劉 宇， 陳文靜

(中國(guó)人民公安大學(xué)警務(wù)信息工程與網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院， 北京 100038)

0 引言

安全防范的3個(gè)基本手段包括人力防范、實(shí)體防范和技術(shù)防范(以下分別簡(jiǎn)稱為：人防、物防和技防)，安全防范以人防為基礎(chǔ)，以物防的保護(hù)和延遲為依托，以技防的探測(cè)感知為快速反應(yīng)的前導(dǎo)，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)及時(shí)響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)事件，妥善處置和化解風(fēng)險(xiǎn)，避免或減少損失。其中，人防的主要職能是“快速反應(yīng)和處置”，物防的主要功能是“阻止、遲滯”；技防的主要功能是“探測(cè)、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)”。在當(dāng)前安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻，以及“跨界”、“融合”的安防發(fā)展趨勢(shì)下，安全防范的3種手段變得愈發(fā)復(fù)雜，其中人防和技防融入了大量的管理制度和機(jī)制；安全防范內(nèi)涵和外延同時(shí)也發(fā)生了巨大變化，對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)和處置成為安全管理工作的重要組成部分。因此，安全防范系統(tǒng)需要在安全管理體系的支撐下，構(gòu)筑起人防、物防和技防三者相輔相成的防護(hù)屏障，部署好應(yīng)急響應(yīng)和處置流程，形成周界、出入口、防護(hù)區(qū)、監(jiān)視區(qū)、警戒區(qū)、禁區(qū)的縱深防護(hù)體系，聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)整體運(yùn)行，隨時(shí)獲取安全態(tài)勢(shì)信息，并最終對(duì)突發(fā)事件做出快速和有力的響應(yīng)和處置[1]。

通過(guò)文獻(xiàn)查閱，發(fā)現(xiàn)我國(guó)學(xué)者將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)用在系統(tǒng)內(nèi)部影響因素的研究有很多,但安防領(lǐng)域的相關(guān)研究卻很少。杜夢(mèng)晨[2]通過(guò)對(duì)能源貧困影響因素的歸納和提煉，建立相關(guān)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型并仿真運(yùn)行，得到了能源貧困影響因素系統(tǒng)中各因素的相互作用狀況和反饋機(jī)制，總結(jié)出了能源貧困問(wèn)題的關(guān)鍵因素。帥珍珍等[3]通過(guò)構(gòu)建施工項(xiàng)目安全管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，定量分析了各個(gè)因素在安全投入增長(zhǎng)相同的情況下對(duì)系統(tǒng)安全水平影響的大小，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)踐。常春光等[4]就裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)及管理措施等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模擬，得出不同因素對(duì)裝配式建筑施工安全的不同影響。

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及解決問(wèn)題的一般步驟

美國(guó)Forrester教授在20世紀(jì)中葉創(chuàng)立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics，簡(jiǎn)寫(xiě)為SD)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)創(chuàng)立之初借鑒了系統(tǒng)與信息等相關(guān)領(lǐng)域的理論，常常被用來(lái)研究一些非線性以及多變量的問(wèn)題[5]。最初系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要用在工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)運(yùn)行等相關(guān)領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)近七十多年的發(fā)展與完善，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了拓展，被研究學(xué)者運(yùn)用于研究城市經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、經(jīng)營(yíng)與管理、能源開(kāi)發(fā)、安全生產(chǎn)等領(lǐng)域[6-7]。

應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法分析問(wèn)題的一般流程如下圖1。在實(shí)際操作當(dāng)中，模型的構(gòu)建、對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的量化處理以及對(duì)模型運(yùn)行結(jié)果的分析都是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[8]。

圖1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流程圖

2 安全防范系統(tǒng)效能的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與建模

2.1 安全防范系統(tǒng)效能影響因素分析

本文提出了影響安全防范系統(tǒng)效能的5大要素：人防、物防、技防、安全管理和應(yīng)急響應(yīng)，并且通過(guò)改變構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中對(duì)各影響因素的安全投入，研究五要素對(duì)安全防范系統(tǒng)效能水平的影響大小。

人力防范是指具有相應(yīng)素質(zhì)的人員有組織的實(shí)施防范、處置等安全管理的行為，簡(jiǎn)稱人防[9]。人防的優(yōu)勢(shì)在于具有主觀能動(dòng)性，同時(shí)也存在易疲勞、需要長(zhǎng)期訓(xùn)練等特點(diǎn)[10]。實(shí)體防范是指利用建(構(gòu))筑物、屏障、設(shè)備或其組合，延遲風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的實(shí)體防護(hù)手段，簡(jiǎn)稱物防[9]。物防如果安置得當(dāng)，可以起到直接阻斷攻擊的作用。古代的護(hù)城河、城墻城門(mén)、八卦陣、迷宮等都是最好的物防實(shí)例[10]。技術(shù)防范是指利用傳感器、計(jì)算機(jī)、信息處理及控制等現(xiàn)代電子技術(shù)，輔助提高探測(cè)、延遲與反應(yīng)能力的防護(hù)手段，簡(jiǎn)稱技防[9]。技防是人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的能力延伸，具有信息集成的顯著特征[10]。安全管理則融合在安防系統(tǒng)建設(shè)和使用的全過(guò)程。應(yīng)急響應(yīng)是指為了應(yīng)對(duì)突發(fā)或重大安全事件的發(fā)生所做的準(zhǔn)備以及在事件發(fā)生后所采取的措施。

在確定了影響安防系統(tǒng)效能的5個(gè)一級(jí)影響指標(biāo)后，通過(guò)分析行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)文獻(xiàn)和專家咨詢，確立了各子系統(tǒng)下的二級(jí)影響因子，見(jiàn)表1。

表1 安全防范系統(tǒng)效能影響因子變量集

續(xù)表1

2.2 安全防范系統(tǒng)效能系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型變量集

結(jié)合上文內(nèi)容，對(duì)5大子系統(tǒng)的影響變量加以歸納與整理，建立了如表1所示的影響因子變量集。

2.3 安全防范系統(tǒng)效能系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖及動(dòng)力學(xué)方程

結(jié)合表1的變量集，構(gòu)建安全防范系統(tǒng)效能系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖，如圖2所示。

安全防范系統(tǒng)效能的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程：

L.K=L1.K×QZ1+L2.K×QZ2+L3.K×QZ3+L4.K×QZ4+L5.K×QZ5

(其中QZ1+QZ2+QZ3+QZ4+QZ5=1)

(1)人力防范子系統(tǒng)

L1.K=L1.J+(DT)×[R1(t)×YX11×YX12×YX13]R1(t)=EXP[-(P11×QZ11+P12×QZ12+P13×QZ13)]TR1=TR×BL1P11=TR1×BL11×ZH11P12=TR1×BL12×ZH12P13=P11×YX15+P12×YX14

(2)實(shí)體防范子系統(tǒng)

L2.K=L2.J+(DT)×[R2(t)×YX21×YX22×YX23]R2(t)=EXP[-(P21×QZ21+P22×QZ22)]TR2=TR×BL2P21=TR2×BL21×ZH21P22=TR2×BL22×ZH22

圖2 安全防范系統(tǒng)效能系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖

(3)技術(shù)防范子系統(tǒng)

L3.K=L3.J+(DT)×[R3(t)×YX31]

R3(t)=EXP[-(P31×QZ31+P32×QZ32+

P33×QZ33+P43×QZ34)]

TR3=TR×BL3

P31=TR3×BL31×ZH31

P32=TR3×BL32×ZH32

P33=TR3×BL33×ZH33

(4)安全管理子系統(tǒng)

L4.K=L4.J+(DT)×[R4(t)×YX41×YX42×YX43]R4(t)=EXP[-(P41×QZ41+P42×QZ42+P43×QZ43)]TR4=TR×BL4P41=TR4×BL41×ZH41P42=TR4×BL42×ZH42P43=TR4×BL43×ZH43

(5)應(yīng)急響應(yīng)子系統(tǒng)

L5.K=L5.J+(DT)×[R5(t)×YX51×YX52]R5(t)=EXP[-(P51×QZ51+P52×QZ52)]TR5=TR×BL5P51=TR5×BL51×ZH51P52=TR5×BL52×ZH52

式中L表示安全防范系統(tǒng)效能高低的指標(biāo)，Li.K(i=1,2,3,4,5)為K時(shí)刻該子系統(tǒng)的安全效能水平值，Li.J(i=1,2,3,4,5)為J時(shí)刻該子系統(tǒng)的安全效能水平值，DT為仿真模型中的時(shí)間步長(zhǎng)，設(shè)定為一個(gè)月。

3 安全防范系統(tǒng)效能的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真及結(jié)果分析

3.1 模擬仿真參數(shù)確定

本文選取某軍工單位為研究案例，該單位占地面積約25萬(wàn)m2，內(nèi)部有4座主體辦公樓，6座倉(cāng)庫(kù)及其他廠房，周界全長(zhǎng)約1 900 m，高度約2 m左右；共有4道大門(mén)和外界直接相連，值崗巡邏安全保衛(wèi)人員16人；技防系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、出入口控制和電子巡更系統(tǒng)等。

模型中所涉及到權(quán)重的確定方法為層次分析法，初始值和常數(shù)的確定，采用專家打分法和問(wèn)卷調(diào)查法[11-14]，因文章篇幅受限，問(wèn)卷調(diào)查樣表不做羅列，多次調(diào)整修正后，本文所確定的權(quán)重、初始值及部分常數(shù)的取值，如表2所示。

此處對(duì)仿真條件進(jìn)行說(shuō)明，設(shè)定系統(tǒng)效能仿真的安全水平目標(biāo)值為90。通過(guò)前期對(duì)該單位各子系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀效能的評(píng)估，得到其安防系統(tǒng)效能初始值為68.51，遂通過(guò)安全投入來(lái)提升安全效能。根據(jù)企業(yè)臺(tái)賬設(shè)定安全投入為20萬(wàn)/月，即TR=20(無(wú)量綱)，仿真時(shí)間為48個(gè)月。

3.2 模擬仿真的輸出及結(jié)果分析

綜合以上各條件，利用VensimPLE進(jìn)行模擬仿真，得到如圖3仿真趨勢(shì)圖。

從圖3可以看出，隨著時(shí)間的變化安全防范系統(tǒng)效能水平逐漸提升，并且提升的速度逐漸放緩。根據(jù)圖4的輸出數(shù)據(jù)，安全防范系統(tǒng)效能值在第40個(gè)月的時(shí)候才達(dá)到目標(biāo)水平，表明持續(xù)的安全投入是安全防范系統(tǒng)效能提高的前提條件。

表2 模型參數(shù)取值

圖3 安防系統(tǒng)效能仿真趨勢(shì)圖

通過(guò)Vensim PLE仿真,還可以得到各個(gè)子系統(tǒng)效能變化趨勢(shì)圖，如圖5所示。由圖5可知，人力防范效能、實(shí)體防范效能、技術(shù)防范效能增加較快，而安全管理效能及應(yīng)急響應(yīng)效能增加較慢，說(shuō)明安防系統(tǒng)的安全投入對(duì)人防、物防、技防3種防范手段效能的提升較為明顯，而對(duì)安全管理與應(yīng)急響應(yīng)等非硬性因素提升較為緩慢。為此，后文設(shè)置了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

圖4 安防系統(tǒng)效能數(shù)據(jù)輸出界面圖

3.3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

通過(guò)以上仿真模擬可以直觀地看到，相對(duì)于傳統(tǒng)的人防、物防、技防等硬性安防技術(shù)手段，安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的效能值提升較為緩慢，但這不代表可以減少甚至取消這兩方面的相關(guān)投入，為此專門(mén)設(shè)置了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在以下幾組方案中安全投入保持不變，只是通過(guò)改變不同子系統(tǒng)投入的比例并比較仿真結(jié)果，需要說(shuō)明的是對(duì)比方案中的投入比例值只反映投入的力度與趨勢(shì)變化，不具有具體指導(dǎo)意義。

表3 安全投入不同比例方案

按照表3中方案進(jìn)行相關(guān)參數(shù)修改，并在仿真軟件中復(fù)合模擬得到各方案下安防系統(tǒng)效能水平變化圖，如圖6所示。不同方案下得到的曲線變化趨勢(shì)大致相同，隨著時(shí)間推移，各方案下安防系統(tǒng)效能的變化量逐漸在曲線上顯現(xiàn)出來(lái)，結(jié)果表明：不同安全投入比例對(duì)子系統(tǒng)效能的增長(zhǎng)存在影響，并最終導(dǎo)致了安防系統(tǒng)效能值不同的變化趨勢(shì)。

圖6 不同方案下系統(tǒng)效能水平變化趨勢(shì)圖

由圖7所示的對(duì)比仿真輸出數(shù)據(jù)，可以看出：原方案、方案1、方案2、方案3以及方案4分別在第40、48、36、33、47個(gè)月到達(dá)目標(biāo)值(90)。對(duì)比原方案，在同樣是達(dá)到目標(biāo)水平的情況下，方案1是同等比例投入，結(jié)果要比原方案延遲至少8個(gè)月。方案2是將安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的投入比例增加至0.38和0.22，結(jié)果比原方案提早4個(gè)月。方案3是對(duì)安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的投入比例分別加強(qiáng)了至0.40和0.25，結(jié)果比原方案進(jìn)一步提前了7個(gè)月。而方案4則將安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的安全投入比例降至了0.24和0.11,此時(shí)人、物、技3部分的投入比例相應(yīng)提升，結(jié)果發(fā)現(xiàn)比原方案延遲了7個(gè)月。

圖7 對(duì)比仿真下系統(tǒng)效能數(shù)據(jù)輸出界面圖

由方案1與原方案對(duì)比可得：安全投入一定時(shí)，均等投入的做法不可取，會(huì)使有限的安全投入資源造成浪費(fèi)。

方案2、3、4一起與原方案對(duì)比可得：安全投入一定時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的投入有利于提高安防系統(tǒng)整體的效能。

綜上所述，目前該單位安防系統(tǒng)提升安全效能的工作重點(diǎn)應(yīng)放在進(jìn)一步提升安全管理和突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)與處置能力方面。

4 結(jié)論

根據(jù)上文對(duì)該單位安防系統(tǒng)效能的模擬仿真以及仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本文所得基本結(jié)論如下：

(1)根據(jù)所得各因素權(quán)重大小可知，在5大子系統(tǒng)中對(duì)安防系統(tǒng)效能影響的大小排序依次為人力防范子系統(tǒng)、技術(shù)防范子系統(tǒng)、實(shí)體防范子系統(tǒng)、安全管理子系統(tǒng)、應(yīng)急響應(yīng)子系統(tǒng)。

(2)企業(yè)在安防系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，安全效能的提升離不開(kāi)長(zhǎng)期安全資金的投入。

(3)安防系統(tǒng)建設(shè)的安全投入一定時(shí)，均等投入效果最差，決策管理者必須結(jié)合實(shí)際情況差異化的給與投入排序，才能在較短的時(shí)間內(nèi)使安防系統(tǒng)的效能提升到目標(biāo)水平。

(4)安防系統(tǒng)建設(shè)的安全投入一定時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)安全管理與應(yīng)急響應(yīng)的投入。改善安全管理體制與應(yīng)急響應(yīng)水平后，可以更加順暢高效地聯(lián)動(dòng)人、物、技3種手段進(jìn)行防范，有利于快速提高安防系統(tǒng)整體的效能。