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1、安全系统工程安全决策,1,第五章 安全决策,安全系统工程,安全系统工程安全决策,2,本章的基本要求： 1.掌握系统安全评价的各种方法及其基本特点 2.能够依据系统安全评价原理和评价方法，对具体系统进行评价，提出改进系统安全性能的意见或意向,安全系统工程,安全系统工程安全决策,3,5.1 概 述,决策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。决策通常有广义、一般和狭义的三种解释。决策的广义解释包括抉择准备、方案优选和方案实施等全过程。一般含义的决策解释是人们按照某个(些) 准则在若干备选方案中的选择,它只包括准备和
2、选择两个阶段的活动。狭义的决策就是作决定,就指抉择。 决策是人们行动的先导。决策学是为决策提供科学的理论和方法,以支持和方便人们做决策的科学;是自然科学与社会科学并涉及人类思维的新兴交叉学科。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,4,5.1 概 述(续1),决策的分类方法很多。根据决策系统的约束性与随机性原理,可分为确定型决策和非确定型决策。 确定型决策: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。 确定型决策问题一般应具备四个条件:存在着决策者希望达到的一个明确目标(收益大或损失小); 只存在一个确定的自然状态; 存在着决策者可选择的两个或两个以上的抉择方案;不同的决策方案
3、在确定的状态下的益损值可以计算。 非确定型决策:当决策问题有两种以上自然状态,哪种可能发生是不确定的,在此情况下的决策称为非确定型决策。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,5,5.1 概 述(续2),非确定型决策又可分为两类: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,这种决策称为风险型决策;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。 风险型决策问题通常要具备如下五个条件:存在着决策者希望达到的一个明确目标; 存在着决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态; 存在着可供决策者选择的两个 或两个以
4、上的抉择方案; 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; 每种自然状态出现的概率可以估算出来。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,6,5.2 安全决策过程与决策要素,1.决策过程决策是人们为实现某个 ( 些 ) 准则而制定、分析、 评价、选择行动方案 , 并组织实施的全部活动 ; 也是 提出、分析和解决问题的全部过程。主要包括 5 个阶段 , 如图 5-1 所示。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,7,5.2 安全决策过程与决策要素(续1),安全系统工程,安全系统工程安全决策,8,5.2 安全决策过程与决策要素(续2),2.决策要素 决策单元 所谓决策单元常常包括决策者及共同
5、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。它们 的工作是接受任务、输入信息、生成信息和加 工成智能 信息,从而产生决策。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,9,5.2 安全决策过程与决策要素(续3), 准则体系 对一个有待决策的问题,必须首先定义它的准则。 在现实决策问题中,准则常具有层次结构,包含有目标 和属性两类,形成多层次的准则体系,如图5-2所示。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,10,5.2 安全决策过程与决策要素(续4),安全系统工程,安全系统工程安全决策,11,5.2 安全决策过程与决策要素(续5), 准则体系 准则体系最上层的总准则只有一个,一般比较宏观
6、、笼统、抽象,不便于量化、测算、比较、判断。为此要将总准则分解为各级子准则,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)来表征的层次为止。在层次结构中,下层的准则比上层的准则更加明确具体并便于比较、判断和测算,它们可作为达到上层准则的某种手段。下层子准则集合一定要保证上层准则的实现,子准则之间可能一致,亦可能相互矛盾,但要与总准则相协调,并尽量减少冗余。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,12,5.2 安全决策过程与决策要素(续6), 决策结构和环境 决策的结构和环境属于决策的客观态势(情况)。为阐 明决策态势,必须尽量清楚地识别决策问题(系统)的组成 、结构和边
7、界,以及所处的环境条件。它需要标明决策问 题的输入类型和数量,决策变量(备选方案)集和属性集以 及测量它们的标度类型 , 决策变量(方案)和属性间以及 属性与准则间的关系。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,13,5.2 安全决策过程与决策要素(续7), 决策结构和环境 决策变量亦称可控(受控)变量,它是决策(评价)的客观对象。在自然系统中, 决策变量集常以表征系统主要特征的一组性能、参数形式出现, 由它们可以组合出无限多个备选方案,方案是连续型, 其范围由一组约束条件所限制。而在实际( 社会) 系统中 , 例 如安全系统 , 因变量之间 , 变量与属性之间的结构过于复杂 , 有许多是半结构
8、化甚至非结 构化形式,尚难以给予形式化的表述,所以决策变量常以有限个离散的备选方案的形式出 现。决策变量的这两种类型(连续、离散),导致了两类不同的决策方法,有人称前者为多 目标决策,称后者为多属性决策,二者又统称为多准则决策。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,14,5.2 安全决策过程与决策要素(续8), 决策结构和环境 决策的环境条件可区分为确定性和非确定性两大类。由于决策是面向未来发生事件所作的抉择,所以决策的环境条件都带有不确定性,只是在很多情况下 ,正常环境出现的概 率很大,非正常条件发生的可能性很小(即近似认为是小概率事件),而认为环境条件是确定的。在非确定性中,又分因果关系不
9、确定的随机型和排中律不确定的模糊型。发展初期的经典决策,就是在随机环境下进行的单准则优选,称之为统计决策。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,15,5.2 安全决策过程与决策要素(续9), 决策规则 决策就是要从众多的备选方案中选择一个用以付诸 实施的方案,作为最终的抉择。在作出最终抉择的过程中 , 要按照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。决策规则一般粗分为两大类: 最优规则和满 意规则。最优规则是使方案完全序列化的规则, 只有在 单准则决策问题中, 方案集才是完全有序的,因此 , 总 能够从中选中最优方案。,安全系统工
10、程,安全系统工程安全决策,16,5.2 安全决策过程与决策要素(续10), 决策规则 然而在多准则决策问题中,方案集是不完全有序的 , 准则之间往往存在矛盾性,不可公度性(各准则的量纲不同),所以,各个准则均最优的方案一般是不存在的。因而,只能在满意规则下寻求决策者满意的方案。在系统优化中,用“满意解”替“最优解”,就会使复杂问题大大简化。决策者的满意性一般通过所谓“倾向性结构（信息）”来表述,它是多准则决策不可缺少的重要组成部分。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,17,5.2 安全决策过程与决策要素(续11),3.安全决策 安全决策与通常的决策过程一样, 应按照一定的程 序和步骤进行。不
11、同的是, 在进行安全决策时, 应根据 安全问题的特点, 确定各个步骤的具体内容。 (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。对安全而言 ,从大安全观出发, 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。但是这样的目标所涉及的范围和内容太大了, 以至于无法操作, 应进一步界定、分解和量化。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,18,5.2 安全决策过程与决策要素(续12),(2)确定决策方案 在目标确定之后,决定人员应依据科学的决策理论,对 要求达到的目标进行调查研究 ,进行详细的技术设计、 预测分析,拟出几个可供选择的方案。,安全系统
12、工程,安全系统工程安全决策,19,5.2 安全决策过程与决策要素(续13),(3)潜在问题或后果分析 对安全问题,考虑其决策方案后果,应特别注意如下 一些潜在问题: 人身安全方面: 应特别注意有无生命危险,有元造 成工伤的危险,有无职业病和后遗症的危险。 人的精神和思想方面: 是否会造成人的道德、思想 观念的变化,是否会造成人的兴趣爱好和娱乐方式的变化 ,是否会造成人的情绪和感情方面的变化,是否会加重人 的疲劳,带来精神紧张,影响个人导致不安全感或束缚感 的产生等。 人的行为方面 : 能否造成人的生活规律、生活方 式变化 , 以及生活时间的划分等。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,20,5
13、.2 安全决策过程与决策要素(续14),(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。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,21,5.3 定性属性的量化,1.量化等级与范围 在某个属性上对若干个不同物体进行辨别时, 普通人 能够正确区别属性等级在 5 级至 9 级之间。所以,我 们推荐定性属性量化等级取5级至9级, 可能时尽量用9个 等级。量化等级见下表,安全系统工程,安全系统工程安全决策,22,5.3 定性属性的量化(续1),2.量化方法 通过决策者(专家)定性分析, 分等级量化
14、的结果, 由于客观事物的复杂性、多样性 和主观认识的局限性, 所以往往具有不确定性、模糊性和随机性 , 可以采用集 值统计原理 广集专家意见 , 改善定性属性量化的有效 性。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,23,5.3 定性属性的量化(续2),3.属性函数F(X)规范化 (1)多属性决策 在多属性决策问题(MADPMP)的各属性函数j(x) (j=1,2,.,m)之间，普通存在下述3个方面的问题。 无公度性。即各j(x)的量刚不同，不便于相互比较和综合运算。 变化范围不同。不便于比较综合运算。 对抗性。凡得益性属性，通常希望愈大愈优； 凡损耗性属性，一般希望愈小愈优先。,安全系统工程,安
15、全系统工程安全决策,24,5.3 定性属性的量化(续3),(2)规范化处理算法 常用的规范化处理算法较多，在选用时需注意量化标 度（序、区间和饿比列标度），允许进行变换的形式， 以免规范化后影响决策的质量。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,25,5.3 定性属性的量化(续4),4.权重及其量化方法 权重是表征子准则或因素对总准则或总目标影响或作 用大小的量化值。 (1)重要性权 对于子准则(因素) 的相对地位、作用, 以及政策 导向, 激励等决策者的期望性因素,常用定性定量相结合 的方法,根据专家或决策者的相对重要性信息进行量化。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,26,5.3 定性属性
16、的量化(续5),(2)信息量权重2 由于各准则值所包含的信息量不同 , 它们对被评价 方案(决策方案)的作用也就不同。考虑信息量不同产生 的影响的量化值称为信息量权重。 另外 , 当某些准则值在各被评价方案之间差异较大 时, 其分辨能力较强,包含的信息量就多,它们在综合评 价、最终决策中的作用就大,其信息权重系数也较大。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,27,5.3 定性属性的量化(续6),(3)独立性权重系数3 虽然在理想准则体系中, 要求准则具有无冗余性, 在多属性决策方案中, 希望属性之间具有独立性 , 但由 于安全系统的高度复杂性, 准则体系中各准则之间难免 有部分重复信息存在, 使它们在综合评价或决策过程中 过多地发挥了作用, 为此 , 提出用独立性权重来抵前 “ 过多” 的影响。,安全系统工程,安全系统工程安全决策,28,5.3 定性属性的量化(续7),(4)组合 ( 综合 ) 权重 根据MADMP 的实际需要和可能, 可以从上述3 个方 面的权重中选用, 当用两种以上的权重时, 就存在一个 如何组合的问题, 常用的有两种算法求取组合(综合)权 重。,安全系统工程,安全
