基于FRAM方法与模糊逻辑的社会技术复杂系统风险评估优化与量化

《Scientific Reports》：Optimizing and quantifying risk assessment in socio-technical complex systems using the FRAM method and fuzzy logic

　　

摘要

传统安全风险分析方法基于线性因果关系，无法充分捕捉社会技术系统的动态和非线性特征。本研究提出了一种新型混合模糊逻辑-FRAM框架，用于定量评估复杂社会技术系统中的性能变异和新兴风险。该框架被应用于空气分离装置（ASU），这是流程工业中具有重大安全和经济社会影响的关键组成部分。通过半结构化专家访谈，识别了工艺过程中的十个关键功能。使用通用性能条件（CPCs）检查表和专家判断评估了这些功能的变异程度。模糊逻辑与FRAM相结合，以应对不确定性并将定性评估转化为数值内部变异函数（IVF）。采用MATLAB进行模糊化处理，将二元判断（0或1）转换为连续尺度（0-1），以实现更精确的数值分析。结果表明，压缩、分配和储存（人类功能）以及净化和精馏（技术功能）表现出最高的变异程度和潜在风险。模糊化结果显示，这些功能的IVF值最低，凸显了它们需要更加谨慎的风险管理。该框架能够实现易发风险功能的透明优先级排序，支持基于韧性的决策，并有助于减少复杂工业环境中的运行中断、事故概率及相关经济损失。