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2020 4 17 1 清华大学公共安全研究中心刘奕liuyi 62792860突发事件风险管理 2020 4 17 第三章风险评估 第一部分概述第二部分风险评估的原理和方法第三部分常用风险评估方法介绍 第一部分概述 风险的含义 国际标准化组织 ISO 技术管理局风险管理工作组第四次工作组会议 2007 4风险 不确定性对目标的影响三个关键词 不确定性 目标 影响 后果及其人为干预 突发事件 承灾载体 应急管理 公共安全体系的 三角形 模型 5 突发事件 承灾载体 应急管理 灾害要素 物质 能量 信息 公共安全的 三角形 模型 灾害要素 灾害要素的几个例子 危化品泄漏 物质地震 火灾 能量 物质大规模谣言和社会恐慌 信息 灾害要素 物质 能量 信息 临界值 触发因素 公共安全的 三角形 模型 突发事件 公共安全的 三角形 模型 承灾载体 承灾载体的破坏导致其蕴含的灾害要素被意外释放 是造成次生事件和事件链的必要条件 公共安全的 三角形 模型 应急管理 公共安全科技的 三角形 模型 突发事件 研究突发事件的孕育 发生 发展到突变的演化规律及其产生的能量 物质和信息等风险作用的类型 强度及时空特性承灾载体 研究承灾载体在突发事件作用下和自身演化过程的状态及其变化 可能产生的本体和 或功能破坏 及其可能发生的次生 衍生事件应急管理 研究在上述过程中如何施加人为干预 从而预防或减少突发事件的发生 弱化其作用 增强承灾载体的抵御能力 阻断次生事件的链生 减少损失 避免应急不当可能造成的突发事件的再生及承灾载体的破坏 以及代价过度 清华大学公共安全研究中心CPSR TsinghuaUniversity 风险评估 风险评估是对灾害要素在突发事件 承灾载体 应急管理三者间的发展演化过程及其可能产生的实际影响的综合评估 主要包括三方面的评估 可能性评估 或称概率评估 突发事件发生的可能性严重度评估 或称后果评估 承灾载体破坏程度减损能力评估 或称应对能力评估 应急管理能力及效果 风险评估的特点 多灾种 多种突发事件的综合影响 多因素 突发事件 承灾载体 应急管理 多环节 平时 和 战时 相结合 全过程 贯穿突发事件的全过程 孕育 发生 成灾 灾害作用 应急救援 灾后恢复等 风险评估的支持手段 案例库突发事件具有破坏性强 影响范围大 相关因素多的特点 很难通过常规的分析和实验手段进行认知 因此 对于案例的统计和分析就成为认知风险规律的重要和必要手段 实际情况的纷繁复杂 即使同类问题的各个案例的具体情况也有很大不同 如何找到关键的影响因素并分析其共性规律 需要通过对大量案例的系统分析来得到 案例所体现的是真实的客观规律 但这些规律并不是摆在表面上能够被我们直接发现的 而是隐藏在大量案例的大量数据之下 需要经过科学思考和分析 才能发现或接近发现真实的客观规律 科学合理的案例库是风险评估的重要依据 基于案例库的分析举例 例如 某市的财政收入数字如下表 从图可以看出 曲线2的形状与曲线1的形状较接近这 而曲线3与曲线相关较大 因此该地区对收入贡献较大的是招商引资 在制定该地区经济发展规划时 显然应加大招商引资的力度 风险评估的手段举例 危化品案例库 存在的问题信息内容不充分数据格式不规范 实际需求规范信息上报结构化存储 风险评估的支持手段 模型库科学进步发展到今天 人类已经掌握了大量发现和认识客观规律的手段 应该充分利用现有的科技水平和科技能力 风险的不确定性和多变性要求风险评估人员需要掌握一定的预测和分析方法 模型库是对人类已经掌握的各种预测和分析方法的集成 是进行风险评估的有力工具 系统集成的模型库是风险评估的有效工具 风险评估的支持手段举例 模型库 风险评估的支持手段 数据库数据库是人类采用当前所掌握的各种测量方法和手段所得到的对客观世界的认识 是客观世界在误差范围内的真实反映 各种预测 分析和评估手段必须以客观真实作为对象和准则 数据库在一定程度上提供了较为准确的客观真实 充分详实的数据库是风险评估的重要基础 风险评估的支持手段举例 数据库 风险评估的支持手段 知识库知识库是在数据和分析工具的基础上结合人类思考所获得的对于客观世界的认识 是人类智慧的体现 风险评估的多灾种 多因素 多环节的特点要求对跨领域专家知识和经验的了解和掌握 知识库是对多领域专家 学者的知识和经验的集成和 固化 是电子化的专家支持 深入全面的知识库是风险评估的重要支持 风险评估结果示例 社会安全热点图 重大危险源风险图 传染病风险图 地震灾害风险图 第二部分风险评估的基本原理和方法 2020 4 17 一 风险评估的基本原理 相关原理突发事件 承灾载体和应急管理等存在因果关系 相关分析是对因变量和自变量的依存密切程度进行分析 通过相关分析可以找出系统和子系统 系统和要素 要素和要素之间的正确关系 建立正确的模型 客观公正的进行评估 R F x y z 2020 4 17 风险评估的基本原理 类推评价原理相似事件 如果一种事件发生时经常伴随另一事件 则称这两种事件存在相似 它们是相似事件 如果两个事件相似 通常为因果联系 可用先导事件的发展规律来评价迟发事件的发展趋势 如发生概率 降雨 洪水 2020 4 17 风险评估的基本原理 概率推断原理突发事件的发生在某种意义上是一个随机事件 随机事件的发生有着特定的规律 其发生概率是一客观存在的定值 所以可利用概率分析来评估突发事件发生的可能性大小 作为风险评价的因素之一 突发事件 发生概率 概率分析 2020 4 17 风险评估的基本原理 惯性原理系统的历史不仅影响系统现在 还影响系统的未来 决定方程的初始状态 即系统的发展具有延续性 这种延续性称为惯性 系统的某些状态不会发生突变 惯性的表现为趋势外推 并以趋势外推来预测其未来状态 如果系统是稳定的 那么不会发生突变 惯性表现明显 但由于系统的复杂性 因此绝对稳定的系统是不存在的 利用惯性原理时要考虑系统的特点和发展规律 2020 4 17 二 风险评估的特点和作用 风险评估的特点多灾种 多种突发事件的综合影响 多因素 突发事件 承灾载体 应急管理多环节 平时 和 战时 相结合 全过程 贯穿突发事件的全过程 孕育 发生 成灾 灾害作用 恢复 2020 4 17 三 风险评估方法简介 定性分析方法 通过对风险进行调查研究 将若干相互作用 相互依赖的风险因素组成一个系统 抽象成理论模型 运用概率论和数理统计等数学工具定量计算出风险 简单直观 定量分析方法 综合性的评估方法 一类基于指标体系的评估方法 另一类是基于突发事件演化规律和后果分析的评估方法 前者便于给出直观的结果 后者有利于给出解决问题的方案 2020 4 17 一 基于事故分析的风险评估方法 一 安全检查表法二 预先危险性分析三 故障类型及影响分析法四 事件树分析法五 故障树分析法 主要用于生产领域 同 系统安全工程 略 2020 4 17 二 基于指标体系的风险评估方法 评估方法的要素对指标体系的要求常用的基于指标的风险评估方法层次分析法模糊综合评估法灰色综合评估法 2020 4 17 1 评估方法的要素 评估指标指标是评价的依据 由于影响风险的因素往往非常多且复杂 通常需要建立一套指标体系 从整体上反映风险 每个指标都从不同的侧面刻画影响风险的某种特性 权重系数评估指标之间的相对重要性是不同的 评估指标之间的这种相对重要性的大小 可以用权重系数来表示 每个指标对应于一个权重系数 简称权重 反映出该指标对总风险的影响程度 权重系数确定得是否合理 关系到评价结果的可信程度 2020 4 17 1 评估方法的要素 数学模型对于已经建立好的评估指标体系 需要通过一定的数学方法将多个指标的评估值 综合 成为一个整体的评估值 这就是所选择的模型 可用于 综合 的数学方法很多 通常根据评估对象的特点和评估的需求适当的方法 R F X R 评估结果F 数学模型X 评估指标集 2020 4 17 2 对指标体系的要求 1 指标宜少不宜多评估指标并非多多益善 关键在于能够涵盖评估所需的基本信息 2 指标应具有独立性每个指标要内涵清晰 相对独立 同一层次的各指标间应不存在因果关系 3 指标应具有代表性能反映评估对象的特性 4 指标应具有可行性符合客观情况 有稳定的数据和资料来源 第三部分常用风险评估方法介绍 2020 4 17 层次分析法 1973年 美国著名运筹学家SaatyT L提出了层次分析法 AnalyticalHierarchyProcess AHP 层次分析法是一种有效地处理不易定量化变量下的多准则决策手段 基于AHP法可以实现风险因素的排序 系统总风险的评价以及风险响应措施的选择 层次分析法的基本思路 先分解后综合的系统思想整理和综合人们的主观判断 使定性分析与定量分析有机结合 实现定量化决策 首先将所要分析的问题层次化 根据问题的性质和要达到的总目标 将问题分解成不同的组成因素 按照因素间的相互关系及隶属关系 将因素按不同层次聚集组合 形成一个多层分析结构模型 最终归结为最低层 方案 措施 指标等 相对于最高层 总目标 相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题 层次分析法基本原理 分解 建立 确定 计算 判断 实际问题 层次结构 多个因素 诸因素的相对重要性 权向量 综合决策 层次分析法的用途举例 例如 某人准备选购一台电冰箱 他对市场上的6种不同类型的电冰箱进行了解后 在决定买那一款式时 往往不是直接进行比较 因为存在许多不可比的因素 而是选取一些中间指标进行考察 例如电冰箱的容量 制冷级别 价格 型式 耗电量 外界信誉 售后服务等 然后再考虑各种型号冰箱在上述各中间标准下的优劣排序 借助这种排序 最终作出选购决策 在决策时 由于6种电冰箱对于每个中间标准的优劣排序一般是不一致的 因此 决策者首先要对这7个标准的重要度作一个估计 给出一种排序 然后把6种冰箱分别对每一个标准的排序权重找出来 最后把这些信息数据综合 得到针对总目标即购买电冰箱的排序权重 有了这个权重向量 决策就很容易了 应用层次分析法的基本步骤 1建立层次结构模型一般分为三层 最上面为目标层 最下面为方案层 中间是准则层或指标层 例1的层次结构模型 准则层 方案层 目标层 准则层A 方案层B 目标层Z 若上层的每个因素都支配着下一层的所有因素 或被下一层所有因素影响 称为完全层次结构 否则称为不完全层次结构 设某层有个因素 构造判断矩阵 要比较它们对上一层某一准则 或目标 的影响程度 确定在该层中相对于某一准则所占的比重 即把n个因素对上层某一目标的影响程度排序 上述比较是两两因素之间进行的比较 例如对旅游景点选取的问题 准则层有5个准则景色 费用 居住 饮食 旅途 相对于目标层 选择旅游地 两两比较打分 用aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果 2 构造判断矩阵 显然有 得到判断矩阵 选择旅游地 景色 费用 居住 饮食 旅途 相对于景色 相对于费用 相对于居住 相对于饮食 相对于旅途 苏杭北戴河桂林 苏杭北戴河桂林 苏杭北戴河桂林 苏杭北戴河桂林 苏杭北戴河桂林 层次单排序 所谓层次单排序是指 对于上一层某因素而言 本层次各因素的重要性的排序 具体计算是 对于判断矩阵B 计算满足 的特征根和特征向量 式中为B的最大特征根 W为对应于的正规化的特征向量 W的分量就是相应元素单排序的权值 相对于景色 经计算 对应于的正规化的特征向量为 同理算出的最大特征值分别为 所对应的特征向量分别为 判断矩阵A的最大特征值与特征向量 特征向量为 例如一块石头重量记为1 打碎分成n个小块 各块的重量 分别记为 则可得成对比较矩阵 由右面矩阵可以看出 即 矩阵的一致性 3 1 层次单排序及一致性检验 3 1 层次单排序及一致性检验 定义一致性指标 其中n为矩阵A的对角线元素之和 也为A的特征根之和 则可得一致性指标 定义随机一致性指标 随机构造500个成对比较矩阵 随机一致性指标RI的数值 3 1 层次单排序及一致性检验 一致性检验 利用一致性指标和一致性比率 0 1及随机一致性指标的数值表 对A进行检验的过程 一般 当一致性比率 的不一致程度在容许范围之内 可用其归一化特征向量作为权向量 否则要重新构造判断矩阵 对A加以调整 时 认为A 3 1 层次单排序及一致性检验 3 1 层次单排序及一致性检验 当 时 我们认为判断矩阵有满意的一致性 否则判断矩阵偏离一致性程度过大 需要调整判断矩阵 使之具有满意的一致性 3 1 层次单排序及一致性检验 同理 对于第二层次的景色 费用 居住 饮食 旅途五个判断矩阵均需检验一致性 确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程 称为层次总排序从最高层到最低层逐层进行 设 对总目标Z的排序权值为 的层次单排序权值为 3 2 层次总排序及一致性检验 即B层第i个因素对总目标的权值为 B层的层次总排序为 3 2 层次总排序及一致性检验 设B层B1 B2 Bn对上层 A层 中因素的层次单排序一致性指标为 随机一致性指为 则层次总排序的一致性比率为 当时 认为层次总排序通过一致性检验 3 2 层次总排序及一致性检验 对总目标的权值为 又 决策层对总目标的权向量为 同理得 对总目标的权值分别为 故 层次总排序通过一致性检验 可作为最后的决策依据 故最后的决策应为去桂林 又分别表示苏杭 北戴河 桂林 即各方案的权重排序为 1 建立系统的递阶层次结构模型该结构图包括目标层 准则层 方案层 3 针对某一标准 计算单排序权向量 并做一致性检验 2 构造两两比较判断矩阵 从第二层开始应用两两比较和1 9尺度逐层构造判断矩阵 对