安全系統(tǒng)工程課件7(中國礦業(yè)大學(xué)北京)考研專用復(fù)習(xí)資料

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院SafetyEngineering主講人：朱紅青電話mail:zhq@

安全系統(tǒng)工程-本科教程中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院目錄概述系統(tǒng)安全分析事故樹分析系統(tǒng)安全評價(jià)安全決策灰色理論與安全系統(tǒng)132456事故致因理論灰色理論在《安全系統(tǒng)工程》里的地位及與其他內(nèi)容的關(guān)聯(lián)灰色理論概述灰含義和灰現(xiàn)象灰系統(tǒng)安全系統(tǒng)的灰色性灰色理論和安全系統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)分析與安全系統(tǒng)灰色建模與安全系統(tǒng)灰色預(yù)測與安全系統(tǒng)灰色決策與安全系統(tǒng)灰色控制與安全系統(tǒng)第六章灰色理論與安全系統(tǒng)12第一節(jié)灰色理論概述灰含義和灰現(xiàn)象黑箱：內(nèi)部信息缺乏的客體。用顏色深淺表示信息的多少?！昂凇敝感畔⑷狈Γ弧鞍住敝感畔⑼耆?；“灰”則指信息部分已知、部分未知，即信息不完全－“灰”的基本含義。不同條件下，“灰”意義的引申。從信息學(xué)（灰）：信息不完全和非惟一性第一節(jié)灰色理論概述灰含義和灰現(xiàn)象“黑”指信息缺乏；“白”指信息完全；“灰”則指信息部分已知、部分未知，即信息不完全－“灰”的基本含義。不同條件下，“灰”意義的引申。從信息學(xué)（灰）：信息不完全和非惟一性“非惟一性”：預(yù)測結(jié)果是灰色區(qū)間，不是惟一值。有時(shí)區(qū)間的定值單值可信。“非惟一性”：從決策角度體現(xiàn)灰靶思想?；野惺悄繕?biāo)非惟一和目標(biāo)可約束的統(tǒng)一，是目標(biāo)可接近、信息可補(bǔ)充、方案可完善、關(guān)系可協(xié)調(diào)、思維可多向、認(rèn)識(shí)可深化、途徑可優(yōu)化的表現(xiàn)。第一節(jié)灰色理論概述灰色系統(tǒng)工程領(lǐng)域：技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生態(tài)、軍事等，出現(xiàn)信息不完全的情況，如系統(tǒng)因素或參數(shù)、因素關(guān)系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)作用原理不完全清楚。白色系統(tǒng)：信息完全明確。如：對于一個(gè)公司，人員、資金、損耗、銷售等信息完全明確，可知其盈利、庫存、資金周轉(zhuǎn)。例如有電源的電阻，已知電阻值，電壓和電流之間關(guān)系明確。黑色系統(tǒng)：信息完全不明確。如遙遠(yuǎn)星球，雖然知道其存在，但體積、質(zhì)量、與地球的距離等信息不知?；疑到y(tǒng)：信息部分明確、部分不明確。第一節(jié)灰色理論概述灰色系統(tǒng)工程領(lǐng)域：技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生態(tài)、軍事等，出現(xiàn)信息不完全的情況，如系統(tǒng)因素或參數(shù)、因素關(guān)系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)作用原理不完全清楚。白色系統(tǒng)：信息完全明確。如：對于一個(gè)公司，人員、資金、損耗、銷售等信息完全明確，可知其盈利、庫存、資金周轉(zhuǎn)。例如有電源的電阻，已知電阻值，電壓和電流之間關(guān)系明確。黑色系統(tǒng)：信息完全不明確。如遙遠(yuǎn)星球，雖然知道其存在，但體積、質(zhì)量、與地球的距離等信息不知?；疑到y(tǒng)：信息部分明確、部分不明確。第一節(jié)灰色理論概述灰色系統(tǒng)分類根據(jù)是否具有物理原型，可將灰色系統(tǒng)區(qū)分為本征性灰色系統(tǒng)和非本征性灰色系統(tǒng)。主觀的本征性灰色系統(tǒng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)：農(nóng)業(yè)、生態(tài)等客觀的抽象系統(tǒng)，不具有物理原型，可稱為。這類系統(tǒng)雖然可以量化、模型化、實(shí)體化，或者說，可用白色參數(shù)、白色元素、白色結(jié)構(gòu)等方式表示，但僅僅按人們的某種觀念、某種邏輯思維、某種推導(dǎo)得到的相似系統(tǒng)、同構(gòu)系統(tǒng)，并非真正的原系統(tǒng)，且同一對象，描述的模型是非惟一的。非本征性灰色系統(tǒng)具有客觀實(shí)體的實(shí)際的物理系統(tǒng)，若有些信息暫時(shí)還不確定，尚未獲知。第一節(jié)灰色理論概述安全系統(tǒng)的灰色特征安全系統(tǒng)具有典型的灰色特征。從安全的角度考察，特征：

(1)表征系統(tǒng)安全的參數(shù)是灰數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的灰性；事故傷亡率、職業(yè)病人數(shù)、事故與職業(yè)病造成的經(jīng)濟(jì)損失等數(shù)據(jù)，由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完善，加上漏報(bào)、瞞報(bào)等人為干擾以及其他各種原因，而成為有一定誤差的灰數(shù)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)д?。外界干擾、儀器誤差等原因，使塵、毒濃度，噪聲與振動(dòng)強(qiáng)度等實(shí)測數(shù)據(jù)在形式上是白數(shù)，實(shí)質(zhì)上是灰數(shù)。上述數(shù)據(jù)，均可視為真實(shí)值在實(shí)際應(yīng)用的灰數(shù)。第一節(jié)灰色理論概述安全系統(tǒng)的灰色特征(2)影響系統(tǒng)安全的因素是灰元。各種影響因素中，有些不完全了解，有些難以量化，已經(jīng)量化的又隨機(jī)變化。如某企業(yè)：影響企業(yè)安全生產(chǎn)的因素中，包括工人生理和心理特征、機(jī)器可靠性和人機(jī)適應(yīng)性、環(huán)境中的噪聲與振動(dòng)等，于安全的關(guān)系難以確定。已知的影響因素難以量化，如企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對安全的重視程度、工人的安全意識(shí)、安全機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)能力等。已經(jīng)量化的許多因素也是灰色的，如機(jī)器的可靠性值、環(huán)境參數(shù)等均在變化，并且在很多情況下這種變化是隨機(jī)的。第一節(jié)灰色理論概述安全系統(tǒng)的灰色特征(2)影響系統(tǒng)安全的因素是灰元。各種影響因素中，有些不完全了解，有些難以量化，已經(jīng)量化的又隨機(jī)變化。如某企業(yè)：影響企業(yè)安全生產(chǎn)的因素中，包括工人生理和心理特征、機(jī)器可靠性和人機(jī)適應(yīng)性、環(huán)境中的噪聲與振動(dòng)等，于安全的關(guān)系難以確定。已知的影響因素難以量化，如企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對安全的重視程度、工人的安全意識(shí)、安全機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)能力等。已經(jīng)量化的許多因素也是灰色的，如機(jī)器的可靠性值、環(huán)境參數(shù)等均在變化，并且在很多情況下這種變化是隨機(jī)的。第一節(jié)灰色理論概述安全系統(tǒng)的灰色特征

(3)構(gòu)成系統(tǒng)安全的各種關(guān)系是灰關(guān)系。各種因素和系統(tǒng)安全主行為的關(guān)系是灰的。因素與因素之間的關(guān)系同樣是灰的。人、機(jī)、環(huán)境關(guān)系的是灰關(guān)系。

系統(tǒng)和系統(tǒng)環(huán)境的關(guān)系是灰的。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色系統(tǒng)理論內(nèi)容因素相互影響分析的關(guān)聯(lián)度分析法；基于白化權(quán)函數(shù)的灰色統(tǒng)計(jì)與灰色聚類法；數(shù)據(jù)處理的累加生成與累減生成法；建立微分方程模型的灰色建模法，如數(shù)列預(yù)測、災(zāi)變預(yù)測、季節(jié)災(zāi)變預(yù)測、拓?fù)漕A(yù)測、系統(tǒng)預(yù)測的灰色預(yù)測法灰色決策法：從對付某個(gè)事件各對策中挑選效果最好的對策；灰色提前控制法：以系統(tǒng)行為預(yù)測為基礎(chǔ)。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)分析與安全系統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)分析：系統(tǒng)因素分析和系統(tǒng)行為分析。系統(tǒng)因素分析：對影響系統(tǒng)主行為的作用因素進(jìn)行分析；系統(tǒng)行為分析：對不同系統(tǒng)行為進(jìn)行量化對比。如對人－機(jī)－環(huán)境，影響其安全性的因素包括人生理與心理特征、操作技能、健康狀況等，包括機(jī)器可靠性、維修保養(yǎng)情況、新舊程度等、溫度與濕度、噪聲與振動(dòng)等環(huán)境因素。分析主要因素和次要因素－系統(tǒng)安全因素分析。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色建模與安全系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型定量地表達(dá)了系統(tǒng)因素(變量)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。但用一般方法只能建立差分方程模型，這種模型難以做解析處理，難以描述全過程。所以美國教授夏天長指出：“對于生命科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等方面，希望建立微分方程模型”?；疑到y(tǒng)理論由于提出了生成數(shù)、離散函數(shù)的收斂、極限與光滑度、灰導(dǎo)數(shù)、灰微分方程等新觀點(diǎn)、新方法，解決了微分方程建模問題。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色預(yù)測與安全系統(tǒng)灰色預(yù)測：用灰色模型GM(1，1)進(jìn)行的預(yù)測。按其功能與特征，灰色預(yù)測可分為五類：數(shù)列預(yù)測、災(zāi)變預(yù)測、季節(jié)災(zāi)變預(yù)測、拓?fù)漕A(yù)測、系統(tǒng)預(yù)測。對系統(tǒng)行為特征量發(fā)展變化的大小所作的預(yù)測稱數(shù)列預(yù)測。系統(tǒng)的發(fā)展變化，在時(shí)間上是連續(xù)的，在空間上是有序的。數(shù)列預(yù)測利用系統(tǒng)的時(shí)間序列或空間序列對系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)或定空預(yù)測。行為特征值的采集既可以是等間隔的，也可以是非等間隔的。實(shí)際上，數(shù)列預(yù)測研究的是行為特征量隨時(shí)間或空間的變化。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色決策與安全系統(tǒng)所謂決策，是指選定一個(gè)合適的對策，去對付某個(gè)事件的發(fā)生，以取得最佳效果?；疑到y(tǒng)理論提出了灰色決策，是因?yàn)闆Q策模型的建立，都是按灰思想處置的，按灰色模型尤其是按GM(1，1)模型得到的。顯然，決策包括了四個(gè)要素：需要處理的事件；處理該事件的對策；用某對策處理該事件的效果；評價(jià)效果的標(biāo)準(zhǔn)，即目標(biāo)?；疑珱Q策包括灰色局勢決策、灰色層次決策與灰色規(guī)劃。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)灰色控制與安全系統(tǒng)決策的執(zhí)行稱為控制。所謂灰色控制是指本征性灰色系統(tǒng)的控制，或系統(tǒng)中含灰參數(shù)的控制，或用GM(1，1)模型構(gòu)成的預(yù)測控制?；疑刂频幕痉椒ㄊ峭ㄟ^系統(tǒng)行為數(shù)據(jù)列，尋找系統(tǒng)行為發(fā)展變化的規(guī)律，按照已掌握的規(guī)律，預(yù)測系統(tǒng)未來的行為，根據(jù)未來行為的預(yù)測值采取控制決策進(jìn)行控制。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用事故傷亡率是衡量系統(tǒng)安全度的重要指標(biāo)之一。國家有關(guān)部門在制定安全目標(biāo)值時(shí)，必須考慮事故傷亡率的現(xiàn)狀和未來的變化趨勢。因此，傷亡率的科學(xué)預(yù)測就顯得極有意義，它可以為國家的宏觀決策和控制提供重要的理論依據(jù)，使決策合理，控制正確。年代序號(hào)

1

2

345負(fù)傷率（％）

符號(hào)

5.77x(0)(1)

5.049x(0)(2)

4.2x(0)(3)3.427x(0)(4)2.971x(0)(5)第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用第一步，建立GM(1，1)預(yù)測模型-動(dòng)態(tài)模型與響應(yīng)函數(shù)為：第二步，殘差GM(1，1)建模，動(dòng)態(tài)模型和時(shí)間響應(yīng)函數(shù)為：第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用第三步，精度檢驗(yàn)以殘差GM(1，1)模型修正GM(1，1)預(yù)測模型后，按后驗(yàn)差檢驗(yàn)法檢驗(yàn)計(jì)算精度，結(jié)果為l級(好)。第四步，預(yù)測結(jié)果見表6—3。

年代序列

12345

原始序列

預(yù)測序列5.77005.77005.04905.02694.20004.19503.42703.50152.97102.9235

年代序列67

89

10

原始序列

預(yù)測序列

2.4418

2.0404

1.7059

1.4273

1.1953第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用-結(jié)果分析在已知時(shí)區(qū)內(nèi)，該產(chǎn)業(yè)部年千人負(fù)傷率的遞減率最高為18％，最低為11％，平均為15％?；疑A(yù)測結(jié)果表明：在預(yù)測時(shí)區(qū)內(nèi)，負(fù)傷率的遞減率也在此范圍內(nèi)波動(dòng)。因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)均要符合系統(tǒng)的慣性原理，均要維持動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)?？梢哉f，預(yù)測結(jié)果是合理而可信的。出現(xiàn)災(zāi)變或突變時(shí)例外。第二節(jié)灰色理論和安全系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用-結(jié)果分析通過類比社會(huì)自然死