2.1 系统科学理论

运动健身风险管理的系统科学理论以系统论为指导，将运动健身理解为一个系统，是由健身者、环境、器械、管理、技巧等要素以一定的关联组成，强调运动健身风险管理是该系统下的管理子系统的一部分——运动健身风险管理系统，运动健身风险管控机制就是一项系统工程，从而将系统理论应用于其研究及实践成为可能，系统思想、系统方法、系统工程在运动健身风险管理中的应用，极大地丰富了研究领域、研究深度。

基于系统方法的运动健身风险管理是指应用系统工程的原理与方法，识别、分析、评价、减轻和监控运动健身系统中的影响目标达成的各类不确定性因素，对运动健身系统的风险要素进行分析评价和综合处理，使运动健身系统的不利后果得以控制，并使运动健身系统安全、最优地达成目标。强调风险管理是一个系统的、完整的过程，履行的是和一般管理相同的功能，运动健身系统风险是与运动健身系统状态（时间、空间）有关时间函数，其思想、理论、方法、工具较多。

2.1.1 三维模型

运动健身风险管理研究三维模型方法从战略、战术与实施层面进行展开。

1．战略层面三维模型

如图2-1所示，战略层面考虑大的格局，对风险管理进行整体把握。从战略与策略维度强调目标管理、扬长避短，扬长避短就是要发挥各人、各团体所长去进行风险管理，如教练多从方法角度去控制风险，俱乐部多从环境营造角度去控制风险，健身者则要提高风险认知能力。从技术维度强调应用系统方法，注意定性与定量相结合。从理念与组织维度强调系统思维，要主动控制，要做到全方位全员全过程的风险管理，不留死角。

2．战术层面三维模型

如图2-2所示，战术层面则从具体操作角度进行风险管理，因素维有人因、物因、环境因、管理及方法因、事故处置因、感知因，时间维有准备期、实施期、恢复期，从逻辑维度进行风险管理则有明确问题、确认目标，提出解决方案，进行方案优化，选择并决策计划，实施计划，监控过程，进行信息收集并反馈，以提高风险管理水平。

3．实施层面三维模型

如图2-3所示，运动健身风险管理相关人就是干系人，包括健身者、健身教练、健身俱乐部管理者以及其他相关人员；运动健身风险管理要在一开始的健身计划制定中就要有风险意识，做好风险管理规划，教练在运动健身理论与实践知识、技巧传授过程中，要有风险管理内容。干系人各方在每个阶段按照风险管理逻辑展开协同，但是不一定机械地照搬每个步骤。

2.1.2 运动健身风险管理系统评价方法

1．系统评价方法概述

系统评价在风险管理系统工作中是一个非常重要的问题，尤其对各类重大管理决策是必不可少的。它是决定系统方案“命运”的一步重要工作，是决策的直接依据和基础。简单来说，系统评价就是全面评定系统的价值。而价值通常被理解为评价主体根据其效用观点对于评价对象满足某种需求的认识，它与评价主体、评价对象所处的环境状况密切相关。因此，系统评价问题是由评价对象（What）、评价主体（Who）、评价目的（Why）、评价时期（When）、评价地点（Where）及评价方法（How）等要素（5W1H）构成的问题复合体。

评价对象是指接受评价的事物、行为或对象系统，如健身者状况、待实施的风险管理规划、运动处方等。

评价主体是指评定对象系统价值大小的个人或集体。评价主体根据个人的性格特点以及当时的环境、评价对象的性质以及对未来的展望等因素，对于某种利益和损失有自己独到的感觉和反应，这种感觉和反应就是效用。效用值（无量纲，值域为［0,1］）与损益值（货币单位）间的对应关系可用效用曲线来刻画。效用观点给我们的启示是，评价主体的个性特点及所处环境条件是决定系统评价结果的重要因素。

评价目的即系统评价所要解决的问题和所能发挥的作用。如对新风险管理规划进行系统评价的主要目的是优化风险管理方案，更科学、更有效地进行决策，并保证运动健身等系统的成功。除优化之外，系统评价还可起到决策支持、行为解释和问题分析等方面的作用。

评价时期即系统评价在系统规划全过程中所处的阶段。如以运动健身风险管理为例，其评价过程一般可分为四个时期。

（1）期初评价。这是在制定新方案时所进行的评价，其目的是为了及早沟通俱乐部、教练、健身者等部门、人员的意见，并从系统总体出发来研讨与方案有关的各种重要问题。比如新方案的功能、结构是否符合健身者的需求，新方案在技术上是否先进、经济上是否合理，以及所需资源如时间等。通过期初评价，力求使方案优化并做到切实可行。策划、规划研究的核心内容实际上就是对系统问题（健身方案、健身实施等）的期初评价。

（2）期中评价。这是指运动健身过程中所进行的评价。当运动健身过程需要较长时间时，则期中评价一般要进行数次。期中评价主要是验证新方案的正确性，并对评价中暴露出来的风险要素等问题采取必要的对策。

（3）期末评价。这是指新方案实施成功，并经鉴定合格后进行的评价。其重点是全面审查新方案各项指标是否达到原定的各项要求。同时，通过评价为正式运动健身做好技术上和信息上的准备，并预防可能出现的其他问题。

（4）跟踪评价。为了考察新方案在实施中的实际效果，在其实施后的若干时间段内，每隔一定时间对其进行一次评价，以提高该实施的质量，并为进一步研发同类新方案提供依据。

评价地点有两方面的含义：一是指评价对象所涉及的及其占有的空间，或称评价的范围；二是指评价主体观察问题的角度和高度，或称评价的立场。

在风险管理系统工程中，评价就是评定系统发展有关方案的目的达成度。评价主体按照一定的工作程序，通过各种系统评价方法的应用，从经初步筛选的多个方案中找出所需的最优或使决策者满意的方案，这是一件重要而又有一定难度的工作。

系统评价的一般过程如图2-4所示。

系统评价的过程要有坚实的客观基础（如对功能效益的分析），这是第一位的；同时，评价的最终结果在某种程度上又取决于评价主体及决策者多方面的主观感受。这是由价值的特点所决定的。因此，可用来进行系统评价的方法是多种多样的。如以多指标的评价和定量与定性分析相结合为特点的关联矩阵法、层次分析法和模糊综合评判法。这类方法是系统评价的主体方法。其中关联矩阵法为原理性方法，层次分析法和模糊综合评判法为实用性方法。

2．层次分析法

许多评价问题的评价对象属性多样、结构复杂，难以完全采用定量方法或简单归结为费用、效益或有效度进行优化分析与评价，也难以在任何情况下，做到使评价项目具有单一层次结构。这时需要首先建立多要素、多层次的评价系统，并采用定性与定量有机结合的方法或通过定性信息定量化的途径，使复杂的评价问题明朗化，图2-5为效果评价结构模型。

在这样的背景下，美国运筹学家、匹兹堡大学教授托马斯·L.萨蒂于20世纪70年代初提出了著名的AHP（Analytic Hierarchy Process，解析递阶过程，通常意译为“层次分析”）方法。1971年，萨蒂曾用AHP为美国防部研究所谓“应急计划”，1972年又为美国家科学基金会研究电力在工业部门的分配问题，1973年为苏丹政府研究了苏丹运输问题，1977年在第一届国际数学建模会议上发表了“无结构决策问题的建模——层次分析法”，从此AHP方法开始引起人们的注意，并在除方案排序之外的计划制定、资源分配、政策分析、冲突求解及决策预报等广泛的领域里得到了应用。该方法具有系统、灵活、简洁的优点。

1982年11月，在中美能源、资源、环境学术会议上，由萨蒂的学生H.高兰民柴首先向中国学者介绍了AHP方法。近年来，在我国能源系统分析、城市规划、经济管理、科研成果评价等许多领域中得到了应用。1988年在我国召开了第一届国际AHP学术会议。近年来，该方法仍在管理系统工程中被广泛运用。

1）基本思想

AHP方法把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性。然后综合有关人员的判断，确定备选方案相对重要性的总排序。整个过程体现了人们分解—判断—综合的思维特征。自上而下包括目的层、准则层（指标层）、方案层。目的层是达成的目标，准则层是用以判别目标结果的标准，有时在其下增加的指标层是指参与评估的各种风险因素等。

层次分析法将决策者的思维过程数学化。它提供了一种能够综合人们不同的主观判断并给出具有数量分析结果的方法，最终把非常复杂的系统研究简化为各种因素间的成对比较和简单计算。因此，层次分析法是将定性问题进行半定量分析的一种简单而又实用的多准则评价决策方法。AHP法强调决策者的直觉判断的重要性和方案比较的一致性。

2）实施步骤

在运用AHP方法进行评价或决策时，大体可分为以下四个步骤进行：

（1）明确问题，分析评价系统中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构。

（2）对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，并进行一致性检验。

（3）由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重。

（4）计算各层要素对系统目的（总目标）的合成（总）权重，并对各备选方案排序。

3．层次分析法举例——运动效果评价

（1）建立该运动评价问题的递阶结构（见图2-6）。

（2）建立各阶层的判断矩阵A，并进行一致性检验。

aij——要素i与要素j相比的重要性标度。标度定义如表2-1所示。

判断矩阵及重要度计算和一致性检验的计算过程与结果如表2-2、表2-3、表2-4、表2-5所示。

（3）求各要素相对于上层某要素（准则等）的归一化相对重要度向量W0=（W0i）。

计算该例W0i的过程及结果如表2-2、2-3、2-4、2-5所示，应用的公式有式2-1、2-2。

λmax及一致性指标C.I.（Consistency Index）的计算一般需在求得重要度向量W或W0i后代入公式2-3，可归结在同一计算表（见表2-2、表2-3、表2-4、表2-5）中。

（4）求各方案的总重要度。

计算过程和结果如表2-6所示。

计算结果表明，三个方案的优劣顺序：C1、C3、C2，且方案C1明显优于方案C2和C3。

4．层次分析法——AHP一般方法总结

1）建立评价系统的递阶层次结构

（1）最基本的有三个层次。

①最高层：这一层次中只有一个要素，一般它是分析问题的预定目标或期望实现的理想结果，是系统评价的最高准则，因此也称目的或总目标层。

②中间层：这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干个层次组成，包括所需考虑的准则、子准则等，因此也称为准则层。

③最低层：表示为实现目标可供选择的各种方案、措施等，是评价对象的具体化，因此也称为方案层。

（2）层次分析法一般会有三种结构形式。

完全相关结构，如图2-6所示。

完全独立结构——树形结构。

混合结构（包括带有子层次的混合结构），如图2-5所示。

（3）两种建立递阶层次结构的方法。

①分解法：目的→分目标（准则）→指标（子准则）→……→方案

②解释结构模型化方法（ISM法）：评价系统要素的层次化。

（4）几个需要注意的问题。

①递阶层次结构中的各层次要素间须有可传递性、属性一致性和功能依存性，防止在AHP方法的实际应用中“人为”地加进某些层次（要素）。这是需进一步探讨的问题。

②每一层次中各要素所支配的要素一般不要超过9个，否则会给两两比较带来困难。

③有时一个复杂问题的分析仅仅用递阶层次结构难以表达，需引进循环或反馈等更复杂的形式，这在AHP中有专门研究。

2）构造两两比较判断矩阵

（1）判断矩阵的性质：

0＜aij≤9, aii=1, aji=1/aij——A为正互反矩阵

aik·akj=aij——A为一致性矩阵（对此一般并不要求）

选择1~9之间的整数及其倒数作为aij取值的主要原因是，它符合人们进行比较判断时的心理习惯。实验心理学表明，普通人在对一组事物的某种属性同时做比较并使判断基本保持一致时，所能够正确辨别的事物最大个数在5～9之间。

（2）两两比较判断的次数：n（n-1）/2，这样可避免判断误差的传递和扩散。

3）定量指标的处理

遇有定量指标（物理量、经济量等）时，除按原方法构造判断矩阵外，还可用具体评价数值直接相比，这时得到的A矩阵为定义在正实数集合上的互反矩阵。

4）一致性检验方法

（1）计算一致性指标C.I.：

C.I.=（λmax-n）/（n-1）（严格证明见有关参考书）

式中（AW）i表示向量AW的第i个分量。

（2）查找相应的平均随机一致性指标R.I.（Random Index）。

表2-7给出1～15阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。

R.I.是同阶随机判断矩阵的一致性指标的平均值，其引入可在一定程度上克服一致性判断指标随n增大而明显增大的弊端。

（3）计算一致性比例C.R.（Consistency Ratio）

C.R.=C.I./R.I.＜0.1

5）要素相对权重或重要度向量W的计算方法

W=（W1, W2, …, Wn）T

（1）求和法（算术平均法）。

计算步骤：

①A的元素按列归一化，即求；（2-6）

②将归一化后的各列相加；

③将相加后的向量除以n即得权重向量。

（2）方根法（几何平均法）。

计算步骤：

①A的元素按行相乘得一新向量；

②将新向量的每个分量开n次方；

③将所得向量归一化即为权重向量。

方根法是通过判断矩阵计算要素相对重要度的常用方法。

5．系统评价方法小结

运动健身风险管理评价指标体系的建立通常采用层次分析法或模糊综合评价法，这两种方法均是定性与定量相结合的方法，后者能更好地反映人的判断的模糊性，对运动处方、运动健身风险的评价等方面起着重要作用，它们的分析过程是：把复杂的过程分解成若干个要素，按支配、关联关系，将这些要素分组、分层，使之形成有序的递阶层次结构，再通过两两比较判断各层次中诸要素的相对重要性，从而得出各要素在综合评价中的权重，最后根据权重和隶属度进行综合评价。在某些无法完全定量情况下，采用模糊层次分析法有较好的效果。

熵值分析法是通过客观赋权用单一数值对多指标体系进行评估，对系统风险进行量化处理。

实际应用中常采取层次分析法—熵值法或模糊层次分析法—熵值法等组合形式。

2.1.3 综合集成系统方法

钱学森教授在研究解决开放的复杂巨系统问题时，提出了从定性到定量的综合集成法，简称综合集成。综合集成的实质是专家经验、统计数据和信息资料、计算机技术三者的有机结合，构成一个以人为主的高度智能化的人—机结合系统，发挥这个系统的整体优势，去解决复杂的决策问题。它有方法论层次上和工程技术层次上综合集成方法两种。

1．方法论层次上的综合集成要点

（1）直接诉诸实践经验，特别是专家的经验、感受和判断力，把这些经验知识和现代科学提供的理论知识结合起来。

（2）专家的经验是局部的，多半是定性的，要通过建模计算把这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合起来，使局部定性的知识达到整体定量的认识。

（3）把人与计算机结合起来，充分利用知识工程、专家系统和电脑的优点，同时发挥人脑的洞察力和形象思维能力，取长补短，产生出更高的智慧。

2．工程技术层次上的综合集成的基本步骤和要点

（1）一个实际问题提出来后，研究者（或研究小组）首先要充分收集有关的信息资料，调用有关方面的统计数据，作为开展研究工作的基础性准备。

（2）研究者约请各方面有关专家对系统的状态、特性、运行机制等进行分析研究，明确问题的症结所在，对系统的可能行为走向及解决问题的途径做出定性判断，形成经验性假设，明确系统的状态变量、环境变量、控制变量和输出变量，确定系统建模思想。

（3）以经验性假设为前提，充分运用现有的理论知识，把系统的结构、功能、行为、特性、输入输出关系定量地表示出来，作为系统的数学模型，以便用模型研究部分地代替对实际系统的研究。

（4）依据数学模型把有关的数据、信息输入计算机，对系统行为做仿真模拟试验，通过试验，获得关于系统特性和行为走向的定量数据资料。

（5）组织专家群体对计算机仿真试验的结果进行分析评价，对系统模型的有效性进行检验，以便进一步挖掘和收集专家的经验、直觉，进行更深入细致的判断。

（6）依据专家们的新见解、新判断，对系统模型做出修改，调整有关参数，然后再上机做仿真模拟试验，将新的试验结果再交给专家群体分析评价，根据新一轮的专家意见和判断再次修改模型，再做仿真试验，再请专家群体分析评价，如此反复循环，直到计算机仿真试验结果与专家意见基本吻合为止。

2.1.4 物理—事理—人理方法

物理—事理—人理（WSR）系统方法论用于指导评价指标体系的选取，是一种综合集成方法，由中国学者顾基发提出，适于处理有人参与的复杂系统，WSR将各种方法进行条理化、层次化，起到化繁为简的作用。强调综合多种知识、工具和方法，要求在处理风险时，既要考虑风险物（设施、环境、穿着等——物理W）的一面，也要考虑这些物如何更好地被应用在事（管理、处置方法等——事理S）的方面，最后，识别风险、处置风险、管理风险实施都离不开人的方面（人理R）。

（1）理解意图（见图2-7）。这与霍尔系统工程方法论中逻辑维中的明确问题含义相近。在进行任何工作之前，明确要解决的问题、理解决策者的意图。在多数情况下，决策者们对要解决的问题或系统的愿望可能是清晰的，也可能是相当模糊的，这就需要沟通，需要协调，因为决策者们各自站在不同的角度，对问题、愿望等有不同的理解，需要分析者理解他们的意图，同时也需理解相关人员的意图。

（2）调查分析。调查分析是一个物理分析过程，任何结论只有在深入、仔细地调查分析之后才可能得出。开展调查分析，要协调好与被调查者的关系，争取被调查者（专家、广大群众）的积极配合，且对调查得到的资料、信息进行必要的处理。

（3）形成目标。作为一个复杂的问题，往往一开始问题拟解决到什么程度，决策者和系统工程工作者都不是很清楚。在领会和理解决策者的意图以及深入地调查分析、取得相关信息后，进行系统目标的确定，形成目标。这些目标可能有与当初决策者的意图不完全一致的地方，同时在以后大量分析和进一步考虑后，可能还会有所改变。所以需要协调，使形成的目标得到共识。

（4）建立模型。这里的模型是比较广义的，除数学模型外，还可以是物理模型、概念模型，运作程序、运行规则等。建立的模型应与相关领域的人员讨论、协商，在协商的基础上形成。在这一阶段，可能开展的工作是设计、选择相应的方法、模型、步骤和规则来对目标进行分析处理，这个过程主要是运用物理和事理。

（5）提出建议。运用模型，分析、比较、计算各种条件、环境、方案之后，可以得到解决问题的初步建议。要使所提出的建议可行，使相关主体尽可能满意，协调工作相对其他阶段来说更加重要，所以系统工程工作者在模型分析的基础上，要协调、综合决策者和相关利益者对所提建议的看法，最后还要让决策者从更高一层次去综合和权衡，以决定是否采用。

（6）实施方案。将上述建议付诸实施，在实施过程中也需要与相关主体进行沟通，以取得满意的效果。

2.1.5 模型方法：解释结构模型和结构方程模型

运动健身风险管理的模型方法有解释结构模型（Interpretative Structural Modeling）、结构功能模型（Structural Equation Modeling）等。

1．解释结构模型

解释结构模型可以将运动健身风险管理系统的相关要素或损伤类型进行分组（子系统）、分层。例如，对风险因素、风险评价指标进行系统分析，找出各风险因素之间的递阶层次关系，建立运动健身风险因素的ISM模型，根据模型中的层级划分结果，分析风险因素或各风险评价指标所处的层级结构及因果传递关系，揭示风险产生核传递的机理，提出科学规避、控制运动健身风险的风险管理对策。

2．结构方程模型

运动健身风险管理系统引起的风险可以有多个原因，损伤有多种结果，有复杂的共变关系，经常遇到不可观测的变量（即潜变量），1973年，科斯科格（Karl G. Joreskog）提出结构方程模型分析多指标变量之间复杂结构关系的多元统计方法，它由测量方程和结构方程两部分组成，季跃龙和朱海艳应用结构方程模型对采集的数据进行分析后认为，大学生主观风险认知、高校客观体育运动条件以及高校体育运动风险管理机制对高校体育运动风险管理有较大的影响。霍德利和仇军认为健身教练与健身者双方相互信任影响健身效果以及可能的损伤，成为一个重要的风险要素，对其进行风险识别，应用结构方程模型进行数据分析，提出运动健身信任风险管控措施。

2.1.6 哈顿矩阵

20世纪60年代，美国公共卫生医师哈顿（William Haddon）结合公共卫生的原理设计了一种图表，称为“哈顿矩阵”（见表2-8），提出应该从伤害发生前、伤害发生时和伤害发生后三个阶段分别评价导致伤害宿主（人）、致病（致伤）和环境三者的作用，从而确定伤害干预的途径。此后，它一直被作为所有类型伤害预防手段的发展思路。

哈顿根据“哈顿矩阵”，于1981年提出了损伤风险预防的“十大策略”，在世界卫生组织的支持和推广下，在损伤预防工作中得到了广泛的应用。

（1）预防危险因素产生：如禁止手枪的制造和核反应堆的建立。

（2）减少已存在危险因素的含量：限制车辆速度，减少油漆中的铅含量。

（3）预防已有危险因素的释放：裁减主要军队的核武器或常规武器，用巴氏法杀菌消毒牛奶。

（4）从源头改变危险因素的释放率及其空间分布：对初学滑雪者减少雪道的坡度，使用降落伞。

（5）将危险因素从时间和空间上与被保护者分开：如在交通集中的道路上架设行人过街天桥，地面雷击时的避雷装置，机动车、非机动车、行人分道行驶。

（6）用屏障将被保护者和危险因素分开：如使用头盔，安全眼镜，机械挡板，农村鱼塘设置栅栏防制溺水等。

（7）改变危险因素的基本性质：如使用圆角家具，使用坚固的照明柱和其他路旁设施。

（8）增强人体对危险因素的抵抗力：如在飓风地区对建筑物制定严格的标准。

（9）消除危险因素：如使用消防车和火灾探测系统，使用电子定点系统预防触电死亡。

（10）使损伤患者保持稳定，采取有效的治疗和康复措施：如在损伤现场提供及时的紧急医疗救助，使用适当的医疗操作，如为烧伤病人进行皮肤移植。

2.1.7 运动健身风险管理系统生态学模型

哈顿矩阵涉及能量转移和伤害发生的时间和地点，而系统生态学模型则阐述个体和相关因素之间的关系，非常适合理解伤害，尤其是剧力损伤产生的原因。伤害和剧力损伤是受到个体、相互关系、社会、文化和环境等复杂因素多重影响的行为产物。系统生态学模型指出，预防伤害和剧力损伤需要从调整个体行为、建立健康的家庭环境、提供安全的公共场所、消除性别歧视，以及争取更大的社会、文化和经济因素几方面进行综合考虑（见图2-8）。

2.1.8 “5E”策略

由于损伤成因的多元性，单一的损伤风险预防策略往往收效不大，需要结合工程（engineering）、环境（environment）、强化执法（enforcement）、教育（education）和评估（evaluation）的综合风险管控形式，这就是常说的“5E”策略。“工程策略”包括制造对人们更安全的健身产品；“环境策略”指通过减少健身环境危险因素，降低个体受损伤的可能性；“强化执法策略”指通过法律和管理部门的措施确保在健身人群中维持某些行为和规范的实施，包括了强制实施法律以创造安全环境，以及确保安全产品生产和销售的法律和规范等；“教育策略”针对改变一般人群和特殊人群的风险认知、态度、信念和行为；“评估策略”涉及判断哪些风险管理措施、应对计划对预防损伤最有效，为研究者和政策制定者提供方法建议。