安全系統(tǒng)工程課件：第四章 系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)技術(shù)

第四章系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)是運(yùn)用各種知識(shí)和科學(xué)手段，分析研究歷史資料，對(duì)安全生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)或可能的結(jié)果進(jìn)行事先的推測(cè)和估計(jì)。預(yù)測(cè)由四部分組成：預(yù)測(cè)信息、預(yù)測(cè)分析、預(yù)測(cè)技術(shù)和預(yù)測(cè)結(jié)果。系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)就是要預(yù)測(cè)造成事故后果的許多前級(jí)事件，如起因事件、過程事件及情況變化，新的不安全因素、未來(lái)的安全生產(chǎn)面貌及安全對(duì)策。第一節(jié)、預(yù)測(cè)的種類及基本原理一、預(yù)測(cè)的種類

1.按預(yù)測(cè)對(duì)象的范圍分：宏觀預(yù)測(cè)：生產(chǎn)行業(yè)、地區(qū)、集團(tuán)公司的安全狀況微觀預(yù)測(cè)：生產(chǎn)單位的生產(chǎn)系統(tǒng)、子系統(tǒng)安全狀況

2.按時(shí)間長(zhǎng)短分：長(zhǎng)（遠(yuǎn)）期預(yù)測(cè)－安全管理的重大決策提供依據(jù)中期預(yù)測(cè)（1~5年）－制定五年計(jì)劃和任務(wù)的依據(jù)短期預(yù)測(cè)（一年）－制定年度計(jì)劃、季度計(jì)劃等。二、預(yù)測(cè)的基本原理1.系統(tǒng)工程原則因此從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)考慮系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)問題，并把系統(tǒng)中影響安全的因素用集合性、相關(guān)性和階層性協(xié)調(diào)起來(lái)；2.類推和推斷原則用先導(dǎo)事件的發(fā)展規(guī)律預(yù)測(cè)遲發(fā)事件的發(fā)展趨勢(shì)3.慣性原理根據(jù)事物發(fā)展的延續(xù)性，推斷系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。三、預(yù)測(cè)的程序確定預(yù)測(cè)目的、計(jì)劃、時(shí)間收集資料、檢驗(yàn)現(xiàn)有資料選擇預(yù)測(cè)方法、建立預(yù)測(cè)模型、進(jìn)行推測(cè)或計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果的鑒定、修正預(yù)測(cè)結(jié)果確定預(yù)測(cè)目標(biāo)和任務(wù)輸入信息預(yù)測(cè)處理輸出結(jié)果第二節(jié)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法從大體上分為三種：

經(jīng)驗(yàn)推斷預(yù)測(cè)法：頭腦風(fēng)暴法、特爾斐法、主觀概率法、試驗(yàn)預(yù)測(cè)法、形態(tài)分析法等時(shí)間序列預(yù)測(cè)法：滑動(dòng)平均法、指數(shù)滑動(dòng)平均法、周期變動(dòng)分析法、線性趨勢(shì)分析法等計(jì)量模型預(yù)測(cè)法：回歸分析法、馬爾柯夫鏈預(yù)測(cè)法、灰色預(yù)測(cè)法、投入產(chǎn)出分析法等一、經(jīng)驗(yàn)推斷預(yù)測(cè)法利用直觀材料，靠人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和綜合分析能力，對(duì)客觀事物的未來(lái)狀態(tài)做出估計(jì)和設(shè)想。特爾斐預(yù)測(cè)法它是第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的一種直觀預(yù)測(cè)法，是美國(guó)蘭德公司于20世紀(jì)40年代發(fā)明并首先用于技術(shù)預(yù)測(cè)的。即可用于科技預(yù)測(cè)、也可用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)；即可用于短期、也可用于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。它能對(duì)大量非技術(shù)性的無(wú)法定量分析的因素作出概率估算，并將概率估算結(jié)果告訴專家，充分發(fā)揮信息反饋和信息控制的作用，使分散的評(píng)估意見逐次收斂，最后集中在協(xié)調(diào)一致的評(píng)估結(jié)果上，可信度較高，在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。利用專家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、智慧等無(wú)法數(shù)量化而帶來(lái)很大數(shù)量化模糊性的信息，通過通信的方式進(jìn)行信息交換，逐步取得較一致的意見，達(dá)到預(yù)測(cè)的目的。1、特爾斐預(yù)測(cè)法的基本程序特爾斐預(yù)測(cè)法實(shí)質(zhì)確定研究課題，成立管理小組設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)程序向?qū)＜壹某鲅?qǐng)信：說明特爾斐程序題說明預(yù)測(cè)的課題邀請(qǐng)參加預(yù)測(cè)第一輪征詢表：說明對(duì)應(yīng)答者的要求提供背景資料第一輪征詢問題對(duì)第一輪答復(fù)進(jìn)行匯總整理考慮是否同意參加預(yù)測(cè)，若同意則答復(fù)并提出建議同意了解背景資料，答復(fù)第一輪問題同意對(duì)第三輪答復(fù)作出匯總考察答復(fù)的變化與收斂整理預(yù)測(cè)結(jié)果寫出預(yù)測(cè)報(bào)告書第二輪征詢表第一輪答復(fù)的分布第二輪征詢問題請(qǐng)求陳述理由的問題第三輪征詢表：第二輪答復(fù)的分布和變化補(bǔ)充材料和專家提供的理由第三輪征詢的問題考察對(duì)第二輪答復(fù)的變化與收斂了解反饋信息和問題，答復(fù)第二輪征詢表反饋了解反饋信息和問題，答復(fù)第三輪征詢表反饋輸出了解預(yù)測(cè)結(jié)果2、專家意見的統(tǒng)計(jì)處理數(shù)量和時(shí)間的處理

常用中位數(shù)和上下四分位點(diǎn)的方法，處理專家的答案，求出預(yù)測(cè)的期望值和時(shí)間。等級(jí)比較大案的處理

評(píng)分法特爾斐預(yù)測(cè)法實(shí)質(zhì)例題某礦邀請(qǐng)16位專家對(duì)該礦某事件發(fā)生的概率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到16個(gè)數(shù)據(jù)。n123456二、時(shí)間序列預(yù)測(cè)法是指利用觀察或記錄的一組按時(shí)間順序排列起來(lái)的數(shù)據(jù)序列，分析它們變化的方向和程度，從而對(duì)下一時(shí)期或以后若干時(shí)期可能達(dá)到的水平進(jìn)行推測(cè)?；舅枷胧前褧r(shí)間序列作為一個(gè)隨機(jī)應(yīng)變量序列的一個(gè)樣本，用概率統(tǒng)計(jì)方法盡可能減少偶然因素的影響，或消除季節(jié)性、周期性變動(dòng)的影響通過分析時(shí)間序列的趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。滑動(dòng)平均法一般情況下，未來(lái)的狀況與較近時(shí)期的狀況有關(guān)，可采用與預(yù)測(cè)期相鄰的幾個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，隨著預(yù)測(cè)期向前滑動(dòng)，相鄰的幾個(gè)數(shù)據(jù)的平均值也向前滑動(dòng)作為滑動(dòng)預(yù)測(cè)值。上述方法對(duì)各項(xiàng)不同時(shí)期的實(shí)際數(shù)據(jù)同等看待。ct—各期的權(quán)數(shù)滑動(dòng)平均法三、計(jì)量模型預(yù)測(cè)法由描述預(yù)測(cè)對(duì)象與其主要影響因素有關(guān)的一個(gè)方程式或是方程組構(gòu)成。然后利用這一系列方程式的計(jì)算，根據(jù)主要影響因素的變化趨勢(shì)，對(duì)預(yù)測(cè)對(duì)象的未來(lái)狀況進(jìn)行推測(cè)。一、回歸分析法要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，就必須研究事物的因果關(guān)系。它利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，在大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過需求數(shù)據(jù)變化規(guī)律來(lái)推斷、判斷和描述事物未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。1.一元線性回歸法比較典型的回歸法是一元線性回歸法，它是根據(jù)自變量與因變量的相互關(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，其基本方程式為：進(jìn)行一元線性回歸，應(yīng)首先收集事故數(shù)據(jù)，并在圖中畫出相應(yīng)的點(diǎn)，根據(jù)各點(diǎn)的變化情況，就可以大致看出事故變化的某種趨勢(shì)。在回歸分析中，為了了解回歸直線對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的符合程度的大小，求出相關(guān)系數(shù)。利用以上所建立的回歸直線預(yù)測(cè)方程對(duì)以后的安全趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。2.一元非線性回歸方法……指數(shù)、對(duì)數(shù)等。

二、灰色預(yù)測(cè)法灰色理論是一種新的系統(tǒng)理論。其主要優(yōu)點(diǎn)是它通過一系列數(shù)據(jù)生成方法（直接累加法、移動(dòng)平均法、加權(quán)累加法、遺傳因子累加法、自適性累加法等）將根本沒規(guī)律的、雜亂無(wú)章的或規(guī)律性不強(qiáng)的一組原始數(shù)據(jù)序列變得具有明顯的規(guī)律性，解決了數(shù)學(xué)界一直認(rèn)為不能解決的微積分方程建模問題?；疑到y(tǒng)預(yù)測(cè)是從灰色系統(tǒng)的建模、關(guān)聯(lián)度及殘差辨識(shí)的思想出發(fā)，所獲得的關(guān)于預(yù)測(cè)的新概念、觀點(diǎn)和方法?；疑到y(tǒng)理論模型有多種，一般選用一階一個(gè)變量的微分方程模型，即GM（1，1）模型。

1、灰色預(yù)測(cè)建模方法設(shè)原始離散數(shù)據(jù)序列，，其中N為序列長(zhǎng)度，對(duì)其進(jìn)行一次累加處理：

k=1,2,……N則以生成序列為基礎(chǔ)建立灰色的生成模型稱為一階灰色微分方程，記為G（1,1），式中α、μ為待辯識(shí)參數(shù)。設(shè)參數(shù)向量和則由下式得的最小二乘解：時(shí)間響應(yīng)方程：離散響應(yīng)方程：式中將計(jì)算值作累減還原，即