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经济学如何引导消防系统的应用研究
威廉 L. 利文斯顿, 消防工程师协会
工厂保险研究所
工厂相互保险研究所运用经济学来指导其指向远程目标以及当前亟待解决的问题的应用研究活动。经济学在这里认为是一个对商品和服务的生产、分配、消费的分析性描述，它是应用研究的基础。
从消防产业的总体经济历史回顾中可以看出，为了保持倾向于更低的消防总成本趋势，消防系统的成本保留价值权衡一定是要有利可图的。消防洒水装置就是一个重要的例子。
众所周知，特定火灾事故的损失分配都是都是围绕这财产损失展开的。不到百分之一的火灾事件占据了全部损失的一大部分。然而，尽管这样保护系统有明显的改进潜力，但阻止主要损失的最佳办法并不是这样。火灾往往是通过不受控制的许多阶段的活动发展起来；不同的阶段由不同的因素控制。在一个阶段中最适合的因素可能并不适合另一个阶段。
我们的方法是，在发动第一步灭火行动前，要明确哪个部分的火势最有影响力。
分析
工厂相互保险研究所在财产损失上保存了良好的数据。大量的类似风险分成不同类别的信息。财产损失经验可以通过对积累的分类数据进行数学转换分析得到，这些分类基于一个给定组可被发现的某种损失关系的预言上。如今，这个预言似乎已经得到了回报。
一系列统计转换的结果显示，相对财产破坏损失一直适合一个简单的统计函数，即对数正态分布。即使作为一个成熟的假说，对数正态分布并必精确地描述出该有用的关系。作为第一近似值，这个方法衍生出三个好处。
主要损失概率的确定
任何风险目录下，都有一个严重程度对可能性的概率函数，但这个函数并没有被任何实际重大损失经验注意到。图1以正态分布的形式来表示一个项目的推测例子。
图1.反映主要损失概率的风险分类的分布分析。
问题区域的识别
目前为止，风险类别中非正常损失经验在对数正态分布图形分析以直线的错位显示。如图2。目前的问题是这个项目并没有像传统意义上预测的那样行之有效。进一步的分析围绕着对这个区域内离散的损失调查开始。
图2.不正常经验的风险分类分布分析，表明A，需要对损失进行详细研究的区域；B，对危害的防护的问题区域；C，传统保护的可靠有效性重新开始的点。
对保护措施变化价值的预测
不需要知道任何细节，一个假定的消防保护系统的提升结果也是可以预估的。根据一个过去已知的风险分类的表现，可以选择出一条关于相对严重性的曲线，在上面叠加保护系统的可靠性，有效性或有效范围，就可以得到预期的改善。新的猜想与阐述过的观点不同之处在于节省资金。图3描述了一个例子。通过估计实现改进所需要的成本，就可以得出比较价值的保留成本。
这个技术的吸引力在于它拥有相对简单、快速的方法，不仅测定了保护系统的决定性敏感因素，也在如何平衡和优化它们方面提出了建议。对数正态分布技术不管是在选择实际保护问题的应用研究中最有回报性的目标上，还是在将为解决方案创造的技术转移回源头上，都提供了大量的帮助。
消防系统的经济学指导
为了帮助定义消防系统最基本的需求，我们也找了其他的经济学方法。大量的可能的概念、系统、方法、材料以及可得到的硬件更确信地缩小至最可能生产出成功的方案。以成本为公分母，例如系统的可靠性和有效性区域被考虑了进去。
消防保护系统的可靠性要求很严格。另一个财产损失统计的转换表明了高度严重损失的罕见性。为了当它仍是一个可忍受的损失时“抓住”这个大的损失，保护系统必须提供及其可靠的操作。
图3.一个在改进的等量影响范围和有效性的保护措施下预测损失经验的风险分类分析，A，改进的范围；B，保护系统的有效性范围：C，保护系统的影响范围。实线代表了现有保护系统的有效性；虚线代表了改进的保护系统的有效性；二者间的范围表示可靠性的有效增长。
可靠性分析是用于确定哪些可用的技术可以被用于更新系统的可靠性（较好的部分，较少的部分，组件冗余，系统冗余等），以最低的成本满足严格的可靠性需求。比较研究的一部分表明通过冗余整合系统的方法生而比互联函数的功能更可靠。
当一个保护系统正确地运行之后，正如被领会到的那样，财产保护工作取决于系统灭火的有效性。系统的有效性远远超出了灭火剂在准备，分配，递送，数量和其他因素的物理化学特性。最大化效率的同时最小化成本构成了艰难的挑战。
在有意义地比较灭火器之前，每一个都必须交付给能使每个特定的燃料和灭火剂都有最佳方案的有火的环境进行评估。在这个可行之前，每种材料的灭火机制都必须进行识别和测量。
水，作为一个最为人所知的例子，其有效性并不是最高的。为了保护系统能广泛运用而对标准化做出妥协可能会浪费水。要考虑除两种以外的诸多因素——准备和递送。
关于扑灭一团给定的火焰，其所需的最佳水滴分布、覆盖模式、密度和速度多数都是未知的。关于现今系统的递送条件大部分也是未知的。然后是怎样最佳地增加效率性——通过系统，灭火剂或者两者皆有之？一个关于用水灭火的最佳方式研究表明通常用水的有效性只有理想化的1/2。
如果可以发展一种方法能加倍用水灭火的有效性，那么为之所做的努力将比开发一种竞争性的灭火剂更有回报性。这样的评价，既不简单也不明确干脆。衡量灭火有效性是当前研究领域最急迫和重要的事情。
作为应用研究成功潜力衡量尺度的经济学
在1966年，总共有230亿美元被用于研究和开发，约占7450亿美元GNP的3.1%。制造商品的研究和开发单独占了4.4%，1964年航天的研究和开发占了26.7%。
相比之下，火灾问题工业（保护性设备的生产，火灾保险公司，和所有其他和火灾保护相关方面）的研究和发展大约占了GNP的0.19%，为每年80亿美元以上。
一个研究开发回报率只有全国平均水平6%的行业，其生产线实际上已经停滞了几十年，并且没有可靠的自身测量方法，正为了拓展尖端科学而尽自己的努力，这似乎听起来不太可能。最近消防工程师Jacobsen, Curless 和 Patton 明确指出一个技术上的落后。这个落后在阻止重大损失上是一个巨大的障碍。通过损失经验去学习保护系统的不足，是一种代价不小的辨明新危害的方法。
关于消防保护系统创新的预测
对于我们持续性、创造性的应用研究努力的创新预测可分为两个方面——新系统操作上功能性的提高以及可能的时间表的可用性。
一个消防保护系统是一个设备和程序的整合体，这个整合体发挥着感知火灾，判断做法（逻辑），开动灭火器和灭火的功能。
感知
排除不可控火灾现象的检测器将会被开发出来。提高辨别力（降低偶然现象的可能性）要求对火灾有更快更果断的识别度。
感知设备进一步的好处在于它可以告诉我们更多关于位置，大小，活动和火焰改变速度的信息。此外，连续指示的不同阶段可以通过显示不正常条件和特殊的需要的存在，确定是否需要报警，警告，警铃或者自动行动这些方式来改善系统。目前工厂相互保险研究所正在进行的关于围墙内火焰传送模式的长期研究在以后可能会提供这样的信息。
逻辑
在时刻改变的复杂火势形势下决定采取最佳方案并不是一件简单的事。其他工厂保险研究所的基础研究工作正在进行，希望最终能对决定火焰传播速度有所帮助。加上火灾传感检测器，这些信息可以帮助诊断现有火情并持续为预测到的改变情况开出药方。
行动
不受约束，有所准备并且能向火焰递送灭火剂是可靠设备改进的基本源头。随着保护系统变得更成熟，控制力越来越被需要。在一些情况下，能提高流动速度的子系统显示出其降低总系统成本和提高有效性方面的潜力。在其他情况下，有特点的局部控制能够使灭火剂总体得到节约，而实际上增加了灭火的剂量。
灭火剂
一些受欢迎的灭火剂可以通过更自定义化的灭火和降低添加成本来得到更新。这样的改进是对灭火剂如何灭火的更好理解下的自然产物。一些添加剂在灭火有效性下显示出协作的作用。总的来说，许多灭火剂的设计作为单独条件容易被舍弃，但在一个适合的系统中就会创造出很大的经济效益。
前景
短期创新将会发生在具有新的或是扩展能力的系统组件，传感器和制动器上。最近一个例子更为可靠，即低成本的洒水装置控制阀门，由工厂相互保险研究所和Henry Patt公司研发。现在可用的，工厂相互保险研究所推荐的PIVA（后指示阀门装配）正在全国范围内提供着安全和经济上的好处。
中期应用研究目标主要瞄准通过系统改进而得到的更大的节约。这样成功的例子是一个新的洒水系统。在应用研究上的顾客伙伴工厂相互保险研究所的结论中，研究所支持的Viking 火灾循环系统能够减少损失，当火灾发生时能限制过量水的使用和在火势被扑灭前或被控制时阻止保护系统过早地停止。
自动洒水装置充当了一个系统的功能。它能感知火的热能并以自身的逻辑移除水流的阀门障碍。在感知和逻辑上的额外能力可以延展在高成功率，自我控制和以火为能源这些特点上的应用。正如早前显示，可靠的研究表明整体系统的开发，即将所有功能合在一起，在增强操作可能性方面有很大的益处。
一个新的独一无二的控制概念正提供技术去构建一个保护系统，这个系统能脱离其他组件独立运行。由于其内在地和外在地不可容忍的设备故障，这个系统为保护系统的改进打开了新的维度。
对火灾问题产生的最大经济影响长期前景预期表现在新的灭火剂概念上。一个新兴的想法包括了延长燃气反应。虽然化学结合最终伴随着热能释放完成，从释放点（回到燃料）延长热传输交流线对火焰来说可能是致命的。其杰出的优势在于只需要极少量的“延展材料”。
随着人们可以用到放大型的灭火剂，始终存在的保护概念可以被实施了。当这种扑救是内生的，对感知和逻辑的需求就被消除了，同时可能的损失就被消除了。通过允许针对人们和附件进行新的自由设计，这种概念可以很好地融入社会。
【引用文献】
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