系统安全决策与危险控制.ppt

安全决策 知彼知己者 百战不殆 不知彼而知己 一胜一负 不知彼 不知己 每战必殆 孙子兵法 谋攻 事故致因理论 安全决策在 安全系统工程 里的地位及与其他内容的关联 安全决策概述安全决策过程与决策要素定性属性的量化安全决策方法 1 2 3 4 任何一项系统安全分析技术或系统安全评价技术 需有强有力的管理手段和方法 以发挥其作用 系统安全分析 评价后 即系统安全决策 第一节安全决策概述 安全决策概念 决策 决策 认识事物发展规律及主客观条件 寻求并实现某种最佳准则和行动方案 有广义 一般和狭义三种解释 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 按照某些准则在若干备选方案中选择 包括准备和选择两个阶段的活动 狭义 作决定 即抉择 广义的决策 即在价值 生产价值或安全价值 判断的基础上作出抉择和选择 其基本准则就是效用 离开了效用准则 决策是非理性的 盲目的 价值的两个基本特性 比较特性和可度量性 两者相关 价值的另一种解释 客体对于主体需要的某种满足 效用 utility 指人们从商品消费中得到的满足 安全的价值或效用是不容置疑的 安全本身就是价值 安全是相对的 所以安全的价值具有比较特性 安全的价值是客观的 虽然安全的社会效用 精神效用难于量化 但是安全的经济效用是可度量的 所以 安全决策同样是建立在安全价值判断基础上 第一节安全决策概述 安全决策概念 价值 安全决策概念 决策与评价异同 评价 评价主体估测评价对象 客体 达到既定需求的过程 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 狭义评价 决策过程的一个步骤 广义评价 类似决策 系统评价或综合评价 决策 事前选择 系统评价大多在事后进行 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 决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素 其方法和步骤大同小异 第一节安全决策概述 安全决策概念 准则 准则与标准同义 是衡量 判断事物价值的标准 是事物对主体的有效性的标度 是比较评价的基准 第一节安全决策概述 决策目标是一个无界的 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 目标没有明确的先验量值 只是在约束条件限制的可行域里追求极大 或极小 决策的目标 第一节安全决策概述 决策的分类 根据决策系统的约束性与随机性原理 即自然状态的确定与否 可分为确定型决策和非确定型决策 确定型决策 即是在一种已知的完全确定的状态下 选择满足目标要求的最优方案 也就是说在这些决策问题中 所有与问题有关的事实和因素都是事先确切知道的 具备下列4个条件 1 目标 收益大或损失小 2 一个确定的自然状态 3 两个或两个以上的抉择方案 4 不同的决策方案的益损值可计算 决策的分类 非确定型决策 当决策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 分为两类 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 但是要冒一定风险 完全不确定型决策 如果自然状态的概率不能确定 即没有任何自然状态可能发生的信息 在此情况下决策就称为完全不确定型决策 第一节安全决策概述 第一节安全决策概述 决策的分类 风险型决策问题通常要具备如下五个条件 决策者希望达到的一个明确目标 决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态 可供决策者选择的两个或两个以上的抉择方案 抉策方案在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以估算出来 购买火险或不购买火险 发生火灾或不发生火灾 后果 第二节安全决策过程与决策要素 决策的过程 第二节指数评价法 指数评价概念及内容 第二节安全决策过程与决策要素 二 决策要素 决策单元准则 指标 体系决策结构和环境决策规则 第二节指数评价法 指数评价概念及内容 第二节安全决策过程与决策要素 三 安全决策 1 确定目标 总目标就是安全生产 可以分为预防事故发生 消除职业病 改善劳动条件 2 确定决策方案 在目标确定之后决策者根据科学的决策理论对决策系统进行详细的调查 分析 预测分析 拟出可供参考的方案 3 潜在的后果分析采取不同的方案 系统的后果将不同 例 对于安全问题我们应该考虑如下几个方面 1 人身安全方面 职业病 伤亡 2 人的精神和思想方面 情绪变化 3 人的行为方面 生活方式 生活规律的改变 4 实施与反馈 量化等级与范围 心理学家米勒经过实验表明 在某个属性上对若干个不同物体进行辨别时 普通人能够正确区别属性等级在5级至9级之间 尽量用9个等级 量化等级见表5 1 第三节定性属性的量化 权重及其量化方法 权重 表征指标对总指标影响或作用大小的量化值 因影响总目标因素多 且关系复杂 一般难于量化 分解权重系数 重要性权 信息量权 重复性权和可靠性权 1 重要性权对于子难则 因素 的相对地位 作用 政策导向 激励等评价者的期望性因素 常用定性定量相结合的方法 根据专家或决策者的相对重要性信息进行量化 相邻比较法 1 将同层次所有子准则 因素 fj j 1 2 m 按照上层准则 或总准则 的相对重要性排序 权重及其量化方法 2 求相邻准则的相对重要性比值 即 5 5 且0 bj 1 j 1 j 1 2 m 并假定上一个准则的相对重要性始终为1 3 最后按求归一化权重系数 其中 权重及其量化方法 1 信息量权重 5 5 且0 bj 1 j 1 j 1 2 m 并假定上一个准则的相对重要性始终为1 3 最后按求归一化权重系数 其中 决策方法 一 ABC分析法 ABC管理法 主次图法 排列图 巴雷托图法 二 评分法三 决策树法四 技术经济评价法五 稀少事件的风险估计六 模糊综合决策 评价 第四节安全决策方法 ABC分析法 该法是由十九世纪末二十世纪初意大利经济学家的巴雷托法转化而来的 就是说 在社会现象中 少数事物 10 20 对结果有80 90 的决定作用 即 关键的少数与次要的多数 原理 ABC分析法运用在安全管理上 就是应用 许多事故原因中的少数原因带来较大损失 的法则 化工系统有关安全管理项目所作的巴雷托分布图 其数据见表 第四节安全决策方法 横座标为所要分析的对象 如某一系统中各组成部分的故障模式 某一失效部件的各种原因 纵座标是横座标所标示的分析对象的量值 表1化工系统安全管理不善出现事故类型统计 67 02 78 26 86 11 89 66 92 88 95 79 97 79 98 29 100 违反操作规程 现场缺乏检查 不懂操作技术 违反劳动纪律 劳动组织不合理 操作错误 没有安全规程 指挥错误 规章制度不健全 图3安全管理项目的巴雷托分布图 图表分析 根据图中的曲线 就可以查出关键因素和部位 通常将占累加百分数0 90 的部分或因素称为主要因素和部位 其余10 即90 100 这部分称为次要因素或次要部位 0 80 的部分或因素称为关键因素或关键部位 即A类 如图中的违反操作规程和现场缺乏检查两项 80 90 的部分或因素划为B类 如图中不懂操作技术和违反劳动纪律的两项 其余的部分或因素划为C类 第四节安全决策方法 划分ABC类别的参考因素 类别 程度 因素 评分法 评分法 根据预先规定的评分标准对各方案所能达到的指标进行定量计算比较 从而达到对各个方案排序的目的 1 评分标准一般按5分制评分 优 良 中 差 最差 或按7个等级评分 根据决策方案多少及差别大小和决策者要求 2 评分方法评分方法 专家打分 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为分值 第四节安全决策方法 评价指标体系 评价指标 技术指标 经济指标和社会指标 安全问题决策 评价指标体系 技术 先进性 可靠性 安全性 维修性 可操作性等 经济指标 成本 质量可靠性 原材料 周期 风险率等 社会指标 劳动条件 环境 精神习惯 道德伦理等 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 第四节安全决策方法 加权系数 4 加权系数各评价指标重要性程度不一 评价指标的加权系数 各个指标的加权系数之和为1 加权系数值可由经验确定或用判断表法计算 判断表见表5 3 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 某一项重要者则分别给3分和1分 某一项比另一项重要得多 则分别给4分和0分 对比分填表 计算各评价指标的加权系数公式为 5 19 式中 ki 各评价指标的总分 n 评价指标数 第四节安全决策方法 加权系数 第四节安全决策方法 计算总分 第四节安全决策方法 技术经济评价法 技术经济评价法是对抉择方案进行技术经济综合评价时 不但考虑评价指标的加权系数 而且所取的技术价和经济价都是相对于理想状态的相对值 这样更便于决策判断与方案筛选 1 技术评价技术评价步骤如下 1 确定评价的技术项目和评价指标集 2 明确各技术指标的重要程度 在指标集的众多技术指标中 要明确哪些是必须满足的 即所谓固定要求 低于或高于该指标就不合格 要明确哪些是可以给出一个允许范围的 也即有一个最低要求 还要明确哪些是希望达到的 3 分别对各个技术指标评分 4 进行技术指标总评价 在各个技术指标评分的基础上 进行总的评分 即求出各技术指标的评分值与加权系数乘积之和与最高分 理想方案 的比值 技术经济评价法 2 经济评价经济评价的步骤如下 1 按成本分析的方法 求出各方案的制造费用Ci 2 确定该方案的理想制造费用 3 确定经济价3 技术经济综合评价可以用计算法和图法进行技术 经济综合评价 第四节安全决策方法 优度图法 第四节安全决策方法 模糊决策 评价 概念 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 评价 模糊安全信息 描述与安全有关的定性术语 例如预测事故发生 常用可能性很大 可能性不大或很小 预测事故后果时 常用灾难性的 非常严重的 严重的 一殷的等术语进行区别 如何用这些在安全领域中常用的定性术语进行评价和决策 采用模糊数学的方法是行之有效的途径之一 第五节模糊决策 评价 模糊决策 评价 概念 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 安全 或 不安全 的定性估计 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 安全 不安全 而必须考虑 危险性 这个模糊概念的程度怎样 模糊概念不是只用 1 安全 0 不安全 两个数值去度量 而是用0 1之间一个实数去度量 这个数就叫 隶属度 例如某方案对 操作性 的概念有八成符合 即称它对 操作性 的隶属度是0 8 用函数表示不同条件下隶属度的变化规律称为 隶属函数 隶属度可通过已知的隶属函数或统计法求得 第四节安全决策方法 模糊决策 评价 步骤 模物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 一 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所组成的集合 通常用U表示 即 U u1 u2 um 各元素ui i 1 2 m 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 例如 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u1 u7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 模糊决策 评价 步骤 二 建立权重集一般说来 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Qi 由各权数所组成的集合 A a1 a2 am 5 32 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 5 33 它们可视为各因素ui对 重要 的隶属度 因此 权重集是因素集上的模糊子集 模糊决策 评价 步骤 三 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所组成的集合 通常用V表示 即 V v1 v2 vn 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 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的评判结果 四 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隶属度 称为单因素模糊评判 设对因素集U中第i个因素ui进行评判 对评判集V中第j个元素vj的隶属度为rij 则按第i个因素ui的评判结果 可得模糊集合 Ri ri1 ri2 rin 同理 可得到相应于每个因素的单因素评判集如下 R1 r11 r12 r1n R2 r21 r22 r2n Rm rm1 rm2 rmn 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 模糊决策 评价 步骤 五 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 如果已给出决策矩阵及 再考虑各因素的重要程度 即给定隶属函数或权重集A 则模糊综合决策模型为 B A R 5 35 评判集V上的模糊子集 表示系统评判集诸因素的相对重要程度 模糊决策 评价 实例 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个因素就可构成危险性的因素集 即 U 事故发生的可能性 u1 事故后的严重程度 u2 对社会造成的影响程度 u3 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 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 A 0 5 0 2 0 2 0 1 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 V 很大 v1 较大 v2 一般 v3 小 v4 模糊决策 评价 实例 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 得单因素评判矩阵R 如对事故发生的可能性 u1 这个因素评判 若有40 的人认为很大 50 的人认为较大 10 的人认为一般 没有人认为会发生 则评判集为 0 4 0 5 0 1 0 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 0 5 0 4 0 1 0 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 0 0 3 0 5 0 2 模糊决策 评价 实例 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R 0 40 50 100 50 40 100 10 30 50 100 30 50 2则这类事故危险性综合评判模型为 B A R将A和R代入 计算B 0 40 50 20 1 模糊决策 评价 实例 B就代表评判集结果 但是因为0 4 0 5 0 2 0 1 1 2 不容易看出百分比例关系 为此 可进行归一化处理 0 330 420 170 08 也就是说 对这类事故就上述4个因素的综合决策为 相当33 的评价人认为危险性很严重 有42 的人认为较严重 有17 人认为危险性一般 有8 的评价人认为这类事故的危险性或风险性小 决策树分析方法又称概率分析决策方法 决策树法是一种演绎性方法 即是一种有序的概率图解法 1 决策树形 表示决策点 从它引出的分支叫方案分支 分支数即为提出的方案数 表示方案节点 也称自然状态点 从它引出的分支称为概率分支 每条分支上面应注明自然状态 客观条件 及其概率值 分支数即为可能出现的自然状态数 表示结果节点 也称末梢 它旁边的数值是每一方案在相应状态下的收益值 决策树法 2 决策步骤首先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 计算各概率点的收益期望值 确定最优方案 3 决策树分析法的优点 1 决策树能显示出决策过程 不但能通观决策过程的全局 而且能在此基础上系统地对决策过程进行合理分析 集思广益 便于做出正确决策 2 决策树显示能把风险决策的各个环节联系成一个统一的整体 有利于决策过程中的思考 能看出未来发展的几个步骤 易于比较各种方案的优劣 3 决策树法既可进行定性分析 也可进行定量分析 决策树法 危险控制 第一节危险控制的基本原则 危险控制 目的 在现有的技术水平上 以最低消耗 达到最优的安全水平 具体有以下两个方面 1 降低事故发生频率 2 减少事故的严重程度和每次事故的经济损失 安全系统工程是以优化作为重要出发点的 不同行业不同企业都有一个危险控制的目标 一般而言 零事故 不是危险控制的目标 第一节危险控制的基本原则 危险控制 技术 危险控制技术有宏观控制技术和微观控制技术 相互依存 互为补充 互相制约 1 宏观控制技术 以整个系统为控制对象 采用的手段主要有 法制手段 法令 规章 政策 经济手段 奖 罚 征 补 教育手段 长期 短期 学校的 社会的 2 微观控制技术 以具体的危险源为对象 采用的手段 工程技术措施和管理措施 第一节危险控制的基本原则 危险控制 原则 1 闭环控制原则 基于反馈原理建立的控制系统 就是根据系统输出变化的信息来进行控制 即通过比较系统行为 输出 与期望行为之间的偏差 并消除偏差以获得最优化 在控制系统中 既存在由输入到输出的信号前向通路 也包含从输出端到输入端的信号反馈通路 两者组成一个闭合的回路 第一节危险控制的基本原则 危险控制 原则 2 动态控制原则 系统是动态 变化的 只有正确 适时地进行控制 才能收到预期的效果 第一节危险控制的基本原则 危险控制 原则 3 分级控制原则分级控制又称等级控制或分层控制 是指将系统分解成多层次 分等级的控制体系 同系统的管理层次相呼应 分级控制的特点是 控制指令由上往下越来越详细 反馈信息由下往上传越来越精练 各层次的监控机构有隶属关系 它们职责分明 分工明确 4 多层次控制原则 预防性 补充性 防止事故扩大的预防性 维护性能的控制 经常性 紧急性 一 固有危险源固有危险源是指生产中的事故隐患 即生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件 它包括物质因素和部分环境因