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運籌學在安全決策中的應用
摘要：本文分析了安全生產(chǎn)管理過程中常見的決策問題，簡述了運籌學方法在解決安全決策問題中的應用。并且通過實際案例的求解，進一步證明了安全科學與運籌學的內(nèi)在聯(lián)系。
關(guān)鍵詞：安全科學 決策 運籌學 聯(lián)系
一、引言
安全系統(tǒng)工程是安全工程學科的一門核心課程，而安全系統(tǒng)工程是以運籌學、控制論、信息論等為理論依據(jù)的。在安全學科中我們會經(jīng)常遇見一些決策問題，比如如何合理地進行安全經(jīng)濟投入既能滿足企業(yè)的資金投入限度又能達到最佳的安全效果，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)實的問題，良好的管理需要良好的決策，而運籌學中的線性規(guī)劃與目標規(guī)劃、圖論、排隊論、決策論、多目標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策
決策是在價值判斷的基礎上作出抉擇。安全的價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值判斷基礎上的。對于安全學科中的一些決策問題，要么是在實現(xiàn)最高的安全價值基礎之上選擇最佳的決策方案，要么是運用預測技術(shù)手段對系統(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，安全等級判定，安全投資決策等等。決策深入到安全活動的各個方面。在此，本文根據(jù)安全生產(chǎn)活動的階段、決策對象和范圍、實際決策問題特點對決策問題分類并簡述解決方法[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)展遠景、發(fā)展步伐，這就需要對人力、物力、財力進行合理調(diào)配來實現(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。這類決策活動通常不可預見，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)、事故預測和預防等方面。這些涉及到管理的多方面因素，我們可以采用運籌學中決策理論解決。
3.實際項目安全決策。包括項目可行性研究論證、安全預評價、現(xiàn)狀評價、安全設備配置、生產(chǎn)和環(huán)保等的安全決策。比如我們在安全評價過程中，當一個系統(tǒng)排在我們面前，我們要評價其安全等級，必須考慮系統(tǒng)中人、機、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、環(huán)和管理，還是其下屬的子因素，它們對整個系統(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，可以運用運籌學中多目標決策的層次分析法來解決。在實際生產(chǎn)中，許多安全決策問題，我們可以采用線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、目標規(guī)劃的方法科學抉擇。
4.事故預防安全決策。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)和獨立研制，兩種途徑成功可能性、投入人力和財力、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、責任認定、賠償安撫、改造等方面。這些也會用到運籌學相關(guān)理論。
三、實例分析
本文針對安全生產(chǎn)中的一個線性規(guī)劃決策問題，進行分析。
1.實際問題及解決方案
某廠生產(chǎn)甲乙丙三種產(chǎn)品，設各生產(chǎn)1t甲乙丙產(chǎn)品，分別排放污水2、4、2個單位，排渣2、1、1個單位。甲乙丙產(chǎn)品單價分別為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個單位，廢渣不超過10個單位。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)品各應生產(chǎn)多少，才能使產(chǎn)值最大？
這個問題既要滿足利潤最大，又要達到安全環(huán)保標準。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，它對應的單位矩陣為基。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 計算表1中各非基變量的檢驗數(shù)為σ1=5；σ2=4；σ3=3。
（2）因檢驗數(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，對應的x1為換入變量。利用公式 計算得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]為主元素進行旋轉(zhuǎn)運算，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，目標函數(shù)的取值z=15。
（5）這時發(fā)現(xiàn)檢驗數(shù)行仍存在正數(shù)，繼續(xù)選取x2為換入變量。重復2—4的計算步驟，得表2。
表2 最終計算表
（6）表2中檢驗數(shù)都為負或零，這說明目標函數(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)
這個安全生產(chǎn)產(chǎn)量決策問題，運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、環(huán)全局的優(yōu)化設計問題，人員的調(diào)配問題等。
四、結(jié)語
1.運籌學的理論已經(jīng)廣泛應用于經(jīng)濟建設的各個領(lǐng)域，如生產(chǎn)管理、工程優(yōu)化設計、物流運輸?shù)龋\籌學核心是建立模型，目標是得出最優(yōu)解，得出的解可信度高。
2.對于安全領(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，所以安全科學講求系統(tǒng)性，那么運籌學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，合理運用運籌學方法，緊密聯(lián)系運籌學理論，可以提升管理質(zhì)量，科學決策。
參考文獻：
[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)安全分析評價方法及其實現(xiàn)[J].安全、健康和環(huán)境，2008（12）.
[3]錢頌迪，甘應愛，等.運籌學[M].北京：清華大學出版社，2001-10.
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