（船舶与海洋工程专业论文）秦皇岛326项目作业管理的风险分析和评估研究.pdf

摘要 风险已成为海洋工程项目中所面临的主要问题。工程项目中，尤其是海洋 工程项目中风险因素的不确定性，是进行风险分析的主要障碍。如何进行合理 的、有效的、可操作的风险管理已成为风险管理者研究的重要问题之一。 本文针对国内外风险分析现状，对风险分析、风险评价及风险管理进行了 系统的、全面的总结和阐述，提出了海洋工程项目风险分析的改进的数学模型 和进行风险分析的主要步骤。以q h d 3 2 6 项目为例，利用概率风险评价、模 糊风险评价等几种方法对项i i 实施过程中出现的主要问题进行了风险评估。并 且有针对性的对项目实旌管理组织机构以及管理人员进行了合理的，全面的风 险分析，得出了结论并提出了有效的改进措施。 关键词：风险分析，风险管理，模糊风险评价，组织机构。 a b s t r a c t r i s k sh a v ea l r e a d yb e c o m eo n eo ft h em o s td a n g e r o u sp r o b l e m si n o f f s h o r ee n g i n e e r i n g p r o j e c t s i n t h ee n g i n e e r i n g p r o j e c t s ，e s p e c i a l l yt h e o f f s h o r ee n g i n e e r i n gp r o j e c t s ，t h eu n c e r t a i n t yo fr i s ke l e m e n t sh a sb e c o m e t h em a i no b s t a c l eo fr i s ka n a l y s i s t o d a y t of i n do u tar e a s o n a b l e ，e f f i c i e n t ， o p e r a b l em e t h o do fr i s km a n a g e m e n ti s o n eo ft h em o s ti m p o r t a n ta i m so f r i s ka n a l y s i sr e s e a r c h e r s b a s e do nt o d a y ss t a t u so fr i s ka n a l y s i sb o t hd o m e s t i ca n da b r o a d t h ee s s a yh a sad e e p ，g e n e r a ls u m m a r i z a t i o na n de x p a t i a t i o na n db r i n g s f o r w a r da d v a n c e dm a t h e m a t i cm o d e l sw i t ht h em a i np r o c e s so ft h er i s k a n a l y s i si nt h eo f f s h o r ee n g i n e e r i n gp r o j e c t s w i t ht h em e t h o do ff u z z yr i s k a n a l y s i s a n d p r o b a b i l i t y r i s k a n a l y s i s ，i t t a k e sq h d 3 2 6 p r o j e c tf o r a n e x a m p l e a n dh a sar i s ka s s e s s m e n to nt h em a i np r o b l e m s c r o p p e du d i nt h e p r o c e s so ft h ep r o j e c t w i t ht h eg e n e r a l ，r e a s o n a b l e ，p e r t i n e n tr i s ka n a l y s i s o ft h ea d m i n i s t r a t i o nt e a ma n dm a n a g e m i tb r i n g so u tt h ec o n c l u s i o na n d a s e r i e so fi m p r o v e m e n tm e a s u r e s k e yw o r d s ：r i s ka n a l y s i s ，r i s km a n a g e m e n t ，f u z z yr i s ka n a l y s i s a d m i n i s t r a t i o nt e a m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特剐加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得l 苤叠盘堂或其他教育机构的学位或证 书丽使用过的材料。与我一同工作妁同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字目期：k 娜2 ，年? 月j ，目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨洼盘生有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨盗叁生可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密鑫勺学位论文在解密居适用本授权说明) 学位论文作者签名 签字日期：h ，二年月，日 铷虢巍 签字日期：如母年、7 月jj e i 秦莹岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 第一章概述 第一节风险管理现状与趋势 风险管理( r i s km a n a g e m e n t ) 一词出现于本世纪5 0 年代的美国。近年 来，在理论和实践方面均有很大程度的进展与普及，现在已逐渐成为引起各国 政府和企业高度重视的管理学科，而为世人瞩目。纵观几十年来风险管理科学 的发展历程，可以总结出三大趋势。 一、风险管理由发达国家向发展中国家延伸 1 风险管理起源于发达国家 美国是风险管理的发源地，其发展历程如下： 1 9 5 0 莫布雷( m o w b r a y ) 等人的合著的保险学一书中闸述了“风 险管理”概念。 1 9 6 0 一一美国保险管理协会( “a m e r i c a ns o c i e t yo fi n s u r a n c e m a n a g e m e n t ”，简称a s i m ) 纽约分社与亚普沙那大学( u p s a l a ) 合作首 次试验开设为期十二周的风险管理课程。 1 9 6 1 印第安那大学赫奇斯教授( j e d w a r dh e d g e s ) 主持成立了 a s l m 的“风险及保险学课程概念”特别委员会，并发表风险与保险学 课程概念一文，为该学科领域的培训与教育指明方向。 19 6 3 梅尔( m e h r ) 和赫奇斯( h e d g e s ) 合著“r i s k m a n a g e m e n t i n b u s i n e s se n t e r p r i s e ”。该书后来成为该学科领域影响最为深远的历史文 献。 1 9 8 2 美国保险管理协会( a s i m ) 更名为风险与保险管理协会( “r i s k i n s u 阳n c em a n a g e m e n ts o c i e t y ，简称r i m s ) ，这标志着风险管理从原 来意义上的用保险方式处置风险转变到真正按照风险管理的方式处置风 险。 1 9 8 3 美国r i m s 年会上世界各国专家学者共同讨沧并通过了“1 0 1 务风险管理准则”，以作为各国风险管理一般准则。( 其中包括风险识别与 衡量、风险控制、风险财务处理、索赔管理、职工福利、退休年金、国际 风险管理、行政事务处理、保险单条款安排技巧、交通、管理哲学等) 。 值得一提的是美国在风险管理的职业教育与培训方面是相当出色的。七十 年代中期全美的多数大学工商管理学院及保险系都已普遍开设风险管理课程， 秦皇岛3 2 6 项i r 作业管理的风险分析与评估研究 为工商企业输送了大批专门人才。宾夕法尼亚大学的保险学院还举办风险管理 资格考试，如果通过该项考试即可获得a r m ( a s s o c i a t e i nr i s km a n a g e m e n t ) 学位证书，该证书具有相当的权威，获得证书即表明已在风险管理领域取得一 定的资格，为全美和西方国家认可，是从业的重要依据。 与美国相比，英国的风险研究有其自己的特色。在“r i s k a n a l y s i s f o rl a r g e p r o j e c t s ：m o d e l s ，m e t h o d sa n dc a s e s ”书中，南安普敦大学会计与管理科 学系主任c b c h a p m a n 教授提出了“风险工程”的概念，他认为风险工程是 对各种风险分析技术的集成，以更有效的风险管理为目的，范围更广，方式更 加灵活。该框架模型的构建弥补了单一过程的风险分析技术的不足，使得在较 高层次上大规模地应用风险分析领域的研究成果成为可能，英国除了有自己的 成熟理论体系外，许多学者还注意把风险分析研究成果应用到大型的：e 程项p i 当中。如，1 9 8 6 年在北海油田输油管道的铺设过程中，由于采用了风险分析的 方法，从而提高了该项目的安全系数，而且降低了成本。此外，英国工商业界 开展风险管理活动也是十分活跃，设有工商业风险经理和保险协会( a i r m l c ) 、 特许保险学会等，以推动本国的风险管理作出了卓越贡献。英美两国的风险研 究方面各有所长，且具有很强的互补性，代表了该学科领导的两个主流。 德、法、日等发达国家的风险管理都是在美国理论体系下发展起来的。日 本是继承美国的“风险管理”模式。1 9 8 8 年日本风险管理学会成立。1 9 9 0 年 关西大学教授龟井利明出版了风险管理的理论与实务一书。各大学也相继 开设了风险管理课程。象其它的西方先进理论技术一样，“风险管理”在日本起 步虽晚，但成果颇丰，逐渐形成了一套适合其本圉的理论体系。 2 风险研究在发展中国家和地区 发达国家在风险管理方面的丰硕成果对发展中国家的新兴工业有着很强的 吸引力。随着跨国公司的扩张和垄断资本的输出也很自然地把风险管理带到了 这些国家和地区。 中国台湾省风险管理在八十年代中期从美国传入。美籍华人段开龄博士是 美国风险管理运动的早期参与者之一。段博士是岛内发起并推动了风险管理运 动。其间论文、著作颇多。在台湾尤以宋明哲先生的风险管理一书最具代 表性。与美国不同的是，美国的风险管理运动发源于企业界，然后才有该领域 的研究和探讨，而台湾却恰恰相反。因此尽管在学术界十分活跃，但在实际应 用中成效并不显著。正如段博士所指出的“迄今目前，风险管理的观念及 实务，仍为台湾的工商企业漠视，未能积极付之实旋”。 1 9 8 7 年为推动风险管理在发展中国家的推广和普及，联合国出版了关于风 】程 m i 。学位论文 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 险管理的研究报告“t h ep r o m o t i o no f r i s k m a n a g e m e n t i n d e v e l o p i n g c o u n t r i e s ”f u n c t s td e c u m b e n tn 0 t o b c 3 2 1 8o f1 4 ”j a n u a r y1 9 8 7 ) 。 在我国，随着经济的开放、搞活和建设事业的进一步发展，科学技术不断 进步，复杂的大型综合工程项目( 如三峡工程) 的上马和大型企业集团的组建， 甚至我们国家整个改革丌放大业，都是一项复杂的系统工程，都需要认真考虑 风险问题，所以近几年，风险管理在我国陆上油田管理部门，于1 9 9 4 年开始 着手风险分析和管理探索，委托天津大学建工学院( 原海洋与船舶工程系) 进 行“淮河跨越大桥的安全寿命与风险分析”，节约了上亿元的重建费，之后又委 托天津大学完成了管道系统的安全风险评估方法研究。我们在借鉴国外研究成 果的基础上，逐渐形成适合我国的风险评估体系。 从以上风险研究的发展历程可以看出，工业化水平的提高，是风险研究发 展的第一推动力，人们在追求高度现代化文明的同时，不能不熏视与推动对风 险管理这一现代化科学管理技术的研究和应用。 二、风险研究的领域不断扩大 1 由单一的企业风险研究转达向个人、家庭及社会的多主体多角度的风险 研究，尽管企 l k n , 险管理一直是该学科领域发展的主导方向，但近年来各方而 表现出来的对个人风险、家庭风险及社会风险的重视说明风险管理研究的重点 正走向多极化。 2 由传统风险行_ t k i 句其它新兴行业扩展，风险管理学科的发展与l i2 1 1 , 化进 程是同步的，六十年代以来大规模集成电路及计算机技术的发展给工业发展注 入了新的活力，同时也为风险管理提供了广阔的发展前景。八十年代以前风险 研究还主要集中在核能、化工、军工等技术含量高的新兴行业进行。同时随着 人们对身体健康生活环境的关注和要求程度日益提高，农业及医疗卫生的风险 研究也迅速发展起来，各方面专著及大型国际年会、专题研讨会进一步推动了 该学科的交流与发展。 三、风险分析模型技术日益丰富并逐渐趋于成熟 现代数学和计算机技术的迅猛发展为风险研究提供了大量的模型技术。 1 9 9 2 年英国雷汀( r e a d i n g ) 大学建筑管理工程系教授s t e v ejs i m i s t e r 进行了一项风险分析模型技术应用方面的调查。调查的对象是英凼项目管理者 协会的3 7 名会员。这里引用其中的两部分调查结果。 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析l j 评估研究 风险分析模型技术应用情况 工程风险分析技术一览表 使用情况e ( ) 分析技术a ( )b ( )c ( )d ( ) 01234 保险对照表7 6 8485 6 4 4 智暴法3 84 822 8841 6 事件树4 44 81 6 1 6 1 6 1 6 模糊数学3 25 243 64 13 14 6 蒙特卡罗模拟 84 44 64 05 6 5 21 2 德尔菲法6 43 41 62 0 5 56 9 事故树法5 422 43 65 6 5 24 敏感性分析6 01 22 03 64 0 2 4 注：a ：经常使用；b ：过去使用，但已不再考虑；c ：知道该技术，但还 未使用：d ：还未听说过；e ：每一技术在项目周期各阶段的应用情况。( o ：没 使用；1 ：立项，投标：2 ：设计，计划；3 ：实施；4 ：后评估) 可以看出一些传统的技术仍是风险分析的主要工具，如对照表法、蒙特卡 罗模拟、计划评审技术和敏感性分析等。这些技术的特点是方法简单、易于理 解、数据采集较容易，而且有相当比较成熟的计算机软件支持，其它一些相对 较高的技术不如传统方法用广泛，但新方法数学抽象能力强，对一些复杂的项 目系统具有很强的描述能力，而且有的模型还可以给管理者提供直接的决策支 持。 最新资料表明，一些新的模型技术也开始取得应用成果： ( 1 ) 综合应急评审与响应技术( s n e r g i s t i cc o n t i n g e n c ye v a l u a t i o na n d r e s p o n s et e c h n i g n e s ，简称：s c e r t ) 是由1 9 7 6 年c b c h a p m a n 等人 提出的。它通过活动风险响应图把活动、风险、对策有效地联系起来， 以达到控制风险、降低风险损失的最终目的。该模型是一个框架模型，以c i m 模型为基础算法，可以同时考虑风险因素独立和相关问题。从其结果输出看， 既可以表示完成某一活动的工期或费用也可以表示在一段时间内可能完成的 4 秦单岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 r 作量，柔性的输出是该模型较之于其它模型的一大进步，另外s c e r t 还 通过风险响应结点的概率分枝把系统结构本身的不确定性考虑进来，这是以 往其它模型所不具备的。 ( 2 ) 风险评审技术( v e r t ) 是由m o e l l e rg l 提出的，并研制成v e r t 一3 是该技术的最新应用版本，它是一种全新的计算机模拟风险决策网络技 术，不仅能分析完成计划的程度、显示各项指标的范围、性能与费用水下， 同时还能突出显示关键最优路线，提供成功的可能性和失败的风险度。 ( 3 ) 影响图技术( i n f l u e n c ed i a g r a m ) 是由h o w a r d 和m a t h e s o n 提出 的，它是概率估计和决策分析的图型表现，是将贝叶斯条件概率定理应用于 图论的成果，由于影响图能清晰表达变量间的相关关系，所以它从诞生开始 便得到了广泛的关注，但由于该方法技术复杂，如何大规模应用到实际问题 中尚处于探索之中。 ( 4 ) 应用模糊数学 存风险分析过程中，许多风险因素是不确定的，而且很难用经典数学进 行运算，尤其像社会的、人的行为、素质等，如何准确地描述其对系统的风 险值的影响强度及范围，运用模糊数学方法进行计算，较准确得出其精确解。 因此，本文应用模糊数学方法与概率分析法、事故树法、事件树法互相应证， 很好地解决了本研究难以确定的问题。 总之，风险分析模型技术在不断发展并日趋完善，多平台、梯度式的发 展模式是风险分析模型技术的重要特征。 第二节风险评估与风险管理的基本概念 1 风险( r i s k ) ：特定危险事件的发生概率及损失程度的综合描述。 数学表达式r = f ( 只，d ) 式中p r 风险概率 d 一损失概率 危险事件：人员伤亡、财产损失、对环境的破坏、对 生产的影响等不愿意发生的事件。 2 风险分析( r i s k a n a l s y s ) ：对给定系统进行危险辨识、概率计算、 后果估计的全过程。 ( 1 ) 危险辨识：对特定系统的危险进行定义，并寻找全部危险 丁程硕士学位论文 秦呈岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 事件。其方法有：故障树法、事件树法、智暴法、德尔菲法等。 其主要步骤为： 1 ) 收集全部资料，查清楚未知数的数量。 2 ) 确定研究目标的变量和关键性变量。 3 ) 根据其工艺、过程、结构系统等建立分析模型。 4 ) 计算其风险概率。 ( 2 ) 频率分析：分析特定系统危险发生的频率或概率。 ( 3 ) 后果特定危险在特定环境下，可能导致的各种事故后果及其 可能造成的损失，包括情景分析和损失分析。 1 )情景分析：分析特定危险在特定环境下可能导致的各种后 果。 2 )损失分析：分析特定后果对其它事物的影响；并进一步得 出其对某一部分造成的损失。 3 风险评价( r i s ke v a l u a t i o n ) 在风险分析的基础上，确定相应的风险标准，判断该系统是否可被 接受，是否需要采取进一步的安全措施。 4 风险评估( r i s ke s t i m a t e ) 风险评估就是指风险分析与风险评价的全过程。 5 风险控制( r i s kc o n t r 0 1 ) 在风险评估的基础上，提出措施和对策，降低风险的过程称为风险 控制，主要方法有：风险回避、损失控制、损失预防、风险转移和风险 自留。 6 风险管理( r i s k m a n a g e m e n t ) 是指包括风险评估和风险控制的全过程。它是一个以最低成本将风 险控制在最合理水平的动态过程，通过对风险管理的实施，能够有效地 将风险控制在决策者预定的界限之内。实现以最小成本获得最大安全保 障。 7 风险管理内容层次图 风险管理的基本内容包括：风险分析、风险评价和风险控制。如图 秦皇岛3 2 6 项i ：1 伯i p 管理的风险分析与评帖刊f 究 1 所示。 系统活动：决策活动和执行活动。其中决策是管理的核心，决策活 动的可靠程度，以及决策后果的好坏，在很大程度上取决于系统分析活 动的科学性和艺术性。所以系统分析活动与决策过程必然是紧密联系。 8 风险管理周期图 根据系统分析和决策的关系图， 险评价和风险决策三个阶段来实现。 风险管理周期可以用风险分析、风 图1 所示。 图1风险管理的内容层次图 工程硕士学位论文秦里岛3 2 - 6 项目作业管理的风险分析与讦洁研究 第二章风险分析方法 第节风险辨识 一、风险辨识的一般步骤 在进行风险辨识之前，首先应该明确进行分析的系统，进行系统界定：再 将复杂的系统分解成比较简单的容易认识的事物，然后就可以根据收集的资料 和分析人员的衡量，采用一定的方法对系统进行风险辨识，找出风险影响因素， 具体步骤如图2 。 1 确定系统 明确所分析的系统，并且界定系统的功能和分析范围。 2 调查收集资料 调查生产目的、工艺过程、操作条件和周围环境。收集设计说明书， 本单位的生产经验，国内外事故情报及有关标准、规范、规程及各种基本 数据库信息等资料。 确调系 选分识 定查统择 析 别 系收功 分识 风 统集能 析别 险 资分方风 影 料解法险 响 因 性 素 iii lf 图2 风险辨识程序 3 糸统功能分解 一个系统是由若干个功能不同的子系统组成的，如动力、设备、燃料 供应、电力供应、控制仪表、信息网络等，其中还有各种联接结构，同样 了系统也是由功能不同的子子系统或部件、元件组成，为了便于分析，按 系统工程的原理，将系统进行功能分解，并给出功能框图，表示它们之间 的输入、输出关系。功能框图如图3 所示。 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 矧3 功能分解图 4 选择分析方法 适于危险辨识的方法很多，象德尔菲法、智暴法、结构系统可靠性原 理、事故树法、事件时序树法、模糊数学方法等，这些方法各有所长，分 析者应根据自己对各种方法的熟悉程度和具体的分析对象选择适合的分析 方法。本文综合应用上述各种方法。 5 分析识别危险性 确定危险类型、危险来源、初始伤害及其造成的风险性，对潜在的危 险点要仔细判定。 6 识别风险影响因素 在分析、识别危险性的基础上，找出具体的危险因素，即风险影响因 素，区别主次，从而建立合理的风险评价指标体系。 二、风险辨识的方法 1 事故树法( f a u l tt r e ea n a l y s i s f t a ) f t a 是美国贝尔电话实验室的维森( h a w a t s o n ) 提出的，最先用于 民兵式导弹发射控制系统的可靠性分析。事故树分析是一种表示导致灾害 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 事故的各种因素之间的因果及逻辑关系图。也就是存设计、运营或作业过 程中，通过对可能造成系统事故或导致灾害后果的各种因素( 包括硬件、 软件、人、环境等) 进行分析，从而确定故障原因的各种可能组合方式。 ( 1 ) 事故树分析方法的特色： 事故树分析是一种图形演绎方法，是故障事件在一定条件下的逻 辑推理方法。它可以就某些特定的故障状态，作逐层次深入的分析，分 析各层次之间各凶素的相互联系与制约关系，即输入( 原因) 与输出( 结 果) 的逻辑关系，并且用专门符号表示出来。 事故树分析能对导致灾害或功能事故的各种因素及其逻辑关系作 出全面、简洁和形象的描述，为改进设计、制定安全技术措施提供依据。 事故树分析不仅可以分析某些元、部件故障对系统的影响，而且 可对导致这些元、部件故障的特殊原因( 人的因素、环境等) 进行分析。 事故树分析可作为定性评价：也可定量计算系统的故障概率及其 可靠性参数，为改善和评价系统的安全性和可靠性，减小风险提供定量 分析的数据。 事故树是图形化的技术资料，具有直观性，即使不曾参与系统设 计的管理，操作和维修人员通过阅读也能全面了解和掌握各项风险控制 要点。 ( 2 ) 事故树分析的程序 事故树分析的程序，常因评价对象、分析目的、粗细程度的不同而不同， 但一般可按如下程序进行，见图4 。 熟悉系统 全面了解系统的整个情况，包括系统性能、工作程序、各种重要的参数、 作业情况及环境状况等，必要时绘出工艺流程图及其布置图。 调查事故 尽量广泛地了解系统的事故。既包括分析系统已发生的事故，也包括未 来可能发生的事故，同时也要调查外单位和同类系统发生的事故。 确定顶上事件 所谓顶上事件就是我们要分析的对象事件系统失效事件。对调查的 事故，要分析其严重程度和发生的频率，从中找出后果严重且发生概率大的 事件作为顶上事件。也可事先进行危险性预先分析( p h a ) 、故障模式及影 响分析( f m e a ) 、事件树分析( e t a ) ，从中确定顶上事件。 秦皇岛3 2 6 项曰作业管理的风险分析与评估研究 调查原因事件 调查与事故有关的所有原因事件和各种冈素，包括机械设备故障；原材 料、能源供麻不正常( 缺陷) ；生产管理、指挥和操作上的失误与差错；环境 不良等等。 建造事故树 图4 事故树分析的一般程序 这是事故树分析的核心部分之一。根据，卜述资料，从顶上事件开始，按 照演绎法，运用逻辑推理，一级一级找出所有直接原因事件，直到最基本的 原因事件为止。按照逻辑关系，用逻辑门连接输入输出关系( 即上下层事件) ， 画出事故树。 修改、简化事故树 在事故树建造完成后，应进行修改和简化，特别是在事故树的不同位置 存在相同基本事件时，必须用布尔代数进行整理化简。 定性分析 求出事故树的最小割集或最小径集，确定各基本事件的结构重要度大 小。根据定性分析的结论，按轻重缓急分别采取相应剥策。 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 项1 1 1 作业管理的风险分析与评估研究 定量分析 定量分析应根据需要和条件来确定。包括确定各基本事件的故障率或失 误率，并计算其发生概率，求出顶卜- 事件发生的概论，同时对各基本事件进 行概率重要度分析和临界度分析。 制定安全对策 建造事故树的目的是查找隐患，找出薄弱环节，查出系统的缺陷，然后 加以改进。在对事故树全面分析之后，必须制定安全措施，防止灾害发生。 安全措施应在充分考虑资金、技术、可靠性等条件之后，选择最经济、最合 理、最切合实际的对策。 ( 3 ) 事故树构成 事故树中使用的符号通常分为事件符号和逻辑门符号，有时事故树规 模很大时，可以用转入和转出符号来简化。 事件符号： 一般有如图5 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 四种。 口o q ( a )( b ) ( c )( d ) 图5 事件符号 ( a ) 矩形符号顶上事件或中间事件 ( b ) 圆形符号基本原因事件即基本事件 ( c ) 菱形符号表示省略事件或二次事件 ( d ) 房形符号表示正常事件 逻辑门符号： 逻辑门符号是表示相应事件的连接特性符号，用它可以明确表示该 事件与其直接原因事件的逻辑连接关系。一般可以用如下两种逻辑门连 接。 工程硕士学位论文秦阜岛3 2 - 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 生。 aa b 1b 2b 1b 2 ( a )( b ) 图6 与门；或门符号 ( a ) 与门表示只有所有输入事件b 1 、b 2 都发生时，输出事件a 才 发生。 ( b ) 或门表示输入事件b 1 、b 2 中任一事件发生时，输出事件a 发 ( a ) ( b ) 图7 转移符号 ( a ) 转移符号表示这个部分树由此转出，并在三角形内标出对应的 数字，表示向何处转移。 ( b ) 转入符号表示连接的地方是相应转出符号连接的部分树转入的 地方。三角形内标出从何处转入，转出转入符号内的数字一一对应。 一般事故树如图8 所示。 t 程硕十学位论文 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 图8 事故树分析图 2 智暴法 集思广义是头脑风暴( b r a i n s t o r m i n g ) 意译，可以在一个小组内进行， 也可以由各个单位人完成，然后将他们的意见汇集起来。如果采取小组开 会的形式，参加人以五人左右为宣。参加人应没有压力和约束，如不要有 直接领导人参加等。智暴法用于风险辨识，就要提出类似的这样的问题： 如果进行某项工程，会遇到那些危险，其危害程度如何。可以看出，这种 会议比较适合于所讨论的问题比较单纯，目标比较明确的情况。如果问题 牵涉面太广，包含的因素太多，那就要首先进行分析和分解，然后再采用 此法。当然，对智暴的结果还要进行详细的分析，既不能轻视，也不能卣 目接受。一般来说，只要有少数儿条意见得到实际应用，就算很有成绩了， 有时一条意见就可能带来很大的社会、经济效益。既便除原有分析结果以 外的所有智暴产生的新思想都被证明不实用，那么智暴作为对原有分析结 果的一种讨论和论证，对领导决策也是很有好处的。本研究作为最后确定 方案和审定使用。 工程硕士学位论文 秦争岛3 2 6 项日作业管理的风险分析与详估研究 3 德尔菲方法 德尔菲方法表示集中众人智慧预测的意思，是专家估计法之一，可用 于很难用数学模型描述的某些风险的辨t 中。它有三个特点：参加者之问 相互匿名、对各种反应进行统计处理、带动反馈地反复往求意见。为保证 结果的合理性，避免个人权威、资历、财、劝说、压力等因素的影响。在 对预测结果处理时，主要应考虑专家意见的倾向性和一致性，所谓一致性 是指专家意见的主要倾向是什t 么，或大多数意见足什么，统计上称此为集 中趋势。所谓一致性是指专家意见在此倾向性意见周围分散到什么程度， 统计上称此为离散趋势。意见的倾向性和一致性这两个方面对风险辨识或 其他预测和决策箸都是需要的，专家的倾向性意见常被作为主要参考依据， 而一致性程度则表示这一倾向意见参考价值的大小，或其权威程度的大小。 在使用德尔菲方法时，有时还要考虑专家意见的相对重要性，这通常 是用专家积极性系数与专家权威程度来表示的。所谓专家积极性系数是指 专家对某一方案关心与感兴趣程度。由于任何一名专家都不可能对预测中 的每一个问题都具有足够的专业知识和权威性，这应当成为意见评定时的 严格参考因素。换句话说，对于参加预测的各个专家，由于知识结构不同， 各自意见的重要性也就不同，这可通过加权系数来解决。 德尔菲方法实际上就是集中许多专家意见的一种方法，这比某一个入 的意见接近客观实际的概率要大，但从理论上并不能证明这一意见能收敛 于客观实际，也没有算出有多少人参加最为合理。为了检验德尔菲方法预 测结果的准确性和可信度，美国加利福尼亚大学采用了实验的方法。实验 结果表明，采用匿名反馈的德尔菲方法，其结果还是比较可信的。般说 来，预测的时间越长，准确性也越差。关于预测的可靠性或效度的问题， 也作了一些试验，即由三个专家组对同一组问题进行预测，结果表明，意 见基本上一致。德尔菲方法的不足之处： ( 1 ) 受预测者本人主观因素的影响，特别是整个过程的领导都有对选 择条目及工作方式等起着较大影响，因而有可能使结果生产偏差。 ( 2 ) 它有一个取得一致意见的趋势，但从理论上并没有证明为什么这 个意见是正确的。 ( 3 ) 这种方法从根本上讲还是“多数人说了算“的方法，一般来讲是 容易偏保守的，可能妨碍新思想的产生。 ( 4 ) 应当采用适当措施提高回收率，如果不采取措施，参加者会感到 不耐烦。 在本研究中，对不易确定的因素要用此法，对可确定的因素也用此法 作为引证。 秦皇岛3 2 。6 项目作业管理的风险分析与评估副f 究 4 事件刚序树分析法( e t a ) ( 1 ) 基本概念 事件时序树分析法( e v e n tt r e ea n a l y s i s ，简称e t a ) 是利用树形图进 行事故因果关系分析的方法。这种方法是从认为是失效原因的初始事件出 发，按时间顺序追踪，到成为设各或系统失效的最终事件为止( 相当事故树 法中的顶事件) ，按照零件的功能和应用的顺序，把在阻止事件发生上是成 功的或者是失败的事件展开成树形图，这就是e t a 。它是从原因一结果，其 分析方向是f 向，刚好与事故树法相反。e 1 a 法包含事件发生的时间进程， 是一种动态分析。而前面所介绍的几种方法都是不包含时间顺序的静态分 析。 这种方法曾在美国商用核电站的风险评价( w a s h 1 4 0 0 ) 中发挥过很 重要的作用。现在，许多国家已当作事故分析的标准化分析方法，日本劳动 省已正式把它颁布为“化i t 厂安全评价六阶段”中的一个程序。 一般事件时序树的形状，如图9 所示。图中的大写英文字母代表事件， 因为每一种事件都可能有两种状态，即完好和故障状态。例如，a 、b 、c 、 d 分别代表不同四种事件的完好状态，五( 读作“非”a ) 、百、石、西就 代表这些同一事件的故障状态。a 为初始事件，按照事件发生的时序，依次 与各事件的两种状态连接起来构成为树枝状的事件时序树( r t a ) 。树中的 每一条连接线就是一个事件序列，图9 就有八个事件序列( 分枝) 。 ( 2 ) 最终事件的概率 事件时序树中每个分枝代表偶然事件序列发生的概率，由该分枝上所 有事件( 包括完好和故障事件) 的概率决定，并等于它们的乘积，如图9 中最右边一项所示。 例如，分枝的故障概率由五，b 、c ，、d ，决定，并且等于 五x b c x d 。 因为一个事件的故障概率通常都小于0 1 ，于是完好的概率等于1 0 1 。1 。故通常都假定完好概率等于1 。因此 a x b x c l d 1 = a 同理，的概率由五、b 、- l 、d ：决定，且等于五b 己d ：。 以此类推，第分枝的概率= 五一b 一c 2 一d 4 。 t 程硕t - 学位论文 秦垒岛b 2 6 项强作业管理的风险分析l j 评估研究 图9 一般事件时序树 ( 3 ) 事件时序树的简化 由初始事件引起的可能事件分枝数目的多少，取决于树中事件的数目。 在数学上，分枝( 序列) 数目等于2 + 1 。这里n 等于事件数。图1 0 中的事 件数为4 ，故序列数目等于2 4 - 1 = 8 。不过应当指出，许多在数学上可能存在 的序列，但在物理学上可能毫无意义。这样，可以通过系统设计或利用系 统工程原理的知识，把那些毫无意义的序列鉴别出来，并从事件时序列树 中消去。这样的处理就称作事件时序树的简化。顺便指出，对e t a 来说也 存在简化问题。在这种场合下，是通过布尔代数中的吸收率和莫根律对它 进行简化。图1 1 表示的是一种l 叮能的事件时序树，它是从图1 0 所示的事 件时序树简化而来的。 ( 4 ) 应用实例 e t a 法应用的范围很广泛，它既可以应用于产品或设备的设计阶段， 工程硕士学位沦文 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 进行完全性、可靠性的预测，又可以应用于产品或设备的服役阶段，作为 失效分析的有力手段之一。从应用的对象上看，它广泛应用于原子能发电 设备、化工设备以及各种机械设备的失效分析和故障预测。 图1 0 是原子能反应堆冷却系统的e t a 的实例。在这一事件时序树中， 共有四个事件。即初始事件，是辅助设备的供电和汽轮机运转中断； 反应堆芯体辅助冷却系统( c a c s ：c o r ea n x i l i a r yc o o l i n gs y s t e m ) 开始 工作；辅助冷却系统在主回路冷却系统的修复完成之前处于运行状态； 在发展到致命损坏之前，主回路冷却系统得到恢复。 事件a事件b事件c事件d 事故序总概率 寸e 兰 图1 0 简化的“一般事件时序列 在这个事件时序树中，对最终事件发生的概率进行评价。在这里，如 果按上面所提到的、四种事件的顺序，把它们分成发生的情 况和阻止发生的情况，则有两种情况( 冷却系统开始工作和不开始工作) ， 有四种情况( 系统工作和三程时间的故障概率) ，有两种情况( 回复与 不回复) 。这样，一共应有1 6 ( 2 x 4 x 2 = 1 6 ) 个序列。但是，考虑到事件 序列的功能之间的从属性和相关性之后，可以从中去掉七个序列，因而中 图中留下的是九个序列的简化事件时序村。 佐佐木良一等人研究出热水型反应堆( b w r ) 统计安全分析用的电子 汁算机程序“p a n e t ”( 事件时序树分析程序) 和“s u p k i t ”( 应用高级动 力学理论建立程序，并报导了这两个程序在b w r 设备安全分析应用中关于 有效性的验证结果。 在p a n e t 中，采用了事件时序树分析法。这种事件时序树分析由定性 的e t a 过程和定量的e t a 过程组成。在后一过程，通过f t a ( 它包括在 工程7 f _ 学位论文 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估研究 “s u p k i t ”之内) ，求得了各个系统的故障概率( 非可靠度) 。利用各种事 件影响判断模型，计算了影响的大小，就可以推断吖i 同事件序列的发生频 率和危险程度。采用居民接受辐射的剂量作为事件影响的程度，危险程度 由单位时问内接受的辐射剂量而定。 i 123456 初始事件：电反应堆芯体辅辅助冷却系统在在发展到致命反应堆一 反应堆一 事故造成 动机传运一侧助冷却系统主回路冷却系统的损坏之前，年之中阻年之中发的风险值 【的电力及汽轮 ( c a c s ) 开 的修复完成之前主回路冷却系止事件的 生事故的 i 机丧失工作始工作处于运行状态统得到恢复概率概率 1 1 0 。2 1 1 0 5 1 0 。1 2 2 1 0 8 一 1 6 t o 12 x 1 0 。” 1 8 1 0 ” 8 1 0 。” 一 1 2 1 0 4 23 45 6 图11原子能反应堆冷却系统的事件时序树) ( 有表示阻止事故发生的序列( 分枝) ；无表示发生事故的序列) 5 可靠性分析计算法，由可靠性理论可得失效概率( 风险概率) 此部分详见文献【1 9 】，笔者在撰写船舶与海洋工程可靠性原理时未 涉及稀少事件，而本研究的许多因素，虽然概率极小，而后果却十分严重， 从风险评估理论要求，必须计入，下面着重介绍稀少事件的发生概率的分析与 计算方法： 由历史事故统计资料，用稀少事件计算方法进行计算。 ( 1 ) 什么是稀少事件 秦皇岛3 2 6 项目作业管理的风险分析与评估俐 究 稀少事件是指那些发生概率很小的“百年不遇”的事件，对它们很难 用直接观测方法进行计算，在这些稀少事件有两类不同风险计算，一类是 “零一无穷大”，是 h ) j l - 些发生的可能性很小( 几乎为o ) ，而后果极为严重 ( 几乎为无穷大) 的事故，例如核电站的事故，又如这次研究中码头装船、 拖航、吊装过程的风险。另一类是发生概率很小，但涉及的面很广，并且 被一些偶然因素或另外一些风险与它们的作用相反的种种其他因素所掩 盖，如水质污染与癌症的关系等。 稀少事件很难给出一个严格的定义，一般要用下述定义1 0 0 年才可能 发生一次的事件，其数学表达式为： n p o 0 1 年 式中：门一试验次数 p _ 一事故发生概率 ( 2 ) 稀少事件的风险度与风险概率计算方法 风险度 稀少事件一般服从二项式分布，它们相互独立，发生概率为p ，在n 次 试验中，有m 次发生的概率： p ( ) = c ? = p “( 1 一p ) ” m = 0 ，1 ，n 其均值为 e ( x ) = n p ( m ) 方差d ( x ) d ( x ) = n p ( 1 - - p ) 风险度 r _ 器 对于稀少事件p 一，f ) = 只( x j f ) ( 2 5 ) f 工程系统在寿命为t 年的事故累积风险概率为 f ( 勺，f ) = f f ( x j , o a t ( 2 6 ) 由于事件e 的后果有k 类，即户1 ，2 ，膏，对于t 时刻第，类的累积 风险度记为r ? ( f ) ，则有 r o ( 02 “；“i ，( 勺，t ) d x ，( 2 7 ) 则于一工程系统，所有k 类后果造成的总风险为 郫) = 喜r 胁) 啊 ( 2 _ 8 ) 秦皇岛3 2 6 项日作、渺管理的风险分析与评什研究 ( 2 7 ) 式和( 2 8 ) 式中的口j ”为事件e 造成的k 类后果的第k 类后果中第 类后果因子，它表示后果的总损穴价值，可以是死亡数、伤害和财产损失等， 可用金钱来度量。 2 外部事件引起工程系统事故的概率 ( 1 ) 地震造成的破坏 为了估讨地震引起系统破坏的概率只。，必须考虑工程系统寿命范 围内超越某种强度地震发生的超越概率p e 和在此强度地震下系统破坏 的概率p e ，由于p e 和p e ，相互独立，由概率乘法定理知 只n p e 。r e r( 2 - 9 ) 在估计地震引起的破坏时，一般以5 0 年超越概率为1 0 的烈度为 设计度。考虑t 年内某工程系统在未来遭受t i 年一遇灾害e ，则e 的 超越概率为 只= 1 一已。7 耳( 2 1 0 ) ( 2 ) 沙尘暴造成的破坏 某强度的袭击某一给定场地，每年的概率为 只：a x n( 2 1 1 ) j 其中，a 表示受影响面积，仃为s 范围内该强度风灾的年平均频率 值。 系统遭受风灾也可比照地震灾害处理，给出在运行期问的灾害超越 概率。根据工程系统实验，可采用重现期为l 年遇作为设计标准，则 不超设计最大风速的概率p 。为 只：1 一= 1 ( 2 1 2 ) 对于一般工程系统可取7 - o = 5 0 年，对特别重要和特殊要求的工程结 构，可取- 4 = i o o 年。对于q h d 3 2 6 工程可采用( 2 1 2 ) 式，这时e 为风灾，即5 0