安全系统工程(全).ppt

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1、7 系统危险控制系统危险控制 重点：重点：1、决策过程、决策要素；、决策过程、决策要素；2、掌握评分法、决策树法的决策过程；、掌握评分法、决策树法的决策过程；2021/9/24117 系统危险控制系统危险控制 7.1 安全决策概述安全决策概述 1）决策概念）决策概念 指人们在追求生存与发展过程中，以事物发展规律及指人们在追求生存与发展过程中，以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主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳(满意满意)准则准则和行动方案而进行的活动。和行动方案而进行的活动。2）安全决策的理解）安全决策的理解 决策是在价值判断的基础上作出选择。安全的价值或效决策

2、是在价值判断的基础上作出选择。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。断基础上的。2021/9/24227 系统危险控制系统危险控制 3）决策与评价关系）决策与评价关系 决策与评价既有区别，又有共同点。决策与评价既有区别，又有共同点。(1)决策和综合评价有决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素共同的理论基础和组成要素，其，其方法方法和步骤大致相同和步骤大致相同。(2)评价是指评价是指评价主体估测评价对象评价主体估测评价对象(客体客体)达到既定需求的达到既定需求的过程过程。它是根据既定的准则体系来测评客体

3、的各种属性量值及。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其满足主体需求的效用(价值价值)。决策是主体根据既定的准则考决策是主体根据既定的准则考察客体什么情况下的效用最优（价值）。察客体什么情况下的效用最优（价值）。(3)决策往往是决策往往是事前进行事前进行的选择，而系统评价大多在的选择，而系统评价大多在事后事后进行进行。(4)决策总是在决策总是在多个备选方案中作抉择多个备选方案中作抉择，而系统，而系统评价可以评价可以只对一个方案进行评判只对一个方案进行评判。2021/9/24337 系统危险控制系统危险控制4）决策的分类）决策的分类确定型决策、非确定型决策确定型决

4、策、非确定型决策 （1）确定型决策）确定型决策 定义：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。优方案。条件：条件：存在着决策者希望达到的一个明确目标存在着决策者希望达到的一个明确目标(收益大或损失小收益大或损失小)；只存在一个确定的自然状态；只存在一个确定的自然状态；存在着决策者可选择的两个或两个以上的抉择方案；存在着决策者可选择的两个或两个以上的抉择方案；不同的决策方案在确定的状态下的益损值可以计算。不同的决策方案在确定的状态下的益损值可以计算。2021/9/24447 系统危险控制系统危险控制 （2）非确定型

5、决策）非确定型决策 定义：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。况下的决策称为非确定型决策。包含：包含：风险型决策、完全不确定型决策风险型决策、完全不确定型决策 风险型决策：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，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。但要冒一定的风险。完全不确定型决策：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

6、息，在此情况下的决策就称为完全不确定型决策。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：风险型决策条件：存在着决策者希望达到的一个明确目标；存在着决策者希望达到的一个明确目标；存在着决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态；存在着决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态；存在着可供存在着可供决策者选择的两个或两个以上的抉择方案；决策者选择的两个或两个以上的抉择方案；不同的抉择方案在不同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；的自然状态下的益损值可以计算出来；每种自然状态出现的概率可每种自然状态出现的概率可以估算出来。以估算出来。2021/9/24557

7、系统危险控制系统危险控制1）决策要素）决策要素 （1）决策单元和决策者）决策单元和决策者 做出决策的主体（包括人和其使用的工具）（2）准则）准则(指标指标)体系体系 表征或反映备选方案属性(性能、参数)的指标或标准。（3）决策结构和环境）决策结构和环境 决策客体和条件 （4）决策规则）决策规则 属性值的排序方法（有最优规则和满意规则）。7.2 安全决策过程与决策要素安全决策过程与决策要素 2021/9/24667 系统危险控制系统危险控制2）决策过程）决策过程 2021/9/24777 系统危险控制系统危险控制 3）安全决策步骤）安全决策步骤 （1）确定目标）确定目标 目标应细化，可操作，并最

8、好能量化。目标应细化，可操作，并最好能量化。（2）明确安全价值准则）明确安全价值准则 实施决策的指标（效用），明确效用的确切指标，如：实施决策的指标（效用），明确效用的确切指标，如：风险度、事故率等。风险度、事故率等。（3）确定决策方案）确定决策方案 拟出可供选择的方案。拟出可供选择的方案。方案应完毕、可行、相互之间互斥。方案应完毕、可行、相互之间互斥。2021/9/24887 系统危险控制系统危险控制 （4）分析与评价（选择方案）分析与评价（选择方案）根据每个方案达到期望目的的程度进行加权划分。根据每个方案达到期望目的的程度进行加权划分。或采用经验法（拍脑袋法）、数学模型，对方案进行分析，优

9、或采用经验法（拍脑袋法）、数学模型，对方案进行分析，优选。选。（5）潜在问题的分析）潜在问题的分析 对备选决策方案，决策者要向自己提出对备选决策方案，决策者要向自己提出“假如采用这个方案，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。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。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。行为问题。（6）实施与

10、反馈）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、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。趋于完善并达到预期效果。2021/9/24997 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 1）ABC分析法分析法(主次图法主次图法)社会现象中，少数事物（社会现象中，少数事物（10%20%）对结果有）对结果有90%的决定作用。的决定作用。在安全领域就是：事故原因中的少数原因带来较大的在安全领域就是：事故原因中的少数

11、原因带来较大的 损失。损失。按照不同的指标和风险率进行分类和排序，找出其中主要危险或按照不同的指标和风险率进行分类和排序，找出其中主要危险或管理的薄弱环节。管理的薄弱环节。收集数据，进行统计分析收集数据，进行统计分析计算风险率或严重度各项指标计算风险率或严重度各项指标对计算结果进行排序，并绘图对计算结果进行排序，并绘图累加值小于累加值小于80%的为主要因素，其余次要因素。的为主要因素，其余次要因素。决策过程决策过程2021/9/2410107 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 2）智力激励法）智力激励法（1）专家评审法）专家评审法（2）德尔菲法）德尔菲法2021/9/2

12、411117 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 3）多属性决策法）多属性决策法概念：在两个或两个以上具有多个属性的可行方案中，选择概念：在两个或两个以上具有多个属性的可行方案中，选择一个较佳方案的分析判断过程。一个较佳方案的分析判断过程。决策基础：决策矩阵（方案集决策基础：决策矩阵（方案集+属性向量）属性向量）属性向量集属性向量集 方案的偏好信息方案的偏好信息决策方法：优势法（两两优势比较）决策方法：优势法（两两优势比较）连接法（设置切除值，连接法（设置切除值，“高过，低不过高过，低不过”原则）执行原则）执行 切除值可由低到高逐步变化切除值可由低到高逐步变化 分离法（选

13、择包含优势属性方案）分离法（选择包含优势属性方案）备选方案有多方面的特点，如何综合考虑这些特点，进行选择。备选方案有多方面的特点，如何综合考虑这些特点，进行选择。2021/9/2412127 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 4）决策树法（概率分析决策）决策树法（概率分析决策）决策树的结构决策树的结构 将影响安全决策方案的有关因素画成树状图。将影响安全决策方案的有关因素画成树状图。决策结点决策结点状态结点状态结点结果结点结果结点方案方案概率枝概率枝121581112130.80.30.40.950.880.82收益收益概率概率2021/9/2413137 系统危险控制系

14、统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 4）决策树法（概率分析决策）决策树法（概率分析决策）决策步骤：决策步骤：根据决策问题绘制决策树；根据决策问题绘制决策树；计算概率分支的概率值和相应的结果节点的收益值；计算概率分支的概率值和相应的结果节点的收益值；计算各状态点的收益期望值（多种时，求和）；计算各状态点的收益期望值（多种时，求和）；确定最优方案。确定最优方案。决策结点决策结点状态结点状态结点结果结点结果结点方案方案概率枝概率枝121581112130.80.30.40.950.880.82收益收益概率概率2021/9/2414147 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方

15、法 5）技术经济评分法）技术经济评分法（1）技术评价）技术评价确定技术性能项目和评价指标；确定技术性能项目和评价指标；分项进行指标评分；分项进行指标评分；技术指标总评价技术指标总评价分别计算技术评价和经济评价值，然后综合考虑。分别计算技术评价和经济评价值，然后综合考虑。2021/9/2415157 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 5）技术经济评分法）技术经济评分法（2）经济评价）经济评价按成本分析方法，求出各方案制造费按成本分析方法，求出各方案制造费Ci；确定理想制造费确定理想制造费CL，确定经济价值确定经济价值市场价市场价标准价格标准价格确定经济价值越大越好。确定经

16、济价值越大越好。2021/9/2416167 系统危险控制系统危险控制7.3 决策分析方法决策分析方法 5）技术经济评分法）技术经济评分法（3）技术经济综合评价）技术经济综合评价相对价相对价均值均值双曲线法双曲线法以以W大者为优，一般要求大者为优，一般要求w0.65。优度图优度图优势方案优势方案2021/9/2417177 系统危险控制系统危险控制（1）评分标准）评分标准 一般按一般按5分制评分：优、良、中、差、最差。当然也可按分制评分：优、良、中、差、最差。当然也可按7个等级个等级评分，这要视决策方案多少及其之间的差别大小和决策者的要求而定。评分，这要视决策方案多少及其之间的差别大小和决策者

17、的要求而定。（2）评分方法）评分方法 评分方法多数是采用专家打分的办法，即以专家根据评价目标对评分方法多数是采用专家打分的办法，即以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。为分值。（3）评价指标体系）评价指标体系 评价指标一般应包括三个方面的内容：技术指标、经济指标和社评价指标一般应包括三个方面的内容：技术指标、经济指标和社会指标。对于安全问题决策，若有几个不同的技术抉择方案，则其评价会指标。对于安全问题决策，若有几个不同的技术抉择方案，则其评价指标体系技术指标大致有如下内容：技术先进

18、性、可靠性、安全性、维指标体系技术指标大致有如下内容：技术先进性、可靠性、安全性、维修性、可操作性等；经济指标有成本、质量可靠性、原材料、周期、风修性、可操作性等；经济指标有成本、质量可靠性、原材料、周期、风险率等；社会指标有劳动条件、环境、精神习惯、道德伦理等。当然要险率等；社会指标有劳动条件、环境、精神习惯、道德伦理等。当然要注意指标因素不宜过多，否则不但难于突出主要因素，而且会造成评价注意指标因素不宜过多，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。结果不符合实际。7.3 决策分析方法决策分析方法 6）评分法）评分法2021/9/2418187 系统危险控制系统危险控制（4）

19、加权系数）加权系数 由于各评价指标其重要性程度不一样，必须给每个评价指标由于各评价指标其重要性程度不一样，必须给每个评价指标一个加权系数。为了便于工作于计算，一般取各个评价指标的加权一个加权系数。为了便于工作于计算，一般取各个评价指标的加权系数系数gi之和为之和为1。加权系数值可由经验确定或用判断表法计算。加权系数值可由经验确定或用判断表法计算。判断表法是将评价目标的重要性两两比较，同等重要各给判断表法是将评价目标的重要性两两比较，同等重要各给2分；分；某一项重要者则分别给某一项重要者则分别给3分和分和1分；某一项比另一项重要得多，则分分；某一项比另一项重要得多，则分别给别给4分和分和0分。将

20、上述对比的给分填入表中。分。将上述对比的给分填入表中。被比者被比者比比较较者者A AB BC CD Dk ki iA A1 10 01 12 20.0830.083B B3 31 12 26 60.2500.250C C4 43 33 310100.4170.417D D3 32 21 16 60.2500.250重要程度排序重要程度排序C CB B，D DA A2021/9/2419197 系统危险控制系统危险控制（5）计算总分）计算总分 计算总分也有多种方法，见表计算总分也有多种方法，见表5-3，可根据其适用范围选用，可根据其适用范围选用，总分或有效值高者当为首选方案。总分或有效值高者当为

21、首选方案。2021/9/2420207 系统危险控制系统危险控制7）模糊决策模糊决策 利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而对多利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而对多因素进行定量评价与决策，就是模糊决策。因素进行定量评价与决策，就是模糊决策。传统的安全管理，基本上是凭经验和感性认识去分析和处传统的安全管理，基本上是凭经验和感性认识去分析和处理生产中各类安全问题，对系统的评价只有理生产中各类安全问题，对系统的评价只有“安全安全”或或“不安全不安全”的安性估计。这样的分析，忽略了问题性质的程度上的差异，的安性估计。这样的分析，忽略了问题性质的程度上的差异，而这种差异有时是很重要

22、的。例如在分析和识别高处作业的危险而这种差异有时是很重要的。例如在分析和识别高处作业的危险性时，不能简单地划分为性时，不能简单地划分为“安全安全”、“不安全不安全”，而必须考虑，而必须考虑“危险性危险性”这个模糊概念的程度怎样。模糊概念不是只用这个模糊概念的程度怎样。模糊概念不是只用“1”（安（安全），全），“0”（不安全）两个数值去度量，而是用（不安全）两个数值去度量，而是用01之间一个实之间一个实数去度量，这个数就叫数去度量，这个数就叫“隶属度隶属度”。用函数表示不同条件下隶属。用函数表示不同条件下隶属度的变化规律称为度的变化规律称为“隶属函数隶属函数”，隶属度可通已知的隶属函数或，隶属度

23、可通已知的隶属函数或统计法求得。统计法求得。模糊决策主要分为两步进行：首先按每个因素单独评判，然模糊决策主要分为两步进行：首先按每个因素单独评判，然后再按所有因素综合评判。后再按所有因素综合评判。2021/9/2421217 系统危险控制系统危险控制（1）建立因素集）建立因素集 因素集是指以所决策（评价）系统中影响评判的各种因素为元素因素集是指以所决策（评价）系统中影响评判的各种因素为元素所组成的集合，通常用所组成的集合，通常用U表示，即：表示，即：各元素各元素ui（i=1，2，m）即代表各影响因素。这些因素通）即代表各影响因素。这些因素通常都具有不同程度的模糊性。常都具有不同程度的模糊性。例

24、如，评判作业人员的安全生产素质时，为了通过综合评判得出合理的值，可列出影响作业人员的安全生产素质取值的因素,一般包括:u1安全责任心；u2所受安全教育程度；u3文化程度；u4作业纠错技能；u5监测故障技能；u6一般故障排除技能；u7事故临界状态的辨识及应急操作技能。上述因素u1u7都是模糊的，由它们组成的集合，便是评判操作人员的安全生产技能的因素集。2021/9/2422227 系统危险控制系统危险控制（2）建立权重集）建立权重集 一般说来，因素集一般说来，因素集U中的各因素对安全系统的影响程度是不一样中的各因素对安全系统的影响程度是不一样的。为了反映各因素的重要程度，对各个因素应赋予一相应的

25、权数的。为了反映各因素的重要程度，对各个因素应赋予一相应的权数ai。由各权数所组成的集合：。由各权数所组成的集合：A称为因素权重集，简称权重集。各权数ai应满足归一性和非负性条件：2021/9/2423237 系统危险控制系统危险控制（3）建立评判集）建立评判集 评判集是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果评判集是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果所组成的集合。通常用所组成的集合。通常用V表示，即：表示，即：各元素各元素vi即代表各种可能的总评判结果。模糊综合评判的目的，即代表各种可能的总评判结果。模糊综合评判的目的，就是在综合考虑所有影响因素基础上，从评判集中得出一最佳就是在综

26、合考虑所有影响因素基础上，从评判集中得出一最佳的评判结果。的评判结果。2021/9/2424247 系统危险控制系统危险控制（4）单因素模糊评判）单因素模糊评判 单独从一个因素进行评判，以确定评判对象对评判集元素的单独从一个因素进行评判，以确定评判对象对评判集元素的隶属度，称为单因素模糊评判。隶属度，称为单因素模糊评判。设对因素集设对因素集U中第中第i个因素个因素ui进行评判，对评判集进行评判，对评判集V中第中第j个元素个元素vj的隶属度为的隶属度为rij，则按第，则按第i个因素个因素ui的评判结果，可得模糊集合：的评判结果，可得模糊集合：同理，可得到相应于每个因素的单因素评判集如下：同理，可

27、得到相应于每个因素的单因素评判集如下：将各单因素评判集的隶属度行组成矩阵，又称为评判（决策）矩阵。将各单因素评判集的隶属度行组成矩阵，又称为评判（决策）矩阵。分别对应分别对应Vj结果的可能性结果的可能性ui2021/9/2425257 系统危险控制系统危险控制（5）模糊综合决策）模糊综合决策 单因素模糊评判，仅反映了一个因素对评判对象的影响。要单因素模糊评判，仅反映了一个因素对评判对象的影响。要综合考虑所有因素的影响，得出正确的评判结果，这就是模糊综综合考虑所有因素的影响，得出正确的评判结果，这就是模糊综合决策。合决策。如果已给出决策矩阵如果已给出决策矩阵R，再考虑各因素的重要程度，即给，再考

28、虑各因素的重要程度，即给定隶属函数或权重集定隶属函数或权重集A，则模糊综合决策模型为：，则模糊综合决策模型为：评判集评判集V上的模糊子集，表示系评判集诸因素的相对重要程度。上的模糊子集，表示系评判集诸因素的相对重要程度。2021/9/2426267 系统危险控制系统危险控制例例：设评判某类事故的危险性，一般可考虑事故发生的可能性、事：设评判某类事故的危险性，一般可考虑事故发生的可能性、事故后的严重度、对社会造成的影响以及防止事故的难易程度。这故后的严重度、对社会造成的影响以及防止事故的难易程度。这4个个因素就可构成危险性的因素集，即：因素就可构成危险性的因素集，即：U=事故的发生的可能性（事故

29、的发生的可能性（u1），事故后的严重程度（），事故后的严重程度（u2），），对社会造成的影响程度（对社会造成的影响程度（u3），防止事故的难易程度（），防止事故的难易程度（u4）。由于因素集中各因素对安全系统影响程度是不一样的，因此，由于因素集中各因素对安全系统影响程度是不一样的，因此，要考虑权重系数。若评判人确定的权重系数用集合表示，即权重集为：要考虑权重系数。若评判人确定的权重系数用集合表示，即权重集为：建立评判集。若评判人对评判对象可能作出各种总的评语为危险性建立评判集。若评判人对评判对象可能作出各种总的评语为危险性很大、较大、一般、小，则评判集为：很大、较大、一般、小，则评判集为：V=

30、很大（很大（v1）、较大（）、较大（v2）、一般（）、一般（v3）、小（）、小（v4）2021/9/2427277 系统危险控制系统危险控制 对因素集中的各个因素的评判，可用专家座谈的方式来评定。具体做对因素集中的各个因素的评判，可用专家座谈的方式来评定。具体做法是，任意固定一个因素，进行单因素评判，联合所有单因素评判，得单法是，任意固定一个因素，进行单因素评判，联合所有单因素评判，得单因素评判矩阵因素评判矩阵R。如对事故发生的可能性（。如对事故发生的可能性（u1）这个因素评判，若有）这个因素评判，若有40%的人认为很大，的人认为很大，50%的人认为较大，的人认为较大，10%的人认为一般，没有

31、人认为会的人认为一般，没有人认为会发生，则评判集为：发生，则评判集为：（0.4，0.5，0.1，0）同理，可得到其他同理，可得到其他3个因素的评判集，即事故严重程度的评判集为：个因素的评判集，即事故严重程度的评判集为：（0.5，0.4，0.1，0）对社会造成影响程度的评判集为：对社会造成影响程度的评判集为：（0.1，0.3，0.5，0.1）防止事故难易程度的评判集为：防止事故难易程度的评判集为：（0，0.3，0.5，0.2）于是可将各单因素评判集的隶属度分别为行组成评判矩阵：于是可将各单因素评判集的隶属度分别为行组成评判矩阵：2021/9/2428287 系统危险控制系统危险控制事故危险性综合

32、评判模型为：事故危险性综合评判模型为：将将A和和R代入，计算：代入，计算：2021/9/2429297 系统危险控制系统危险控制B就代表评判集结果，但是因为就代表评判集结果，但是因为0.4+0.5+0.2+0.2=1.3，不容易看出，不容易看出百分比例关系，为此，可进行归一化处理：百分比例关系，为此，可进行归一化处理：也就是说，对这类事故就上述也就是说，对这类事故就上述4个因素的综合决策为：相当个因素的综合决策为：相当32%的评价人认的评价人认为危险性很严重，有为危险性很严重，有38%的人认为较严重，有的人认为较严重，有15%的人认为危险性一般，的人认为危险性一般，有有15%的评价人认为这类事故的危险性或风险性小。的评价人认为这类事故的危险性或风险性小。2021/9/2430307 系统危险控制系统危险控制7.4 危险控制基本原则危险控制基本原则1）危险控制目的）危险控制目的降低事故发生概率。降低事故发生概率。减少事故严重程度和每次事故经济损失。减少事故严重程度和每次事故经济损失。2）危险控制技术）危险控制技术宏观控制：法制、经济、教育宏观控制：法制、经济、教育微观控制：工程技术措施、管理措施微观控制：工程技术措施、管理措施2021/9/243131