风险分析方法评述

时间:2022-10-02 01:34:50

风险分析方法评述

[摘要] 本文从定性和定量角度,对风险评价的常用方法进行了评述,并比较了它们优点和不足之处,最后探讨了风险评价方法的发展趋势及其研究中需要解决的问题。

[关键词] 风险分析方法评述

风险管理可以划分为四个阶段:风险识别、风险评估、风险控制和风险记录。无论是国内还是国外,近年来的研究大多集中于风险评估阶段。风险评估即要对风险进行分析量测,确定出风险大小,为进一步的风险控制提供可用于指导操作的信息。风险评估的步骤包括,第一,根据风险辨识的结果,构建起合适的数学模型。第二,通过专家调查、历史记录、外推法等,获得所需的、基本的可用信息或数据,然后选用适当的数学方法将信息量化。第三,选用适当的模型与分析方法,对数据进行处理分析,视具体情况对模型进行修正。第四,根据一定的评判标准,判断风险大小。在风险评估中为了获取一些最基本的数据或信息,常常会运用外推法(Extrapolation),主观估计法、概率分布分析法等方法获得了基本的数据或信息后,进一步的数据分析处理常采用以下几种基本理论与方法:层次分析法,模枷逻辑分析法,蒙特卡洛模拟法,灰色系统理论,人工神经网络法,故障树分析法,贝叶斯理论,影响图法和马尔可夫过程理论等。

当前,存在很多风险分析的理论,这些分析方法遵循了基本的风险评估流程,但在具体实施手段和风险的计算方法方面各有不同。本文从计算的角度,按定性、定量和综合的方法对风险分析方法进行评述。

一、定性分析

1.故障树分析

故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)可以用于风险的定性分析,也可以用于其定量分析。它主要用于大型复杂系统的可靠性及安全性分析,是复杂系统可靠性、安全性分析的一种有效的方法。通过对硬件、软件、环境、人为因素等可能造成系统故障的分析,由总体至部分,按树状结构,逐层细化,画出故障原因的各种可能组合方式和其发生概率。故障树分析采用树形图的形式,把系统的故障与组成系统的部件的故障有机地联系在一起。故障树分析首先以系统不希望发生的事件作为目标(称为顶事件),从顶事件逐级向下分析各自的直接原因事件(称为底事件),根据彼此间的逻辑关系连接上下事件,直至所要求的深度,得出分析结果。

2.事件树分析

事件树分析(event tree analysis,ETA)又称决策树分析,是风险分析的另一种重要方法。它是在给定系统事件的情况下,分析该事件可能导致的一系列结果,从而评价系统的可能性。

事件树给出初始事件一切可能的发展方式与途径,事件树的每个环节事件(除顶事件外)均执行一定的功能措施以预防事故的发生,且均具有二元性结果(成功或失败)。事件树虽然列举了导致事故发生的各种事故序列组,通过各种事故序列组的中间步骤可以整理初始事件与减少系统风险概率措施之问的复杂关系,并识别事故序列组,从而计算每项事件序列发生的概率。

3.原因与结果分析

原因与结果分析(cause-consequence-analysis, CCA)是故障树分析(FTA)和事件树分析(ETA)的结合。它采用了原因分析(故障树分析)和结果分析(事件树分析),CCA的目的是识别出导致突发后果的事件链,根据CCA图中不同事件的发生概率,计算出不同结果发生的概率,从而确定系统的风险等级。

4.风险模式影响及危害性分析

风险模式影响及危害性分析(risk mode effects and criticality analysis,RMECA)通过分析产品所有可能的风险模式,判断每一种风险对系统和信息安全可能产生的潜在影响,找出单点风险,并按其影响的严重程度及其发生的概率,确定其危害性,以此发现系统中潜在的薄弱环节。RMECA首先按规定的规则记录系统中所有可能的故障模式,然后分析每种故障模式对系统工作状态的影响并确定单点风险,将每种风险模式按其影响的严重程度及发生概率进行排序,从而发现系统中潜在的薄弱环节。RMECA由两部分工作构成,即风险模式影响分析(risk mode and effects analysis,RMEA)和危害性分析(criticality analysis,CA)。在进行这种分析时应把所研究的每一种分析看作是系统唯一的风险。RMECA是CA的基础。通过对系统风险损失或指定风险模式下的风险损失的分析.可以更加精确地掌握系统所存在的潜在经济损失期望值,从而为选择控制方式、应急方案等决策提供有力的支撑。

5.德尔斐法

德尔斐法一种定性的预测方法,通过背对背群体决策咨询的方法,群体成员各自独立工作,然后以系统的、独立的方式综合他们的判断,这样克服了为某些权威所左右的缺点,减少调查对象的心理压力,使预测的可靠性增加。利用德尔斐法进行系统安全风险分析时,其步骤如下:(1)在风险明确之后.要求群体成员通过填写精心设计的问卷,来提出可能解决问题的方案。(2)每个群体成员匿名并独立完成问卷。(3)把问卷凋查的结果在另一个中心地点整理出来。(4)把整理和调整的结果分发给每个人一份。(5)存群体成员看完整理结果之后,要求他们再次提出解决问题的方案。这样的结果可能是启发出新的解决方法,或使原有方案得到改善。(6)如果有必要,重复步骤(4)和步骤(5),直到找到大家意见一致的解决方案为止。

除了上述分析方法外,定性分析还有FMECA(failure mode effects and criticality analysis)故障模式影响及危害性分析Markov分析方法等。

二、定量分析

1.故障树分析

用故障树分析进行风险的定量评价时,首先是求解出“底事件”的发生概率,然后通过逻辑关系最终得到“顶事件”,即所分析的重大风险事件的发生概率。采用故障树分析进行风险的定量分析需要知道各个底事件的发生概率。如果工程实际能给出大部分底事件的发生概率的数据时,可参照类似情况对少数缺乏数据的底事件给出估计值;若很多底事件缺乏数据且不能给出恰当的估计值,则不能采用该方法进行定量分析。

2.风险评审技术

风险评审技术(venture evaluation review technique,VERT)是以管理系统为对象,通过随机仿真手段,进行风险的定量分析。VERT是适应一些高度不确定性和风险性的决策问题而开发的网络仿真系统。它是通过丰富的节点逻辑功能,控制一定的时间流、费用流和性能流流向及相应的活动。在每次仿真运行时,通过蒙特卡洛模拟,这些参数流在网络中按概率随机流向不同的部分,经历不同的活动而产生不同的变化,最后到达某一终止状态。在用户多次仿真后,通过节点收集到的各参数,可以了解系统风险或危害情况供辅助决策。如果网络结构合理,逻辑关系及数学关系正确,获得的实际数据又是准确的,该方法可以较好地模拟实际系统研制的时间、费用及性能分布,从而评价出系统研制的风险。

三、综合分析

1.概率风险评估和动态风险概率评估

概率风险评估(probability risk assess, PRA)和动态风险概率评估(dynamic probability risk assess, DPRA)是定性评估与定量计算相结合的方法,它以事件树和故障树为核心,将其运用到系统安全风险分析领域。其分析步骤如下:(1)识别系统中存在的事件,找出风险源。(2)考查各风险源在系统安全中的地位及相互逻辑关系,给出系统的风险源树。(3)标识各风险源后果大小及风险概率。(4)通过逻辑及数学方法对风险源进行组合,获得系统风险的度量。

DPRA运用主逻辑图(master logic diagram)、事件树分析(ETA)以及故障树(FTA)综合对风险进行评估,将系统逐步分解转化为初始事件,然后确定导致系统失败的事件组合及失效概率。

2.层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性与定量相结合的多目标决策分析方法。该方法已被广泛地应用于缺乏统一度量标尺的复杂问题分析,可以解决用纯参数数学模型方法难以解决的决策分析问题。AHP首先对系统进行分层次、拟定变量、规范化处理,然后在评估过程中进行系统分解、安全性判断和综合判断。它的基本步骤如下:(1)系统分解,建立层次结构模型;(2)构造判断矩阵;(3)通过单层次计算进行安全性判断;(4)层次总排序,完成综合判断,给出风险评价的结果。

3.模糊分析法

模糊分析法(the fuzzy analysis,FA)将风险分析中的模糊语言变量用隶属度函数量化。由于在具体项目或事件风险评价指标体系中存在着许多难于精确描述的指标,可以采用模糊综合评价法进行综合评价。具体是确定风险模糊综合评价指标集,给出风险综合评价的等级集。主要步骤有:确定评价指标体系中各指标权重;模糊矩阵的统计确定;模糊综合评价;计算出风险的最终综合价值。

除了上述分析方法外,灰色系统理论、贝叶斯理论和人工神经网络等都可以应用于风险的评估。

四、结束语

风险评估的方法大致可分为定性分析、定量分析、定性与定量相结合的综合评估方法。定性风险可以快捷地对资源、威胁、脆弱性进行系统评估.并对现有的防范措施进行评价。定性分析方法的特点主要是依据研究者的知识、经验、历史教训、政策走向以及特殊实例等非量化资料,对系统风险状况做出判断。定性分析方法,优点是全面、深入,缺点是主观性太强,对评估者要求高。

定量风险分析是在定性分析的逻辑基础上,对产生危害的可能性进行定量的描述,其分析的目标更加具体明确,可信度也大大增加。定量分析的优点是直观、明显、客观、对比性强,不足之处是简单化、模糊化会造成误解和曲解。

综合分析方法以定性和定量相结合,通过评估最底层各元素可能受到的危害,来量化总的风险程度,且可以动态的评价风险的程度。它的不足之处是评估过程比较复杂,适用的普遍性较差。随着风险分析方法的逐渐成熟,结合定性和定量风险分析的综合性方法也得到了很大的应用。

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