论文投稿_医学论文投稿_核心期刊,职称论文投稿发表_论文部落

　　图1先验分析和后给决策分析中的决策树
　　风险分析最简单的形式是所谓的先验分析法。在先验分析中，任何决策和活动之前，都会在统计信息和概率模型的基础上进行风险评估。在实践中，这通常出现在设计新设施的过程中。图1利用一个简单的决策树说明了先验分析的原理。在先验分析中，每一个可能的活动或选项的风险（预期效用）可以用下面的公式进行评估：R=E[U]=■P■C■，其中R是风险，U是事件，P■是第i个分支概率，C■是第i个分支事件的结果。
　　图2预后决策分析中的决策树
　　后验分析原则上是和先验分析具有相同的形式，然而，在分支概率和（或）决策树后果方面的变化反映了所考虑的问题已经转化为风险降低措施、风险缓解措施和额外信息收集的影响。后验分析可以用来评估活动的效用，这实际上已经由亚曼迪蒂斯完成了。例如，为了评估现有设施，设施的测试和检查将被寄希望于揭示更多设计、施工中的失误，从而获取更准确的可靠性分析。
　　预-后验分析可以用图2所示的决策树的说明。关于活动中使用的预-后验分析最优决策法可能在未来得到执行。预-后验分析一个重要的先决条件是需要对未来的行动制订一个明确的决策规则，并将在计划动作的结果基础上产生效力。预-后验分析形成了一个强有力的决策支撑工具，并被广泛应用于基于风险的检验计划之中。然而，到目前为止的预-后验决策分析在风险评估中已被严重忽视。
　　需要注意的是，先验或后验决策分析中不同事件的概率可由逻辑树分析、经典可靠性分析、结构可靠性分析和其它联合方法来评断。因此，风险分析除了为决策制订提供构架以外，还在系统的各个方面包括因素模型中发挥效用。下面部分将讨论的风险评估需要的两个组成部分：结果分析和概率分析。
　　1.结果分析。失败事件的后果通常是由直接影响人民和他们的环境，如生命伤害和经济损失来衡量。大多数竞争的后果是造成低概率高损失的灾难性后果。例如，据迈耶估计，核电站事故的后果是可能造成大约140亿美元的财产损失和30年的期间内（早期的和潜在的死亡）超过48000人的死亡。
　　估计后果的最主要困难是如何是比较直接经济损失（建筑物的损坏，生产损失），间接损失（对经济增长的影响，失业率）和非货币损失，例如生命的损伤、对环境的破坏、社会分裂等。事实上，一些技术已经足够成熟，可以为不同活动造成的不同后果提供必要的比较手段。已经有各种尝试量化一个人的生命经济价值的方法出现，这些包括：（I）由于过早死亡而放弃的收入值为450000美元；（II）生命的统计价值相当于1600000美元至8500000美元；（III）政府补偿意外死亡金。然而，也许更有意义的计算方法是使用一个社会指标来反映个体对国民生产总值的贡献，人均预期寿命等时间。
　　考虑到基于政治愿望和环境保护相关的巨大的经济影响力，如海上石油生产设施的退役，清理被污染的地下水和太阳能的开发，构建一个与政治价值无关的环境质量保护一致性框架是非常重要的。最终，这与环境质量和人类的生活质量是息息相关的。
　　传统上，结果模型的分析一直是基于安全损失的基础上，即生命损失或损伤。然而，最近的工作已经开始注目于现有服务设施，主要关注的是大检查，延长使用寿命，保持老化的设施运转的维修费用等。在这种情况下，由于用户的延迟或停机时间造成的间接成本是可观的；例如，成本数据的分析表明，用户延迟和额外的车辆运营成本，比如交通改道或者桥梁关闭大约为初始建设成本的25%。
　　2.概率分析。经典可靠性理论用于分析不同载荷条件下的相同类型的，满足统计独立的大量因素构成的系统。这个发现在航空、核能、化学、建筑和工业过程中得到广泛应用。可靠性分析的理论基础是概率论与数理统计等学科，以及运筹学，系统工程与质量控制。这些因素的失败概率可以通过从操作经验观察得来的相对失败频率来解释。（1）经典的可靠性分析。如前所述，经典可靠性分析主要用于估计那些能够预测在设计和操作系统中起重要作用的技术元件寿命的统计特性。这些特征包括预期的失败率，风险函数，预期寿命和平均失败间隔时间。模型所考虑的系统通过逻辑树，其各个因素由决策节点来代表，从而可以评估各种定量措施的效能，例如系统在指定周期内失败的概率，在系统中引入冗余的积极影响，检查和维修活动的成本等。大多数的技术系统的失败率形如浴盆曲线。对于许多技术组件而言浴盆曲线是很典型的，比如出生缺陷，生产失误率等。当部件存活了一定的时间，这意味着出生缺陷是不存在的，可靠性随之增加。此后一段时间随着年龄的老化稳态性能发生变化。具有恒定失效率的功能检查部件很少使用，然而，对于具有缓慢增加的失败率的功能性检查部件可能是有用的，可以计划使用只要这样的失败率不超过一定的临界水平。如果失败率函数在开始是准恒定，然后突然有一个急剧的下降也没有太大的用途。但是，在这种情况下，替换策略更为合适。各种组件类型的浴盆曲线的有效性已经受到了广泛的质疑，不可能被认为是一直有效的。显然，图3显示的失败率随着时间的变化不是恒定的。在这样的情况下，随时间变化的失败率被称为风险函数。这是一个条件失败率，定义为组件或者系统在时间t时刻的失败概率。
　　一个重要的问题是在观察的基础上对失败率的评价。正如前面所提到的，失败率数据可以从不同的应用领域的失败数据库中获取。当然在评估失败率的时候必须小心，如果组件在观察期的初期并不是新的，其失败率可能会超过估计（值），如果观察到的时间间隔太短，可能观察不到失败的发生。对于这样的情况，各种文献提供了不同的方法来解决这个问题。另外，失败率也可能采用最大似然估计方法来处理，在这里选择的概率分布函数的参数可以在观察到的失败次数的基础上来估计。
　　图3失败率函数的浴盆曲线
　　（2）结构可靠性分析与需求能力可靠性分析。关于结构组件或其它需求能力系统，如水坝，管道，机械零部件等的可靠性与电气元件相比较是不同的；即，在大多数情况甚至个别组件失效的机理下，既使许多年的时间间隔其发生失败的情况亦是非常罕见的。结构组件失效主要是由于极端事件，如极端风、雪崩、大雪、地震，或联合作用，而不是由于老化或系统退化。然而，当前土木工程设施的老化或者退化等其他形式的“故障”已越来越多的成为问题的源头。
　　对于可靠性分析，有必要建立基于参数的统计特性等可用信息的概率模型。这些信息可能包括有关年度极端风速资料，混凝土抗压强度等实验结果。事实上，荷载和抗压能力的概率模型的不确定性的一个主要原因是由于缺乏失败概率的相关知识，并且在此基础上进行评估必须对失败概率有充分的理解，即不再考虑结构的真实失败概率而考虑结构性能的不确定性。
　　对于一个结构组件，其不确定的抗力R和负荷S被建模为随机变量的概率密度函数fR（r）和fS（s），失败概率可以定义为：
　　P■=P（R≤S）=P（R-S≤0）=■F■（x）f■（x）dx
　　假设负载S和抗力R在统计上是独立的。抗力R的累积分布函数也可以被称为一个脆弱性曲线。脆弱性曲线是不依赖于负荷建模的，并有助于分离和确定抗力和负荷的不确定性对结构可靠度计算的影响。该系统性能和具有高负载的不确定性和可变性密切相关，如地震、飓风、洪水等。
　　在一般情况下，抗力和负荷不能仅由两个随机变量来描述，而是通过随机变量的函数来描述。因此，失败概率的一般公式可以通过以下的n维积分来确定：
　　P■=■f■（x）dx
　　其中f■（x）为基本随机变量向量的联合概率密度函数，积分范围为失败区域。除了非常特殊的情况下和大多数实际应用中的数值近似方法以外，要解决式中的积分问题是不容易的。结构可靠性理论的基本原理的描述也可在JCSS概率模型代码找到。
　　（六）最优性和风险接受准则
　　决策是一个复杂的过程，并且通常和政治关系交织在一起。一些风险评估问题试图解决包括：谁来承担什么样的风险水平？谁是风险承担的受益者和付出者？什么样的信息是“合理”的风险管理所必须的，以及应该怎样分析？什么样的行为有什么样不同风险的结果，谁来评估风险管理的成功或失败？谁来决定不同风险之间的平衡？
　　这些问题都不容易解决，不能脱离风险接受准则来单独解决风险评估问题，即，什么样的风险是可以接受的？风险接受准则的实施和发展涉及：第一，感知风险：确保系统风险水平是可以接受或允许的；第二，正式的决策分析：比较和平衡风险与收益的风险分析技术；第三，监管安全目标：发展和增强风险接受准则的立法和法律框架。
　　风险接受准则一般采用美国核管理委员会、英国健康与安全执行局和其他权威监管部门的规则，总体原则是：应尽可能合理压低（ALARP）或尽可能达到最低（ALARA）。例如定义为像“低”，“合理”，“可能”，“达到”等等，这样的术语是非常主观的，容易被以保守的方式解释。
　　1.个人和社会风险。这里有一个值得注意的问题，就是要重新认识到风险接受是一个与人类权利相关的、基本的、哲学问题。联合国人权事务高级专员撰文对人类权利做了专门的规范，这里给出相关以便参考：
　　（1）所有的人都是生来平等的，有尊严和权利的平等与自由。他们赋有理性和良心，彼此间应有兄弟般关系。
　　（2）每个人都有生存的权利，都是自由和安全的个体。
　　（3）法律面前人人平等，并有权不受任何歧视，受到法律的平等保护。
　　宣言强调要考虑所有的人是平等的，而且强调个人人身安全的权利，道德和法律上的义务。因此无论可接受风险的标准如何制定，我们应该永远记住，上述人权基本原则是不可违背的。
　　众所周知，安全是需要成本的，下面我们将做更多的讨论，因此社会个体成员的安全保证与社会所能承受的负担密切相关。然而，对于社会代表都应该有一个总体的道德义务去考虑投资与开销等“所有的资源能否很好的安排”，以尝试达到宣言中的目标。
　　当讨论“可接受的风险”问题时，有些人对于什么是“可接受的”可能跟社会观点相比有不同的看法。每个人都有他们自己的风险体验，或在决策方面有自己的偏好。土木工程或任何其他活动中的可接受准则主要受到来自社会个体成员的偏好的影响，而不是社会的偏好的影响，个人的偏好可能实际上同社会的偏好在总量上是矛盾，因此有必要从社会的角度来看可接受性，并同时确保个人的基本人权受到保障。