第4章 系统安全预测技术

1、v了解系统安全预测的了解系统安全预测的种类种类、预测、预测程序程序和预测和预测的的基本原理基本原理。v熟悉系统安全预测的熟悉系统安全预测的基本方法基本方法。v着重掌握着重掌握回归分析法回归分析法、灰色预测法灰色预测法，并能够，并能够熟练的在安全生产中加以应用。熟练的在安全生产中加以应用。v预测预测：由过去和现在推测未来，由已知推测由过去和现在推测未来，由已知推测未知。未知。v系统安全预测：系统安全预测：预测造成事故后果的许多前预测造成事故后果的许多前级事件，随生产的发展会产生什么样的新危级事件，随生产的发展会产生什么样的新危险和不安全因素。险和不安全因素。v预测的组成：预测的组成：预测信息、预

2、测分析、预测技预测信息、预测分析、预测技术、预测结果。术、预测结果。4.1.1预测的种类预测的种类1.按预测对象的范围分：按预测对象的范围分：v宏观预测：生产行业、地区、集团公司的安全状况宏观预测：生产行业、地区、集团公司的安全状况v微观预测：生产单位的生产系统、子系统安全状况微观预测：生产单位的生产系统、子系统安全状况2.按时间长短分：按时间长短分：v长（远）期预测安全管理的重大决策提供依据长（远）期预测安全管理的重大决策提供依据v中期预测（中期预测（1 15 5年）制定五年计划和任务的依据年）制定五年计划和任务的依据v短期预测（一年）制定年度计划、季度计划等短期预测（一年）制定年度计划、季

3、度计划等1. 系统工程原则系统工程原则v从从系统系统的观点出发考虑系统安全预测问题，并把系的观点出发考虑系统安全预测问题，并把系统中影响安全的因素用统中影响安全的因素用集合性集合性、相关性相关性和和阶层性阶层性协协调起来。调起来。2.类推和概率推断原则类推和概率推断原则v用先导事件的发展规律预测迟发事件的发展趋势。用先导事件的发展规律预测迟发事件的发展趋势。3.惯性原理惯性原理v根据事物发展的延续性，推断系统未来发展趋势。根据事物发展的延续性，推断系统未来发展趋势。确定预测目的、确定预测目的、计划、时间计划、时间收集资料、收集资料、检验现有资料检验现有资料选择预测方法、选择预测方法、建立预测模

4、型、建立预测模型、进行推测或计算进行推测或计算预测结果的鉴预测结果的鉴定、修正预测定、修正预测结果结果确定预测目标和任务确定预测目标和任务输入信息输入信息预测处理预测处理输出结果输出结果 ）v特尔斐特尔斐 (Delphi)又译又译“德尔德尔非非”，原是，原是古希腊古希腊的一座的一座古城名。在古希腊神话中，古城名。在古希腊神话中，人们把德尔菲城看成是能人们把德尔菲城看成是能够预告未来的神谕之地。够预告未来的神谕之地。v特尔斐法是第二次世界大战后发展起来的一种直观预测特尔斐法是第二次世界大战后发展起来的一种直观预测法，是美国法，是美国兰德公司兰德公司于于20世纪世纪40年代发明并首先用于技年代发明

5、并首先用于技术预测的。术预测的。v特尔斐法可用于科技预测、也可用于社会、经济预测；特尔斐法可用于科技预测、也可用于社会、经济预测；即可用于短期、也可用于长期预测。即可用于短期、也可用于长期预测。v对大量非技术性的无法定量分析的因素作出概率估算，对大量非技术性的无法定量分析的因素作出概率估算，并将概率估算结果告诉专家，充分并将概率估算结果告诉专家，充分发挥信息反馈和信发挥信息反馈和信息控制的作用息控制的作用，使分散的评估意见逐次收敛，最后集，使分散的评估意见逐次收敛，最后集中在协调一致的评估结果上，可信度较高，在国外得中在协调一致的评估结果上，可信度较高，在国外得到广泛应用。到广泛应用。v利用专

6、家的知识、经验、智慧等无法数量利用专家的知识、经验、智慧等无法数量化的化的模糊性的信息模糊性的信息，通过，通过通信通信的方式的方式进行进行信息交换，逐步取得较一致的意见，达到信息交换，逐步取得较一致的意见，达到预测的目的。预测的目的。特尔斐预测法实质特尔斐预测法实质（1）确定预测目标）确定预测目标 目标选择应是本系统或专业中对发展规划目标选择应是本系统或专业中对发展规划有有重大影响重大影响而且而且意见分歧较大意见分歧较大的课题，预测的课题，预测期限以中、远期为宜。期限以中、远期为宜。特尔斐预测法基本程序特尔斐预测法基本程序（2）成立管理小组）成立管理小组 管理小组人数从管理小组人数从两人至十几

7、人两人至十几人不等，随工作量大小而不等，随工作量大小而定。其主要任务是：定。其主要任务是：负责对利用特尔斐法进行预测的工作过程进行负责对利用特尔斐法进行预测的工作过程进行设计设计；提出可供选择的提出可供选择的专家名单专家名单；搞好专家征询和轮间信息搞好专家征询和轮间信息反馈工作反馈工作；整理预测整理预测结果结果和写出预测和写出预测报告书报告书。特尔斐预测法基本程序特尔斐预测法基本程序（3）选择专家）选择专家 专家总体的专家总体的权威权威程度较高；程度较高；专家的专家的代表面代表面应尽量广泛；应尽量广泛；严格专家严格专家的推荐的推荐和审定和审定程序程序；专家专家人数人数要适当（一般以要适当（一般

8、以2050人为宜，大型预测人为宜，大型预测可达可达100人左右）。人左右）。特尔斐预测法基本程序特尔斐预测法基本程序（4）设计评估意见征询表）设计评估意见征询表 表格每一栏目要紧扣预测目标，力求达到预测事件表格每一栏目要紧扣预测目标，力求达到预测事件和专家所关心的问题的和专家所关心的问题的一致性一致性；表格表格简明扼要简明扼要，填表时间一般以，填表时间一般以24 h为宜；为宜；填表方式简单，尽可能用填表方式简单，尽可能用数字数字和和英文字英文字母表示专家母表示专家的评估结果。的评估结果。特尔斐预测法基本程序特尔斐预测法基本程序（5）专家征询和轮间信息反馈）专家征询和轮间信息反馈 经典特尔斐法一

9、般分为经典特尔斐法一般分为34轮轮征询；征询；管理小组尽量把背景资料提供给专家，同时，专家管理小组尽量把背景资料提供给专家，同时，专家对不够完善、准确的历史数据提出补充和评价；对不够完善、准确的历史数据提出补充和评价；最常见的问题是要求专家对某项技术最常见的问题是要求专家对某项技术实现的日期实现的日期做做出预言：出预言：不大可能实现不大可能实现成功概率成功概率10 %；实现与否可能性相等实现与否可能性相等成功概率成功概率50 %；基本上可能实现基本上可能实现成功概率成功概率90 %。特尔斐预测法基本程序特尔斐预测法基本程序（1）数量和时间答案的处理）数量和时间答案的处理 当预测结果需要用数据或

10、时间表示时，专家们的回答当预测结果需要用数据或时间表示时，专家们的回答将是一系列可比较大小的数据或有前后顺序排列的时间，将是一系列可比较大小的数据或有前后顺序排列的时间，常用常用中位数中位数和和上、下四分位点上、下四分位点的方法处理答案，求出预的方法处理答案，求出预测的期望值和时间。测的期望值和时间。专家意见的统计处理专家意见的统计处理 把把专家们的回答按从小到大的顺序排列。如：当有专家们的回答按从小到大的顺序排列。如：当有n个专家时，个专家时，共有共有n个（包括重复的）答数排列：个（包括重复的）答数排列： x1x2x3.xn-1xn中位数中位数按下式计算：按下式计算：专家意见的统计处理专家意

11、见的统计处理（偶数）（奇数）knxxknxxkkk221211正整数。个数据；第个数据；第中位数；kkxkxxkk11（2）等级比较答案的处理）等级比较答案的处理 当对某些项目的重要性进行排序的要求时，一般采用当对某些项目的重要性进行排序的要求时，一般采用评分法评分法对答案进行处理。对答案进行处理。专家意见的统计处理专家意见的统计处理 当要求对当要求对n项排序时，首先请各位专家对项目按其重要性排序，项排序时，首先请各位专家对项目按其重要性排序，被评为第一位的给被评为第一位的给n分，第二位的给分，第二位的给n-1分，最后一位即第分，最后一位即第n位者给位者给1分，然后按下列公式计算各目标的重要程

12、度：分，然后按下列公式计算各目标的重要程度：专家意见的统计处理专家意见的统计处理mjiMskmjNBsnijjniiij, 2 , 1, 2 , 111位的人数。赞同将某项目排在数；对问题作出回答专家人位的项目得分；排在第要求排序的项目个数；个目标的得分比重；第个目标的总得分；第参加比较的目标总数；iNMiBnkjkjsmiimjjjj114.2.2 时间序列预测法时间序列预测法 利用观察、记录到的一组按时间顺序排利用观察、记录到的一组按时间顺序排列的数字序列，分析他们的变化方向和程度，列的数字序列，分析他们的变化方向和程度，从而对下一时期或以后若干时期的水平进行推从而对下一时期或以后若干时期

13、的水平进行推测。测。时间序列预测法包括时间序列预测法包括滑动平均法滑动平均法, ,周期变动分周期变动分析法析法, ,线性趋势分析法等。线性趋势分析法等。 4.2.3 计量模型预测法计量模型预测法v计量模型计量模型指指预测对象预测对象与其与其主要影响因素主要影响因素之间数量关系的方程式。之间数量关系的方程式。v计量模型预测法：计量模型预测法：利用这一方程式的计利用这一方程式的计算，根据主要影响因素的变化趋势，对算，根据主要影响因素的变化趋势，对预测对象的未来状况进行推测。预测对象的未来状况进行推测。回归分析法是一种从事物变化的回归分析法是一种从事物变化的因果关系因果关系 出发的预测方法。它利用数

14、理统计原理，出发的预测方法。它利用数理统计原理，在大量统计数据的基础上，通过寻求数据在大量统计数据的基础上，通过寻求数据变化规律来推断、判断和描述事物未来的变化规律来推断、判断和描述事物未来的发展趋势。发展趋势。 事物变化的因果关系可用一组变量描述，事物变化的因果关系可用一组变量描述，即自变量与因变量之间的关系：即自变量与因变量之间的关系：确定关系确定关系和和相关关系相关关系。bxayb222xnxyxxyxa22xnxxynyxb2xbxaxy：xbnayyyxxxyLLLr2222)(1)(11ynyLxnxLyxnxyLyyxxxy例例1：某工厂前：某工厂前6月发生的工伤事故统计数据月发

15、生的工伤事故统计数据带入计算公式可得：带入计算公式可得：53.10916215091164212222xnxyxxyxa63. 09162116465021222xnxxynyxb由此可得到回归方程为：由此可得到回归方程为：xy63. 053.10代入代入 x=7，可，可预测预测7月份的工伤事故数：月份的工伤事故数：612. 67y例例2：某矿前某矿前10月发生的工伤事故统计数据月发生的工伤事故统计数据bxaey bxay lnlnbxayxbaey xxaayy1,ln,lnxbay lnlnxbayaayyln,ln例例3：某工厂前：某工厂前6月发生的工伤事故统计数据月发生的工伤事故统计数

16、据378. 291621609.1291751.42212222xnxyxyxxa0789. 091621751.426609.1221222xnxyxnyxbaaln783.10378. 2eeaaxey0789. 0783.10621. 67y例例4：某矿前某矿前10月发生的工伤事故统计数据月发生的工伤事故统计数据,)0()0(2)0(1)0(Nxxxx，kJjkxx1)0(1）（,)1()1(2)1(1)1(Nxxxx，)1()1(xdtdxTNNTxxxy,)0()0(3)0(2，12)(12)()1(1)1()1(1)1(2NNxxxxBNTTyBBB1)( kexx)1(1)1(1

17、)1(1)1(1)(kkexx)0(1)1(1xx)1(1kx)1()1(1)0(1kkkxxx3 马尔柯夫链预测法马尔柯夫链预测法v马尔柯夫性质马尔柯夫性质：事物未来的发展及演变仅受事物未来的发展及演变仅受当前状况的影响。换句话说，在给定现在状当前状况的影响。换句话说，在给定现在状态时，事物的发展与过去状态是无关的态时，事物的发展与过去状态是无关的。v当事物满足马尔柯夫性质，且一种状态转变当事物满足马尔柯夫性质，且一种状态转变为另一种状态的规律又可知时，可应用马尔为另一种状态的规律又可知时，可应用马尔柯夫链预测法。柯夫链预测法。v系统从某种状态转移到其他状态的可能性大系统从某种状态转移到其他状态的可能性大小，用转移概率描述。小，用转移概率描述。 初始状态向量：初始状态向量： 状态转移概率矩阵：状态转移概率矩阵： ,)0()0(2)0(1)0(nssss，nnnnnnPPPPPPPPPp212122211211一次转移向量：一次转移向量：二次转移向量：二次转移向量：由此可得：由此可得：Pss)0()1(2)0()2(Pss)()0()(kkPss例：某单位对例：某单位对1250名接触矽尘人员进行了健康检查，发现名接触矽