基于系統動(dòng)力學(xué)的安全管理思考

第16卷第2期中國礦業(yè)Vol. 16, No. 22007年2月CHIINA MINING MAGAZINEFebruary 2007基于系統動(dòng)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(cháng)沙410083)摘要:闡述了安全系統是復雜系統,從復雜科學(xué)的視角分析了安全系統的復雜性,用復雜科學(xué)的方法論來(lái)解決安全復雜系統問(wèn)題是行之有效的。文章在剖析安全系統問(wèn)題的研究現狀的基礎上,提出了基于系統動(dòng)力學(xué)( System dynamics,SD)的安全管理思考,充分發(fā)揮SD在分析解決復雜系統問(wèn)題方面的優(yōu)勢,構筑了安全管理的Sυ架構,將有助于提高安全管理的有效性。最后對系統動(dòng)力學(xué)在安全問(wèn)題研究方面的應用前景作了一些展望。關(guān)鍵詞:復雜系統系統動(dòng)力學(xué)安全系統安全管中圖分類(lèi)號:X92文獻標識碼: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安全系統是人機環(huán)境相互交融的復雜系統,到一個(gè)在因素數及其相關(guān)性如此復雜的能與之相比其結構、功能與行為之間,系統與環(huán)境之間是動(dòng)擬的系統,安全系統是一個(gè)十分復雜的、開(kāi)放態(tài)、辯證對立的統一關(guān)系,是一個(gè)十分復雜的、開(kāi)的、動(dòng)態(tài)的巨系統。放的、動(dòng)態(tài)的巨系統。安全管理是為了認識安全系第一,安全系統具有很強的層次結構和功能結統中的各種元素及其之間復雜的關(guān)系和系統動(dòng)態(tài)變構,安全系統耦合度高,系統中各組分之間的聯(lián)系化的規律,并作出正確決策的組織管理行為,因而廣泛而緊密,使得系統成為一個(gè)有機的整體23安全管理問(wèn)題是一個(gè)復雜的系統工程問(wèn)題,其本身第二,安全系統是一個(gè)開(kāi)放的系統。與環(huán)境有也是一個(gè)復雜系統。運用復雜科學(xué)的方法論來(lái)思考密切的聯(lián)系,有持續不斷的物質(zhì)、能量、信息的交安全管理問(wèn)題,引入系統動(dòng)力學(xué)來(lái)解決復雜安全問(wèn)換。通過(guò)這種交換的非線(xiàn)性變化趨勢,可以確認安題是十分有用的探索。全和事故發(fā)生的可能性。開(kāi)放性不僅是安全系統在1安全系統動(dòng)態(tài)中保持穩定存在的前提,也是安全系統復雜性1.1安全系統復雜特性及安全一事故轉換發(fā)生的重要機制1A5)安全系統與一般系統不同,包含了人-機、人V中國煤化工有動(dòng)態(tài)均衡性的耗散人、機機、人環(huán)、機環(huán)之間的關(guān)系,安全系統的結構CNMHG織作用可以達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(shí)以相對時(shí)標灶,但這種穩定很容易為微小的擾動(dòng)所破壞。特別是由于系統的突變或畸變收稿日期:2006-10-14或過(guò)程由連續到非連續變化,往往是孕育事故后,作者簡(jiǎn)介據81-)男瑤族湖南永州人碩土研對應的是災害事故的啟動(dòng),是致災物質(zhì),或能量的究生主屴系統動(dòng)力學(xué)、系統安全管理與安全經(jīng)濟學(xué)22中國礦業(yè)第16卷突然釋放16)程中,獲得外部動(dòng)力;在系統內部的各組成都分相第四,安全系統具有自組織特性。非組織的向互藕合、作用,產(chǎn)生內部動(dòng)力。在內外動(dòng)力的共同組織的有序發(fā)展過(guò)程,是組織程度從相對較低到相作用下,推動(dòng)系統內各部分朝共同目標發(fā)展對較高演化;維持相同組織層次,是復雜性相對增3)安全系統在遠離平衡態(tài)的非線(xiàn)性域階段長(cháng)的演化。不僅反映了安全系統組織層次躍升過(guò)系統與外界的能流交換規模顯著(zhù)增大且變化迅猛。程,且標志著(zhù)安全系統組織結構與功能,從簡(jiǎn)單到交換結果在補償系統的耗散之余,能促使系統結構復雜的組織水平的提高。安全系統的開(kāi)放性、自組的更新,并對外部環(huán)境產(chǎn)生更強的反作用力織性,使系統從原有的混沌無(wú)序狀態(tài),轉變?yōu)樵跁r(shí)2基于系統動(dòng)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(guò)程出現系統動(dòng)力學(xué)( System Dynamics,SD)是一門(mén)被組織,安全事故就會(huì )發(fā)生(356)。交叉、綜合性的探索如何認識和解決系統問(wèn)題的學(xué)第五,安全系統中最鮮眀的一個(gè)特點(diǎn)——具有科,是一門(mén)分析研究社會(huì )、經(jīng)濟等復雜大系統的學(xué)高度智能的人在安全活動(dòng)中起決定性的作用。安全科。SD認為,系統的行為模式與特性,主要地取系統中生產(chǎn)者和管理者,在相互依靠和相互制約下決于其內部的動(dòng)態(tài)結構與反饋機制。SD研究處理從事安全活動(dòng),是微觀(guān)安全系統的決策者。政府以復雜系統問(wèn)題的方法,是定性與定量結合,系統分特殊旳身份和地位參與安全活動(dòng),政府利用安全政析、綜合推理的方法,其模型模擬是一種結構策工具,以及金融政策工具甚至行政手段對宏觀(guān)安功能的模擬。SD模型被譽(yù)為實(shí)際系統的實(shí)驗室。全進(jìn)行調控,實(shí)現其宏觀(guān)安全的目標;同時(shí),通過(guò)對于以良結構為主的SD模型,其解決問(wèn)題的過(guò)對安全生產(chǎn)進(jìn)行監管,使之得以健康發(fā)展。影響安程,實(shí)質(zhì)上是尋優(yōu)過(guò)程,可用來(lái)尋求系統的較優(yōu)結全系統的主要因素,不僅有生產(chǎn)者和管理者的行構與參數,以獲取較優(yōu)的系統功能8。引入系統為,而且還有政府的行為。無(wú)論是生產(chǎn)者、管理動(dòng)力學(xué)的理論分析安全復雜系統,將有助于彌補當者,還是政府,都是有自己主觀(guān)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眾多的決策者,有著(zhù)不同的風(fēng)險偏好,所獲性。得的信息具有不對稱(chēng)性。他們主動(dòng)去了解其所處的2.1安全管理的SD思考環(huán)境,預測安全形勢的變化,在各個(gè)層次上隨機地以系統動(dòng)力學(xué)的視角剖析安全系統,構筑安全進(jìn)行著(zhù)目標不同的獨立決策,使得整個(gè)系統的運動(dòng)管理的動(dòng)力學(xué)架構。SD以反饋回路來(lái)描述復雜系變得十分復雜4。統的結構,把一階反饋回路作為系統的基本結構或綜上所述,作為安全管理的對象,安全系統是稱(chēng)基本單元。一個(gè)復雜系統由基本結構,按子系復雜的巨系統。安全系統雖與一般系統、非線(xiàn)統、層次組織,進(jìn)而組成總的反饋系統結構。這些性系統等有若干共同點(diǎn),但安全系統的個(gè)性仍非常反饋回路的交叉、相互作用,形成了系統的總功能明顯,這是決定它客觀(guān)存在并區別于其他系統的根和行為,并對環(huán)境的變化作出反應8本原因,解決安全問(wèn)題要用復雜科學(xué)的理論和方(1)SD對安全系統的描述。首先,根據分解法2)原理把系統S按其內部特點(diǎn)與性質(zhì),劃分成若干個(gè)1.2當前研究狀況及存在的不足相互關(guān)聯(lián)的子系統(子結構)P當前國內外研究安全問(wèn)題,特別是通過(guò)管理手S=(PR)P={P|j∈I}R={klj∈段來(lái)解決安全問(wèn)題,主要采用的是一般的系統工程k∈K且J+K=l}理論、事故致因理論等理論與現代管理理論相結式中:S-代表整個(gè)系統;-代表子系統;Rμ合,通過(guò)降低生產(chǎn)勞動(dòng)過(guò)程中的傷亡事故和職業(yè)病關(guān)系矩陣。在這些子系統中,往往只有部分是相對為目標,通過(guò)一定的組織管理方法來(lái)實(shí)現。由于沒(méi)重要的。各于系統之間的相互關(guān)系,可通過(guò)關(guān)系矩有充分認識到安全系統的復雜性,特別是對于安全陣的非主導元反映出來(lái)。但在安全復雜系統中,因系統的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程控制不足,導致一系列的安全其機中國煤化工比明顯的數學(xué)描述。用事故屢禁不止。對于安全復雜系統,安全管理沒(méi)有SD4CNMH④對地”良化”,用定真正的觸及到安全系統的如下幾個(gè)特征7性或定量的的方式區分處理問(wèn)題。(1)安全復雜系統是在非平衡狀態(tài)下運動(dòng)(2)用系統動(dòng)力學(xué)分析研究安全系統時(shí),通發(fā)展、進(jìn)化的。過(guò)反復交叉地考察系統的結構與功能,建立起結構2)餒箜系統在不斷與外界能流交換過(guò)與功能兩方面都能較好地反映實(shí)際系統的模型。從第16卷第2期中國礦業(yè)Vol. 16, No. 22007年2月CHIINA MINING MAGAZINEFebruary 2007系統的微觀(guān)結構入手進(jìn)行建模的過(guò)程,也就是剖析1)建立基于系統動(dòng)力學(xué)的企業(yè)安全政策模系統的結構與功能的對立統一關(guān)系的過(guò)程。Sυ之擬分析模型。模擬和試驗多種政策、分析確定政策的建模不同于過(guò)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,認識政有結構——功能模擬的突出特點(diǎn)8)。策的有效性,為最后的行動(dòng)決策提供分析工具。(3)系統動(dòng)力學(xué)認為,安全系統行為的性質(zhì)2)建立基于系統動(dòng)力學(xué)的安全生產(chǎn)管理優(yōu)主要地取決于系統內部的結構,即其內部的反饋結化模式。描寫(xiě)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各工藝環(huán)節安全保障構與機制。即安全系統行為的發(fā)生與發(fā)展,主要地措施相互聯(lián)系的系統動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)計算機仿真根植于系統內部。在一定祭件下,外部環(huán)境的變實(shí)驗,研究既定管理模式下,各環(huán)節安全措施調節動(dòng)、外部的干擾會(huì )起著(zhù)重要作用;但歸根結底,外的最優(yōu)策略。因只有通過(guò)系統的內因才能起作用。3)建立基于系統動(dòng)力學(xué)的安全決策模型。4)系統動(dòng)力學(xué)認為,安全系統中存在主導運用系統動(dòng)力學(xué)的理論和方法,系統地分析主客觀(guān)與非主導動(dòng)態(tài)結構。在系統內部的諸反饋回路中,因素,圍繞既定目標擬定各種實(shí)施預選方案,并從在其發(fā)展運動(dòng)的各階段,總是存在一個(gè)或一個(gè)以上若干個(gè)有價(jià)值的目標方案中,選擇和實(shí)施一個(gè)最佳的主要回路(簡(jiǎn)稱(chēng)主回路)。這些主回路的性質(zhì)及的執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)建設基于系統思考的安全管理學(xué)習型組系統行為的性質(zhì)及其變化與發(fā)展。主導回路存在于織。系統思考是一種分析綜合系統內外反饋信息、系統運動(dòng)、變化、發(fā)展和由舊系統結構過(guò)渡到新結非線(xiàn)性特性和時(shí)滯影響的整體動(dòng)態(tài)思考方法。學(xué)習構的全部過(guò)程之中。系統行為的性質(zhì)與模式,是由型組織是一種高柔性、扁平化、學(xué)習型的組織,是主導結構與非主導結構共同作用的結果68種充分發(fā)揮人的主觀(guān)能動(dòng)性的組織與管理模(5)系統動(dòng)力學(xué)認為,安全系統中存在關(guān)鍵式1。系統思考能幫助決策者與決策群體全面了變量。系統中的關(guān)鍵變量,對系統的結構與行為的解安全系統與生產(chǎn)環(huán)境的關(guān)系,安全系統整體動(dòng)態(tài)性質(zhì)、特征的影響比較大,而且總被包含于主回路結構及其主要行為模式,并幫助其制定正確的戰之中。同時(shí)存在一些靈敏變量與子結構,它們對干略、方針和政策,達到安全目標管理的目的。擾與漲落的反應十分敏感和強烈,一旦系統處于臨參考文獻界狀態(tài),漲落對這些靈敏變量的作用,可能導致新1)孫東川,林福永系統工程引論[M]北京:清華大學(xué)出舊結構的更迭。若這類(lèi)靈敏變量處于主回路中或兩版社,2004種極性的回路的聯(lián)結處,由于靈敏變量(往往是2〕王成紅,王飛躍,宋蘇,賀建軍.復雜系統研究中幾個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題[J]控制理論與應用,2005,22(4):604非線(xiàn)性的)本身的微小變化,將使主回路轉移或改變主回路極性,甚至導致整個(gè)系統的結構與行〔3)于景元,周曉紀.系統科學(xué)與系統工程的發(fā)展[J]復雜為產(chǎn)生巨大的變化,這時(shí)事故往往就會(huì )發(fā)生8。系統與復雜性科學(xué),2004,1(3):4-9(6)系統動(dòng)力學(xué)可以歸納出安全系統的歷時(shí)(4成思危復雜科學(xué)與系統工程[J管理科學(xué)學(xué)報,19性與系統的進(jìn)化規律。安全系統的結構、參數與功2(2):1-7〔5〕張景林,王桂吉.安全的自然屬性和社會(huì )屬性[J]中國能、行為是隨時(shí)間的推移而變化的。在系統運動(dòng)全安全科學(xué)學(xué)報,2001,11(5):6-10過(guò)程的始末,其主回路與反饋極性都在不斷變動(dòng),〔6〕楊曉光,馬超群.金融系統的復雜性[J]系統工程主回路與非主導回路也相互轉化,導致了新舊結構2003,21(5):I-4的更迭,這是一個(gè)由量變到質(zhì)變,由低級系統向高7)彭納揆,鄒素文.論系統的復雜性和復雜系統[J1系統級系統發(fā)展、進(jìn)化的不可逆的過(guò)程?！?〕彭新武.論復雜系統探究方式[J]系統辯證學(xué)3展望與設想2003,1l(1):13-18系統動(dòng)力學(xué)是一門(mén)新興的系統科學(xué)與管理科學(xué)(9動(dòng)學(xué)論六法的新進(jìn)展[J]系統工程交叉的學(xué)科,在處理復雜社會(huì )經(jīng)濟系統問(wèn)題上,將中國煤化工有著(zhù)良好應用前景。特別是在安全領(lǐng)域,通過(guò)引入(10CNMHG分析與模型體系[J]管理系統動(dòng)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)習型組織”理論——管理科學(xué)的新秀[J]科技導報,2000(10):52-55究