安全決策實(shí)用培訓(xùn)資料

1、第五章 安全決策第一節(jié) 概 述第二節(jié) 安全決策過程與決策要素第三節(jié) 定性屬性的量化第四節(jié) 安全決策方法第五節(jié) 模糊決策-評(píng)價(jià)第一頁，共二十八頁。第一節(jié) 概 述 決策指人們?cè)谇笊媾c發(fā)展過程中，以對(duì)事物發(fā)展規(guī)律及主客觀條件的認(rèn)識(shí)為依據(jù)，尋求并實(shí)現(xiàn)某種最佳(滿意)準(zhǔn)則和行動(dòng)方案而進(jìn)行的活動(dòng)。決策通常有廣義、一般和狹義的三種解釋。決策的廣義解釋包括抉擇準(zhǔn)備、方案優(yōu)選和方案實(shí)施等全過程。一般含義的決策解釋是人們按照某個(gè)(些) 準(zhǔn)則在若干備選方案中的選擇，它只包括準(zhǔn)備和選擇兩個(gè)階段的活動(dòng)。狹義的決策就是作決定，就指抉擇。 決策是人們行動(dòng)的先導(dǎo)。決策學(xué)是為決策提供科學(xué)的理論和方法，以支持和方便人們做決策的

2、科學(xué)；是自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)并涉及人類思維的新興交叉學(xué)科。 決策的分類方法很多。根據(jù)決策系統(tǒng)的約束性與隨機(jī)性原理，可分為確定型決策和非確定型決策。 確定型決策：在一種已知的完全確定的自然狀態(tài)下，選擇滿足目標(biāo)要求的最優(yōu)方案。第二頁，共二十八頁。概 述（續(xù)） 確定型決策問題一般應(yīng)具備四個(gè)條件：存在著決策者希望達(dá)到的一個(gè)明確目標(biāo)(收益大或損失小)； 只存在一個(gè)確定的自然狀態(tài)； 存在著決策者可選擇的兩個(gè)或兩個(gè)以上的抉擇方案；不同的決策方案在確定的狀態(tài)下的益損值可以計(jì)算。 非確定型決策：當(dāng)決策問題有兩種以上自然狀態(tài)，哪種可能發(fā)生是不確定的，在此情況下的決策稱為非確定型決策。 非確定型決策又可分為兩類：當(dāng)決

3、策問題自然狀態(tài)的概率能確定，即是在概率基礎(chǔ)上做決策，但要冒一定的風(fēng)險(xiǎn)，這種決策稱為風(fēng)險(xiǎn)型決策；如果自然狀態(tài)的概率不能確定，即沒有任何有關(guān)每一自然狀態(tài)可能發(fā)生的信息，在此情況下的決策就稱為完全不確定型決策。 風(fēng)險(xiǎn)型決策問題通常要具備如下五個(gè)條件：存在著決策者希望達(dá)到的一個(gè)明確目標(biāo)； 存在著決策者無法控制的兩種或兩種以上的自然狀態(tài)； 存在著可供決策者選擇的兩個(gè) 或兩個(gè)以上的抉擇方案； 不同的抉擇方案在不同的自然狀態(tài)下的益損值可以計(jì)算出來； 每種自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率可以估算出來。第三頁，共二十八頁。第二節(jié) 安全決策過程與決策要素 2.1 決策過程 1.決策過程 決策是人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)某個(gè) (些) 準(zhǔn)則而制定

4、、分析、評(píng)價(jià)、選擇行動(dòng)方案， 并組織實(shí)施的全部活動(dòng)； 也是提出、分析和解決問題的全部過程。主要包括5個(gè)階段，如圖 5-1所示。 第四頁，共二十八頁。 2.2 決策要素(a) 2.決策要素 決策單元 所謂決策單元常常包括決策者及共同完成決策分析研究的決策分析者，以及用以進(jìn)行信息處理的設(shè)備。它們的工作是接受任務(wù)、輸入信息、生成信息和加 工成智能信息，從而產(chǎn)生決策。 準(zhǔn)則體系 對(duì)一個(gè)有待決策的問題，必須首先定義它的準(zhǔn)則。在現(xiàn)實(shí)決策問題中，準(zhǔn)則常具有層次結(jié)構(gòu)，包含有目標(biāo)和屬性兩類，形成多層次的準(zhǔn)則體系，如圖5-2所示。 第五頁，共二十八頁。 2.2 決策要素(b)第六頁，共二十八頁。 2.2 決策要素

5、(c) 準(zhǔn)則體系最上層的總準(zhǔn)則只有一個(gè)，一般比較宏觀、籠統(tǒng)、抽象，不便于量化、測(cè)算、比較、判斷。為此要將總準(zhǔn)則分解為各級(jí)子準(zhǔn)則，直到相當(dāng)具體、直觀，并可以直接或間接地用備選方案本身的屬性(性能、參數(shù))來表征的層次為止。在層次結(jié)構(gòu)中，下層的準(zhǔn)則比上層的準(zhǔn)則更加明確具體并便于比較、判斷和測(cè)算，它們可作為達(dá)到上層準(zhǔn)則的某種手段。下層子準(zhǔn)則集合一定要保證上層準(zhǔn)則的實(shí)現(xiàn)，子準(zhǔn)則之間可能一致，亦可能相互矛盾，但要與總準(zhǔn)則相協(xié)調(diào)，并盡量減少冗余。 決策結(jié)構(gòu)和環(huán)境 決策的結(jié)構(gòu)和環(huán)境屬于決策的客觀態(tài)勢(shì)(情況)。為闡明決策態(tài)勢(shì)，必須盡量清楚地識(shí)別決策問題(系統(tǒng))的組成、結(jié)構(gòu)和邊界，以及所處的環(huán)境條件。它需要標(biāo)明決

6、策問題的輸入類型和數(shù)量，決策變量(備選方案)集和屬性集以及測(cè)量它們的標(biāo)度類型，決策變量(方案)和屬性間以及屬性與準(zhǔn)則間的關(guān)系。第七頁，共二十八頁。 2.2 決策要素(d) 決策變量亦稱可控(受控)變量，它是決策(評(píng)價(jià))的客觀對(duì)象。在自然系統(tǒng)中， 決策變量集常以表征系統(tǒng)主要特征的一組性能、參數(shù)形式出現(xiàn)， 由它們可以組合出無限多個(gè)備選方案，方案是連續(xù)型， 其范圍由一組約束條件所限制。而在實(shí)際( 社會(huì)) 系統(tǒng)中，例如安全系統(tǒng)， 因變量之間， 變量與屬性之間的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，有許多是半結(jié)構(gòu)化甚至非結(jié) 構(gòu)化形式，尚難以給予形式化的表述，所以決策變量常以有限個(gè)離散的備選方案的形式出 現(xiàn)。決策變量的這兩種類型

7、(連續(xù)、離散)，導(dǎo)致了兩類不同的決策方法，有人稱前者為多 目標(biāo)決策，稱后者為多屬性決策，二者又統(tǒng)稱為多準(zhǔn)則決策。 決策的環(huán)境條件可區(qū)分為確定性和非確定性兩大類。由于決策是面向未來發(fā)生事件所作的抉擇，所以決策的環(huán)境條件都帶有不確定性，只是在很多情況下 ，正常環(huán)境出現(xiàn)的概 率很大，非正常條件發(fā)生的可能性很小(即近似認(rèn)為是小概率事件)，而認(rèn)為環(huán)境條件是確定的。在非確定性中，又分因果關(guān)系不確定的隨機(jī)型和排中律不確定的模糊型。發(fā)展初期的經(jīng)典決策，就是在隨機(jī)環(huán)境下進(jìn)行的單準(zhǔn)則優(yōu)選，稱之為統(tǒng)計(jì)決策。第八頁，共二十八頁。 2.2 決策要素(e) 決策規(guī)則 決策就是要從眾多的備選方案中選擇一個(gè)用以付諸實(shí)施的方案

8、，作為最終的抉擇。在作出最終抉擇的過程中， 要按照多準(zhǔn)則問題方案的全部屬性值的大小進(jìn)行排序，從而依序擇優(yōu)。這種促使方案完全序列化的規(guī)則，便稱為決策規(guī)則。決策規(guī)則一般粗分為兩大類： 最優(yōu)規(guī)則和滿意規(guī)則。最優(yōu)規(guī)則是使方案完全序列化的規(guī)則，只有在單準(zhǔn)則決策問題中，方案集才是完全有序的，因此， 總能夠從中選中最優(yōu)方案。 然而在多準(zhǔn)則決策問題中，方案集是不完全有序的 ， 準(zhǔn)則之間往往存在矛盾性，不可公度性(各準(zhǔn)則的量綱不同)，所以，各個(gè)準(zhǔn)則均最優(yōu)的方案一般是不存在的。因而，只能在滿意規(guī)則下尋求決策者滿意的方案。在系統(tǒng)優(yōu)化中，用“滿意解”替“最優(yōu)解”，就會(huì)使復(fù)雜問題大大簡(jiǎn)化。決策者的滿意性一般通過所謂“傾

9、向性結(jié)構(gòu)（信息）”來表述，它是多準(zhǔn)則決策不可缺少的重要組成部分。第九頁，共二十八頁。 2.3 安全決策(a) 3.安全決策 安全決策與通常的決策過程一樣， 應(yīng)按照一定的程序和步驟進(jìn)行。不同的是， 在進(jìn)行安全決策時(shí)， 應(yīng)根據(jù)安全問題的特點(diǎn)， 確定各個(gè)步驟的具體內(nèi)容。 (1)確定目標(biāo) 決策過程首先需要明確目標(biāo)， 也就是要明確需要解決的問題。對(duì)安全而言 ，從大安全觀出發(fā)，安全決策所涉及的主要問題就是保證人們的生產(chǎn)安全， 生活安全和生存安全。但是這樣的目標(biāo)所涉及的范圍和內(nèi)容太大了，以至于無法操作， 應(yīng)進(jìn)一步界定、分解和量化。 (2)確定決策方案 在目標(biāo)確定之后，決定人員應(yīng)依據(jù)科學(xué)的決策理論，對(duì)要求達(dá)到

10、的目標(biāo)進(jìn)行調(diào)查研究 ，進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)分析，擬出幾個(gè)可供選擇的方案。 第十頁，共二十八頁。 2.3 安全決策(b) (3)潛在問題或后果分析 對(duì)安全問題，考慮其決策方案后果，應(yīng)特別注意如下一些潛在問題： 人身安全方面： 應(yīng)特別注意有無生命危險(xiǎn)，有元造成工傷的危險(xiǎn)，有無職業(yè)病和后遺癥的危險(xiǎn)。 人的精神和思想方面： 是否會(huì)造成人的道德、思想觀念的變化，是否會(huì)造成人的興趣愛好和娛樂方式的變化，是否會(huì)造成人的情緒和感情方面的變化，是否會(huì)加重人的疲勞，帶來精神緊張，影響個(gè)人導(dǎo)致不安全感或束縛感的產(chǎn)生等。 人的行為方面： 能否造成人的生活規(guī)律、生活方式變化， 以及生活時(shí)間的劃分等。(4)實(shí)施與反饋

11、 決策方案在實(shí)施過程中應(yīng)注意制定實(shí)施規(guī)劃， 落實(shí)實(shí)施機(jī)構(gòu)、人員職責(zé)，并及時(shí)檢查與反饋實(shí)施情況，使決策方案在實(shí)施過程中趨于完善并達(dá)到預(yù)期效果。第十一頁，共二十八頁。第三節(jié) 定性屬性的量化 3.1 量化等級(jí)與范圍 1.量化等級(jí)與范圍 在某個(gè)屬性上對(duì)若干個(gè)不同物體進(jìn)行辨別時(shí)，普通人能夠正確區(qū)別屬性等級(jí)在5級(jí)至9級(jí)之間。所以，我們推薦定性屬性量化等級(jí)取5級(jí)至9級(jí)，可能時(shí)盡量用9個(gè)等級(jí)。量化等級(jí)見下表第十二頁，共二十八頁。 3.2 量化方法 2.量化方法 通過決策者(專家)定性分析， 分等級(jí)量化的結(jié)果， 由于客觀事物的復(fù)雜性、多樣性 和主觀認(rèn)識(shí)的局限性， 所以往往具有不確定性、模糊性和隨機(jī)性 ， 可以采

12、用集值統(tǒng)計(jì)原理 廣集專家意見 ， 改善定性屬性量化的有性。 第十三頁，共二十八頁。 3.3 屬性函數(shù)F(X)規(guī)范化 3.屬性函數(shù)F(X)規(guī)范化 (1)多屬性決策 在多屬性決策問題(MADPMP)的各屬性函數(shù)j(x) (j=1，2，.，m)之間，普通存在下述3個(gè)方面的問題。 無公度性。即各j(x)的量剛不同，不便于相互比較和綜合運(yùn)算。 變化范圍不同。不便于比較綜合運(yùn)算。 對(duì)抗性。凡得益性屬性，通常希望愈大愈優(yōu)； 凡損耗性屬性，一般希望愈小愈優(yōu)先。 (2)規(guī)范化處理算法 常用的規(guī)范化處理算法較多，在選用時(shí)需注意量化標(biāo)度（序、區(qū)間和餓比列標(biāo)度），允許進(jìn)行變換的形式，以免規(guī)范化后影響決策的質(zhì)量。 第十

13、四頁，共二十八頁。 3.4 權(quán)重及其量化方法(a) 4.權(quán)重及其量化方法 權(quán)重是表征子準(zhǔn)則或因素對(duì)總準(zhǔn)則或總目標(biāo)影響或作用大小的量化值。 (1)重要性權(quán) 對(duì)于子準(zhǔn)則(因素) 的相對(duì)地位、作用， 以及政策導(dǎo)向， 激勵(lì)等決策者的期望性因素，常用定性定量相結(jié)合的方法，根據(jù)專家或決策者的相對(duì)重要性信息進(jìn)行量化。 (2)信息量權(quán)重2 由于各準(zhǔn)則值所包含的信息量不同 ， 它們對(duì)被評(píng)價(jià)方案(決策方案)的作用也就不同?？紤]信息量不同產(chǎn)生的影響的量化值稱為信息量權(quán)重。 另外 ， 當(dāng)某些準(zhǔn)則值在各被評(píng)價(jià)方案之間差異較大時(shí)， 其分辨能力較強(qiáng)，包含的信息量就多，它們?cè)诰C合評(píng)價(jià)、最終決策中的作用就大，其信息權(quán)重系數(shù)也較

14、大。第十五頁，共二十八頁。 3.4 權(quán)重及其量化方法(b) (3)獨(dú)立性權(quán)重系數(shù)3 雖然在理想準(zhǔn)則體系中， 要求準(zhǔn)則具有無冗余性， 在多屬性決策方案中，希望屬性之間具有獨(dú)立性， 但由于安全系統(tǒng)的高度復(fù)雜性， 準(zhǔn)則體系中各準(zhǔn)則之間難免有部分重復(fù)信息存在， 使它們?cè)诰C合評(píng)價(jià)或決策過程中過多地發(fā)揮了作用，為此，提出用獨(dú)立性權(quán)重來抵前 “過多” 的影響。 (4)組合 ( 綜合 ) 權(quán)重 根據(jù)MADMP 的實(shí)際需要和可能，可以從上述3個(gè)方面的權(quán)重中選用， 當(dāng)用兩種以上的權(quán)重時(shí)，就存在一個(gè)如何組合的問題，常用的有兩種算法求取組合(綜合)權(quán)重。第十六頁，共二十八頁。第四節(jié) 安全決策方法 4.1確定性多屬性決

15、策方法 1.確定性多屬性決策方法 (1)優(yōu)勢(shì)法 該方法的操作過程是 ， 從備選方案集 R 中： R=x1，x2，x3，x4 任取兩個(gè)方案，( 記為X1和X2)， 若決策者(或決策分析者) 認(rèn)為(或決策矩陣A已知) X1 劣于X2 ， 則剔去X1 ， 保留X2； 若無法區(qū)分兩者的優(yōu)劣時(shí)， 皆保留。將留下的非劣方案與 R 中的第三個(gè)方案X3作比較， 如果它劣于X3， 則剔去前者 ， 如此進(jìn)行下去，經(jīng)n-1 步后便確定了非劣解集R*pa 。 (2)連接法(滿意法) 該方法要求決策者對(duì)表征方案的每個(gè)屬性提供一個(gè)可接受的最低值，稱為切除值(cut- off values) 。只有當(dāng)一個(gè)方案的每個(gè)屬性值均

16、不低于對(duì)應(yīng)的切除值時(shí)， 該方案才能保留。即方案x被接受， 即： 式中 j0j 個(gè)屬性的切除值。 第十七頁，共二十八頁。 4.2 評(píng)分法 (3)分離法 該方法用來篩選方案時(shí)仍要對(duì)每個(gè)屬性設(shè)定切除值，但和連接法不同的是，并不要求 每個(gè)屬性值都超過這個(gè)值，只要求方案中至少有一個(gè)屬性值超過切除值就被保留。按此原 則方案 z， 即滿足 ： 2.評(píng)分法 評(píng)分法就是根據(jù)預(yù)先規(guī)定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各方案所能達(dá)到的指標(biāo)進(jìn)行定量計(jì)算比較 ， 從而達(dá)到對(duì)各個(gè)方案排序的目的。它包括5個(gè)方面： (1)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) (2)評(píng)分方法 (3)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 (4)加權(quán)系數(shù) (5)計(jì)算總分 第十八頁，共二十八頁。 4.3 決策樹法 3.決

17、策樹法 決策樹法是風(fēng)險(xiǎn)決策的基本方法之一。決策樹分析方法又稱概率分析決策方法。決策樹法與 事故樹分析一樣是一種演繹性方法，即是一種有序的概率圖解法。 (1)決策樹形 (2) 決策步驟 決策步驟 ： 根據(jù)決策問題繪制決策樹； 計(jì)算概率分支的概率值和相應(yīng)的結(jié)果節(jié)點(diǎn)的收益值； 計(jì)算各概率點(diǎn)的收益期望值； 確定最優(yōu)方案。 第十九頁，共二十八頁。 4.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法(a)4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法 (1)技術(shù)評(píng)價(jià) 技術(shù)評(píng)價(jià)步驟如下： 確定評(píng)價(jià)的技術(shù)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)指標(biāo)集； 明確各技術(shù)指標(biāo)的重要程度； 分別對(duì)各個(gè)技術(shù)指標(biāo)評(píng)分； 進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)總評(píng)價(jià)。 (2)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的步驟如下： 按成本分析的方法，求出各方案

18、的制造費(fèi)用Ci； 確定該方案的理想制造費(fèi)用； 確定經(jīng)濟(jì)價(jià)。 第二十頁，共二十八頁。 4.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法(b)(3)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)可以用計(jì)算法和圖法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)。相對(duì)價(jià) W 法。均值法 W=0.5 (Wt + Ww) (5-25)雙曲線法 相對(duì)價(jià) W 值越大， 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合性能越好 ， 一般應(yīng)取 W0.65。當(dāng) Wt， Ww 兩項(xiàng)中有一項(xiàng)數(shù)值較小時(shí)， 用雙曲線法能使 W 值明顯變小， 更便于對(duì)方案的抉擇。 優(yōu)度圖法。 第二十一頁，共二十八頁。 4.5 稀有事件的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)5.稀有事件的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì) 當(dāng)決策者要在多種抉擇方案中做決策時(shí)，可能會(huì)遇到某種稀少事件是否值得考慮，或者在用智

19、力激勵(lì)法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨別時(shí)，稀少事件如何估計(jì)的問題。 在稀少事件中有 2 種不同的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)：一類是稱外圍 “零 -元窮大”的風(fēng)險(xiǎn)，指的是那些發(fā)生的可能性很小(幾乎為零)而后果卻十分嚴(yán)重(幾乎是無窮大)的事故，另一類是發(fā)生概率很小，后果不像前一類那么嚴(yán)重， 但涉及的面或人數(shù)卻很多， 并且易被一些偶然因素、另外的風(fēng)險(xiǎn)、與它們的作用相同或相反的其他因素所掩蓋的事。 前一類情況主要涉及明顯事故的估計(jì)與價(jià)格，后一類情況則主要是對(duì)潛在危險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)。 第二十二頁，共二十八頁。第五節(jié) 模糊決策-評(píng)價(jià) 5.1 建立因素集1.建立因素集 因素集是指以所決策 (評(píng)價(jià)) 系統(tǒng)中影響評(píng)判的各種因素為元素所組成的集合，

20、 通常用U表示，即：U =u1，u2，um 各元素ui(i=1，2， ，m) 即代表各影響因素。這些因素通常都具有不同程度的模糊性。第二十三頁，共二十八頁。 5.2 建立權(quán)重集2.建立權(quán)重集 一般說來， 因素集U中的各因素對(duì)安全系統(tǒng)的影響程度是不一樣的。為了反映各因素的重要程度， 對(duì)各個(gè)因素應(yīng)賦予一相應(yīng)的權(quán)數(shù)Qi。由各權(quán)數(shù)所組成的集合 ： A=1，2， ，m (5-32) A 稱為因素權(quán)重集，簡(jiǎn)稱權(quán)重集。各權(quán)數(shù)比應(yīng)滿足歸一性和非負(fù)性條件 ： 它們可視為各因素對(duì)“重要”的隸屬度。因此， 權(quán)重集是因素集上的模糊子集。第二十四頁，共二十八頁。 5.3 建立評(píng)判集 3.建立評(píng)判集 評(píng)判集是評(píng)判者對(duì)評(píng)判對(duì)象可能作出的各種總的評(píng)判結(jié)果所組成的集合。通常用 V 表示，即 ： V =( 1，2， ， n) 各元素i即代表各種可能的總評(píng)判結(jié)果。模糊綜合評(píng)判的目的， 就是在綜合考慮所有影響因素基礎(chǔ)上，從評(píng)判集中得出一最佳的評(píng)判結(jié)果。第二十五頁，共二十八頁。 5.4 單因素模糊評(píng)判 4.單因素模糊評(píng)判 單獨(dú)從一個(gè)因素進(jìn)行評(píng)判， 以確定評(píng)判對(duì)象對(duì)評(píng)判集元素的隸屬度，稱為單因素模糊評(píng)判。