運(yùn)籌學(xué)在安全決策中的應(yīng)用

楊覓

摘要：本文分析了安全生產(chǎn)管理過程中常見的決策問題，簡(jiǎn)述了運(yùn)籌學(xué)方法在解決安全決策問題中的應(yīng)用。并且通過實(shí)際案例的求解，進(jìn)一步證明了安全科學(xué)與運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：安全科學(xué) 決策 運(yùn)籌學(xué) 聯(lián)系

一、引言

安全系統(tǒng)工程是安全工程學(xué)科的一門核心課程，而安全系統(tǒng)工程是以運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論等為理論依據(jù)的。在安全學(xué)科中我們會(huì)經(jīng)常遇見一些決策問題，比如如何合理地進(jìn)行安全經(jīng)濟(jì)投入既能滿足企業(yè)的資金投入限度又能達(dá)到最佳的安全效果，如何妥善處理生產(chǎn)安全事故又能改善安全現(xiàn)狀。這些都是各企業(yè)面臨的很現(xiàn)實(shí)的問題，良好的管理需要良好的決策，而運(yùn)籌學(xué)中的線性規(guī)劃與目標(biāo)規(guī)劃、圖論、排隊(duì)論、決策論、多目標(biāo)決策論等方法和理論都為安全決策提供的可靠保證。

二、常見安全決策問題及對(duì)策

決策是在價(jià)值判斷的基礎(chǔ)上作出抉擇。安全的價(jià)值或效用是不容置疑的，所以，安全決策同樣是建立在安全價(jià)值判斷基礎(chǔ)上的。對(duì)于安全學(xué)科中的一些決策問題，要么是在實(shí)現(xiàn)最高的安全價(jià)值基礎(chǔ)之上選擇最佳的決策方案，要么是運(yùn)用預(yù)測(cè)技術(shù)手段對(duì)系統(tǒng)的安全事故變化規(guī)律作出合理的判斷。我們經(jīng)常遇見的實(shí)際安全決策問題有安全生產(chǎn)最優(yōu)方法的擬定，安全技術(shù)決策，安全改造決策，安全等級(jí)判定，安全投資決策等等。決策深入到安全活動(dòng)的各個(gè)方面。在此，本文根據(jù)安全生產(chǎn)活動(dòng)的階段、決策對(duì)象和范圍、實(shí)際決策問題特點(diǎn)對(duì)決策問題分類并簡(jiǎn)述解決方法[1]。

1.全局安全決策。任何企業(yè)都有其全局的戰(zhàn)略規(guī)劃，發(fā)展遠(yuǎn)景、發(fā)展步伐，這就需要對(duì)人力、物力、財(cái)力進(jìn)行合理調(diào)配來實(shí)現(xiàn)安全戰(zhàn)略。全局安全決策涵蓋了生產(chǎn)系統(tǒng)整體的安全理念、安全體制、安全監(jiān)察等重大問題的決策活動(dòng)。這類決策活動(dòng)通常不可預(yù)見，我們可以采用不確定性的決策方法，包括悲觀決策、樂觀決策、最小損失決策和折衷決策等。

2.安全管理決策。安全管理是保障安全生產(chǎn)的基本，這類安全決策包括管理方法比選、安全組織協(xié)調(diào)、事故預(yù)測(cè)和預(yù)防等方面。這些涉及到管理的多方面因素，我們可以采用運(yùn)籌學(xué)中決策理論解決。

3.實(shí)際項(xiàng)目安全決策。包括項(xiàng)目可行性研究論證、安全預(yù)評(píng)價(jià)、現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、安全設(shè)備配置、生產(chǎn)和環(huán)保等的安全決策。比如我們?cè)诎踩u(píng)價(jià)過程中，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)排在我們面前，我們要評(píng)價(jià)其安全等級(jí)，必須考慮系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)和管理四方面的因素，而這些因素下又有縱多子因素，不論是人、機(jī)、環(huán)和管理，還是其下屬的子因素，它們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)安全的影響程度是不同的。那么，我們要給出其合理的安全等級(jí)，可以運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中多目標(biāo)決策的層次分析法來解決。在實(shí)際生產(chǎn)中，許多安全決策問題，我們可以采用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃的方法科學(xué)抉擇。

4.事故預(yù)防安全決策。包括安全投資、安全技術(shù)措施等的決策。比如研制安全裝置，我們可以采用聯(lián)合開發(fā)和獨(dú)立研制，兩種途徑成功可能性、投入人力和財(cái)力、效益等都有所差異，這樣我們可以采用決策樹分析法。決策樹與事故樹同屬演繹分析法，決策者從全局出發(fā)，繪制決策過程圖解，清晰直觀地看到事物發(fā)展演變的過程，還可以計(jì)算收益值[2]。這種定性和定量相結(jié)合的分析方法，讓決策更有說服力。

5.事故處理決策。包括事故發(fā)生后的調(diào)查、分析、責(zé)任認(rèn)定、賠償安撫、改造等方面。這些也會(huì)用到運(yùn)籌學(xué)相關(guān)理論。

三、實(shí)例分析

本文針對(duì)安全生產(chǎn)中的一個(gè)線性規(guī)劃決策問題，進(jìn)行分析。

1.實(shí)際問題及解決方案

某廠生產(chǎn)甲乙丙三種產(chǎn)品，設(shè)各生產(chǎn)1t甲乙丙產(chǎn)品，分別排放污水2、4、2個(gè)單位，排渣2、1、1個(gè)單位。甲乙丙產(chǎn)品單價(jià)分別為500元、400元、300元。按照環(huán)保部門要求，每天排放的廢水不超過20個(gè)單位，廢渣不超過10個(gè)單位。又由于銷量問題，每天甲產(chǎn)品產(chǎn)量不能超過3t。問三種產(chǎn)品各應(yīng)生產(chǎn)多少，才能使產(chǎn)值最大？

這個(gè)問題既要滿足利潤(rùn)最大，又要達(dá)到安全環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。我們可采用單純形法求解[3]。

2.問題求解

用x1，x2，x3表示甲、乙、丙三種產(chǎn)品的產(chǎn)量，則目標(biāo)函數(shù)為：

（單位：百元）

約束條件：

（1）加入松弛變量x4，x5，x6，得到

取松弛變量x4，x5，x6，為基變量，它對(duì)應(yīng)的單位矩陣為基。得到初始基可行解 。將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表中，得到初始單純形表。

表1 初始單純形表

利用公式 計(jì)算表1中各非基變量的檢驗(yàn)數(shù)為σ1=5；σ2=4；σ3=3。

（2）因檢驗(yàn)數(shù)都大于零，且P1， P2有正分量存在，轉(zhuǎn)入下一步。

（3）根據(jù) 得max（σ1， σ2， σ3）=5，對(duì)應(yīng)的x1為換入變量。利用公式 計(jì)算得θ=3，它所在行x6為換出變量。x1所在列和x6所在行的交叉處[1]為主元素。

（4）以[1]為主元素進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，即初等行變換，使P1變換為，在XB列中將x1替換x6，得到新表（文中未列出）。b列的數(shù)字是x4=14，x5=4，x1=3。得到新的基可行解X（1）=（3，0，0，14，4，0）T，目標(biāo)函數(shù)的取值z(mì)=15。

（5）這時(shí)發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)行仍存在正數(shù)，繼續(xù)選取x2為換入變量。重復(fù)2—4的計(jì)算步驟，得表2。

表2 最終計(jì)算表

（6）表2中檢驗(yàn)數(shù)都為負(fù)或零，這說明目標(biāo)函數(shù)值不可能再增大了，于是得到最優(yōu)解 X*=X（3）=（3，3，1，0，0，0）T，目標(biāo)函數(shù)的取值為Z*=30。即每天生產(chǎn)甲產(chǎn)品3t，乙產(chǎn)品3t，丙產(chǎn)品1t，可獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，最大效益為每天收益3000元，而且能滿足安全環(huán)保要求。

3.小結(jié)

這個(gè)安全生產(chǎn)產(chǎn)量決策問題，運(yùn)用單純形法求解取得了良好的效果。安全工程很多問題都可采用線性規(guī)劃方法來決策，如怎樣分配安全投入資金以取得最佳安全效果，人、機(jī)、環(huán)全局的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，人員的調(diào)配問題等。

四、結(jié)語

1.運(yùn)籌學(xué)的理論已經(jīng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，如生產(chǎn)管理、工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、物流運(yùn)輸?shù)?，運(yùn)籌學(xué)核心是建立模型，目標(biāo)是得出最優(yōu)解，得出的解可信度高。

2.對(duì)于安全領(lǐng)域，我們要保障安全，就要安全管理，采取安全措施，我們采取的措施要系統(tǒng)地考慮各方面的因素，所以安全科學(xué)講求系統(tǒng)性，那么運(yùn)籌學(xué)的方法為我們解決有些安全決策問題提供了支撐。在安全工作中，合理運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)方法，緊密聯(lián)系運(yùn)籌學(xué)理論，可以提升管理質(zhì)量，科學(xué)決策。

參考文獻(xiàn)：

[1]田素蘭，周劍.試談安全管理中的決策問題[J].建筑安全，2002（11）.

[2]葛春濤，傅維祿，等.試述系統(tǒng)安全分析評(píng)價(jià)方法及其實(shí)現(xiàn)[J].安全、健康和環(huán)境，2008（12）.

[3]錢頌迪，甘應(yīng)愛，等.運(yùn)籌學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001-10.