基于系統(tǒng)動力學的企業(yè)安全投入與安全管理水平分析

楊鑫剛，謝至立，王起全

(中國勞動關(guān)系學院安全工程學院，北京 100048)

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，安全生產(chǎn)越來越受到人們的重視。眾所周知，提高的企業(yè)安全管理水平是預(yù)防事故發(fā)生的重要手段，而增加安全投入是企業(yè)安全管理水平提高的重要保障。因此，深入探討了解企業(yè)安全投入與安全管理水平之間的關(guān)系，對于如何用最少的安全投資產(chǎn)生盡可能大的安全效益，具有重要的現(xiàn)實意義。

安全管理作為統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生產(chǎn)的活動，起著保護職工安全與健康，保護國家集體財產(chǎn)不受損失，促進企業(yè)改善管理，提高企業(yè)效益保證事業(yè)順利發(fā)展的作用。安全生產(chǎn)法規(guī)定：安全生產(chǎn)工作應(yīng)當以人為本，堅持安全發(fā)展，堅持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針，強化和落實生產(chǎn)經(jīng)營單位的主體責任，建立生產(chǎn)經(jīng)營單位負責、職工參與、政府監(jiān)管、行業(yè)自律和社會監(jiān)督的機制[1]。只有政府、企業(yè)、員工、社會以及中介機構(gòu)等五個主體在實際生產(chǎn)過程中充分發(fā)揮自身的作用，才能形成良好并且有序的互動關(guān)系，才能真正提高企業(yè)的安全管理水平，保障安全生產(chǎn)正常進行。

但在實際生產(chǎn)過程中，企業(yè)應(yīng)付檢查、政府監(jiān)管一刀切、員工安全意識不強、社會監(jiān)督渠道不充分、中介機構(gòu)水平和社會責任感缺失等現(xiàn)象還在一定程度上普遍存在[2]。綜合影響下，安全管理往往流于形式，不能真正形成良好的安全管理環(huán)境。為了更好地應(yīng)對不足，提高安全管理水平，許多學者進行了有益的嘗試：王斌楠等[3]基于績效管理理論樹立安全績效理念，為實驗室安全管理水平的提升提供了策略建議；何雨洋等[4]通過量化員工在安全生產(chǎn)工作中承擔的安全風險和安全職責，建立員工個人安全積分制，提升企業(yè)安全管理的精細化水平；孫立峰[5]針對在安全管理方面“無人管”“不會管”“不好管”的現(xiàn)象，提出安全管家服務(wù)，發(fā)揮其安全智庫的作用，以有效改變當前的安全管理不良現(xiàn)狀，提升安全管理水平，減少生產(chǎn)安全事故的發(fā)生；陽富強等[6]運用系統(tǒng)動力學(SD)理論從投入產(chǎn)出角度建立了實驗室安全管理SD模型，并以某高校安全工程專業(yè)防火材料制備實驗室為例對該模型進行了模擬仿真與驗證；段先哲等[7]通過對高放廢物地質(zhì)處置安全評價模擬研究，從而提高安全評價的水平，以更好地預(yù)防相關(guān)安全事故。由于安全管理是一個動態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)，而系統(tǒng)動力學是研究反饋系統(tǒng)動態(tài)行為的一種基于計算機仿真的理論和方法，并且已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到成功應(yīng)用[8-10]，因此，利用系統(tǒng)動力學研究安全管理契合度很高。

本文以政府的監(jiān)督與指導(dǎo)、企業(yè)的實施與保障、員工自律、社會監(jiān)督與參與和中介支持與服務(wù)等五個主體及其評價指標為中間變量，利用系統(tǒng)動力學的理論和方法，構(gòu)建了安全投入與安全管理水平系統(tǒng)，得出了兩大系統(tǒng)的因果反饋圖和系統(tǒng)流量圖。

1 模型構(gòu)建

系統(tǒng)動力學是一門以系統(tǒng)科學理論為基礎(chǔ)再和計算機仿真模擬方法能夠緊密結(jié)合的、通過研究系統(tǒng)反饋模式和行為的一門復(fù)雜科學，是一門與系統(tǒng)科學和管理科學緊密聯(lián)系的交叉綜合學科[9]；其基本思想是：系統(tǒng)的行為模式和系統(tǒng)的行為特性乃是取決于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中的不同功能的影響[10]。系統(tǒng)動力學適用于非線性因素和高階次復(fù)雜的系統(tǒng)，而此時的系統(tǒng)反應(yīng)出來的往往是反直觀的動態(tài)情形。建模的基本步驟遵循從簡單到復(fù)雜、從淺顯的表象到深入的本質(zhì)、需要從部分入手再到整體把握，具體有建模目的確認、確定系統(tǒng)邊界、建立流位流率系、建立流圖模型、分析反饋環(huán)、建立方程、仿真模擬等七大步驟[11]。

1.1 系統(tǒng)邊界的確定

企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平基本包括管理制度、資金投入、物質(zhì)保障和管理等四個方面。本文從現(xiàn)代安全管理過程入手，把事故前、事故中、事故后的因素統(tǒng)一起來，將我國現(xiàn)行的安全管理機制分為政府的監(jiān)督與指導(dǎo)、企業(yè)實施與保障、員工自律、社會監(jiān)督參與、中介支持與服務(wù)等五個主體部分，并作出相應(yīng)細分和歸納(圖1)。

圖1 安全管理機制及其影響因子Fig.1 Safety management mechanism and its influencing factors

1.2 建立因素因果回路圖

本文從安全資金投入-安全管理水平分析了系統(tǒng)中各因子之間內(nèi)在的因果關(guān)系，構(gòu)建了安全管理系統(tǒng)因果回路圖(圖2)。隨著各因子資金投入，各子系統(tǒng)安全管理水平得以提高，安全管理的整體水平也逐步提高，當?shù)桨踩繕怂胶?，將通過系統(tǒng)反饋減少對安全管理程度的費用。其中，事故預(yù)防、應(yīng)急救援、事故調(diào)查的程度和有效程度將會對整個安全管理系統(tǒng)有一定的影響。

由圖2可知，該系統(tǒng)主要可以概括為：資金投入↑→政府的監(jiān)督與指導(dǎo)↑→安全管理水平↑；資金投入↑→企業(yè)實施與保障↑→安全管理水平↑；資金投入↑→員工自律↑→安全管理水平↑；資金投入↑→社會監(jiān)督與參與↑→安全管理水平↑；資金投入↑→中介支持與服務(wù)↑→安全管理水平↑。

圖2 因果分析圖Fig.2 Causal analysis diagram

在實際的生產(chǎn)過程中當安全的總投入與安全水平相適應(yīng)或者安全水平已經(jīng)較好的情況下，安全管理的總投入會慢慢減少，因此，安全管理的總投入和安全管理水平的關(guān)系應(yīng)該是安全管理水平↑→資金投入↓。

1.3 定義安全管理機制SD變量級

根據(jù)SD理論和構(gòu)建的因果分析圖定義了安全管理SD變量集(表1)。

表1 SD變量級及其變量級含義Table 1 SD variable level and its meaning

1.3.1 SD流圖構(gòu)建

根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的SD變量級和因果分析圖，運用Vensimple軟件可確定安全投入-安全管理水平的系統(tǒng)流圖(圖3)。

圖3 系統(tǒng)流量圖Fig.3 System flow chart

1.3.2 系統(tǒng)動力學方程

根據(jù)上述系統(tǒng)變量之間的關(guān)系建立SD方程，具體如下所述。

安全管理水平輔助方程見式(1)。

ZSP.K=QZL1×L1(t).K+QZL2×L2(t).K+

QZL3×L3(t).K+QZL4×L4(t).K+

QZL5×L5(t).K

(1)

子系統(tǒng)流位方程見式(2)和式(3)。

Li(t).K=

(Li(t).J+Ri(t).JK×DT)×M1×M3

(2)

Li(t).K=(Li(t).J+Ri(t).JK×DT)×M3

(i=1，2，3，4,5)

(3)

速率方程見式(4)～式(6)。

Ri(t).JK=Ai1×QZLi1+Ai2×QZLi2+

Ai3×QZLi3+Ai4×QZLi4(i=1,3,5)

(4)

Ri(t).JK=

Ai1×QZLi1+Ai2×QZLi2+Ai3×QZLi3

(i=4)

(5)

Ri(t).JK=Ai1×QZLi1+Ai2×QZLi2+

在姜黃切片、粉末的顏色值測定中發(fā)現(xiàn)，同一樣品任取的切片，10個顏色值之間差異較大，RSD值均大于15%；同一樣品粉末（混勻過4號篩），顏色值之間差異較小，RSD值均小于5%。表明采用姜黃粉末得到的顏色值精密度較高；進而選取粉末顏色值與姜黃素類各成分含量的相關(guān)關(guān)系作為本研究的實驗結(jié)果。因此，通過顏色值預(yù)測藥材品質(zhì)的快速鑒別方法，應(yīng)采用粉末的顏色值進行判定較為適宜。

Ai3×QZLi3+Ai4×QZLi4+

Ai5×QZLi5+Ai6×QZLi6(i=2)

(6)

影響因素輔助方程見式(7)～式(9)。

Aij=TRi(t)×QZLij

(7)

Aij=TRi(t)×QZLij×M11(i=1)

(8)

Aij=TRi(t)×QZLij×M2(i=2)

(9)

子系統(tǒng)實際投入輔助方程見式(10)。

TRi=ZTR×BLi×TRitoAi(i=2,3,5)

(10)

式中：K、J、JK分別為當期、過去時間、當期與過去的間隔時間；DT為仿真時間的長短，要求各個子系統(tǒng)的QZLi和BLi的和為1[12-17]。

2 模型參數(shù)確定

常州西源污水處理有限公司是常州市西夏墅鎮(zhèn)常州高新區(qū)紡織工業(yè)集中區(qū)配套的主要基礎(chǔ)設(shè)施之一。一期工程設(shè)計處理能力為1萬m3/d，項目總投資約4 928.26萬元；二期設(shè)計處理能力3萬m3/d，總投資6 203萬元。目前一期工程已停用，對應(yīng)水池作為應(yīng)急水池處理。

企業(yè)在2017年、2018年和2019年這三年內(nèi)無重傷、死亡或其他重大生產(chǎn)安全事故，也沒有急性中毒、職業(yè)病的發(fā)生情況。為了進一步規(guī)范企業(yè)安全生產(chǎn)，企業(yè)申請創(chuàng)建三級標準化企業(yè)修訂的各類安全管理制度40項，編制了企業(yè)事故應(yīng)急救援預(yù)案，對員工組織了安全生產(chǎn)責任制、安全管理制度和操作規(guī)程的培訓教育，完善了生產(chǎn)車間防雷防靜電、消防等安全措施，規(guī)范了危險化學品儲存，完善了日常安全檢查、專業(yè)檢查、綜合檢查、節(jié)假日檢查和季節(jié)性安全檢查制度。

對照《冶金等工貿(mào)企業(yè)安全生產(chǎn)標準化基本規(guī)范評分細則》，企業(yè)于2019年5月24—25日進行了自評，自評結(jié)果：標準分1 000分，空項130分，實得分613分，總扣分257分，百分制自評得分70.5分(大于60分)，且申請之日一年內(nèi)無生產(chǎn)死亡事故，已達到工貿(mào)企業(yè)安全生產(chǎn)標準化三級企業(yè)達標要求。公司的目標是在2021年完成二級標準化。

2.1 參數(shù)確定

為了進一步進行仿真模擬需要對五大子系統(tǒng)需要確定其權(quán)重來表示其對安全水平的貢獻程度，對于每個評價因子在系統(tǒng)周期中的地位，通過層次分析法計算出子系統(tǒng)QZLi的值和各個因子的對子系統(tǒng)貢獻大小QZLij[12-14]。

對于五大子系統(tǒng)參與度的不同，可以看到政府、企業(yè)、員工、公眾、中介服務(wù)在安全管理過程中參與度最高的為企業(yè)和員工，在企業(yè)-員工的安全管理系統(tǒng)中員工參與安全工作是企業(yè)安全工作中的一環(huán)，如果從整體性來看企業(yè)的安全工作包括員工的安全工作。社會監(jiān)督、中介和政府不直接參與企業(yè)的日常管理工作。

利用層次分析法并根據(jù)實際情況可計算得出各個子系統(tǒng)的指標權(quán)重(表2～表7)，并對SD變量值及其數(shù)據(jù)進行了處理[15-17](表8)。

表2 子系統(tǒng)對系統(tǒng)安全總水平的貢獻率Table 2 Contribution rate of subsystems to the overall level of system safety

表3 政府子系統(tǒng)中各個因子對政府子系統(tǒng)安全水平的貢獻率Table 3 Contribution rate of each factor in the government subsystem to the security level of the government subsystem

表4 企業(yè)子系統(tǒng)中各個因子對企業(yè)子系統(tǒng)安全水平的貢獻率Table 4 Contribution rate of each factor in the enterprise subsystem to the safety level of the enterprise subsystem

表5 員工子系統(tǒng)中各個因子對員工子系統(tǒng)安全水平的貢獻率Table 5 Contribution rate of each factor in the employee subsystem to the safety level of the employee subsystem

表6 社會子系統(tǒng)中各個因子對社會子系統(tǒng)安全水平的貢獻率Table 6 Contribution rate of each factor in the social subsystem to the safety level of the social subsystem

表7 中介子系統(tǒng)中各個因子對中介子系統(tǒng)安全水平的貢獻率Table 7 Contribution rate of each factor in the mediation subsystem to the security level of the mediation subsystem

表8 SD變量級數(shù)值及其數(shù)據(jù)處理Table 8 SD variable-level value and its data processing

續(xù)表8

2.2 模型模擬仿真

2.2.1 模型模擬仿真實驗

根據(jù)現(xiàn)有資料，常州西源污水處理有限公司2020年計劃將31.20萬元用于安全投入，實際每月平均投入2.60萬元。由政府主導(dǎo)的工業(yè)園區(qū)投入8萬元對園區(qū)宣傳、監(jiān)督、執(zhí)法人員進行培訓，平均每月投入0.66萬元。共投入6萬元用于員工培訓，平均每月0.5萬元?；ㄙM10.2萬元聘請常州安平安全技術(shù)服務(wù)有限公司開展二級安全標準化咨詢和編寫工作，平均每月0.85萬元。工業(yè)園區(qū)、街道辦和辦事處對企業(yè)違規(guī)排放、事故進行監(jiān)督，投入5.4萬元，平均每月0.45萬元。

將上述參數(shù)代入建立的SD模型中，仿真時間暫定為18個月，時間間隔為1個月，目標值設(shè)置為(二級標準化值)80，仿真結(jié)果見圖4～圖6。

圖6 模擬各個子系統(tǒng)的投入曲線Fig.6 Simulate the investment curve of each subsystem

2.2.2 模型模擬仿真結(jié)果分析

由圖4可知，基本的模擬過程是隨著資金總投入ZTR從一開始的快速增加再趨于穩(wěn)定，符合負反饋模式的情況。當ZTR的不斷增加的同時安全管理水平值ZSP也會在增加，符合正反饋模式的圖形。在第17個月的時候管理水平達到了預(yù)期的情況，安全投入的量不再增加，水平值在第18個月開始穩(wěn)定。最后月投入資金總數(shù)為20.37萬元，此時系統(tǒng)基本達到了二級安全生產(chǎn)標準化的水平。

圖4 模擬后資金-管理水平的關(guān)系曲線Fig.4 Relationship curve between funds and management level after simulation

由圖5可知，各個子系統(tǒng)第10個月安全管理水平從高到低的分別是企業(yè)、中介機構(gòu)、政府、員工、社會監(jiān)督。企業(yè)子系統(tǒng)的水平值雖然在初始過程中處于比較低的水準，但是提升速度很快，同樣較快的還有員工子系統(tǒng)和中介子系統(tǒng)。由此可以得出：企業(yè)實施與保障是安全管理水平提高的最重要環(huán)節(jié)，員工自律和中介機構(gòu)支持與服務(wù)對企業(yè)安全管理的改善具有重要作用。 但與設(shè)想不同的是，政府的子系統(tǒng)安全管理水平從結(jié)果上來看并沒有得到快速提升。

圖5 模擬各個子系統(tǒng)的水平曲線Fig.5 Simulate the horizontal curve of each subsystem

由圖6可知，最后第18個月投入最多的是企業(yè)，其次是員工、中介、政府，最后是社會監(jiān)督。

3 結(jié) 論

1) 企業(yè)自身的實施與保障對安全管理總水平的影響最大，充分體現(xiàn)了企業(yè)在安全生產(chǎn)管理過程中的責任主體地位。

2) 中介機構(gòu)的支持與服務(wù)可以成為企業(yè)安全管理水平提高的重要途徑。實際上，在安全標準化建設(shè)過程中，中介機構(gòu)可以為公司快速提高本單位安全水平提高專業(yè)化的服務(wù)于支持，在進行安全管理時可以將其作為輔助手段。

3) 仿真過程中員工子系統(tǒng)模擬的情況相對增長較慢。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于公司領(lǐng)導(dǎo)層人員調(diào)整、基層人員更換、生產(chǎn)崗位分層細化等原因，安全管理水平在短時間內(nèi)無法立刻提升，員工培訓將是這兩年的重點工作。

4) 政府子系統(tǒng)、社會監(jiān)督子系統(tǒng)相對增長較慢。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，公司作為周邊地區(qū)模范企業(yè)，政府的監(jiān)督相對企業(yè)影響較小，這也與模擬的結(jié)果一致。