鮑 威，陶 玲

(河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京211100)

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水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析

鮑 威，陶 玲

(河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京211100)

為了動(dòng)態(tài)、有效地分析水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故發(fā)生的機(jī)理，以人員傷亡事故率作為施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平的指標(biāo)，識(shí)別出關(guān)鍵影響因素，利用VENSIM建模軟件構(gòu)建一個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)人員傷亡事故進(jìn)行探討，研究引起人員傷亡事故的主要因素，分析水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平提升路徑，以期通過(guò)不同安全投入方案與安全管理水平的反饋形成系統(tǒng)的良性循環(huán)機(jī)制。

水電站；施工現(xiàn)場(chǎng)；安全管理；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

0 引 言

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(system dynamics SD)是美國(guó)麻省理工學(xué)院福瑞斯特(J.W.Forrester) 教授提出來(lái)的研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[1- 2]。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，適宜處理高階次、非線性、多重反饋的時(shí)變動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以將定性和定量方法相結(jié)合[3]。一般而言，SD的建模過(guò)程就是一個(gè)學(xué)習(xí)、調(diào)研的過(guò)程，其模型的主要功用在于向人們提供一個(gè)進(jìn)行學(xué)習(xí)與政策模擬分析的工具，使決策群體或組織成為一種學(xué)習(xí)型和創(chuàng)新性的組織[4]。自20世紀(jì)70年代末引入我國(guó)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在企業(yè)安全管理系統(tǒng)方面的研究較深入[5- 10]。

水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理整體系統(tǒng)的安全目標(biāo)是降低人員傷亡事故的發(fā)生率，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)企業(yè)人員傷亡事故的研究主要采用系統(tǒng)工程理論與基于事故樹(shù)的方法[11]，由于此類方法對(duì)于安全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程控制不足，無(wú)法有效地控制施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故的頻發(fā)[6]。為了能動(dòng)態(tài)、有效地分析水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故發(fā)生的機(jī)理，分析水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平提升路徑，本文試圖從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)人員傷亡事故進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的探討，研究引起人員傷亡事故的主要因素。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型概述

安全系統(tǒng)工程是以“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)為研究對(duì)象，運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論與方法，辨識(shí)、分析、評(píng)價(jià)、控制系統(tǒng)或生產(chǎn)中的危險(xiǎn)性或安全性[12]。水電站施工現(xiàn)場(chǎng)是由一個(gè)“人-機(jī)-環(huán)境”相互依存、相互制約的復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，由彼此聯(lián)系和彼此作用的要素組成。

1.1 系統(tǒng)關(guān)鍵要素的識(shí)別

根據(jù)安全系統(tǒng)工程理論，研究相關(guān)文獻(xiàn)，本文將研究對(duì)象劃分為人員因素子系統(tǒng)、機(jī)械因素子系統(tǒng)、環(huán)境因素子系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)。由系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的反饋原理人員因素水平、機(jī)械因素水平、環(huán)境因素水平構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，形成了一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體。根據(jù)SD的分解原理把系統(tǒng)S按其內(nèi)部特點(diǎn)與性質(zhì)劃分成若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)(子結(jié)構(gòu))P[4]。

S=(P，Rjk)，P={Pi|i∈I} ，Rjk={rjk|j∈J，k∈K且J+K=I}

式中，S代表整個(gè)系統(tǒng)；P代表子系統(tǒng)；Rjk為關(guān)系矩陣。其中S={人員因素，機(jī)械因素，環(huán)境因素}。子系統(tǒng)即影響施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故的關(guān)鍵因素，子系統(tǒng)之間相互影響，每個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部各因素之間也相互影響，共同形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的、相互影響的系統(tǒng)。

1.2 要素子系統(tǒng)分析

水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理需以降低人員傷亡事故的發(fā)生率為整體系統(tǒng)的安全目標(biāo)。根據(jù)GB6441—86《企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)》解釋，傷亡事故指企業(yè)職工在生產(chǎn)勞動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的人身傷害、急性中毒，共可分為20類。本文選取近年來(lái)我國(guó)發(fā)生的較大及以上人員傷亡事故(一次死亡3人及3人以上事故)做相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)主要的施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故以高處墜落、坍塌、物體打擊、起重傷害、觸電、機(jī)械傷害等六大類型為主。對(duì)主要事故進(jìn)行分析，識(shí)別出各子系統(tǒng)的組成要素如下圖1所示。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理主要影響因素

2 水電站施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)因果關(guān)系

因果關(guān)系圖是真實(shí)反映系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的描述，根據(jù)上面分析出的子系統(tǒng)各因素，可構(gòu)建系統(tǒng)各因素的因果關(guān)系圖，該系統(tǒng)因果關(guān)系圖共有3條因果關(guān)系回路：

(1)決策層安全理念→管理層安全態(tài)度→機(jī)械設(shè)備投入→季節(jié)性施工決策層安全理念。

(2)機(jī)械設(shè)備維修與保養(yǎng)→臨時(shí)用電系統(tǒng)→安全防護(hù)設(shè)施和保護(hù)裝置→操作層安全意識(shí)→腳手架工程→高處作業(yè)→施工技術(shù)成熟度→決策層安全理念→機(jī)械設(shè)備維修與保養(yǎng)。

(3)工程的復(fù)雜程度→政府監(jiān)管→安全管理規(guī)則制度→監(jiān)理方監(jiān)督安全防護(hù)設(shè)施和保護(hù)裝置→工程的復(fù)雜程度。

3 水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

3.1 施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖

分析上述3個(gè)因果關(guān)系回路，該系統(tǒng)中安全事故發(fā)生的關(guān)鍵主導(dǎo)因素包括管理層安全態(tài)度(Tag1)、操作層安全意識(shí)(Tag2)、監(jiān)理方監(jiān)督(Tag3)、安全防護(hù)設(shè)施和保護(hù)裝置(Tag4)。

考慮到構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖和動(dòng)力學(xué)方程的需要，從各因素中抽象出能描述系統(tǒng)概貌的具有代表性的變量，建立如下變量集：①系統(tǒng)。系統(tǒng)安全水平指標(biāo)(Stag)。②因素指標(biāo)值Tagi(i=1，2，3，4)。③因素權(quán)重值符號(hào)用Ri表示(i=1，2，3，4)。④因素正面影響程度變化率用Si表示(i=1，2，3，4)。⑤因素負(fù)面影響程度變化率(Ti)(i=1，2，3，4)。⑥因素影響系數(shù)(Qi)(i=1，2，3，4)。⑦因素安全投入增長(zhǎng)率(Ui)(i=1，2，3，4)。⑧因素安全投入水平(Pi)(i=1，2，3，4)。根據(jù)上面因果關(guān)系圖和給出的變量集，通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模軟件VENSIM得到系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流如圖2所示。

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流示意

3.2 水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平的系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程

3.2.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程

(1)水平方程

Tagi.K=Tag1.J+(DT)×(Si.JK-Ti.JK)

P1.K=Pi.J+(DT)×(Ui.JK)

式中，Tagi.K為現(xiàn)在時(shí)刻該因素安全水平指標(biāo)的值，i=1，2，3，4 ，下同；Tagi.J為過(guò)去時(shí)刻該因素安全水平指標(biāo)的值；DT為仿真時(shí)間步長(zhǎng)變量；JK為過(guò)去到現(xiàn)在的時(shí)間間隔；Si.JK為在JK時(shí)間區(qū)間中該因素正面影響程度變化率；Pi.K為現(xiàn)在時(shí)刻該因素安全投入指標(biāo)值；Pi.J為過(guò)去時(shí)刻該因素安全投入指標(biāo)值；Ui.JK為JK時(shí)間間隔中該因素投入增長(zhǎng)率。

(2)輔助方程

式中，Stag.K為現(xiàn)在時(shí)刻系統(tǒng)安全水平指標(biāo)的值；∑ωi=1 ，其他符號(hào)含義同上。

(3)速率方程

Si.KL=Q×(Pi.K)

式中，Si.KL為在KL時(shí)間區(qū)間中該因素安全水平的增加率；Q為KL的時(shí)間間隔常量；Pi.K為現(xiàn)在時(shí)刻該因素安全投入指標(biāo)值。

(4)初值變量方程

Tagi=(初始值)

Pi=(初始值)

(5)常數(shù)方程

Ri=(常數(shù))

Ui=(常數(shù))

Qi=(常數(shù))

Ti=(常數(shù))

3.2.2 系統(tǒng)指標(biāo)值的確定

(1)系統(tǒng)安全管理水平Stag；設(shè)Stag={stag1，stag2，stag3，stag4}，安全管理水平分為(很好、好、一般、差)4個(gè)等級(jí)，且Stag所處的等級(jí)通過(guò)專家打分法確定。

(2)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程中初始值和常量的確定。采用安全檢查表法，分析系統(tǒng)安全管理水平實(shí)際情況確定初始值；其他初始值和常量通過(guò)選取具有豐富施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理經(jīng)驗(yàn)的專家，利用專家打分法，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析與論證確定。

通過(guò)VENSIM軟件構(gòu)建水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖以及方程的假設(shè)，進(jìn)一步通過(guò)數(shù)據(jù)的仿真來(lái)分析水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全管理水平提升路徑，最終通過(guò)不同安全投入方案與安全管理水平的反饋形成系統(tǒng)的良性循環(huán)機(jī)制。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)人員傷亡事故做相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出施工現(xiàn)場(chǎng)主要的六大人員傷亡事故類型。對(duì)主要事故進(jìn)行分析，識(shí)別出系統(tǒng)的12個(gè)主要因素，由因果循環(huán)圖分析出該系統(tǒng)中安全事故發(fā)生的關(guān)鍵主導(dǎo)因素，找出水電站施工現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故發(fā)生機(jī)理。通過(guò)構(gòu)建4個(gè)關(guān)鍵主導(dǎo)因素的相關(guān)指標(biāo)變化的動(dòng)力學(xué)方程，識(shí)別安全投入與安全管理水平的關(guān)系，以期通過(guò)兩者的反饋建立系統(tǒng)的良性循環(huán)機(jī)制。

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(責(zé)任編輯 焦雪梅)

System Dynamics Analysis of Personnel Safety Management Level in Construction Site of Hydropower Station

BAO Wei, TAO Ling

(Business School of Hohai University, Nanjing 211100, Jiangsu, China)

In order to get a dynamic and effective analysis on casualties mechanism of hydropower station construction site, the casualties rate is taken as the indicator of construction site personnel safety management level to identify key influence factors, and then a system dynamics flow diagram construction site personnel safety management level is constructed by using VENSIM modeling software. From the view of system point, the mechanism of casualties is explored to find the main factors causing casualties. By analyzing the upgrade path of personnel safety management level at the construction site of hydropower station, a virtuous circle mechanism system through the feedback of different investment in safety programs and safety management level is expected to be formed．

hydropower station; construction site; safety management; system dynamics

2015- 07- 27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71271107)；國(guó)家社科基金資助項(xiàng)目(15BGL094)

鮑威(1989—)，男，浙江湖州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣こ坦芾恚?/p>

X915.4；TV74

A

0559- 9342(2016)06- 0077- 03