净产值为42800元。即安排生产20个A产品、24个B产品时，企业获得的净产值最大。2．盈亏平衡分析：成本=固定+可变=（固定成本+单位可变成本）×产量即收益=价格×产量研究成本与利润之间的关系的数量分析方法。（量本利分析法）——盈亏平衡点产量(销量)法盈亏平衡点产量(销量)法公式即以盈亏平衡点产量或销量作为依据进行分析的方法。其基本公式为：VPCQ式中：Q为盈亏平衡点产量(销量)；C为总固定成本；P为产品价格；V为单位变动成本。要获得一定的目标利润B时，其公式为：VPBCQ例题某厂生产一种产品。其总固定成本为200000元；单位产品变动成本为10元；产品销价为15元。求：(1)该厂的盈亏平衡点产量应为多少?400001015200000Q(2)如果要实现利润20000元时，其产量应为多少?44000101520000200000Q例子某工厂为推销甲产品，预计单位产品售价为1200元，单位产品可变成本为700元，年需固定费用为1800万元。①盈亏平衡时的产量是多少？②当企业现有生产能力为5万台时，每年可获利多少？答案：①3.6万台②700万元（二）非确定型决策：当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。非确定型决策又可以分为两类：当决策问题自然状态的概率值能确定，即是在概率基础上作决策，但要冒一定的风险，这种决策称为风险型决策；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。风险型决策问题通常要具备如下五个条件：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。三、安全决策过程与决策要素1、决策过程决策是人们为实现某个（些）准则而制定、分析、评价、选择行动方案，并组织实施的全部活动；也是要提出、分析和解决问题的全部过程，主要包括5个阶段，如图5－1所示。在这种典型的决策过程中，系统分析、综合、评价是系统工程的基本方法，亦是决策（评价）的主要阶段。分析一般是指把一件事物、一种现象或一个概念分成较简单的组成部分，找出这些部分的本质属性和相互关系。系统分析是为了给决策者提供判断、评价和抉择满意方案所需的信息资料，系统分析人员使用科学的分析方法对系统的准则、功能、环境、费用、效益