(1)安全决策的定义

什么是决策? 决策就是决定的策略和方法。 对决策普遍的看法有两种：一种是诺贝尔奖获得者、美国经济学家西蒙所说的“管理就是决策”;另一种是“决策就是做决定”。 这两种看来截然不同的定义,却从不同角度深刻地揭示了决策的基本内容。 既然决策就是做决定,那么,从许多达到同一目标的可行方案中选定最优方案时,就要求人们的选择和判断应尽可能地符合客观实际。 要做到这一点,决策者应尽可能真实地了解问题背景、环境和发展变化规律,尽可能详细地占有信息和资料,尽可能正确地掌握决策方法。

再从另一个方面来理解决策。 决策其实就是人们进行选择或判断的一种思维活动。 决策在人们的生活、工作中随时都会遇到。 好的决策就会获得好的结果;反之,则会造成较大的损失。 决策者总是希望能花费最小的代价而获取最大的效益。 有些决策是简单和容易的。例如,出门未听天气预报要不要带雨具;到服装店买衣服,会遇到衣服的式样、衣料、颜色、价钱、耐用及舒适等一系列问题,需要从中做出决策。 有些决策是复杂的、困难的。 例如,能源资源开发、经济发展战略和计划以及战争与和平等。

安全决策就是针对生产活动中需要解决的特定安全问题,根据安全标准规范和要求,运用现代科学技术知识和安全科学的理论与方法,提出各种安全措施方案,经过分析、论证与评价,从中选择最优方案并予以实施的过程。

(2)安全决策的分类

决策的分类方法有很多,一般决策问题根据决策系统的约束性与随机性原理(即其自然状态的确定与否)对其进行分类。 据此,可将决策分为两类,即确定型决策和非确定型决策。

1)确定型决策

确定型决策是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以下4 个条件：

①有一个决策者希望达到的明确目标(收益大或损失小)。

②只存在一个确定的自然状态。

③有两个或两个以上的供决策者选择的方案。

④不同的决策方案在确定的自然状态下损益值(损失或收益)可计算出来。 下面以例题形式对其进行解释。

【例6.1】　有3 种同一功能的机床ai(i=1,2,3),其加工精度用允许误差Sj(j =1,2)表示,其产值用V 表示(单位：元/分)。 用哪种机床为好? (已知损益矩阵见表6.3)

表6.3　损益表

解　这就是一个确定型决策问题。 对这类简单的确定型决策问题,可通过方案评比、直接判断来选择最优方案。 如果要求加工零件的允许误差必须小于0.001 mm,则选用机床a1工作为最优方案,因为在允许误差S1≤0.001 时,方案a1 产值最大。

2)非确定型决策

当决策问题有两种以上自然状态时,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。 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,这种决策称为风险性决策。 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,在此情况下的决策则称为完全不确定型决策。

风险型决策问题通常要具备以下5 个条件：

①与确定型决策一样,有一个决策者希望达到的一个明确目标。

②存在决策者无法控制的两种或两种以上的自然状态。

③有两个或两个以上的供决策者选择的方案。

④不同的决策方案在不同自然状态下确定的损益值可计算出来。

⑤未来将出现哪种自然状态不能确定,但其出现的概率可以估算出来。

如果缺少上述条件⑤,即存在着两种或两种以上的自然状态,但其出现的概率却无法估计出来,则此情况下的决策就是完全不确定型决策。 下面就风险型决策问题与完全不确定型决策问题以例题的形式进行解释。

【例6.2】　某工厂考虑生产甲乙两种产品,不同季节产品销售量不同,依据过去市场需求统计,在旺季、平季、淡季销售产品的比值各为1/4,1/2,1/4。 如果生产甲产品在3 个季节中分别获利为4 万元、3 万元、2 万元;生产乙产品在3 个季节中分别获利为7 万元、2 万元、0元,工厂应安排生产哪种产品?

解　该问题属典型的风险型决策问题。 解决这类问题可考虑应用损益矩阵法。 首先做损益矩阵,见表6.4。 然后计算两种方案的收益期望值。

表6.4　损益矩阵

甲产品

E甲 = 1/4 ×4 万元+1/2 ×3 万元+1/4 ×2 万元= 3 万元

乙产品

E乙 = 1/4 ×7 万元+1/2 ×2 万元+1/4 ×0 万元= 2.75 万元

因E甲＞E乙,则投产甲产品为最优方案。

【例6.3】　假定某工厂准备生产一种市场上从未有过的新产品,因缺乏资料,故工厂对这种新产品的市场需求量只能大致估计为以下4 种情况：较高、一般、较低、很低。 但是,无法预估出每种情况出现的概率。 为生产这种新产品,工厂设想了4 个备选方案：Ⅰ——改建原有生产线;Ⅱ——新建一条生产线;Ⅲ——把部分零件承包给外厂;Ⅳ—部分零件从市场上购入。 请比较这几个方案。

解　工厂计划生产该产品5 年,根据计算,各个方案在5 年内的损益值见表6.5。

表6.5　损益表

在该决策问题中,因是新产品投产,对市场需求情况无统计资料可以借鉴,故对4 种自然状态出现的概率也无法确定,属于完全不确定型决策。

需要说明的是,上面就非确定型决策问题已经给出了解决方法,关于这类问题的解决方法,在下面的内容中还会深入讲述。

(3)安全决策过程

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,以致无法操作,应进一步界定、分解和量化。

例如,生产安全是一个总目标,它可分解为预防事故发生、消除职业病和改善劳动条件。同时,对已分解的目标,还应根据行业不同、现实条件不同(如经济保证、技术水平)、边界约束条件不同区分目标的实现层次和内涵。

又如,生活安全可分解为个人生活安全、家庭生活安全和社会生活安全,也可分解为生命安全、财产安全和生活舒适与健康;生存安全可分解为自然灾害、人为灾害,也可分解为生态环境安全、灾害、交通安全以及突发事件(战争、冲突等)。 另外,对决策目标,应有明确的指标要求;对技术问题,应有风险率、严重度,一定可靠度下的安全系数,以及事故率、时间域和空间域等具体量化指标;对难于量化的定性目标,则应尽可能加以具体说明。

2)确定决策方案

在目标确定之后,决策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,以及详细的技术设计、预测分析,拟订出几个可供选择的方案。

首先应根据总目标和指标的要求将那些达不到目标基本要求的方案舍弃掉;然后再用加权法或其他数学方法对各个方案进行排序。 排在第一位的方案也称备选决策提案。 备选决策提案不一定是最后的决策方案,还需要经过技术评价和潜在问题分析,做进一步的慎重研究。

3)潜在问题或后果分析

对备选决策方案,决策者要向自己提出“假如采用这个方案,将要产生什么样的结果? 可能导致哪些不良后果和错误?”等问题。 对这些可能产生的后果进行比较,以决定方案的取舍。

对安全问题,考虑其决策方案后果,应特别注意以下一些潜在问题：

①人身安全方面

应特别注意有无生命危险,有无造成工伤的危险,有无职业病和后遗症的危险。

②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,以及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。

③人的行为方面

能否造成人的生活规律、生活方式变化,以及生活时间的变化等。

4)实施与反馈

决策方案在实施过程中应注意制订实施规则,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。

(4)安全决策方法

安全决策学是一门交叉学科。 它既含有从运筹学、概率论、控制论及模糊数学等引入的数学方法,也有从安全心理学、行为科学、计算机科学、信息科学引入的各种社会和技术科学。

根据决策环境,考虑属性量化程度,可将多属性决策问题区分为确定性和非确定性两类。相应的决策方法就有确定性多属性决策方法、定性与定量相结合的决策方法和模糊多属性决策方法。 目前,采用的决策方法有评分法、决策树法和经济技术评价法等。 本节重点介绍前两种决策方法,即评分法和决策树法。

1)评分法

评分法就是根据预先规定的评分标准,对各方案所能达到的指标进行定量计算比较,从而达到对各个方案排序的目的。

①评分标准

一般按五级制评分：优、良、中、差、最差。 当然,也可按7 个等级评分。 这要视决策方案多少及其之间的差别大小,以及决策者要求而定。

②评分方法

多数是采用专家打分的方法,即专家根据评价目标对各个决策方案评分,然后取其平均值或除去最大、最小值后的平均值作为分值。(www.daowen.com)

③评价指标体系

评价指标体系一般应包括3 个方面的内容,即技术指标、经济指标和社会指标。 对安全问题决策,若有几个不同的技术决策方案,则其评价指标体系大致有以下内容：技术先进性、可靠性、安全性、维修性、可操作性等;经济方面有成本、质量可靠性、原材料、周期、风险率等;社会方面有劳动条件、环境、精神习惯、道德伦理等。 当然要注意指标因素不宜过多,否则不但难于突出主要因素,而且会造成评价结果不符合实际。

④加权系数

由于各评价指标的重要性程度不一样,因此,必须给每个评价指标一个加权系数。 为了便于计算,一般取各个评价指标的加权系数gi 之和为1。 加权系数值可由经验确定或用判断表法计算。

判断表见表6.6。 将评价目标的重要性两两比较,同等重要各给2 分;某一项重要者,则分别给3 分和1 分;某一项比另一项重要得多,则分别给4 分和0 分。 将上述对比的给分填入表中。

表6.6　评价项目的重要性判断表

⑤计算总分

计算总分的方法也有很多,每一种方法都有其优缺点及适用范围,现将其总结列于表6.7。

表6.7　总分计算方法

2)决策树法

决策树法是风险决策的基本方法之一。 决策树分析方法又称概率分析决策方法。 它与事故树分析一样是一种演绎性方法,即是一种有序的概率图解法。 它的优点是：能显示出决策过程,形象具体,便于发现问题;能把风险决策的各个环节联系成一个统一的整体,有利于决策过程中的思考;易于比较各种方案的优劣;既可进行定性分析,也可进行定量分析。 下面就其应用程序展开讲述。

①决策树形

图6.2　决策树形示意图

决策树的结构如图6.2 所示。 图中符号说明如下：

方块“□”：表示决策点,从它引出的分支称为方案分支,分支数即为提出的方案数。

圈“○”：表示方案结点(也称自然状态点)。 从它引出的分支称为概率分支,每条分支上面应注明自然状态(客观条件)及其概率值,分支数即为可能出现的自然状态数。

三角“△”：表示结果节点(也称末梢),它旁边的数值是每一方案在相应状态下的收益值。

②决策步骤

首先,根据决策问题绘制决策树;其次,从左向右,逐一进行分析,计算概率分支的概率值和相应的结果节点的损益值;最后,计算各自然状态点的损益期望值,并分别标在各相应点上,通过比较各自然状态期望值的大小,确定最优方案。

【例6.4】　为生产某新产品而设计了两个基本建设方案：一是建大厂,二是建小厂。 建大厂需要投资300 万元,建小厂需要投资140 万元,两者的使用期限都是10 年。 估计在此期间,产品销路好的概率是0.7,销路差的概率是0.3。 两个方案的年损益值见表6.8。 请比较这两个方案,判断哪个方案较好。

表6.8　损益矩阵表

解　首先,根据损益矩阵画出决策树,如图6.3 所示。

图6.3　决策树图

其次,计算各方案的损益期望值E。

点2

E2 = [0.7 ×100 万元+0.3 × (-20 万元)] ×10 -300 万元= 340 万元

点3

E3 = (0.7 ×40 万元+0.3 ×30 万元) ×10 -140 万元= 230 万元

因E2 ＞E3,故选建大厂为最优方案。

必须指出,所谓损益期望值,是指今后可能得到的数值,而并不代表必然能够实现的数值。 因此,以损益期望值为标准而选定的最优方案,在个别情况下,还可能出现与期望值较大的偏差。 也就是说,这种决策分析是带有一定的机遇性的,这正是风险型决策的特点。 但从统计学的观点来看,以损益期望值作为评选方案的标准,还是较合理的。 有些决策问题只需要一次决策,那么,在决策树上只有一个决策点,这称为单阶段决策问题。 但有时需要对决策问题进行多次决策,这称为多阶段决策。 它在决策树上就出现两个或两个以上的决策点。

【例6.5】　某厂内生产需要,考虑是否自行研制一个新的安全装置。 首先,这个研制项目是否需要评审。 如果评审,则需要评审费5 000 元;不评审,则可省去评审费用。 如果决定评审,评审通过概率为0.8,不通过的概率为0.2。 每种研制形式都有失败可能,如果研制成功(无论哪一种形式),能有6 万元收益;若采用“本厂独立完成形式”,则研制费为2.5 万元,成功概率为0.7,失败概率为0.3;若采用“外厂协作”形式(包括先评审),则支付研制费用为4 万元,成功概率为0.99,失败概率为0.01。 针对上述问题,需要进行决策。

解　①首先画出决策树,如图6.4 所示。

图6.4　决策树图

②根据上述数据计算各结点的收益(收益=效益-费用)。独立研制成功的收益

6 万元-0.5 万元-2.5 万元= 3 万元

独立研制失败的收益

0 万元-0.5 万元-2.5 万元= -3 万元

协作研制成功的收益

6 万元-0.5 万元-4 万元= 1.5 万元

协作研制失败的收益

0 万元-0.5 万元-4 万元 = -4.5 万元

按照期望值公式计算期望值,期望值公式为

式中　Vi——事件i 的条件值;

Pi——特定事件i 发生的概率;

n——事件总数。

独立研制成功的期望值

E(V6) = 0.7 ×3 万元+0.3 × (-3) 万元= 1.2 万元

协作研制成功的期望值

E(V7) = 0.99 ×1.5 万元+0.01 × (-4.5) 万元= 1.44 万元

③根据期望值决策准则,若决策目标是收益最大,则采用期望值最大的行为方案;如果决策目标是使损失最小,则选定期望值最小的方案。 本例选用期望值最大者,即选用协作完成形式。

【任务实施】

(1)任务准备

课件,多媒体教学设备。

(2)任务应用

应用6.4　本任务的例6.4 提到的建厂方案的选择问题,实际上10 年以内产品销路状况是难以准确预测出来的。 通常可划分为几个阶段来分别预测其概率,因而其建厂方案也因其产品产量的不同而有许多种,故需要进行多次决策。 假如在原来两方案(建大厂和建小厂)的基础上再考虑第三个方案：建小厂,如销路好3 年后再扩建,扩建需投资200 万元,可使用7年,每年盈利95 万元。 问在此3 个方案中,哪个最优?