第4章 系統(tǒng)安全預測

1、河南理工大學 2011, Henan Polytechnic University安全科學與工程學院安全科學與工程學院 王志軍王志軍System Safety Prediction 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineeringp預測，預測，作為人類的一種思維活動早已存在于人類的社會實作為人類的一種思維活動早已存在于人類的社會實踐中，并一直為人們所重視。踐中，并一直為人們所重視。p兩千多年前的兩千多年前的“孫子兵法孫子兵法”就談到預測，如就談到預測，如“生死之地，生死之地，存亡之道，不可不察也存亡之道，不可不察也”。這里的。這里的察察，就是預測的意思；，就

2、是預測的意思；p“凡事預則立，不預則廢凡事預則立，不預則廢”，則是我國古代學者對預測的，則是我國古代學者對預測的深刻認識，精辟地概括了預測的重要意義。深刻認識，精辟地概括了預測的重要意義。系統(tǒng)安全預測系統(tǒng)安全預測 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering預測是研究未來的一門學科。預測是研究未來的一門學科。隨著科學技術的進步和生產水平的日益提高，人類的預測隨著科學技術的進步和生產水平的日益提高，人類的預測活動愈來愈頻繁，涉及的領域愈來愈廣闊，預測方法和手段愈活動愈來愈頻繁，涉及的領域愈來愈廣闊，預測方法和手段愈來愈科學和先進，廣泛應用于經(jīng)濟、技術和社會

3、發(fā)展的各個領來愈科學和先進，廣泛應用于經(jīng)濟、技術和社會發(fā)展的各個領域。域。預測技術和控制手段的有效結合，是現(xiàn)代安全技術的基本預測技術和控制手段的有效結合，是現(xiàn)代安全技術的基本發(fā)展方向。發(fā)展方向。系統(tǒng)安全預測系統(tǒng)安全預測 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering一、預測的種類、原則及程序一、預測的種類、原則及程序 r事故預測，或稱安全預測、危險性預測，事故預測，或稱安全預測、危險性預測，是對系統(tǒng)未來是對系統(tǒng)未來的安全狀況進行預測，預測系統(tǒng)中存在哪些危險及其危的安全狀況進行預測，預測系統(tǒng)中存在哪些危險及其危險程度，以便對事故進行預報和預防。通過預測，可以

4、險程度，以便對事故進行預報和預防。通過預測，可以掌握一個企業(yè)或部門傷亡事故的變化趨勢，幫助人們認掌握一個企業(yè)或部門傷亡事故的變化趨勢，幫助人們認識事故的客觀規(guī)律，制訂政策、發(fā)展規(guī)劃和技術方案。識事故的客觀規(guī)律，制訂政策、發(fā)展規(guī)劃和技術方案。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering1.1.系統(tǒng)安全預測分類系統(tǒng)安全預測分類1 1）按預測對象范圍分）按預測對象范圍分 宏觀預測宏觀預測是預測一個企業(yè)或部門未來一個時期的傷亡是預測一個企業(yè)或部門未來一個時期的傷亡事故變化趨勢，如預測明年某煤礦百萬噸死亡率的變化；事故變化趨勢，如預測明年某煤礦百萬噸死亡率的變化

5、； 微觀預測微觀預測是具體研究一個企業(yè)的某種危險能否導致事是具體研究一個企業(yè)的某種危險能否導致事故、事故發(fā)生概率及其危險程度。故、事故發(fā)生概率及其危險程度。 微觀預測可以綜合應用各種系統(tǒng)安全分析方法；對于微觀預測可以綜合應用各種系統(tǒng)安全分析方法；對于宏觀預測，主要應用現(xiàn)代數(shù)學的一些方法，如宏觀預測，主要應用現(xiàn)代數(shù)學的一些方法，如回歸預測法回歸預測法、指數(shù)平滑預測法、馬爾可夫預測法、指數(shù)平滑預測法、馬爾可夫預測法、灰色系統(tǒng)預測法灰色系統(tǒng)預測法。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering1.1.系統(tǒng)安全預測分類系統(tǒng)安全預測分類2 2）按預測時間長度分）按

6、預測時間長度分 長（遠）期預測長（遠）期預測是對是對5 5年以上的安全狀況的預測。年以上的安全狀況的預測。 中期預測中期預測是對是對1 1年以上年以上5 5年以下的安全生產發(fā)展前景進年以下的安全生產發(fā)展前景進行的預測。行的預測。 短期預測短期預測是對是對1 1年以下的安全狀況的預測。年以下的安全狀況的預測。 長期預測為安全管理方面的重大決策提供科學依據(jù)。長期預測為安全管理方面的重大決策提供科學依據(jù)。中期預測是制訂中期預測是制訂5 5年計劃和任務的依據(jù)。短期預測是年度年計劃和任務的依據(jù)。短期預測是年度計劃、季度計劃以及制訂短期發(fā)展任務的依據(jù)。計劃、季度計劃以及制訂短期發(fā)展任務的依據(jù)。 2011,

7、 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering1.2 1.2 系統(tǒng)安全預測的原則系統(tǒng)安全預測的原則 任何事故都是隨機事件，但也是有任何事故都是隨機事件，但也是有規(guī)律可循規(guī)律可循的。對于工的。對于工傷事故預測的研究，是將其作為一種不斷變化的動態(tài)過程傷事故預測的研究，是將其作為一種不斷變化的動態(tài)過程來研究的，認為事故的發(fā)生是與它的來研究的，認為事故的發(fā)生是與它的過去和現(xiàn)狀緊密相關過去和現(xiàn)狀緊密相關的，這就有可能經(jīng)過對事故的現(xiàn)狀和歷史的綜合分析，推的，這就有可能經(jīng)過對事故的現(xiàn)狀和歷史的綜合分析，推測它的未來。預測的結論不是來自于主觀臆斷，而是建立測它的未來。預測的結論不是

8、來自于主觀臆斷，而是建立在對事故的科學分析上。因此，只有掌握了事故隨機性所在對事故的科學分析上。因此，只有掌握了事故隨機性所遵循的規(guī)律，才能對事故進行預測預報。遵循的規(guī)律，才能對事故進行預測預報。 認識事故的發(fā)展變化規(guī)律，利用其必然性，是進行科認識事故的發(fā)展變化規(guī)律，利用其必然性，是進行科學預測所應遵循的總的原則。具體進行事故預測時，要借學預測所應遵循的總的原則。具體進行事故預測時，要借助以下幾項原則：助以下幾項原則： 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering一、預測的種類、原則及程序一、預測的種類、原則及程序 ( 1 ) Principle of

9、relevance(相關性原理相關性原理)( 2 ) Analogy principle(類推性原理類推性原理)Balance calculation（平衡推算）（平衡推算） Substitution calculation （代替推算）（代替推算） Factors calculation （因素推算）（因素推算） Sample calculation （抽樣推算）（抽樣推算） Proportion calculation （比例推算）（比例推算） Probability calculation （概率推算）（概率推算） ( 3 ) Principle of inertia 慣性原理慣性原理2

10、.2. Principles of System Safety Prediction 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering (1) (1)相關原則。相關原則。相關性有多種表現(xiàn)形式，其中最重相關性有多種表現(xiàn)形式，其中最重要的是因果關系。在利用這一原則進行預測之前，首先要的是因果關系。在利用這一原則進行預測之前，首先應確定兩事物之間的相關性關系，如事故處理費用與事應確定兩事物之間的相關性關系，如事故處理費用與事故傷亡人次就有相關關系。故傷亡人次就有相關關系。 (2)(2)類推原則。類推原則。即把先發(fā)展事物的表現(xiàn)形式類推到即把先發(fā)展事物的表現(xiàn)形式類推到

11、后發(fā)展的事物上去。利用這一原則的首要條件是兩事物后發(fā)展的事物上去。利用這一原則的首要條件是兩事物之間的發(fā)展變化有類似性；只要有代表性，也可由局部之間的發(fā)展變化有類似性；只要有代表性，也可由局部去類推整體，但應注意這個局部特征能否真正反映整體去類推整體，但應注意這個局部特征能否真正反映整體的特征。的特征。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering事故預測 (3) (3)慣性原則。慣性原則。按照這一原則，認為過去的行為按照這一原則，認為過去的行為不僅影響現(xiàn)在，面且也影響未來。盡管未來時間內不僅影響現(xiàn)在，面且也影響未來。盡管未來時間內有可能存在某些方面的差

12、異，但對于系統(tǒng)安全狀況有可能存在某些方面的差異，但對于系統(tǒng)安全狀況的總的情況看，今天是過去的延續(xù)，明天則是今天的總的情況看，今天是過去的延續(xù)，明天則是今天的發(fā)展。的發(fā)展。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering一、預測的種類、原則及程序一、預測的種類、原則及程序 3.3. Procedures of System Safety PredictionProcedures of System Safety Prediction 1 1、確定事故、確定事故預測目標預測目標2 2、收集、整理、收集、整理和分析資料和分析資料3 3、選擇預、選擇預測方法測方法

13、4 4、進行預測、進行預測5 5、分析預測、分析預測評價過程評價過程6 6、寫出預、寫出預測報告測報告 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 Prediction methods can be divided into prediction methods of experience deduction, time series and econometric models. This section will make an introduction of the commonly-used prediction met

14、hods. 預測方法預測方法從大的方面可分為從大的方面可分為經(jīng)驗推斷預測法、時間序列預測經(jīng)驗推斷預測法、時間序列預測法及計量模型預測法法及計量模型預測法。本節(jié)就其中主要常見的預測方法做一。本節(jié)就其中主要常見的預測方法做一介紹。介紹。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis p所謂回歸分析，就是依據(jù)相關關系的具體形態(tài)，選擇一個合所謂回歸分析，就是依據(jù)相關關系的具體形態(tài)，選擇一個合適的數(shù)學模型，來近似地表達變量間的平均變化關系。適的數(shù)學模型，

15、來近似地表達變量間的平均變化關系。p回歸分析，回歸分析，是指在相關分析的基礎上，把變量之間的具體變是指在相關分析的基礎上，把變量之間的具體變動關系模型化，求出關系方程式，就是找出一個能夠反映變動關系模型化，求出關系方程式，就是找出一個能夠反映變量間變化關系的函數(shù)關系式，并據(jù)此進行估計和推算。量間變化關系的函數(shù)關系式，并據(jù)此進行估計和推算。p通過回歸分析通過回歸分析，可以將相關變量之間不確定、不規(guī)則的數(shù)量，可以將相關變量之間不確定、不規(guī)則的數(shù)量關系一般化、規(guī)范化。從而可以根據(jù)自變量的某一個給定值關系一般化、規(guī)范化。從而可以根據(jù)自變量的某一個給定值推斷出因變量的可能值（或估計值）。推斷出因變量的可

16、能值（或估計值）。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 一元線性回歸法一元線性回歸法p它是根據(jù)自變量它是根據(jù)自變量( (x x) )與因變量與因變量( (y y) )的相互關系，用自變量的相互關系，用自變量的變動來推測因變量變動的方向和程度，其基本方程式的變動來推測因變量變動的方向和程度，其基本方程式為：為： y=a+bx 式中：式中：a、b為為回歸系數(shù)。回歸系數(shù)。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Eng

17、ineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 進行一元線性回歸進行一元線性回歸，首先首先應收集事故數(shù)據(jù)，并在以時間應收集事故數(shù)據(jù)，并在以時間為橫坐標的坐標系中畫出各個相對應的點，根據(jù)圖中個為橫坐標的坐標系中畫出各個相對應的點，根據(jù)圖中個點的變化情況，就可以大致看出事故變化的某種趨勢，點的變化情況，就可以大致看出事故變化的某種趨勢，然后進行計算，求出回歸直線。然后進行計算，求出回歸直線?；貧w系數(shù)回歸系數(shù)a a、b b是根據(jù)統(tǒng)計的事故數(shù)據(jù)通過以下方程組來是根據(jù)統(tǒng)計的事故數(shù)據(jù)通過以下方程組來決定的。決定的。 2011

18、, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安

19、全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2 2一元線性回歸法舉例一元線性回歸法舉例表表4.14.1是某企業(yè)是某企業(yè)1998-20051998-2005工傷事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，工傷事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，試用一元線性回歸方法建立起預測方程。試用一元線性回歸方法建立起預測方程。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegressio

20、n Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression A

21、nalysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering二、預測方法二、預測方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering利用利用ExcelExcel建立線性回歸模型建立線性回歸模型根據(jù)數(shù)據(jù)建立散點圖根據(jù)數(shù)據(jù)建立散點圖自變量放在自變量放在X X軸，因變量放在軸，因變量放在Y Y軸軸簡單線性擬合簡單線性擬合添加趨勢線添加趨勢線( (類型為類型為“線性線性”) )，選定，選定“顯示顯示公式公式”和和“顯示顯示R R2 2值值

22、” ” 得到趨勢線得到趨勢線( (線性線性) )方程和方程和R R2 2將將X X代入方程代入方程X=5.5X=5.5，Y=0.4701Y=0.4701產量與化肥施用量y = 0.0234x + 0.3414R2 = 0.598300.10.20.30.40.50.60.7024681012化肥(克)產量(公斤) 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語） Safety System Engineering如何衡量直線擬合的程度如何衡量直線擬合的程度如果每一個觀察點都落在擬合方程上，那么就會得到一個如果每一個觀察點都落在擬合方程上，那么就會得到一個滿分滿分1(100%)。 擬合方程對觀察到的原始數(shù)據(jù)擬合得怎么樣？擬合方程對觀察到的原始數(shù)據(jù)擬合得怎么樣？隨著越來越多的觀察點偏離擬合直線，分數(shù)就會下降，這個隨著越來越多的觀察點偏離