系统安全决策

系统安全决策安全决策概述1）决策概念指人们在求生存与发展过程中，以对事物发展规律及主客观条件的认识为依据，寻求并实现某种最佳(满意)准则和行动方案而进行的活动。

2）决策要素合理的准则(标准)体系、足够可靠的信息数据、可供选择的决策方法、落实的决策组织和实施办法。

3）安全决策的理解决策是在价值判断的基础上作出抉择和选择。安全的价值或效用是不容置疑的，所以，安全决策同样是建立在安全价值判断基础上的。4）决策与评价关系决策与评价既有区别，又有共同点。决策和综合评价有共同的理论基础和组成要素，其方法和步骤大致相同。评价是指评价主体估测评价对象(客体)达到既定需求的过程。它是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)。决策是主体根据既定的准则考察客体什么情况下的最优效用（价值）。决策往往是事前进行的选择，而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。安全决策

5）决策的分类确定型决策、非确定型决策（1）确定型决策定义：在一种已知的完全确定的自然状态下，选择满足目标要求的最优方案。

条件：①存在着决策者希望达到的一个明确目标(收益大或损失小)；②只存在一个确定的自然状态；③存在着决策者可选择的两个或两个以上的抉择方案；④不同的决策方案在确定的状态下的益损值可以计算。安全决策

（2）非确定型决策定义：当决策问题有两种以上自然状态，事件发生是不确定的，在此情况下的决策称为非确定型决策。包含：风险型决策、完全不确定型决策风险型决策：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，但要冒一定的风险。完全不确定型决策：如果自然状态的概率不能确定，即没有任何有关每一自然状态可能发生的信息，在此情况下的决策就称为完全不确定型决策。风险型决策条件：①存在着决策者希望达到的一个明确目标；②存在着决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态；③存在着可供决策者选择的两个或两个以上的抉择方案；④不同的抉择方案在不同的自然状态下的益损值可以计算出来；⑤每种自然状态出现的概率可以估算出来。安全决策

安全决策过程与决策要素1）决策过程安全决策

2）决策要素决策要素：决策单元、准则体系、决策结构和环境、决策规则等。（1）决策单元和决策者决策者是指对所研究问题有权利有能力作出最终判断与选择的个人或集体。决策单元包括决策者及共同完成决策分析研究的决策分析者，以及用以进行信息处理的设备。（2）准则(指标)体系备选方案中，各方案一般可进行细化为各部分（相当于方案的下一层），对于一个大的系统，方案往往能够细化为多层结构形式。为了配合方案各层的选择，决策准则也常具有层次结构。其中，准则体系最上层的总准则只有一个，一般比较宏观、笼统、抽象，不便于量化、测算、比较、判断。而各级子准则，直到相当具体、直观，并可以直接或间接地用备选方案本身的属性(性能、参数)来表征。安全决策

（３）决策结构和环境根据决策变量的类型（连续、离散），决策可分为多目标决策和多属性决策，二者又统称为多准则决策；根据决策环境条件可分为确定性和非确定性两大类。（４）决策规则将多准则问题方案的全部属性值的大小进行排序，从而依序择优。这种促使方案完全序列化的规则，便称为决策规则。决策规则一般分为两大类：最优规则和满意规则。安全决策

３）安全决策步骤（１）确定目标决策过程首先需要明确目标，也就是要明确需要解决的问题。安全决策所涉及的主要问题就是保证人们的生产安全，生活安全和生存安全。由于这样的目标所涉及的范围和内容太大了，以至于无法操作，实际应用中一般需要进一步界定、分解和量化。（２）确定决策方案对目标进行调查研究、详细的技术设计、预测分析，拟出可供选择的方案。安全决策

（３）潜在问题或后果分析对备选决策方案，决策者要向自己提出“假如采用这个方案，将要产生什么样的结果；假如采用这个方案，可能导致哪些不良后果和错误。”等问题，从这些可能产生的后果中进行比较，以决定方案的取舍。（４）实施与反馈决策方案在实施过程中应注意制定实施规划，落实实施机构、人员职责，并及时检查与反馈实施情况。使决策方案在实施过程中趋于完善并达到预期效果。

安全决策

定性属性的的量化１）量化等等级与范围围心理学家米米勒(GA··Miller)经过实验表表明，在某某个属性上上对若干个个不同物体体进行辨别别时，普通通人能够正正确区别属属性等级在在5级至9级之间。所所以，定性性属性量化化等级取5级至9级，可能时时尽量用9个等级。量量化等级如如下表所示示。量化等级表表等级数量化值1234567899最差很差差较差相当较好好很好最好7最差很差差相当好很好最好5最差差相当好最好安全决策２）量化方方法由于客观事事物的复杂杂性、多样样性和主观观认识的局局限性，决决策对象往往往具有不不确定性、、模糊性和和随机性，，可以采用用集值统计计原理广集集专家意见见，对定性性属性进行行量化处理理。集值统计：：评价者对对某定性属属性值（fj(xi)）估计的等等级区间，，记第k个评价者估估价的区间间为[Z1k，Z2k]。若共有L个评价者，，可得L个区间值、、从而形成成一个集值值统计序列列，[Z11，Z21]，[Z12，Z22]…[Z1L，Z2L]，这L个子集叠加加在一起则则形成覆盖盖在评价值值轴上的一一种分布：：安全决策3）属性函数数F（X）规范化（（归一化））（1）线性变换换法式中的最优值；；的最劣值。。安全决策当单属性的的最优（劣劣）值，难难于达到时时，用变化化缓和些的的S形曲线进行行变换。（2）S形变换法其中，安全决策4）权重及其其量化方法法权重是表征征子准则或或因素对总总准则或总总目标影响响或作用大大小的量化化值。一般包括：：重要性权权重、信息量权权重、独立立性权重系系数、组合合（综合））权重。（1）重要性权权重相邻比较法法：A将同层次所所有子准则则（因素））fj=（j=1，2，……，m）按照上层准则则（或总准准则）的相相对重要性性排序。B求相邻准则则的相对重重要性比值值，即：（j=1，2，……m），并假定定上一个准准则的相对对重要性始始终为1。C最后按求归一化权权重系数，，其中，，安全决策（2）信息量权权重由于各准则则值所包含含的信息量量不同，它它们对被评评价方案（（决策方案案）的作用用也就不同同。考虑信息量量不同产生生的影响的的量化值称称为信息量量权重。另外，当某某些准则值值在各被评评价方案之之间差异较较大时，其其分辨能力力较强，包包含的信息息量就多，，它们在综综合评价、、最终决策策中的作用用就大，其其信息权重重系数也较较大。确定方法：：变异系数法法安全决策变异系数法法A求各准则的的方差Dj其中准则期期望：式中——备选方案的第j个准则值。。B求各准则值值的变异系系数VjC归一化变异异系数即得得信息权系系数：安全决策（3）独立性权权重系数虽然在理想想准则体系系中，要求求准则具有有无冗余性性，在多属属性决策方方案中，希希望属性之之间具有独独立性，但但由于安全全系统的高高度复杂性性，准则体体系中各准准则之间难难免有部分分重复信息息存在，使使它们在综综合评价或或决策过程程中过多地地发挥了作作用。可用相关系数数法确定。安全决策策相关系数数法若m个准则间间的相关关系数矩矩阵R=[rij]m×n可以求得得，根据据概率论论对rij的定义，，有相关关系rij：式中，协协方差均方差期望若则则对按按列列求和：：归一化可可得独立立性权重重系数：：安全决策策（4）组合（（综合））权重根据实际际需要可可以从上上述3个方面的的权重中中选用，，当用两两种以上上的权重重时，就就存在一一个如何何组合的的问题，，常用的的有两种种算法求求取组合合（综合合）权重重①乘法：②加法：——3种权重的的权系数数，有。。式中安全决策策安全决策策方法安全决策策是一门门学科交交叉性很很强的一一门学问问，它既既含有从从运筹学学、概率率论、控控制论、、模糊数数学家等等引入的的数学方方法，也也会有从从安全心心理学、、行为科科学，计计算机科科学、信信息科学学引入的的各种社社会、技技术科学学。经过多年年的发展展，主要要决策方方法包括括：多属性决决策方法法、评分法、、决策树树法、技术经济济评价法法和模糊糊决策法法。安全决策策决策树法法决策树形形方案节点点决策点结果节点点决策树法法决策步骤骤绘制决策策树计算概率率分支的的概率值值和相应应的结果果节点的的收益值值计算各概概率点收收益期望望值确定最优优方案决策树法法决策树分分析法的的优点能显示决决策过程程能把风险险决策的的各个环环节联系系成一个个统一的的整体可进行定定性分析析和定量量分析决策树法法例对某企业业计划自自行研究究一种新新的安全全装置的的事件进进行决策策，选择择合理的的方案，，具体条条件如下下：决定研制制项目是是否需要要评审。。若评审审，需要要评审费费5000元。如果果决定评评审，评评审通过过概率为为0.8，不通过过的概率率为0.2。研制此安安全装置置可以采采用“本本厂独立立完成””形式和和“外厂厂协作完完成”形形式。如如果研制制成功，，有6万元收收益。。采用用“本本厂独独立完完成”，研制制费为为2.5万元，，成功功概率率为0.7，失败败概率率为0.3.采用““外厂厂协作作完成成”，研制制费为为4万元，，成功功概率率为0.99，失败败概率率为0.01。决策树树法根据决决策条条件画画出决决策树树123评审不评审(0)76独立完成协作完成540.2不通过0.8通过(-5)1011成功0.99失败0.01(-45)(15)89成功0.7失败0.3(-30)(30)决策树树法根据数数据计计算各各节点点收益益(收益=效益-费用)1）独立立研制制成功功的收收益：：60-5-25=30千元2）独立立研制制失败败的收收益：：0-5-25=-30千元3）协作作研制制成功功的收收益：：60-5-40=15千元4）协作作研制制失败败的收收益：：0-5-40=-45千元决策树树法按照期期望值值公式式，计计算独独立研研制成成功的的期望望值协作研研制成成功的的期望望值根据期期望值值决策策准则则，即即选用用协作作完成成形式式。上报评评审环环节的的期望望值技术经经济评评价法法技术经经济评评价法法对抉择择方案案进行行技术术经济济综合合评价价时，，不但但考虑虑评价价指标标的加加权系系数，，而且且所取取的技术评评价和经济评评价都是视视为相对于于理想状状态的的相对对值。。更便于于决策策判断断与方方案筛筛选。。技术经经济评评价法法1．技术术评价价技术评评价步步骤：：(1)确定评评价的的技术术项目目和评评价指指标集集。(2)明确各各技术术指标标的重重要程程度。。在指指标集集的众众多技技术指指标中中，要要明确确哪些些是必必须满满足的的，即即所谓谓固定定要求求，低低于或或高于于该指指标就就不合合格；；要明明确哪哪些是是可以以给出出一个个允许许范围围的，，也即即有一一个最最低要要求；；还要要明确确哪些些是希希望达达到的的。(3)分别对对各个个技术术指标标评分分。技术经经济评评价法法(4)进行技技术指指标总总评价价。在在各个个技术术指标标评分分的基基础上上，进进行总总的评评分，，即求求出各各技术术指标标的评评分值值与加加权系系数乘乘积之之和与与最高高分(理想想方方案案)的比比值值：：Wt=Vigi/n∑i=1ngi∑i=1nVmax=Vi∑i=1nnVmax技术术经经济济评评价价法法式中中：：Wt—技术术价价；；Vi—各技技术术评评价价指指标标的的评评分分值值；；gi—各技技术术评评价价指指标标的的加加权权系系数数；；Vmax—各技术评价指指标的最高分分；n—技术评价指标标数。技术价Wt越高，方案的的技术性能越越好。理想方方案的技术价价为1，Wt＜0.6表示方案不可可取。技术经济评价价法2．经济评价经济评价的步步骤:(1)按成本分析的的方法，求出出各方案的制制造费用Ci；(2)确定该方案的的理想制造费费用。通常理想的制制造费是允许许制造费的0.7倍。允许制造费C：C=CM,min/ρρ=Cs/Ci=标准价格/制造费用式中：CM,min—合适的市场价价格；Cs—标准价格，是是研制费，制制造费、行政政管理费、销销售费、盈利利和税金的总总和。技术经济评价价法(3)确定经济价确定经济价的的公式：Ww=CI/Ci=0.7C/CiCI为理想制造费费，经济价Ww值越大，经济济效果越好。。理想方案的的经济价为1，表示实际生生产成本等于于理想成本。。Ww的许用值为0.7，此时，实际际生产成本等等于允许成本本。技术经济评价价法3．技术经济综综合评价可以用计算法法和图法进行行技术、经济济综合评价。。(1)相对价W法。①均值法:W＝0.5(Wt十Ww)②双曲线法:W＝(Wt十Ww)1/2相对价W值越大，方案案的技术经济济综合性能越越好，一般应应取W＞0.65。当Wt，Ww两项中有一项项数值较小时时，用双曲线线法能使W值明显变小，，更便于对方方案的抉择。。技术经济评价价法(2)优度图法利用模糊数学学的办法将模模糊的安全信息定量量化，从而对多因因素进行定量量评价与决策策，就是模糊糊决策（评价价）。传统的安全管理，，基本上是凭凭经验和感性性认识去分析析和处理生产产中各类安全全问题，对系系统的评价只只有“安全”或““不安全”的安性估计。。这样的分析析，忽略了问问题性质的程度上上的差差异，而这这种差差异有有时是是很重重要的的。例例如在在分析析和识识别高高处作作业的的危险险性时时，不不能简简单地地划分分为““安全全”、、“不不安全全”，，而必必须考考虑“危险险性””这个模模糊概概念的的程度度怎样样。模模糊概概念不不是只只用““1”（安全全），，“0”（不安安全））两个个数值值去度度量，，而是是用0-1之间一个实实数去去度量量，这这个数数就叫叫“隶隶属度度”。。用函函数表表示不不同条条件下下隶属属度的的变化化规律律称为为“隶属属函数数”，隶属属度可可通已已知的的隶属函函数或或统计计法求得。。安全决决策模糊决决策模糊决决策法法模糊决决策主主要分分为两两步进进行：：首先按按每个个因素素单独独评判判；然后再再按所所有因因素综综合评评判。。1）建建立因因素集集因素集集是指指以所所决策策（评评价））系统统中影影响评评判的的各种种因素素为元元素所所组成成的集集合，，通常常用U表示，，即：：各元素素ui（i=1，2，…，m）即代代表各各影响响因素素。这这些因因素通通常都都具有有不同同程度度的模模糊性性。例如，，评判判作业业人员员的安安全生生产素素质时时，为为了通通过综综合评评判得得出合合理的的值，，可列列出影影响作作业人人员的的安全全生产产素质质取值值的因因素,一般包包括:u1—安全责责任心心；u2—所受安安全教教育程程度；；u3—文化程程度；；u4—作业纠纠错技技能；；u5—监测故故障技技能；；u6—一般故故障排排除技技能；；u7—事故临临界状状态的的辨识识及应应急操操作技技能。。上述因因素u1~u7都是模模糊的的，由由它们们组成成的集集合，，便是是评判判操作作人员员的安安全生生产技技能的的因素素集。。安全决策策2）建立权权重集一般说来来，因素素集U中的各因因素对安安全系统统的影响响程度是是不一样样的。为了了反映各各因素的的重要程程度，对对各个因因素应赋赋予一相相应的权权数ai。由各权权数所组组成的集集合：A称为因素素权重集集，简称称权重集集。各权数ai应满足归归一性和和非负性性条件：：安全决策策3）建立评评判集评判集是是评判者者对评判判对象可可能作出出的各种种总的评评判结果果所组成的的集合。。通常用用V表示，即即：各元素vi即代表各各种可能能的总评评判结果果。模糊糊综合评评判的目目的，就就是在综综合考虑虑所有影影响因素素基础上上，从评评判集中中得出一一最佳的的评判结结果。安全决策策4）单因素素模糊评评判单独从一一个因素素进行评评判，以以确定评评判对象象对评判判集元素素的隶属属度，称为为单因素素模糊评评判。设对因素素集U中第i个因素ui进行评判判，对评评判集V中第j个元素vj的隶属度度为rij，则按第第i个因素ui的评判结结果，可可得模糊糊集合：：同理，可可得到相相应于每每个因素素的单因因素评判判集如下下：…将各单因因素评判判集的隶隶属度行行组成矩矩阵，又又称为评评判（决决策）矩矩阵。安全决策策5）模糊综综合决策策单因素模模糊评判判，仅反反映了一一个因素素对评判判对象的的影响。。要综合考虑虑所有因因素的影影响，得得出正确确的评判判结果，，这就是是模糊综合决决策。如果已给给出决策策矩阵R，再考虑虑各因素素的重要要程度，，即给定定隶属函数或或权重集集A，则模糊糊综合决决策模型型为：安全决策策例：设评判判某类事事故的危危险性，，一般可可考虑事事故发生生的可能能性、事事故后的的严重度度、对社社会造成成的影响响以及防防止事故故的难易易程度。。这4个因素就就可构成成危险性性的因素素集，即即：U={事故的发发生的可可能性（（u1），事故故后的严严重程度度（u2），对社社会造成成的影响响程度（（u3），防止止事故的的难易程程度（u4）}。由于因素素集中各各因素对对安全系系统影响响程度是是不一样样的，因因此，要要考虑权权重系数数。若评评判人确确定的权权重系数数用集合合表示，，即权重重集为：：建立立评判判集集。。若若评评判判人人对对评评判判对对象象可可能能作作出出各各种种总总的的评评语语为为危危险险性性很很大大、、较较大大、、一一般般、、小小，，则则评评判判集集为为：：V={很大大（（v1）、、较较大大（（v2）、、一一般般（（v3）、、小小（（v4）}安全全决决策策对因因素素集集中中的的各各个个因因素素的的评评判判，，可可