對某中小型?；髽I(yè)安全投資—效益關(guān)系模型的研究

王文立， 李亞斐， 張樂

(1. 中國平煤神馬集團河南神馬氯堿化工股份有限公司，河南 平頂山 467200；2.河南省平頂山市新華區(qū)香山街小學，河南 平頂山 467047)

化工企業(yè)是以物料的合成、反應得到新的生成物為基礎(chǔ)的企業(yè)，在我國國民經(jīng)濟生產(chǎn)中具有十分重要的作用。但是鑒于化工生產(chǎn)具有高溫、高壓、易燃易爆且有毒性的獨有生產(chǎn)特性，一旦發(fā)生事故，便會發(fā)生重大安全事故，造成的影響與損失無法估量，其災難后果的長久性更是企業(yè)與國家所難以承受的。而我國的國情所致，中小型的?；髽I(yè)占據(jù)了我國化工行業(yè)的半壁江山，且分布廣泛，給國家的安全管理帶來了巨大的困難和挑戰(zhàn)[1]。因此，我國的中小型?；髽I(yè)內(nèi)部管理應加強對化工生產(chǎn)安全管理的重視，而化工企業(yè)安全管理控制中最重要的一環(huán)就是安全投入。這是決定企業(yè)安全生產(chǎn)水平高低的關(guān)鍵要素。而安全投入不足，恰恰是我國中小型?；て髽I(yè)普遍存的問題，究其本質(zhì)這也是我國?；袠I(yè)事故發(fā)生率居高不下的主因之一。

1 中小型?；髽I(yè)事故致因的安全投入

根據(jù)海因里希事故致因理論，我國中小型?；髽I(yè)安全事故的事故致因可以從人、物、環(huán)境、管理4個方面來進行總結(jié)分析(詳見表1)。

表1 事故致因整理和事故致因?qū)度隩able 1 Accident causation factors and corresponding investment

研究發(fā)現(xiàn)：通過合理、有針對性的加強安全投資，是可以消除相應的事故致因的。

2 中小型危險化工企業(yè)安全投入與效益分析

2.1 中小型危險化工企業(yè)安全投入分析

筆者根據(jù)《企業(yè)安全生產(chǎn)費用提取和使用管理辦法》對化工生產(chǎn)企業(yè)安全投資的使用規(guī)定并通過調(diào)研中小型危化企業(yè)安全投資的實際情況,把中小型?；髽I(yè)的安全投資分為6大類：①勞動防護用品投資；②安全評價、檢測支出；③安全宣傳教育投資；④完善、改造和維護安全防護設(shè)備、設(shè)施支出；⑤危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資；⑥應急演練救援費。

2.2 化工企業(yè)安全效益分析

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國中小型危化企業(yè)在進行安全投資過程中出現(xiàn)如下問題。①某些企業(yè)不愿意在安全生產(chǎn)方面投入過多的資金，認為會占用有限的生產(chǎn)投入資源；②有些企業(yè)領(lǐng)導對于安全特別重視，認為應該投入大量的資金來保障企業(yè)的安全生產(chǎn)且具有規(guī)劃性；③還有些企業(yè)在進行安全投資時沒有規(guī)劃性，而是憑借著所謂的經(jīng)驗之談，致使我國中小型化工企業(yè)安全事故頻頻發(fā)生，災害后果讓人觸目驚心，給國家和人民造成巨大的損失。因此，如何利用有限的資源，處理企業(yè)安全與生產(chǎn)之間的關(guān)系這一矛盾共存體，如何精準地量化決策安全投資、實現(xiàn)最大安全經(jīng)濟效益，成為中小型?；髽I(yè)掌舵人最為關(guān)心的問題。

筆者通過建立安全投入的減損產(chǎn)出模型和增值產(chǎn)出模型來量化中小型?；髽I(yè)的安全經(jīng)濟效益，并確定最優(yōu)的安全投入，企業(yè)決策時給予一定的指導。

3 化工企業(yè)安全產(chǎn)出分析

3.1 安全投入減損產(chǎn)出

安全經(jīng)濟損失不僅與安全投入大小有關(guān)，而且與安全投入結(jié)構(gòu)有關(guān)[2]，用Cobb-Douglas生產(chǎn)函數(shù)形式建立安全投入與事故經(jīng)濟損失的函數(shù)關(guān)系，因此中小型?；髽I(yè)安全投資優(yōu)化前事故損失金額模型為：

(1)

中小型危化企業(yè)安全投資優(yōu)化后，事故損失金額模型為：

(2)

中小型危化企業(yè)安全投資與事故損失的關(guān)系函數(shù)模型成立條件如下。

(1)f>0,故參數(shù)m>0。

(2) 系數(shù)αi<0(i=1，2，…，6)，說明只考慮改變某一類的安全投資而固定其余的安全投資，帶來的影響就是事故損失的改變。

(3)由于ai<0,則極限lim(i=1,2,…,6),說明各安全分項投資的重要性都是極大的。

(4)設(shè)定企業(yè)勞動力這個投入要素為恒定。

(5)不考慮工藝技術(shù)改變的影響。

故中小型?；髽I(yè)安全損失減少量為：

(3)

3.2 安全投入增值產(chǎn)出模型

企業(yè)產(chǎn)品總產(chǎn)值B與原料投資A0和對產(chǎn)品產(chǎn)量造成影響的事故有著緊密的關(guān)系[3]。根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品總產(chǎn)值B與進行生產(chǎn)的投資和對產(chǎn)品產(chǎn)量造成影響的事故的函數(shù)關(guān)系可建立如下函數(shù)數(shù)學模型。

(1)中小型?；髽I(yè)安全投資優(yōu)化前產(chǎn)出模型

(4)

(2)中小型?；髽I(yè)安全投資優(yōu)化后產(chǎn)出模型

(5)

模型成立條件分析如下。

3.3 中小型?；髽I(yè)安全經(jīng)濟效益優(yōu)化模型

中小型危化企業(yè)安全經(jīng)濟效益優(yōu)化模型

(6)

對于建立的模型(6)，運用偏導數(shù)求極值的數(shù)學方法及使用Matlab中有限制的非線性規(guī)劃最大值命令fmincon求解，從而確定了企業(yè)各項最優(yōu)的安全投資金額。

4 案例分析

以某企業(yè)為例，統(tǒng)計的歷年投資及產(chǎn)值如表2所示。

根據(jù)該企業(yè)所統(tǒng)計的歷年數(shù)據(jù)，確定各分項安全投資對該企業(yè)事故損失的影響程度以及計算，2018年計劃生產(chǎn)投資為5 152.2萬元時，企業(yè)決策安全投資能獲得最大的安全經(jīng)濟效益。

利用SPSS軟件對企業(yè)安全投入與事故經(jīng)濟損失進行多元線性回歸，得到安全減損量為：

I1=f0-f=

63.355 77-1 302.305 83

擬合得出企業(yè)總產(chǎn)值與生產(chǎn)性投入和事故損失的模型，得出安全增值產(chǎn)出為：

得出安全經(jīng)濟效益模型化簡為：

5 855.690 09-6 374.459 69k-0.974 9+

7 253.659 69e-19.123 38k-0.974 9-0.974 9k。

在Matlab軟件里有求極值的命令功能，該模型求極值可是使用Matlab軟件通過編寫M源文件導入到優(yōu)化工具箱中使用有限制的非線性規(guī)劃最大值命令fmincon[4]，求出最優(yōu)解k為199.57，即A1∶A2∶A3∶A4∶A5∶A6=23.786 95∶27.476 92∶11.794 76∶47.119 17∶66.295 99∶10.916 33。

因此，當該化工企業(yè)2018年度生產(chǎn)投資為5 152.2元時，按上述模型計算的最優(yōu)分配比例，該年度企業(yè)安全效益最大值為416.089 7萬元，最優(yōu)的安全投資為187.390 12萬元。

優(yōu)化后的各項安全投入比例與原決策方案下各項安全投入比例對比如圖1和圖2所示。圖1為原方案安全投資結(jié)構(gòu)圖，圖2為優(yōu)化后安全投資結(jié)構(gòu)圖。

表2 企業(yè)歷年投資及產(chǎn)值表Table 2 Enterprise investment and output value in recent years 元

注：2019年數(shù)據(jù)因其他原因未公開。

圖1 原方案安全投資結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of safety investment of original scheme

圖2 優(yōu)化后安全投資結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Optimized structure of safety investment

為判斷中小型化工生產(chǎn)企業(yè)安全投資是否合理的方法，引用由美國Firth、Graham和Kinney依據(jù)“環(huán)境危險性LEC評價法”分析得出的安全投資的綜合評分決策法[5]。根據(jù)該方法，該企業(yè)優(yōu)化安全投資后，事故后果的嚴重性R依然為15分；員工們依舊要經(jīng)常暴露于危險作業(yè)條件下，危險作業(yè)程度E為6分。

改變安全投資決策方向后事故只有意外或巧合才能發(fā)生，事故發(fā)生的可能性P的分值為3分；安全投資優(yōu)化后金額為187.498 28萬元，按照1人民幣=0.147 1美元的匯率折算，則安全投入費用約為27.58萬美元，經(jīng)費指標C的分值為10。通過優(yōu)化，有針對性的改善安全投資大大地降低了事故發(fā)生的可能性，減少了下次發(fā)生類似事故的概率，事故糾正程度得以提升，預計可以降低險情為50%～75%。因此糾正程度D的取分值為2分。將這些取值代入公式：

投入合理度=

得：投資合理度=

(15×6×3)÷(10×2)=13.5>10。

由此可以得出結(jié)論：優(yōu)化后的安全投資資金是合理的。

5 結(jié)語

(1)運用SPSS、Matlab軟件對該企業(yè)的安全經(jīng)濟效益最優(yōu)模型求解,該企業(yè)于2018年度生產(chǎn)投資為5 152.2萬元時,安全投資的最優(yōu)比例為:23.79∶27.48∶11.79∶47.11∶66.29∶10.92。優(yōu)化安全投資結(jié)構(gòu)后可實現(xiàn)的安全效益最大值為416.089 7萬元，最優(yōu)的安全投資約187.39萬元。

(2)該企業(yè)在2010年與2011年的安全投資是基本持平的，但是事故損失卻呈現(xiàn)了較大的不同。對比圖1，圖2可知：該廠在2011年的安全投資結(jié)構(gòu)中減小了危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資的比例，正確解釋了為什么2011年出現(xiàn)了比2010年更大的事故損失。

(3)2013—2014年，該廠雖然增加了安全總投資，但是事故損失仍舊增大。對比圖1，圖2的分析可知：是因為減小了危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資以及安全設(shè)施檢測及安全評價支出的比例。

(4)2016—2018年間，危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資的比例是依次降低的，對比表2里2012年與2018年的各項數(shù)據(jù)，在改造和維護安全防護設(shè)備設(shè)施支出比例基本不變，勞動防護投資所占比例有所增加的情況下，企業(yè)的事故損失還是出現(xiàn)了大幅度的上升，這正是企業(yè)降低危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資比例的效果。

(5)基于該企業(yè)的歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析和模型優(yōu)化結(jié)果分析，該企業(yè)在進行安全投入決策時，應將有限的安全投入資源優(yōu)先投入到危險源、事故隱患檢查、評估、監(jiān)控、整改投資方面。