第4章系统安全预测

1、河南理工大学 2011, Henan Polytechnic University安全科学与工程学院安全科学与工程学院 王志军王志军System Safety Prediction 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineeringp预测，预测，作为人类的一种思维活动早已存在于人类的社会实作为人类的一种思维活动早已存在于人类的社会实践中，并一直为人们所重视。践中，并一直为人们所重视。p两千多年前的两千多年前的“孙子兵法孙子兵法”就谈到预测，如就谈到预测，如“生死之地，生死之地，存亡之道，不可不察也存亡之道，不可不察也”。这里的。这里的察察，就是预测的意思；，就

2、是预测的意思；p“凡事预则立，不预则废凡事预则立，不预则废”，则是我国古代学者对预测的，则是我国古代学者对预测的深刻认识，精辟地概括了预测的重要意义。深刻认识，精辟地概括了预测的重要意义。系统安全预测系统安全预测 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering预测是研究未来的一门学科。预测是研究未来的一门学科。随着科学技术的进步和生产水平的日益提高，人类的预测随着科学技术的进步和生产水平的日益提高，人类的预测活动愈来愈频繁，涉及的领域愈来愈广阔，预测方法和手段愈活动愈来愈频繁，涉及的领域愈来愈广阔，预测方法和手段愈来愈科学和先进，广泛应用于经济、技术和社会

3、发展的各个领来愈科学和先进，广泛应用于经济、技术和社会发展的各个领域。域。预测技术和控制手段的有效结合，是现代安全技术的基本预测技术和控制手段的有效结合，是现代安全技术的基本发展方向。发展方向。系统安全预测系统安全预测 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering一、预测的种类、原则及程序一、预测的种类、原则及程序 r事故预测，或称安全预测、危险性预测，事故预测，或称安全预测、危险性预测，是对系统未来是对系统未来的安全状况进行预测，预测系统中存在哪些危险及其危的安全状况进行预测，预测系统中存在哪些危险及其危险程度，以便对事故进行预报和预防。通过预测，可以

4、险程度，以便对事故进行预报和预防。通过预测，可以掌握一个企业或部门伤亡事故的变化趋势，帮助人们认掌握一个企业或部门伤亡事故的变化趋势，帮助人们认识事故的客观规律，制订政策、发展规划和技术方案。识事故的客观规律，制订政策、发展规划和技术方案。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering1.1.系统安全预测分类系统安全预测分类1 1）按预测对象范围分）按预测对象范围分 宏观预测宏观预测是预测一个企业或部门未来一个时期的伤亡是预测一个企业或部门未来一个时期的伤亡事故变化趋势，如预测明年某煤矿百万吨死亡率的变化；事故变化趋势，如预测明年某煤矿百万吨死亡率的变化

5、； 微观预测微观预测是具体研究一个企业的某种危险能否导致事是具体研究一个企业的某种危险能否导致事故、事故发生概率及其危险程度。故、事故发生概率及其危险程度。 微观预测可以综合应用各种系统安全分析方法；对于微观预测可以综合应用各种系统安全分析方法；对于宏观预测，主要应用现代数学的一些方法，如宏观预测，主要应用现代数学的一些方法，如回归预测法回归预测法、指数平滑预测法、马尔可夫预测法、指数平滑预测法、马尔可夫预测法、灰色系统预测法灰色系统预测法。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering1.1.系统安全预测分类系统安全预测分类2 2）按预测时间长度分）按

6、预测时间长度分 长（远）期预测长（远）期预测是对是对5 5年以上的安全状况的预测。年以上的安全状况的预测。 中期预测中期预测是对是对1 1年以上年以上5 5年以下的安全生产发展前景进年以下的安全生产发展前景进行的预测。行的预测。 短期预测短期预测是对是对1 1年以下的安全状况的预测。年以下的安全状况的预测。 长期预测为安全管理方面的重大决策提供科学依据。长期预测为安全管理方面的重大决策提供科学依据。中期预测是制订中期预测是制订5 5年计划和任务的依据。短期预测是年度年计划和任务的依据。短期预测是年度计划、季度计划以及制订短期发展任务的依据。计划、季度计划以及制订短期发展任务的依据。 2011,

7、 安全系统工程（双语） Safety System Engineering1.2 1.2 系统安全预测的原则系统安全预测的原则 任何事故都是随机事件，但也是有任何事故都是随机事件，但也是有规律可循规律可循的。对于工的。对于工伤事故预测的研究，是将其作为一种不断变化的动态过程伤事故预测的研究，是将其作为一种不断变化的动态过程来研究的，认为事故的发生是与它的来研究的，认为事故的发生是与它的过去和现状紧密相关过去和现状紧密相关的，这就有可能经过对事故的现状和历史的综合分析，推的，这就有可能经过对事故的现状和历史的综合分析，推测它的未来。预测的结论不是来自于主观臆断，而是建立测它的未来。预测的结论不是

8、来自于主观臆断，而是建立在对事故的科学分析上。因此，只有掌握了事故随机性所在对事故的科学分析上。因此，只有掌握了事故随机性所遵循的规律，才能对事故进行预测预报。遵循的规律，才能对事故进行预测预报。 认识事故的发展变化规律，利用其必然性，是进行科认识事故的发展变化规律，利用其必然性，是进行科学预测所应遵循的总的原则。具体进行事故预测时，要借学预测所应遵循的总的原则。具体进行事故预测时，要借助以下几项原则：助以下几项原则： 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering一、预测的种类、原则及程序一、预测的种类、原则及程序 ( 1 ) Principle of

9、relevance(相关性原理相关性原理)( 2 ) Analogy principle(类推性原理类推性原理)Balance calculation（平衡推算）（平衡推算） Substitution calculation （代替推算）（代替推算） Factors calculation （因素推算）（因素推算） Sample calculation （抽样推算）（抽样推算） Proportion calculation （比例推算）（比例推算） Probability calculation （概率推算）（概率推算） ( 3 ) Principle of inertia 惯性原理惯性原理2

10、.2. Principles of System Safety Prediction 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering (1) (1)相关原则。相关原则。相关性有多种表现形式，其中最重相关性有多种表现形式，其中最重要的是因果关系。在利用这一原则进行预测之前，首先要的是因果关系。在利用这一原则进行预测之前，首先应确定两事物之间的相关性关系，如事故处理费用与事应确定两事物之间的相关性关系，如事故处理费用与事故伤亡人次就有相关关系。故伤亡人次就有相关关系。 (2)(2)类推原则。类推原则。即把先发展事物的表现形式类推到即把先发展事物的表现形式类推到

11、后发展的事物上去。利用这一原则的首要条件是两事物后发展的事物上去。利用这一原则的首要条件是两事物之间的发展变化有类似性；只要有代表性，也可由局部之间的发展变化有类似性；只要有代表性，也可由局部去类推整体，但应注意这个局部特征能否真正反映整体去类推整体，但应注意这个局部特征能否真正反映整体的特征。的特征。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering事故预测 (3) (3)惯性原则。惯性原则。按照这一原则，认为过去的行为按照这一原则，认为过去的行为不仅影响现在，面且也影响未来。尽管未来时间内不仅影响现在，面且也影响未来。尽管未来时间内有可能存在某些方面的差

12、异，但对于系统安全状况有可能存在某些方面的差异，但对于系统安全状况的总的情况看，今天是过去的延续，明天则是今天的总的情况看，今天是过去的延续，明天则是今天的发展。的发展。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering一、预测的种类、原则及程序一、预测的种类、原则及程序 3.3. Procedures of System Safety PredictionProcedures of System Safety Prediction 1 1、确定事故、确定事故预测目标预测目标2 2、收集、整理、收集、整理和分析资料和分析资料3 3、选择预、选择预测方法测方法

13、4 4、进行预测、进行预测5 5、分析预测、分析预测评价过程评价过程6 6、写出预、写出预测报告测报告 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 Prediction methods can be divided into prediction methods of experience deduction, time series and econometric models. This section will make an introduction of the commonly-used prediction met

14、hods. 预测方法预测方法从大的方面可分为从大的方面可分为经验推断预测法、时间序列预测经验推断预测法、时间序列预测法及计量模型预测法法及计量模型预测法。本节就其中主要常见的预测方法做一。本节就其中主要常见的预测方法做一介绍。介绍。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis p所谓回归分析，就是依据相关关系的具体形态，选择一个合所谓回归分析，就是依据相关关系的具体形态，选择一个合适的数学模型，来近似地表达变量间的平均变化关系。适的数学模型，

15、来近似地表达变量间的平均变化关系。p回归分析，回归分析，是指在相关分析的基础上，把变量之间的具体变是指在相关分析的基础上，把变量之间的具体变动关系模型化，求出关系方程式，就是找出一个能够反映变动关系模型化，求出关系方程式，就是找出一个能够反映变量间变化关系的函数关系式，并据此进行估计和推算。量间变化关系的函数关系式，并据此进行估计和推算。p通过回归分析通过回归分析，可以将相关变量之间不确定、不规则的数量，可以将相关变量之间不确定、不规则的数量关系一般化、规范化。从而可以根据自变量的某一个给定值关系一般化、规范化。从而可以根据自变量的某一个给定值推断出因变量的可能值（或估计值）。推断出因变量的可

16、能值（或估计值）。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 一元线性回归法一元线性回归法p它是根据自变量它是根据自变量( (x x) )与因变量与因变量( (y y) )的相互关系，用自变量的相互关系，用自变量的变动来推测因变量变动的方向和程度，其基本方程式的变动来推测因变量变动的方向和程度，其基本方程式为：为： y=a+bx 式中：式中：a、b为为回归系数。回归系数。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Eng

17、ineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 进行一元线性回归进行一元线性回归，首先首先应收集事故数据，并在以时间应收集事故数据，并在以时间为横坐标的坐标系中画出各个相对应的点，根据图中个为横坐标的坐标系中画出各个相对应的点，根据图中个点的变化情况，就可以大致看出事故变化的某种趋势，点的变化情况，就可以大致看出事故变化的某种趋势，然后进行计算，求出回归直线。然后进行计算，求出回归直线。回归系数回归系数a a、b b是根据统计的事故数据通过以下方程组来是根据统计的事故数据通过以下方程组来决定的。决定的。 2011

18、, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安

19、全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2 2一元线性回归法举例一元线性回归法举例表表4.14.1是某企业是某企业1998-20051998-2005工伤事故死亡人数的统计数据，工伤事故死亡人数的统计数据，试用一元线性回归方法建立起预测方程。试用一元线性回归方法建立起预测方程。 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegressio

20、n Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression A

21、nalysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering二、预测方法二、预测方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering利用利用ExcelExcel建立线性回归模型建立线性回归模型根据数据建立散点图根据数据建立散点图自变量放在自变量放在X X轴，因变量放在轴，因变量放在Y Y轴轴简单线性拟合简单线性拟合添加趋势线添加趋势线( (类型为类型为“线性线性”) )，选定，选定“显示显示公式公式”和和“显示显示R R2 2值值

22、” ” 得到趋势线得到趋势线( (线性线性) )方程和方程和R R2 2将将X X代入方程代入方程X=5.5X=5.5，Y=0.4701Y=0.4701产量与化肥施用量y = 0.0234x + 0.3414R2 = 0.598300.10.20.30.40.50.60.7024681012化肥(克)产量(公斤) 2011, 安全系统工程（双语） Safety System Engineering如何衡量直线拟合的程度如何衡量直线拟合的程度如果每一个观察点都落在拟合方程上，那么就会得到一个如果每一个观察点都落在拟合方程上，那么就会得到一个满分满分1(100%)。 拟合方程对观察到的原始数据拟合得怎么样？拟合方程对观察到的原始数据拟合得怎么样？随着越来越多的观察点偏离拟合直线，分数就会下降，这个随着越来越多的观察点偏离