第五章系統(tǒng)安全預(yù)則與決策

安全系統(tǒng)工程SafetySystemEngineering

5/24/20231第五章系統(tǒng)安全預(yù)則與決策5/24/20232主要內(nèi)容1.系統(tǒng)安全預(yù)測 2.系統(tǒng)安全決策5/24/202335.1系統(tǒng)安全預(yù)測1.安全預(yù)測分類（1）按預(yù)測對象的范圍分宏觀預(yù)測：是指對整個行業(yè)、一個省區(qū)、一個局（企業(yè)）的安全狀況的預(yù)測。微觀預(yù)測：是指對一個廠（礦）的生產(chǎn)系統(tǒng)或?qū)ζ渥酉到y(tǒng)的安全狀況的預(yù)測。（2）按時間長短分長（遠(yuǎn)）期預(yù)測：是指對五年以上的安全狀況的預(yù)測。它為安全管理方面的重大決策提供科學(xué)依據(jù)。中期預(yù)測：是指對一年以上五年以下的安全生產(chǎn)發(fā)展前景進(jìn)行的預(yù)測。它是制定五年計劃和任務(wù)的依據(jù)。短期預(yù)測：是指對一年以內(nèi)的安全狀態(tài)的預(yù)測。它是年度計劃、季度計劃以及規(guī)定短期發(fā)展任務(wù)的依據(jù)。

5.1.1安全預(yù)測概述5/24/202342．安全預(yù)測的基本原理系統(tǒng)安全預(yù)測同其他預(yù)測方法一樣，遵循如下的基本原理：（1）系統(tǒng)原則。系統(tǒng)安全預(yù)測是系統(tǒng)工程，因此，應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，以全局的觀點(diǎn)、更大的范圍、更長的時間、更大的空間、更高的層次來考慮系統(tǒng)安全預(yù)測問題，并把系統(tǒng)中影響安全的因素用集合性、相關(guān)性和階層性協(xié)調(diào)起來。（2）類推和概率推斷原則。如果已經(jīng)知道兩個不同事件之間的相互制約關(guān)系或共同的有聯(lián)系的規(guī)律，則可利用先導(dǎo)事件的發(fā)展規(guī)律來預(yù)測遲發(fā)事件的發(fā)展趨勢，這就是所謂的類推預(yù)測。根據(jù)小概率事件推斷準(zhǔn)則，若某系統(tǒng)評價結(jié)果其發(fā)生事故的概率為小概率事件，則推斷該系統(tǒng)是安全的；反之，若其概率很大，則認(rèn)為系統(tǒng)是不安全的。（3）慣性原理。對于同一個事物，可以根據(jù)事物的發(fā)展都帶有一定的延續(xù)性，即所謂慣性，來推斷系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢。所以慣性原理也可以稱為趨勢外推原理。應(yīng)該注意的是，應(yīng)用此原理進(jìn)行安全預(yù)測是有條件的，它是以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為前提，也就是說，只有在系統(tǒng)穩(wěn)定時，事物之間的內(nèi)在聯(lián)系及其基本特征才有可能延續(xù)下去。但是絕對穩(wěn)定的系統(tǒng)是不存在的，這就要根據(jù)系統(tǒng)某些因素的偏離程度對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正。預(yù)測方法從大的方面可分為經(jīng)驗推斷預(yù)測法、時間序列預(yù)測法及計量模型預(yù)測法。本節(jié)就其中的主要常見預(yù)測方法作一介紹。

5/24/202355.1.2回歸預(yù)測分析法1.一元線性回歸法

比較典型的回歸法是一元線性回歸法，它是根據(jù)自變量（x）與因變量（y）的相互關(guān)系，用自變量的變動來推測因變量變動的方向和程度，其基本方程式為5/24/20236【例5-1】表5-1是某礦務(wù)局1993～2002年頂板事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，試用一元線性回歸方法建立其預(yù)測方程。年度時間順序x死亡人數(shù)yx2xyy2199313013090019942244485761995318954324199644161616199751225601441998683648641999722491544842000810648010020019138111716920021051005025合計5/24/20237【解】將表中數(shù)據(jù)代入方程組（5-2）中，便可求出a和b的值，即故回歸直線的方程為5/24/20238在回歸分析中，為了了解回歸直線對實際數(shù)據(jù)變化趨勢的符合程度的大小，還應(yīng)求出相關(guān)系數(shù)。其計算公式如下：式中，

注意：相關(guān)系數(shù)時，說明回歸直線與實際數(shù)據(jù)的變化趨勢完全相符；時，說明x與y之間完全沒有線性關(guān)系。

5/24/20239將表5-1中的有關(guān)數(shù)據(jù)代入，說明回歸直線與實際數(shù)據(jù)的變化趨勢相符合。所以，可根據(jù)所建立的回歸直線預(yù)測方程對以后的死亡人數(shù)趨勢進(jìn)行預(yù)測。5/24/2023102.一元非線性回歸方法在回歸分析法中，除了一元線性回歸法外，還有一元非線性回歸分析法、多元線性回歸分析法、多元非線性回歸分析法等。例如：指數(shù)函數(shù)回歸分析基本公式：令：則：5/24/202311【例5-2】某礦2004年的工傷人數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表5-2，用指數(shù)函數(shù)進(jìn)行回歸分析。月份時間序號xi工傷人數(shù)yi11152.70812.7087.33322122.48544.9706.1753371.94695.8383.7874461.792167.1683.2115541.386256.9301.9316651.609369.6542.5897761.7924912.5443.2118871.9466415.5683.789941.3868112.4747.000101041.38610013.861.921111120.6961217.6230.480121210.00014400合計5/24/202312【解】對兩邊取自然對數(shù)得：令則：用一元線性回歸方程計算公式得：因，所以5/24/202313故指數(shù)回歸方程為求相關(guān)系數(shù)：，說明用指效曲線進(jìn)行回歸分析，在一定程度上反映了該礦工傷人數(shù)的趨勢。所以，可根據(jù)建立的回歸方程對以后工傷人數(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。5/24/2023145.1.3灰色預(yù)測法客觀世界是物質(zhì)的世界，也是信息的世界。但在工程技術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生態(tài)、軍事等領(lǐng)域，經(jīng)常會出現(xiàn)信息不完全的情況，如系統(tǒng)因素或參數(shù)不完全明確，因素關(guān)系不完全清楚，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完全知道，系統(tǒng)的作用原理不完全明了等。

信息完全明確的系統(tǒng)為白色系統(tǒng)。一個商店可看作是一個系統(tǒng)，在人員、資金、損耗、銷售等信息完全明確的情況下，可算出該店的盈利、庫存，可判斷商店的銷售態(tài)勢、資金的周轉(zhuǎn)速度等，這樣的系統(tǒng)是白色系統(tǒng)。

信息完全不明確的系統(tǒng)是黑色系統(tǒng)。如遙遠(yuǎn)的某個星球，也可看作是一個系統(tǒng)，雖然知道其存在，但體積多大，質(zhì)量多少，距離地球多遠(yuǎn)，這些信息完全不知道，這是一個黑色系統(tǒng)。

信息部分明確、部分不明確的系統(tǒng)為灰色系統(tǒng)。譬如糧食生產(chǎn)系統(tǒng)，肥料、種子、農(nóng)藥、氣候、土壤、勞力、水利、耕作、政策等都是影響糧食產(chǎn)量的因素，但難以確定全部因素，更難找到肥料、農(nóng)藥等諸因素與糧食產(chǎn)量的映射關(guān)系。顯然，糧食生產(chǎn)系統(tǒng)是一個灰色系統(tǒng)。安全系統(tǒng)具有典型的灰色特征。5/24/2023151.灰色組預(yù)測戴建模得方法設(shè)原類始離裙散數(shù)撓據(jù)序劉列按式它（5-匪7）對康其進(jìn)悄行一外次累冒加生寇成處追理，踏得到糠序列以序魄列為基饅礎(chǔ)建疤立灰凡色的雅生成濟(jì)模型對。k=轉(zhuǎn)1,擱2,宿…,膛N宗(盛5-舒7)式（5-廢8）稱雨為一側(cè)階灰澇色微恢分方煩程，布記為GM（1，1），風(fēng)式中α和μ為待搖辨識雹參數(shù)局。(5遠(yuǎn)-8灶)(5寫-1售0)一階一個父變量其中逐：α稱為冒發(fā)展?jié)窕覕?shù)緣瑞；μ稱為報內(nèi)生供控制括灰數(shù)孔。5/戲18辛/2顧02蘿3165/男18組/2慢02臂3175/超18稀/2言02滲318灰色鑄預(yù)測難檢驗窮一般縮慧有殘握差檢倚驗、悶關(guān)聯(lián)是度檢二、別模型檢踩驗（1）殘次差檢注驗按預(yù)洋測模宗型計勉算并將累減理生成然后惰計算盜原始室序列與的絕歪對誤銀差序越列及舉相對誤擠差序甩列。驗和懼后驗滲差檢嚼驗。5/店18紡/2瓣02蟲319（2）關(guān)寄聯(lián)度肆檢驗根據(jù)囑前面幻玉所述隔關(guān)聯(lián)占度的嶺計算胃方法泰算出與原令始序梁列的關(guān)趣聯(lián)系樹數(shù)，滾然后閘計算筍出關(guān)閉聯(lián)度，密根據(jù)擇經(jīng)驗噴，當(dāng)ρ=0懲.5時，塘關(guān)聯(lián)鵝度大嘩于0.設(shè)6便滿意菠了。5/釣18皮/2陣02債320（3）后窗驗差障檢驗a.計算著原始猾序列影標(biāo)準(zhǔn)洪差:5/榮18飄/2喇02它321b.計算橋絕對疏誤差劫序列偵的標(biāo)下準(zhǔn)差麻：c.計算果方差耀比：5/挨18屈/2擺02牛322d.計算健小誤旨差概墊率：令:，則：P>0細(xì).9縫5>0記.8筍0>0墳.7壺0≤0吳.7員0C<0供.3何5<0臘.5饒0<0華.6括5≥0看.6滴5好合格勉強(qiáng)翻合格不合嫂格5/扯18渾/2涌02課3235.心1.羊4馬爾你柯夫啦鏈預(yù)替測法5.銜2系統(tǒng)奴安全鉛決策5.愿2.寺1安全哈決策低概述1．安俗全決蜓策作劑用和愉目的（1）突毅出安泊全決午策在融安全密科學(xué)圣和安侄全管愛理中譯的地松位；（2）用陽“令希人滿外意”尺的準(zhǔn)斤則代峽替?zhèn)魍虢y(tǒng)決購策理言論的探“最零優(yōu)化合”準(zhǔn)戀則，監(jiān)提出昆了目骨標(biāo)沖交突、島創(chuàng)新申程序過、時雀機(jī)、豈來源貝和群報體處距理方用式等某一系離列有奪關(guān)決饅策程括序的蘿問題母；（3）強(qiáng)盞調(diào)在麗決策押中要融采用賠定量魔方法割和計受算技劣術(shù)，珍并重深視心柏理因妻素、河人際昆關(guān)系使等社雷會因緞素在淺決策誕中的圾作用萍。2．決扒策的均分類確定匯型決障策和庫非確鋼定型孔決策消。5/爽18船/2贈02條3243．安蠅全決攤策與獲決策爐要素(1）決割策過般程開始了解待解決的決策問題明確目標(biāo)、標(biāo)明準(zhǔn)則、辨識原理構(gòu)造模型并估計參數(shù)方案集X屬性集f1(x)…fn(x)決定價值判斷決策環(huán)境和自然狀態(tài)實施或重新評價提出問題明確目標(biāo)構(gòu)造模型分析、評價實施圖5-1典型的決策過程5/撲18械/2尼02靜3253．安鞠全決桌策與窮決策搬要素（2）決匙策要餅素決策跑的要侍素有裂：決佳策單探元和成決策層者、好準(zhǔn)則帳體系獲、決燈策結(jié)柱構(gòu)和商環(huán)境五、決壺策規(guī)副則等決策準(zhǔn)則準(zhǔn)則1準(zhǔn)則m1準(zhǔn)則2…子準(zhǔn)則1子準(zhǔn)則2子準(zhǔn)則m2……………方案n方案2方案1…總準(zhǔn)則層準(zhǔn)則層子準(zhǔn)則層方案層

圖5-2準(zhǔn)則體系的層次結(jié)構(gòu)5/展18姐/2內(nèi)02鑰3264．安書全決椒策過匯程（1）確勾定目尺標(biāo)從大們安全莖觀出臥發(fā)，鋪安全戴決策婦所涉著及的袍主要踢問題纏就是局保證谷人們驢的生識產(chǎn)安炕全、啦生活蝕安全徐和生票存安勵全。侵應(yīng)進(jìn)檔一步洽界定籃、分稅解和紡量化薦。生產(chǎn)糟安全趟是一步個總邁目標(biāo)聰，它悟可以欲分解智為預(yù)賽防事雜故發(fā)稅生，以消除識職業(yè)卸病和肥改善撕勞動沫條件貌。（2）確限定決順策方廣案擬出竹幾個夸可供修選擇匆的方頌案。將達(dá)球不到堂目標(biāo)葡基本愈要求薪的方儲案舍高棄掉卻，然冬后對蕉各個奮方案計進(jìn)行喪排序高。排聲在第皂一位藥的方足案也擾稱為腦備選連決策拉提案服。備鎖選決算策提墾案做定進(jìn)一徑步的傷慎重憑研究旺。5/壇18您/2瘦02疲3274．安丙全決掩策過庫程（3）潛化在問祥題或晉后果炭分析“假海如采沿用這稱個方燙案，享將要前產(chǎn)生半什么咬樣的閘結(jié)果稻？假竭如采虹用這府個方蕩案，倘可能憑導(dǎo)致揪哪些翻不良話后果墊和錯增誤？渣”甘。①人傍身安事全方鞏面里②人元的精懶神和周思想始方面逝③菌人的巷行為垂方面（4）實淋施與圍反饋實施啄過程拌中制夢定實提施規(guī)蝦劃、錢落實胖實施圣機(jī)構(gòu)淋、人胳員職宇責(zé)，西并及賣時檢燭查與蔑反饋剖實施假情況動，使照決策憑方案糖在實傻施過險程中欠趨于巷完善醉并達(dá)筒到預(yù)雷期效充果。5/底18仍/2滅02解3285.乒2.菌2確定系性多以屬性添決策肢方法5.毛2.緞3評分雪決策錘法5.姐2.脅4決策閥樹法5.晝2.爆5技術(shù)丙經(jīng)濟(jì)蘆評價夏法5.被2.咳6稀少棄事件董的風(fēng)織險決下策5.政2.途7模糊惠決策5/緞18高/2銷02粥3295.供2.厚4決策賠樹法決策混樹分宋析方袋法又社稱概迎率分吧析決碌策方暑法。針決策齡樹法噴是一與種演令繹性傅方法姿，即模是一庭種有徑序的那概率嚷圖解鹿法。1.決策纖樹形表示明決策顏點(diǎn)，恥從它富引出紫的分影支叫籍方案濁分支漫，分既支數(shù)誕即為拴提出差的方艇案數(shù)垮。表示亡方案析節(jié)點(diǎn)拳（也暈稱自羨然狀棍態(tài)點(diǎn)描）。鄭從它瀉引出怕的分貫支稱梢為概豪率分叢支，菜每條錢分支康上面遮應(yīng)注全明自銳然狀擱態(tài)（乖客觀騰條件遞）及白其概殲率值低，分荷支數(shù)叔即為辨可能猾出現(xiàn)初的自妻然狀旗態(tài)數(shù)購。表示熄結(jié)果幕節(jié)點(diǎn)收（也泥稱末棒梢）睡，它因旁邊示的數(shù)桿值是襖每一偶方案潛在相蠅應(yīng)狀脈態(tài)下犧的收汁益值吼。5/荒18個/2紡02繩3305.跟2.斯4決策招樹法圖5-3決策樹示意圖2.決策卡步驟首先賽根據(jù)椒決策訴問題侄繪制母決策寺樹；容計算圍概率恥分支杏的概倆率值艦和相紛應(yīng)的魚結(jié)果膜節(jié)點(diǎn)扛的收孟益值首；計列算各逼概率莫點(diǎn)的蹦收益骨期望境值；橋確定套最優(yōu)鑄方案昌。3.決策事樹分盈析法漂的優(yōu)晚點(diǎn)（1）決吃策樹淺能顯鄰示出桶決策懂過程匆，不尸但能棵通觀薦決策異過程錢的全胡局，路而且艘能在找此基呆礎(chǔ)上艇系統(tǒng)悶地對斑決策紐奉過程奧進(jìn)行嶼合理腹分析羨，集衡思廣注益，錫便于雙做出翠正確虹決策歇；（2）決撈策樹繁顯示雄能把坊風(fēng)險甩決策時的各言個環(huán)灣節(jié)聯(lián)愉系成眾一個駝統(tǒng)一屋的整唯體，殲有利區(qū)于決扎策過牢程中索的思憶考，雜能看近出未忙來發(fā)竊展的蔥幾個常步驟超，易手于比總較各秀種方召案的總優(yōu)劣預(yù)；（3）決拉策樹庭法既協(xié)可進(jìn)額行定摘性分階析，役也可瘋進(jìn)行長定量束分析源。5/攤18盯/2養(yǎng)02秀331【例5-喜6】某廠喬因生梯產(chǎn)需元要，慚考慮換是否梨自行具研制蠅一個塵新的幅安全蝕裝置喘。首蒼先，婚這個憲研制傻項目混是否衫需要吳評審絹，如絮果評竊審，憂則需扒要評舅審費(fèi)50敵00元，芳不評丟審，險則可我省去節(jié)評審合費(fèi)用經(jīng)。如每果決扁定評切審，滿評審治通過妨概率國為0.由8，不灰通過融的概鴿率為0.翅2。每豈種研漫制形善式都偶有失爬敗可乒能，妄如果恰研制摔成功塊（無仙論哪澤一種漂形式造），腳能有6萬無飼收益味；若童采用軋“本畝廠獨(dú)尿立完膠成”皺形式獻(xiàn)，則桌研制寒費(fèi)為2.夸5萬元房誠，成壞功概灑率為0.屯7，失爽敗概差率為0.倆3；若扁采用坦“外但廠協(xié)叔作”似形式廣（包京括先皇評審姿），疫則支景付研蠶制費(fèi)體用為4萬元溜，成回功概賞率為0.展99，失忽敗概蚊率為0.獻(xiàn)01。針監(jiān)對上眨述問腫題，照需要稱進(jìn)行瘡決策糟。5/談18揪/2模02甩