第16卷第2期中國礦業(yè)Vol. 16, No. 22007年2月CHIINA MINING MAGAZINEFebruary 2007基于系統(tǒng)動力學(xué)的安全管理思考唐谷修周科平高峰李杰林中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院·長沙410083)摘要:闡述了安全系統(tǒng)是復(fù)雜系統(tǒng),從復(fù)雜科學(xué)的視角分析了安全系統(tǒng)的復(fù)雜性,用復(fù)雜科學(xué)的方法論來解決安全復(fù)雜系統(tǒng)問題是行之有效的。文章在剖析安全系統(tǒng)問題的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了基于系統(tǒng)動力學(xué)( System dynamics,SD)的安全管理思考,充分發(fā)揮SD在分析解決復(fù)雜系統(tǒng)問題方面的優(yōu)勢,構(gòu)筑了安全管理的Sυ架構(gòu),將有助于提高安全管理的有效性。最后對系統(tǒng)動力學(xué)在安全問題研究方面的應(yīng)用前景作了一些展望。關(guān)鍵詞:復(fù)雜系統(tǒng)系統(tǒng)動力學(xué)安全系統(tǒng)安全管中圖分類號:X92文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1004-4051(2007)02-0021-03STUDY OF SAFETY MANAGEMENT BASED ON SYSTEM DYNAMICSTang Guxiu Zhou Keping Gao Feng Li JielinSchool of Resources and Safety Engineering, CSU. Changsha 410083)Abstract: This paper analyzed the complexity of safety system from the complex science angle expoundedthat safety system was complicated system then pointed out that one of the effective ways to resolve safety problemdology of complex science. After analyzed the latest research of safety system problems the writer puttedforward the study of safety management based on the system dynamics( SD), plenary took advantage of SD predominance about analyzing and resolving complex system problem made the framework of Sd about safety management, and the validity of the safety management will be improved. At last, the prospect of system dynamics inKey words: Complex system System dynamics Safety system Safety management安全系統(tǒng)是人機(jī)環(huán)境相互交融的復(fù)雜系統(tǒng),到一個在因素數(shù)及其相關(guān)性如此復(fù)雜的能與之相比其結(jié)構(gòu)、功能與行為之間,系統(tǒng)與環(huán)境之間是動擬的系統(tǒng),安全系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的、開放態(tài)、辯證對立的統(tǒng)一關(guān)系,是一個十分復(fù)雜的、開的、動態(tài)的巨系統(tǒng)。放的、動態(tài)的巨系統(tǒng)。安全管理是為了認(rèn)識安全系第一,安全系統(tǒng)具有很強(qiáng)的層次結(jié)構(gòu)和功能結(jié)統(tǒng)中的各種元素及其之間復(fù)雜的關(guān)系和系統(tǒng)動態(tài)變構(gòu),安全系統(tǒng)耦合度高,系統(tǒng)中各組分之間的聯(lián)系化的規(guī)律,并作出正確決策的組織管理行為,因而廣泛而緊密,使得系統(tǒng)成為一個有機(jī)的整體23安全管理問題是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題,其本身第二,安全系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)。與環(huán)境有也是一個復(fù)雜系統(tǒng)。運用復(fù)雜科學(xué)的方法論來思考密切的聯(lián)系,有持續(xù)不斷的物質(zhì)、能量、信息的交安全管理問題,引入系統(tǒng)動力學(xué)來解決復(fù)雜安全問換。通過這種交換的非線性變化趨勢,可以確認(rèn)安題是十分有用的探索。全和事故發(fā)生的可能性。開放性不僅是安全系統(tǒng)在1安全系統(tǒng)動態(tài)中保持穩(wěn)定存在的前提,也是安全系統(tǒng)復(fù)雜性1.1安全系統(tǒng)復(fù)雜特性及安全一事故轉(zhuǎn)換發(fā)生的重要機(jī)制1A5)安全系統(tǒng)與一般系統(tǒng)不同,包含了人-機(jī)、人V中國煤化工有動態(tài)均衡性的耗散人、機(jī)機(jī)、人環(huán)、機(jī)環(huán)之間的關(guān)系,安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)CNMHG織作用可以達(dá)到局部元素及其之間的關(guān)系紛繁交錯、不斷變化,很難找的、時以相對時標(biāo)灶,但這種穩(wěn)定很容易為微小的擾動所破壞。特別是由于系統(tǒng)的突變或畸變收稿日期:2006-10-14或過程由連續(xù)到非連續(xù)變化,往往是孕育事故后,作者簡介據(jù)81-)男瑤族湖南永州人碩土研對應(yīng)的是災(zāi)害事故的啟動,是致災(zāi)物質(zhì),或能量的究生主屴系統(tǒng)動力學(xué)、系統(tǒng)安全管理與安全經(jīng)濟(jì)學(xué)22中國礦業(yè)第16卷突然釋放16)程中,獲得外部動力;在系統(tǒng)內(nèi)部的各組成都分相第四,安全系統(tǒng)具有自組織特性。非組織的向互藕合、作用,產(chǎn)生內(nèi)部動力。在內(nèi)外動力的共同組織的有序發(fā)展過程,是組織程度從相對較低到相作用下,推動系統(tǒng)內(nèi)各部分朝共同目標(biāo)發(fā)展對較高演化;維持相同組織層次,是復(fù)雜性相對增3)安全系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性域階段長的演化。不僅反映了安全系統(tǒng)組織層次躍升過系統(tǒng)與外界的能流交換規(guī)模顯著增大且變化迅猛。程,且標(biāo)志著安全系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)與功能,從簡單到交換結(jié)果在補(bǔ)償系統(tǒng)的耗散之余,能促使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組織水平的提高。安全系統(tǒng)的開放性、自組的更新,并對外部環(huán)境產(chǎn)生更強(qiáng)的反作用力織性,使系統(tǒng)從原有的混沌無序狀態(tài),轉(zhuǎn)變?yōu)樵跁r2基于系統(tǒng)動力學(xué)的安全管理思考間、空間或功能上的有序狀態(tài),一旦安全過程出現(xiàn)系統(tǒng)動力學(xué)( System Dynamics,SD)是一門被組織,安全事故就會發(fā)生(356)。交叉、綜合性的探索如何認(rèn)識和解決系統(tǒng)問題的學(xué)第五,安全系統(tǒng)中最鮮眀的一個特點——具有科,是一門分析研究社會、經(jīng)濟(jì)等復(fù)雜大系統(tǒng)的學(xué)高度智能的人在安全活動中起決定性的作用。安全科。SD認(rèn)為,系統(tǒng)的行為模式與特性,主要地取系統(tǒng)中生產(chǎn)者和管理者,在相互依靠和相互制約下決于其內(nèi)部的動態(tài)結(jié)構(gòu)與反饋機(jī)制。SD研究處理從事安全活動,是微觀安全系統(tǒng)的決策者。政府以復(fù)雜系統(tǒng)問題的方法,是定性與定量結(jié)合,系統(tǒng)分特殊旳身份和地位參與安全活動,政府利用安全政析、綜合推理的方法,其模型模擬是一種結(jié)構(gòu)策工具,以及金融政策工具甚至行政手段對宏觀安功能的模擬。SD模型被譽(yù)為實際系統(tǒng)的實驗室。全進(jìn)行調(diào)控,實現(xiàn)其宏觀安全的目標(biāo);同時,通過對于以良結(jié)構(gòu)為主的SD模型,其解決問題的過對安全生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)管,使之得以健康發(fā)展。影響安程,實質(zhì)上是尋優(yōu)過程,可用來尋求系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)全系統(tǒng)的主要因素,不僅有生產(chǎn)者和管理者的行構(gòu)與參數(shù),以獲取較優(yōu)的系統(tǒng)功能8。引入系統(tǒng)為,而且還有政府的行為。無論是生產(chǎn)者、管理動力學(xué)的理論分析安全復(fù)雜系統(tǒng),將有助于彌補(bǔ)當(dāng)者,還是政府,都是有自己主觀意志的決策者。這前安全管理的漏洞,將大大提高安全管理的有效些為數(shù)眾多的決策者,有著不同的風(fēng)險偏好,所獲性。得的信息具有不對稱性。他們主動去了解其所處的2.1安全管理的SD思考環(huán)境,預(yù)測安全形勢的變化,在各個層次上隨機(jī)地以系統(tǒng)動力學(xué)的視角剖析安全系統(tǒng),構(gòu)筑安全進(jìn)行著目標(biāo)不同的獨立決策,使得整個系統(tǒng)的運動管理的動力學(xué)架構(gòu)。SD以反饋回路來描述復(fù)雜系變得十分復(fù)雜4。統(tǒng)的結(jié)構(gòu),把一階反饋回路作為系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)或綜上所述,作為安全管理的對象,安全系統(tǒng)是稱基本單元。一個復(fù)雜系統(tǒng)由基本結(jié)構(gòu),按子系復(fù)雜的巨系統(tǒng)。安全系統(tǒng)雖與一般系統(tǒng)、非線統(tǒng)、層次組織,進(jìn)而組成總的反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這些性系統(tǒng)等有若干共同點,但安全系統(tǒng)的個性仍非常反饋回路的交叉、相互作用,形成了系統(tǒng)的總功能明顯,這是決定它客觀存在并區(qū)別于其他系統(tǒng)的根和行為,并對環(huán)境的變化作出反應(yīng)8本原因,解決安全問題要用復(fù)雜科學(xué)的理論和方(1)SD對安全系統(tǒng)的描述。首先,根據(jù)分解法2)原理把系統(tǒng)S按其內(nèi)部特點與性質(zhì),劃分成若干個1.2當(dāng)前研究狀況及存在的不足相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)(子結(jié)構(gòu))P當(dāng)前國內(nèi)外研究安全問題,特別是通過管理手S=(PR)P={P|j∈I}R={klj∈段來解決安全問題,主要采用的是一般的系統(tǒng)工程k∈K且J+K=l}理論、事故致因理論等理論與現(xiàn)代管理理論相結(jié)式中:S-代表整個系統(tǒng);-代表子系統(tǒng);Rμ合,通過降低生產(chǎn)勞動過程中的傷亡事故和職業(yè)病關(guān)系矩陣。在這些子系統(tǒng)中,往往只有部分是相對為目標(biāo),通過一定的組織管理方法來實現(xiàn)。由于沒重要的。各于系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,可通過關(guān)系矩有充分認(rèn)識到安全系統(tǒng)的復(fù)雜性,特別是對于安全陣的非主導(dǎo)元反映出來。但在安全復(fù)雜系統(tǒng)中,因系統(tǒng)的動態(tài)變化過程控制不足,導(dǎo)致一系列的安全其機(jī)中國煤化工比明顯的數(shù)學(xué)描述。用事故屢禁不止。對于安全復(fù)雜系統(tǒng),安全管理沒有SD4CNMH④對地”良化”,用定真正的觸及到安全系統(tǒng)的如下幾個特征7性或定量的的方式區(qū)分處理問題。(1)安全復(fù)雜系統(tǒng)是在非平衡狀態(tài)下運動(2)用系統(tǒng)動力學(xué)分析研究安全系統(tǒng)時,通發(fā)展、進(jìn)化的。過反復(fù)交叉地考察系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能,建立起結(jié)構(gòu)2)餒箜系統(tǒng)在不斷與外界能流交換過與功能兩方面都能較好地反映實際系統(tǒng)的模型。從第16卷第2期中國礦業(yè)Vol. 16, No. 22007年2月CHIINA MINING MAGAZINEFebruary 2007系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手進(jìn)行建模的過程,也就是剖析1)建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的企業(yè)安全政策模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的對立統(tǒng)一關(guān)系的過程。Sυ之?dāng)M分析模型。模擬和試驗多種政策、分析確定政策的建模不同于過去常用的玏能模擬法,其模型模擬具最優(yōu)性,或是模擬多種政策下單一政策作用,認(rèn)識政有結(jié)構(gòu)——功能模擬的突出特點8)。策的有效性,為最后的行動決策提供分析工具。(3)系統(tǒng)動力學(xué)認(rèn)為,安全系統(tǒng)行為的性質(zhì)2)建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的安全生產(chǎn)管理優(yōu)主要地取決于系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu),即其內(nèi)部的反饋結(jié)化模式。描寫企業(yè)生產(chǎn)過程中各工藝環(huán)節(jié)安全保障構(gòu)與機(jī)制。即安全系統(tǒng)行為的發(fā)生與發(fā)展,主要地措施相互聯(lián)系的系統(tǒng)動力學(xué)模型,通過計算機(jī)仿真根植于系統(tǒng)內(nèi)部。在一定祭件下,外部環(huán)境的變實驗,研究既定管理模式下,各環(huán)節(jié)安全措施調(diào)節(jié)動、外部的干擾會起著重要作用;但歸根結(jié)底,外的最優(yōu)策略。因只有通過系統(tǒng)的內(nèi)因才能起作用。3)建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的安全決策模型。4)系統(tǒng)動力學(xué)認(rèn)為,安全系統(tǒng)中存在主導(dǎo)運用系統(tǒng)動力學(xué)的理論和方法,系統(tǒng)地分析主客觀與非主導(dǎo)動態(tài)結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)內(nèi)部的諸反饋回路中,因素,圍繞既定目標(biāo)擬定各種實施預(yù)選方案,并從在其發(fā)展運動的各階段,總是存在一個或一個以上若干個有價值的目標(biāo)方案中,選擇和實施一個最佳的主要回路(簡稱主回路)。這些主回路的性質(zhì)及的執(zhí)行方案它們相互間的作用包括競爭與協(xié)作,主要地決定了(4)建設(shè)基于系統(tǒng)思考的安全管理學(xué)習(xí)型組系統(tǒng)行為的性質(zhì)及其變化與發(fā)展。主導(dǎo)回路存在于織。系統(tǒng)思考是一種分析綜合系統(tǒng)內(nèi)外反饋信息、系統(tǒng)運動、變化、發(fā)展和由舊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過渡到新結(jié)非線性特性和時滯影響的整體動態(tài)思考方法。學(xué)習(xí)構(gòu)的全部過程之中。系統(tǒng)行為的性質(zhì)與模式,是由型組織是一種高柔性、扁平化、學(xué)習(xí)型的組織,是主導(dǎo)結(jié)構(gòu)與非主導(dǎo)結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果68種充分發(fā)揮人的主觀能動性的組織與管理模(5)系統(tǒng)動力學(xué)認(rèn)為,安全系統(tǒng)中存在關(guān)鍵式1。系統(tǒng)思考能幫助決策者與決策群體全面了變量。系統(tǒng)中的關(guān)鍵變量,對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與行為的解安全系統(tǒng)與生產(chǎn)環(huán)境的關(guān)系,安全系統(tǒng)整體動態(tài)性質(zhì)、特征的影響比較大,而且總被包含于主回路結(jié)構(gòu)及其主要行為模式,并幫助其制定正確的戰(zhàn)之中。同時存在一些靈敏變量與子結(jié)構(gòu),它們對干略、方針和政策,達(dá)到安全目標(biāo)管理的目的。擾與漲落的反應(yīng)十分敏感和強(qiáng)烈,一旦系統(tǒng)處于臨參考文獻(xiàn)界狀態(tài),漲落對這些靈敏變量的作用,可能導(dǎo)致新1)孫東川,林福永系統(tǒng)工程引論[M]北京:清華大學(xué)出舊結(jié)構(gòu)的更迭。若這類靈敏變量處于主回路中或兩版社,2004種極性的回路的聯(lián)結(jié)處,由于靈敏變量(往往是2〕王成紅,王飛躍,宋蘇,賀建軍.復(fù)雜系統(tǒng)研究中幾個值得關(guān)注的問題[J]控制理論與應(yīng)用,2005,22(4):604非線性的)本身的微小變化,將使主回路轉(zhuǎn)移或改變主回路極性,甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與行〔3)于景元,周曉紀(jì).系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程的發(fā)展[J]復(fù)雜為產(chǎn)生巨大的變化,這時事故往往就會發(fā)生8。系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué),2004,1(3):4-9(6)系統(tǒng)動力學(xué)可以歸納出安全系統(tǒng)的歷時(4成思危復(fù)雜科學(xué)與系統(tǒng)工程[J管理科學(xué)學(xué)報,19性與系統(tǒng)的進(jìn)化規(guī)律。安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)與功2(2):1-7〔5〕張景林,王桂吉.安全的自然屬性和社會屬性[J]中國能、行為是隨時間的推移而變化的。在系統(tǒng)運動全安全科學(xué)學(xué)報,2001,11(5):6-10過程的始末,其主回路與反饋極性都在不斷變動,〔6〕楊曉光,馬超群.金融系統(tǒng)的復(fù)雜性[J]系統(tǒng)工程主回路與非主導(dǎo)回路也相互轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致了新舊結(jié)構(gòu)2003,21(5):I-4的更迭,這是一個由量變到質(zhì)變,由低級系統(tǒng)向高7)彭納揆,鄒素文.論系統(tǒng)的復(fù)雜性和復(fù)雜系統(tǒng)[J1系統(tǒng)級系統(tǒng)發(fā)展、進(jìn)化的不可逆的過程?！?〕彭新武.論復(fù)雜系統(tǒng)探究方式[J]系統(tǒng)辯證學(xué)3展望與設(shè)想2003,1l(1):13-18系統(tǒng)動力學(xué)是一門新興的系統(tǒng)科學(xué)與管理科學(xué)(9動學(xué)論六法的新進(jìn)展[J]系統(tǒng)工程交叉的學(xué)科,在處理復(fù)雜社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題上,將中國煤化工有著良好應(yīng)用前景。特別是在安全領(lǐng)域,通過引入(10CNMHG分析與模型體系[J]管理系統(tǒng)動力學(xué)的研究,將為安全管理注入新活力。以科學(xué)學(xué)報,1999,2(2):15-19下設(shè)想在理論上將是可行的,有待進(jìn)一步深入研〔I1〕王其藩.”學(xué)習(xí)型組織”理論——管理科學(xué)的新秀[J]科技導(dǎo)報,2000(10):52-55究