第4章 系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)

1、河南理工大學(xué) 2011, Henan Polytechnic University安全科學(xué)與工程學(xué)院安全科學(xué)與工程學(xué)院 王志軍王志軍System Safety Prediction 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineeringp預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)，作為人類的一種思維活動(dòng)早已存在于人類的社會(huì)實(shí)作為人類的一種思維活動(dòng)早已存在于人類的社會(huì)實(shí)踐中，并一直為人們所重視。踐中，并一直為人們所重視。p兩千多年前的兩千多年前的“孫子兵法孫子兵法”就談到預(yù)測(cè)，如就談到預(yù)測(cè)，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”。這里的。這里的察察，就是預(yù)測(cè)的意思；，就

2、是預(yù)測(cè)的意思；p“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，則是我國(guó)古代學(xué)者對(duì)預(yù)測(cè)的，則是我國(guó)古代學(xué)者對(duì)預(yù)測(cè)的深刻認(rèn)識(shí)，精辟地概括了預(yù)測(cè)的重要意義。深刻認(rèn)識(shí)，精辟地概括了預(yù)測(cè)的重要意義。系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)系統(tǒng)安全預(yù)測(cè) 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering預(yù)測(cè)是研究未來(lái)的一門學(xué)科。預(yù)測(cè)是研究未來(lái)的一門學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)水平的日益提高，人類的預(yù)測(cè)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)水平的日益提高，人類的預(yù)測(cè)活動(dòng)愈來(lái)愈頻繁，涉及的領(lǐng)域愈來(lái)愈廣闊，預(yù)測(cè)方法和手段愈活動(dòng)愈來(lái)愈頻繁，涉及的領(lǐng)域愈來(lái)愈廣闊，預(yù)測(cè)方法和手段愈來(lái)愈科學(xué)和先進(jìn)，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)

3、發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)來(lái)愈科學(xué)和先進(jìn)，廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。域。預(yù)測(cè)技術(shù)和控制手段的有效結(jié)合，是現(xiàn)代安全技術(shù)的基本預(yù)測(cè)技術(shù)和控制手段的有效結(jié)合，是現(xiàn)代安全技術(shù)的基本發(fā)展方向。發(fā)展方向。系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)系統(tǒng)安全預(yù)測(cè) 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序 r事故預(yù)測(cè)，或稱安全預(yù)測(cè)、危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，事故預(yù)測(cè)，或稱安全預(yù)測(cè)、危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，是對(duì)系統(tǒng)未來(lái)是對(duì)系統(tǒng)未來(lái)的安全狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)系統(tǒng)中存在哪些危險(xiǎn)及其危的安全狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)系統(tǒng)中存在哪些危險(xiǎn)及其危險(xiǎn)程度，以便對(duì)事故進(jìn)行預(yù)報(bào)和預(yù)防。通過(guò)預(yù)測(cè)，可以

4、險(xiǎn)程度，以便對(duì)事故進(jìn)行預(yù)報(bào)和預(yù)防。通過(guò)預(yù)測(cè)，可以掌握一個(gè)企業(yè)或部門傷亡事故的變化趨勢(shì)，幫助人們認(rèn)掌握一個(gè)企業(yè)或部門傷亡事故的變化趨勢(shì)，幫助人們認(rèn)識(shí)事故的客觀規(guī)律，制訂政策、發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)方案。識(shí)事故的客觀規(guī)律，制訂政策、發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)方案。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering1.1.系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)分類系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)分類1 1）按預(yù)測(cè)對(duì)象范圍分）按預(yù)測(cè)對(duì)象范圍分 宏觀預(yù)測(cè)宏觀預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)一個(gè)企業(yè)或部門未來(lái)一個(gè)時(shí)期的傷亡是預(yù)測(cè)一個(gè)企業(yè)或部門未來(lái)一個(gè)時(shí)期的傷亡事故變化趨勢(shì)，如預(yù)測(cè)明年某煤礦百萬(wàn)噸死亡率的變化；事故變化趨勢(shì)，如預(yù)測(cè)明年某煤礦百萬(wàn)噸死亡率的變化

5、； 微觀預(yù)測(cè)微觀預(yù)測(cè)是具體研究一個(gè)企業(yè)的某種危險(xiǎn)能否導(dǎo)致事是具體研究一個(gè)企業(yè)的某種危險(xiǎn)能否導(dǎo)致事故、事故發(fā)生概率及其危險(xiǎn)程度。故、事故發(fā)生概率及其危險(xiǎn)程度。 微觀預(yù)測(cè)可以綜合應(yīng)用各種系統(tǒng)安全分析方法；對(duì)于微觀預(yù)測(cè)可以綜合應(yīng)用各種系統(tǒng)安全分析方法；對(duì)于宏觀預(yù)測(cè)，主要應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一些方法，如宏觀預(yù)測(cè)，主要應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一些方法，如回歸預(yù)測(cè)法回歸預(yù)測(cè)法、指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法、馬爾可夫預(yù)測(cè)法、指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法、馬爾可夫預(yù)測(cè)法、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering1.1.系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)分類系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)分類2 2）按預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度分）按

6、預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度分 長(zhǎng)（遠(yuǎn)）期預(yù)測(cè)長(zhǎng)（遠(yuǎn)）期預(yù)測(cè)是對(duì)是對(duì)5 5年以上的安全狀況的預(yù)測(cè)。年以上的安全狀況的預(yù)測(cè)。 中期預(yù)測(cè)中期預(yù)測(cè)是對(duì)是對(duì)1 1年以上年以上5 5年以下的安全生產(chǎn)發(fā)展前景進(jìn)年以下的安全生產(chǎn)發(fā)展前景進(jìn)行的預(yù)測(cè)。行的預(yù)測(cè)。 短期預(yù)測(cè)短期預(yù)測(cè)是對(duì)是對(duì)1 1年以下的安全狀況的預(yù)測(cè)。年以下的安全狀況的預(yù)測(cè)。 長(zhǎng)期預(yù)測(cè)為安全管理方面的重大決策提供科學(xué)依據(jù)。長(zhǎng)期預(yù)測(cè)為安全管理方面的重大決策提供科學(xué)依據(jù)。中期預(yù)測(cè)是制訂中期預(yù)測(cè)是制訂5 5年計(jì)劃和任務(wù)的依據(jù)。短期預(yù)測(cè)是年度年計(jì)劃和任務(wù)的依據(jù)。短期預(yù)測(cè)是年度計(jì)劃、季度計(jì)劃以及制訂短期發(fā)展任務(wù)的依據(jù)。計(jì)劃、季度計(jì)劃以及制訂短期發(fā)展任務(wù)的依據(jù)。 2011,

7、 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering1.2 1.2 系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)的原則系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)的原則 任何事故都是隨機(jī)事件，但也是有任何事故都是隨機(jī)事件，但也是有規(guī)律可循規(guī)律可循的。對(duì)于工的。對(duì)于工傷事故預(yù)測(cè)的研究，是將其作為一種不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程傷事故預(yù)測(cè)的研究，是將其作為一種不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程來(lái)研究的，認(rèn)為事故的發(fā)生是與它的來(lái)研究的，認(rèn)為事故的發(fā)生是與它的過(guò)去和現(xiàn)狀緊密相關(guān)過(guò)去和現(xiàn)狀緊密相關(guān)的，這就有可能經(jīng)過(guò)對(duì)事故的現(xiàn)狀和歷史的綜合分析，推的，這就有可能經(jīng)過(guò)對(duì)事故的現(xiàn)狀和歷史的綜合分析，推測(cè)它的未來(lái)。預(yù)測(cè)的結(jié)論不是來(lái)自于主觀臆斷，而是建立測(cè)它的未來(lái)。預(yù)測(cè)的結(jié)論不是

8、來(lái)自于主觀臆斷，而是建立在對(duì)事故的科學(xué)分析上。因此，只有掌握了事故隨機(jī)性所在對(duì)事故的科學(xué)分析上。因此，只有掌握了事故隨機(jī)性所遵循的規(guī)律，才能對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。遵循的規(guī)律，才能對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。 認(rèn)識(shí)事故的發(fā)展變化規(guī)律，利用其必然性，是進(jìn)行科認(rèn)識(shí)事故的發(fā)展變化規(guī)律，利用其必然性，是進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)所應(yīng)遵循的總的原則。具體進(jìn)行事故預(yù)測(cè)時(shí)，要借學(xué)預(yù)測(cè)所應(yīng)遵循的總的原則。具體進(jìn)行事故預(yù)測(cè)時(shí)，要借助以下幾項(xiàng)原則：助以下幾項(xiàng)原則： 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序 ( 1 ) Principle of

9、relevance(相關(guān)性原理相關(guān)性原理)( 2 ) Analogy principle(類推性原理類推性原理)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 （抽樣推算）（抽樣推算） Proportion calculation （比例推算）（比例推算） Probability calculation （概率推算）（概率推算） ( 3 ) Principle of inertia 慣性原理慣性原理2

10、.2. Principles of System Safety Prediction 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering (1) (1)相關(guān)原則。相關(guān)原則。相關(guān)性有多種表現(xiàn)形式，其中最重相關(guān)性有多種表現(xiàn)形式，其中最重要的是因果關(guān)系。在利用這一原則進(jìn)行預(yù)測(cè)之前，首先要的是因果關(guān)系。在利用這一原則進(jìn)行預(yù)測(cè)之前，首先應(yīng)確定兩事物之間的相關(guān)性關(guān)系，如事故處理費(fèi)用與事應(yīng)確定兩事物之間的相關(guān)性關(guān)系，如事故處理費(fèi)用與事故傷亡人次就有相關(guān)關(guān)系。故傷亡人次就有相關(guān)關(guān)系。 (2)(2)類推原則。類推原則。即把先發(fā)展事物的表現(xiàn)形式類推到即把先發(fā)展事物的表現(xiàn)形式類推到

11、后發(fā)展的事物上去。利用這一原則的首要條件是兩事物后發(fā)展的事物上去。利用這一原則的首要條件是兩事物之間的發(fā)展變化有類似性；只要有代表性，也可由局部之間的發(fā)展變化有類似性；只要有代表性，也可由局部去類推整體，但應(yīng)注意這個(gè)局部特征能否真正反映整體去類推整體，但應(yīng)注意這個(gè)局部特征能否真正反映整體的特征。的特征。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering事故預(yù)測(cè) (3) (3)慣性原則。慣性原則。按照這一原則，認(rèn)為過(guò)去的行為按照這一原則，認(rèn)為過(guò)去的行為不僅影響現(xiàn)在，面且也影響未來(lái)。盡管未來(lái)時(shí)間內(nèi)不僅影響現(xiàn)在，面且也影響未來(lái)。盡管未來(lái)時(shí)間內(nèi)有可能存在某些方面的差

12、異，但對(duì)于系統(tǒng)安全狀況有可能存在某些方面的差異，但對(duì)于系統(tǒng)安全狀況的總的情況看，今天是過(guò)去的延續(xù)，明天則是今天的總的情況看，今天是過(guò)去的延續(xù)，明天則是今天的發(fā)展。的發(fā)展。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序一、預(yù)測(cè)的種類、原則及程序 3.3. Procedures of System Safety PredictionProcedures of System Safety Prediction 1 1、確定事故、確定事故預(yù)測(cè)目標(biāo)預(yù)測(cè)目標(biāo)2 2、收集、整理、收集、整理和分析資料和分析資料3 3、選擇預(yù)、選擇預(yù)測(cè)方法測(cè)方法

13、4 4、進(jìn)行預(yù)測(cè)、進(jìn)行預(yù)測(cè)5 5、分析預(yù)測(cè)、分析預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)過(guò)程評(píng)價(jià)過(guò)程6 6、寫出預(yù)、寫出預(yù)測(cè)報(bào)告測(cè)報(bào)告 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)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. 預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法從大的方面可分為從大的方面可分為經(jīng)驗(yàn)推斷預(yù)測(cè)法、時(shí)間序列預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)推斷預(yù)測(cè)法、時(shí)間序列預(yù)測(cè)法及計(jì)量模型預(yù)測(cè)法法及計(jì)量模型預(yù)測(cè)法。本節(jié)就其中主要常見的預(yù)測(cè)方法做一。本節(jié)就其中主要常見的預(yù)測(cè)方法做一介紹。介紹。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis p所謂回歸分析，就是依據(jù)相關(guān)關(guān)系的具體形態(tài)，選擇一個(gè)合所謂回歸分析，就是依據(jù)相關(guān)關(guān)系的具體形態(tài)，選擇一個(gè)合適的數(shù)學(xué)模型，來(lái)近似地表達(dá)變量間的平均變化關(guān)系。適的數(shù)學(xué)模型，

15、來(lái)近似地表達(dá)變量間的平均變化關(guān)系。p回歸分析，回歸分析，是指在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，把變量之間的具體變是指在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，把變量之間的具體變動(dòng)關(guān)系模型化，求出關(guān)系方程式，就是找出一個(gè)能夠反映變動(dòng)關(guān)系模型化，求出關(guān)系方程式，就是找出一個(gè)能夠反映變量間變化關(guān)系的函數(shù)關(guān)系式，并據(jù)此進(jìn)行估計(jì)和推算。量間變化關(guān)系的函數(shù)關(guān)系式，并據(jù)此進(jìn)行估計(jì)和推算。p通過(guò)回歸分析通過(guò)回歸分析，可以將相關(guān)變量之間不確定、不規(guī)則的數(shù)量，可以將相關(guān)變量之間不確定、不規(guī)則的數(shù)量關(guān)系一般化、規(guī)范化。從而可以根據(jù)自變量的某一個(gè)給定值關(guān)系一般化、規(guī)范化。從而可以根據(jù)自變量的某一個(gè)給定值推斷出因變量的可能值（或估計(jì)值）。推斷出因變量的可

16、能值（或估計(jì)值）。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 一元線性回歸法一元線性回歸法p它是根據(jù)自變量它是根據(jù)自變量( (x x) )與因變量與因變量( (y y) )的相互關(guān)系，用自變量的相互關(guān)系，用自變量的變動(dòng)來(lái)推測(cè)因變量變動(dòng)的方向和程度，其基本方程式的變動(dòng)來(lái)推測(cè)因變量變動(dòng)的方向和程度，其基本方程式為：為： y=a+bx 式中：式中：a、b為為回歸系數(shù)?；貧w系數(shù)。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Eng

17、ineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 進(jìn)行一元線性回歸進(jìn)行一元線性回歸，首先首先應(yīng)收集事故數(shù)據(jù)，并在以時(shí)間應(yīng)收集事故數(shù)據(jù)，并在以時(shí)間為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中畫出各個(gè)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，根據(jù)圖中個(gè)為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中畫出各個(gè)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，根據(jù)圖中個(gè)點(diǎn)的變化情況，就可以大致看出事故變化的某種趨勢(shì)，點(diǎn)的變化情況，就可以大致看出事故變化的某種趨勢(shì)，然后進(jìn)行計(jì)算，求出回歸直線。然后進(jìn)行計(jì)算，求出回歸直線?；貧w系數(shù)回歸系數(shù)a a、b b是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)據(jù)通過(guò)以下方程組來(lái)是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)據(jù)通過(guò)以下方程組來(lái)決定的。決定的。 2011

18、, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安

19、全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2 2一元線性回歸法舉例一元線性回歸法舉例表表4.14.1是某企業(yè)是某企業(yè)1998-20051998-2005工傷事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，工傷事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，試用一元線性回歸方法建立起預(yù)測(cè)方程。試用一元線性回歸方法建立起預(yù)測(cè)方程。 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegressio

20、n Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression A

21、nalysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering二、預(yù)測(cè)方法二、預(yù)測(cè)方法 1.1. Regression AnalysisRegression Analysis 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering利用利用ExcelExcel建立線性回歸模型建立線性回歸模型根據(jù)數(shù)據(jù)建立散點(diǎn)圖根據(jù)數(shù)據(jù)建立散點(diǎn)圖自變量放在自變量放在X X軸，因變量放在軸，因變量放在Y Y軸軸簡(jiǎn)單線性擬合簡(jiǎn)單線性擬合添加趨勢(shì)線添加趨勢(shì)線( (類型為類型為“線性線性”) )，選定，選定“顯示顯示公式公式”和和“顯示顯示R R2 2值值

22、” ” 得到趨勢(shì)線得到趨勢(shì)線( (線性線性) )方程和方程和R R2 2將將X X代入方程代入方程X=5.5X=5.5，Y=0.4701Y=0.4701產(chǎn)量與化肥施用量y = 0.0234x + 0.3414R2 = 0.598300.10.20.30.40.50.60.7024681012化肥(克)產(chǎn)量(公斤) 2011, 安全系統(tǒng)工程（雙語(yǔ)） Safety System Engineering如何衡量直線擬合的程度如何衡量直線擬合的程度如果每一個(gè)觀察點(diǎn)都落在擬合方程上，那么就會(huì)得到一個(gè)如果每一個(gè)觀察點(diǎn)都落在擬合方程上，那么就會(huì)得到一個(gè)滿分滿分1(100%)。 擬合方程對(duì)觀察到的原始數(shù)據(jù)擬合得怎么樣？擬合方程對(duì)觀察到的原始數(shù)據(jù)擬合得怎么樣？隨著越來(lái)越多的觀察點(diǎn)偏離擬合直線，分?jǐn)?shù)就會(huì)下降，這個(gè)隨著越來(lái)越多的觀察點(diǎn)偏離