第三章-风险评估-ly1

2023-2-1312023-2-13第三章第三章 风险评估风险评估n第一部分 概述n第二部分 风险评估的原理和方法n第三部分 常用风险评估方法介绍第一部分 概 述风险的含义p国际标准化组织（ISO）n技术管理局风险管理工作组第四次工作组会议,2007.4n风险：不确定性对目标的影响n三个关键词：不确定性、目标、影响后果及其人为干预公共安全体系的“三角形”模型5突发事件承灾载体应急管理灾害要素物质、能量、信息公共安全的“三角形”模型灾害要素p灾害要素的几个例子：n危化品泄漏：物质n地震、火灾：能量、物质n大规模谣言和社会恐慌：信息灾害要素物质能量信息临界值触发因素公共安全的“三角形”模型突发事件突发事件时空特性作用强度作用类型信息作用能量作用物质作用公共安全的“三角形”模型承灾载体p承灾载体的破坏导致其蕴含的灾害要素被意外释放，是造成次生事件和事件链的必要条件。承灾载体人物系统本体破坏功能破坏公共安全的“三角形”模型应急管理应急管理时机和力度方法和技术重点目标次生衍生承灾载体突发事件公共安全科技的“三角形”模型p 突发事件：研究突发事件的孕育、发生、发展到突变的演化规律及其产生的能量、物质和信息等风险作用的类型、强度及时空特性p 承灾载体：研究承灾载体在突发事件作用下和自身演化过程的状态及其变化，可能产生的本体和/或功能破坏，及其可能发生的次生、衍生事件p 应急管理：研究在上述过程中如何施加人为干预，从而预防或减少突发事件的发生，弱化其作用；增强承灾载体的抵御能力，阻断次生事件的链生，减少损失；避免应急不当可能造成的突发事件的再生及承灾载体的破坏，以及代价过度。清华大学公共安全研究中心清华大学公共安全研究中心 CPSRTsinghua University风险评估p风险评估是对灾害要素在突发事件、承灾载体、应急管理三者间的发展演化过程及其可能产生的实际影响的综合评估。主要包括三方面的评估：n可能性评估（或称概率评估）：突发事件发生的可能性n严重度评估（或称后果评估）：承灾载体破坏程度n减损能力评估（或称应对能力评估）：应急管理能力及效果风险评估的特点p多灾种：多种突发事件的综合影响。p多因素：突发事件、承灾载体、应急管理。p多环节：“平时”和“战时”相结合。p全过程：贯穿突发事件的全过程（孕育、发生、成灾、灾害作用、应急救援、灾后恢复等）。风险评估的支持手段p案例库n 突发事件具有破坏性强、影响范围大、相关因素多的特点，很难通过常规的分析和实验手段进行认知。因此，对于案例的统计和分析就成为认知风险规律的重要和必要手段；n 实际情况的纷繁复杂，即使同类问题的各个案例的具体情况也有很大不同。如何找到关键的影响因素并分析其共性规律，需要通过对大量案例的系统分析来得到；n 案例所体现的是真实的客观规律，但这些规律并不是摆在表面上能够被我们直接发现的，而是隐藏在大量案例的大量数据之下，需要经过科学思考和分析,才能发现或接近发现真实的客观规律。科学合理的案例库是风险评估的重要依据。基于案例库的分析举例项目1997199819992000200120022003总收入18202240444860招商引资10151624384050加大农业321210221820例如例如:某市的财政收入数字如下表某市的财政收入数字如下表从图可以看出，曲线从图可以看出，曲线2的形状与的形状与曲线曲线1的形状较接近这，而曲线的形状较接近这，而曲线3与曲线相关较大，因此该地区与曲线相关较大，因此该地区对收入贡献较大的是招商引资，对收入贡献较大的是招商引资，在制定该地区经济发展规划时，在制定该地区经济发展规划时，显然应加大招商引资的力度。显然应加大招商引资的力度。风险评估的手段举例危化品案例库p存在的问题n信息内容不充分n数据格式不规范p实际需求n规范信息上报n结构化存储危险化学品生产、储存企业和使用、经营单位重特大危险化学品生产、储存企业和使用、经营单位重特大事故事故企业类别事故事故起数死亡人数重伤人数经济损失（万元）当年逐月累计数生产企业储存企业使用单位经营单位风险评估的支持手段p模型库n科学进步发展到今天，人类已经掌握了大量发现和认识客观规律的手段，应该充分利用现有的科技水平和科技能力。n风险的不确定性和多变性要求风险评估人员需要掌握一定的预测和分析方法。n模型库是对人类已经掌握的各种预测和分析方法的集成，是进行风险评估的有力工具。系统集成的模型库是风险评估的有效工具。风险评估的支持手段举例模型库风险评估的支持手段p数据库n数据库是人类采用当前所掌握的各种测量方法和手段所得到的对客观世界的认识，是客观世界在误差范围内的真实反映。n各种预测、分析和评估手段必须以客观真实作为对象和准则。n数据库在一定程度上提供了较为准确的客观真实。充分详实的数据库是风险评估的重要基础。风险评估的支持手段举例数据库风险评估的支持手段p知识库n知识库是在数据和分析工具的基础上结合人类思考所获得的对于客观世界的认识，是人类智慧的体现。n风险评估的多灾种、多因素、多环节的特点要求对跨领域专家知识和经验的了解和掌握。n知识库是对多领域专家、学者的知识和经验的集成和“固化”，是电子化的专家支持。深入全面的知识库是风险评估的重要支持。风险评估结果示例社会安全热点图重大危险源风险图传染病风险图地震灾害风险图第二部分 风险评估的基本原理和方法2023-2-13一、风险评估的基本原理p相关原理n突发事件、承灾载体和应急管理等存在因果关系。n相关分析是对因变量和自变量的依存密切程度进行分析。n通过相关分析可以找出系统和子系统、系统和要素、要素和要素之间的正确关系，建立正确的模型，客观公正的进行评估。R=F（x,y,z,.）2023-2-13风险评估的基本原理p 类推评价原理n 相似事件：如果一种事件发生时经常伴随另一事件，则称这两种事件存在相似，它们是相似事件。n 如果两个事件相似（通常为因果联系），可用先导事件的发展规律来评价迟发事件的发展趋势（如发生概率）。降雨洪水2023-2-13风险评估的基本原理p概率推断原理n突发事件的发生在某种意义上是一个随机事件，随机事件的发生有着特定的规律，其发生概率是一客观存在的定值。所以可利用概率分析来评估突发事件发生的可能性大小，作为风险评价的因素之一。突发事件发生概率?概率分析!2023-2-13风险评估的基本原理p惯性原理n系统的历史不仅影响系统现在，还影响系统的未来（决定方程的初始状态），即系统的发展具有延续性，这种延续性称为惯性（系统的某些状态不会发生突变）。n惯性的表现为趋势外推，并以趋势外推来预测其未来状态。如果系统是稳定的，那么不会发生突变，惯性表现明显，但由于系统的复杂性，因此绝对稳定的系统是不存在的，利用惯性原理时要考虑系统的特点和发展规律。2023-2-13二、风险评估的特点和作用p风险评估的特点n多灾种：多种突发事件的综合影响。n多因素：突发事件、承灾载体、应急管理n多环节：“平时”和“战时”相结合。n全过程：贯穿突发事件的全过程（孕育、发生、成灾、灾害作用、恢复）。2023-2-13三、风险评估方法简介p定性分析方法：通过对风险进行调查研究，将若干相互作用、相互依赖的风险因素组成一个系统，抽象成理论模型，运用概率论和数理统计等数学工具定量计算出风险。简单直观。p定量分析方法：综合性的评估方法。一类基于指标体系的评估方法，另一类是基于突发事件演化规律和后果分析的评估方法。前者便于给出直观的结果，后者有利于给出解决问题的方案。2023-2-13（一）基于事故分析的风险评估方法p一、安全检查表法p二、预先危险性分析p三、故障类型及影响分析法p四、事件树分析法p五、故障树分析法（主要用于生产领域，同“系统安全工程”，略）2023-2-13（二）基于指标体系的风险评估方法p评估方法的要素p对指标体系的要求p常用的基于指标的风险评估方法n层次分析法n模糊综合评估法n灰色综合评估法2023-2-131.评估方法的要素p评估指标n指标是评价的依据。由于影响风险的因素往往非常多且复杂，通常需要建立一套指标体系，从整体上反映风险。每个指标都从不同的侧面刻画影响风险的某种特性。p权重系数n 评估指标之间的相对重要性是不同的，评估指标之间的这种相对重要性的大小，可以用权重系数来表示。每个指标对应于一个权重系数（简称权重），反映出该指标对总风险的影响程度。权重系数确定得是否合理，关系到评价结果的可信程度。2023-2-131.评估方法的要素p数学模型n 对于已经建立好的评估指标体系，需要通过一定的数学方法将多个指标的评估值“综合”成为一个整体的评估值，这就是所选择的模型。可用于“综合”的数学方法很多，通常根据评估对象的特点和评估的需求适当的方法。R=F(X)R:评估结果F:数学模型X:评估指标集2023-2-132.对指标体系的要求(1)指标宜少不宜多n 评估指标并非多多益善，关键在于能够涵盖评估所需的基本信息；(2)指标应具有独立性n 每个指标要内涵清晰、相对独立，同一层次的各指标间应不存在因果关系；(3)指标应具有代表性n 能反映评估对象的特性(4)指标应具有可行性n 符合客观情况，有稳定的数据和资料来源第三部分 常用风险评估方法介绍2023-2-13层次分析法p1973年，美国著名运筹学家Saaty T.L提出了层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）p层次分析法是一种有效地处理不易定量化变量下的多准则决策手段。基于AHP法可以实现风险因素的排序、系统总风险的评价以及风险响应措施的选择。层次分析法的基本思路p-先分解后综合的系统思想先分解后综合的系统思想p整理和综合人们的主观判断，使定性分析与定量分析有机结合，实现定量化决策。p首先将所要分析的问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解成不同的组成因素，按照因素间的相互关系及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层分析结构模型，最终归结为最低层（方案、措施、指标等）相对于最高层（总目标）相对重要程度的权值或相对优劣次序的问题。层次分析法基本原理分解分解建立建立 确定确定计算计算判断判断实际问题实际问题层次结构层次结构多个因素多个因素诸因素的相诸因素的相 对重要性对重要性权向量权向量综合决策层次分析法的用途举例 p 例如，某人准备选购一台电冰箱，他对市场上的6种不同类型的电冰箱进行了解后，在决定买那一款式时，往往不是直接进行比较，因为存在许多不可比的因素，而是选取一些中间指标进行考察。例如电冰箱的容量、制冷级别、价格、型式、耗电量、外界信誉、售后服务等。然后再考虑各种型号冰箱在上述各中间标准下的优劣排序。借助这种排序，最终作出选购决策。在决策时，由于6种电冰箱对于每个中间标准的优劣排序一般是不一致的，因此，决策者首先要对这7个标准的重要度作一个估计，给出一种排序，然后把6种冰箱分别对每一个标准的排序权重找出来，最后把这些信息数据综合，得到针对总目标即购买电冰箱的排序权重。有了这个权重向量，决策就很容易了。应用层次分析法的基本步骤买钢笔质量颜色价格外形实用可供选择的笔1 1 建立层次结构模型建立层次结构模型 一般分为三层，最上面为目标层目标层，最下面为方案层方案层，中间是准则层或指标层准则层或指标层。例1 的层次结构模型 准则层 方案层目标层选择旅游地景色费用居住饮食旅途苏杭、北戴河、桂林 准则层A 方案层B目标层Z若上层的每个因素都支配着下一层的所有因素，或被下一层所有因素影响，称为完全层次结构，否则称为不完全层次结构。设某层有个因素，n nxxxX,21 构造判断矩阵要比较它们对上一层某一准则（或目标）的影响程度，确定在该层中相对于某一准则所占的比重。（即把n个因素对上层某一目标的影响程度排序）上述比较是两两因素之间进行的比较。例如对旅游景点选取的问题：准则层有5个准则景色、费用、居住、饮食、旅途。相对于目标层：选择旅游地，两两比较打分。用aij 表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果。相对重要程度aij定义解释135792，4，6，8同等重要略微重要相当重要明显重要绝对重要介于两重要程度之间目标i比j同样重要目标i比j略微重要目标i比j重要目标i比j明显重要目标i比j绝对重要(2)构造判断矩阵jiijaa1显然有：nnnnnnnnijaaaaaaaaaaA212222111211得到判断矩阵:01ija13iia1135/13/11125/13/13/12/117/14/1557123342/1154321CCCCCA54321CCCCC选择旅游地景色费用居住饮食旅途相对重要程度aij定义解释135792，4，6，8同等重要略微重要相当重要明显重要绝对重要介于两重要程度之间目标i比j同样重要目标i比j略微重要目标i比j重要目标i比j明显重要目标i比j绝对重要1 2/15/1212/15213211PPPB321PPP相对于景色1 383/1138/13/113212PPPB321PPP相对于费用相对于居住1 3/13/13113113213PPPB321PPP相对于饮食1 14/1113/14313214PPPB321PPP相对于旅途1444/1114/1113215PPPB321PPP苏杭 北戴河 桂林苏杭北戴河 桂林苏杭 北戴河 桂林苏杭 北戴河 桂林苏杭 北戴河 桂林 层次单排序所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本层次各因素的重要性的排序。具体计算是：对于判断矩阵B，计算满足WBWmax的特征根和特征向量，式中 为 B 的最大特征根，W为对应于 的正规化的特征向量，W的分量就是相应元素单排序的权值。maxmax1 2/15/1212/15213211PPPB321PPP相对于景色经计算005.3max对应于 的正规化的特征向量为max129.0277.0595.0)3(1W同理算出 的最大特征值分别为：5432,BBBB,002.3)2max(,3)3max(,009.3)4max(.3)5max(682.0236.0082.0)3(2W所对应的特征向量分别为,142.0429.0429.0)3(3W,175.0193.0633.0)3(4W.668.0166.0166.0)3(5W判断矩阵A的最大特征值与特征向量。1135/13/11125/13/13/12/117/14/1557123342/11A073.5max特征向量为:TW)110.0,099.0,055.0,475.0,263.0()2(nwww,21例如 一块石头重量记为1，打碎分成 n 个小块，各块的重量分别记为：则可得成对比较矩阵 11121212121wwwwwwwwwwwwAnnnn由右面矩阵可以看出，jkkijiwwwwww nji,2,1,ijkjikaaa 即：矩阵的一致性(3-1)层次单排序及一致性检验(3-1)层次单排序及一致性检验定义一致性指标：定义一致性指标：其中n为矩阵A的对角线元素之和，也为A的特征根之和。1maxnnCIRI50021,AAA50021,CICICI15005005002150021nnCICICIRI则可得一致性指标 定义随机一致性指标：定义随机一致性指标：随机构造500个成对比较矩阵随机一致性指标 RI 的数值：n1 234567891011RI0 00.580.901.121.241.321.411.451.491.51(3-1)层次单排序及一致性检验1.0RICICR一致性检验一致性检验：利用一致性指标和一致性比率0.1及随机一致性指标的数值表，对 A 进行检验的过程。一般，当一致性比率 的不一致程度在容许范围之内，可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造判断矩阵，对A加以调整。时，认为A(3-1)层次单排序及一致性检验1135/13/11125/13/13/12/117/14/1557123342/11Amax5.07350.01825151nCIn073.5max(3-1)层次单排序及一致性检验143,a432a131443326.aa a阶数n1234567891011RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.451.491.510.1CICRRI当 时，我们认为判断矩阵有满意的一致性，否则判断矩阵偏离一致性程度过大，需要调整判断矩阵，使之具有满意的一致性。(3-1)层次单排序及一致性检验0.018250.0162950.11.12CICRRI同理，对于第二层次的景色、费用、居住、饮食、旅途五个判断矩阵均需检验一致性。确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序层次总排序 从最高层到最低层逐层进行。设：Z1A2AmA1B2BnB,21mAAAmA个因素层对总目标Z的排序权值为maaa,21jAAnB中因素为个因素对上层层的层次单排序权值为),2,1(,21mjbbbnjjj(3-2)层次总排序及一致性检验即B层第i个因素对总目标的权值为：nmmnnnmmmmbababaBbababaBbababaB22112222211211221111:mjijjba1B层的层次总排序为：(3-2)层次总排序及一致性检验设B层B1,B2,Bn对上层(A 层)中因素 的层次单排序一致性指标为 ，随机一致性指为 ，则层次总排序的一致性比率为：),2,1(mjAjjCIjRImmmmRIaRIaRIaCIaCIaCIaCR221122111.0CR当 时，认为层次总排序通过一致性检验。(3-2)层次总排序及一致性检验对总目标的权值为：1B3.0110.0166.0099.0633.0055.0429.0475.0082.0263.0595.032,BB,456.0,246.0456.0,246.0,3.01.0015.058.0/)0110.0005.0099.00055.0001.0475.0003.0263.0(CR又决策层对总目标的权向量为：同理得，对总目标的权值分别为：故，层次总排序通过一致性检验。可作为最后的决策依据。456.0,246.0,3.0213BBB321,BBB故最后的决策应为去桂林桂林。又 分别表示苏杭、北戴河、桂林，即各方案的权重排序为1.1.建立系统的递阶层次结构模型建立系统的递阶层次结构模型 该结构图包括目标层，准则层，方案层。3.针对某一标准，计算单排序权向量，并做一致性检验针对某一标准，计算单排序权向量，并做一致性检验2.构造两两比较判断矩阵构造两两比较判断矩阵从第二层开始应用两两比较和19尺度逐层构造判断矩阵。对每个成对比较矩阵计算最大特征值及其对应的特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量（归一化后）即为权向量；若不通过，需要重新构造判断矩阵。层次分析法基本步骤归纳4.4.计算总排序权向量，并做一致性检验。计算总排序权向量，并做一致性检验。若检验通过即得到最终的权重排序。应用层次分析法的注意事项p如果所选的要素不合理，其含义混淆不清，或要素间的关系不正确，都会降低AHP法的结果质量，甚至导致AHP法决策失败。p为保证递阶层次结构的合理性，需把握以下原则：p1、分解简化问题时把握主要因素，不漏不多；p2、注意相比较元素之间的强度关系，相差太悬殊的要素不能在同一层次比较。2023-2-13谢谢