安全信息認知（SIC）模型在冶金行業典型事故中的運用研究＊

■ 宋品芳 吳超

中南大學 資源與安全工程學院 長沙 410083

0 引言

冶金工業有著悠久的發展歷史，在我國國民經濟發展過程發揮著不可替代的作用，而冶金生產過程特有的工藝設備復雜、重大危險源點多面廣、作業環境惡劣等特點使得冶金行業存在不少安全事故隱患，同時導致冶金工業的安全管理和安全事故防控工作難度更大[1]。絕大生產安全事故都是由人的不安全行為導致的，而人的不安全行為大多數由于安全信息失真或不對稱引起的，通過分析安全信息的流動可揭示安全事故的致因機理。因此，借助安全信息認知模型從安全信息流動的視角對冶金行業典型事故進行分析具有重要意義。

多年來，國內外學者已對安全模型做了許多系統的分析，如文獻［2～7］的綜述。吳超、黃浪等[8]基于安全科學和大安全觀的視角，以系統安全為切入點，提出安全模型的“正向構建”范式，并構建廣義安全模型。吳超[9]指出信息作為使系統人－機－環－管等要素以及不同系統之間建立關聯的唯一紐帶，那么，以其為著眼點研究和構建安全模型，方可得到具有說服力的結果。吳超[9]在構建安全信息認知通用模型時，其研究主線是安全信息認知過程，其目標問題是安全信息失真或不對稱。大量實踐表明，該模型對事故的致因分析、人的行為安全管理、系統的安全設計等具有重大的理論指導意義和推廣運用價值[9]。

圖1 冶金人群的行為安全管理方案

基于此，本文以冶金安全為研究對象，基于安全信息認知通用模型，通過對冶金安全事故致因機理、冶金人群行為安全管理和冶金安全事故防控等進行理論分析來奠定理論基礎，構建冶金系統安全信息認知模型并分析模型的內涵和意義，并將所建模型應用于具體冶金煤氣中毒事故分析中，對冶金系統“真信源—信源載體—感知信息—認知信息—響應動作”的事件鏈依次進行分析，開展7個事件之間故障的定性和定量分析，確定冶金煤氣中毒事故的事故機理并制定相應的防控措施。

1 理論基礎

1.1 冶金安全事故致因機理

一個復雜系統的安全綜合管理涉及“人—機—環—管”四要素，即人的行為、物（機）的狀態、作業環境和管理構成冶金安全系統的四個要素，其中人的因素包括：人的操作、決策、心理等；物（機）的因素包括：高壓高溫設備及大體積設備的配備、選型、安裝、維護、位置、有效性等；環境因素包括：粉塵密集、煤氣堆積、蒸汽溫度高等惡劣的作業環境等；管理因素包括：組織設置的合理性、規章制度的可行性等[10]。

人、機、環境、管理這四大因素之間存在如下影響：（1）人與機：作業人員操作設備的熟悉程度和各種設備對作業人員的影響；（2）人與環境：生產過程特有的粉塵密集、煤氣堆積、蒸汽溫度高等惡劣的環境因素對作業人員有較大的影響，以及作業人員對該環境的適應程度；（3）環境與機：惡劣的作業環境對各種設備的性能的影響，設備在使用過程中的環保問題；（4）綜合：冶金生產過程中人、機、環境之間的關系錯綜復雜，而管理因素幾乎覆蓋到冶金人群、機器設備和環境等各個方面。

人是安全的主體，且具有主觀能動性，因此應該把人群當作安全管理的中心和服務對象。冶金作為一個系統，從微觀層面上可劃分為人群（可指單個的人或者多人組合）和機群（物質、機器和作業環境），冶金系統的安全狀況將受到人群、機群及它系統的影響[9]。結合上述分析，將冶金安全事故的5 種致因途徑歸納為：（1）人→物質→人；（2）人→機器→人；（3）人→環境→人；（4）人群+機群→人；（5）它系統→自系統→人。

由上述冶金安全事故致因機理可看出，人的行為、物（機）的狀態、作業環境和管理四要素對冶金系統的安全管理都至關重要。這就意味著，為實現冶金行業的安全生產，要從對冶金人群的行為安全管理、消除物（機）的不安全狀態、改善作業環境以及提高安全管理水平等方面著手。

1.2 冶金人群行為安全管理

在任何一個系統中，人可能是事故的受害者，也可能是事故的造成者，更可能是減少損失傷亡的防治者，安全系統的設計者、管理者及執行者等[8]。由人群主導系統安全性，其的不安全行為將會影響機群的不安全狀態繼而導致事故發生。因此，冶金人群的行為安全管理對于能否實現冶金系統的本質安全化具有重大意義。

影響冶金系統的人的因素包括：人的操作、指揮、職責、決策、身體、心理、其他等不安全因素。因此，本文以約束人的不安全狀態來保障人的安全、實現人的健康和舒適為目標，從人本身的影響因素、對人直接作用的影響因素、對人間接作用的影響因素3個方面入手，綜合考慮與安全相關的教育培訓、法規制度等多方面對人安全的影響，制定了如圖1所示的對冶金人群的行為安全管理方案。

圖2 冶金安全事故防控管理方案

1.3 冶金安全事故防控管理

為保障冶金人群的安全、實現其的健康和舒適，進而實現冶金行業的安全生產，本文從控制人的不安全行為、消除物的不安全狀態以及強化事故應急管理3 個方面對冶金系統進行事故預防與控制管理，并制定如圖2所示的管理方案。

大量的實踐證實，倘若抓好控制人的不安全行為、消除物的不安全狀態并建立完善的應急救援體系的工作，就能從根本上預防事故的發生或者減少事故的損失[12]，實現本質安全，進而保證冶金行業的安全生產。

2 冶金安全信息認知模型的構建

吳超[9]在構建安全信息認知通用模型時，其研究主線是安全信息認知過程，其目標問題是安全信息失真或不對稱，最終構建了包含7 個關鍵事件、6 個時間狀態、5級信息失真和4級信息傳播的安全信息認知通用理論模型。由該模型可知，安全信息認知過程主要是由“真信源—信源載體—感知信息—認知信息—響應動作”的事件鏈構成，每兩個關鍵事件間可能形成了信息失真或不對稱[9]。因此，本文將從“真信源—信源載體—感知信息”與“感知信息—認知信息”的信息失真或信息不對稱等方面來構建冶金系統安全信息認知模型。

2.1 真信源—信源載體—感知信息

把真信源轉化成信源載體，即信宿（冶金人群）要感知的真實東西（指人可見的物體，以及人不可見的物體，如現象、事件、法規等）的危險特性，并把這些信息轉換成人可以感知的載體信息，如光、聲、熱、色等。從信源載體到被信宿感知的信息（通常指人的感知器官獲得的信息）失真或信息不對稱，是安全信息認知模型關注的重點，也是人機界面研究的重點[9]。通過采用安全可視化，即把物質危害的真信源可視化、數字化等，其主要工具有文字、顏色、照片、標識牌、禁止線、路線圖等，從而降低“信源載體—感知信息”階段的信息失真或信息不對稱[9]。

一方面，冶金企業的部分機械設備陳舊落后，對外國引進的生產設備進行的改造也存在一定的差距，落后的生產設備給冶金生產造成安全隱患。另一方面，由于冶金行業具有涉及面比較廣、工藝復雜以及設備門類眾多的特點，冶金人群（個人、企業、行業和政府等）的素質、制度的合理性、安全標識等的有效性等都會影響冶金人群可以感知的載體信息與需要感知的真實東西之間是否存在信息失真或者不對稱?；谝陨戏治?，構建如圖3 的冶金系統“真信源—信源載體—感知信息”模型。

由圖3 可看出，從“信息層”、“事件層”、“要素層”、“思想層”以及“措施層”5 個層次依次對“真信源—信源載體—感知信息”階段進行分析，可掌握由安全信息失真或不對稱引發的事故致因機理，另外還能為事故的調查、防控、及系統的安全設計等提供理論基礎。值得一提的是，從措施層可看出，每一階段都需要提高冶金人群的綜合素質，這也體現了人是安全的主體，應該把人群當作中心和服務對象的理念。

圖3 冶金系統“真信源—信源載體—感知信息”模型

2.2 感知信息—認知信息

感知信息指的是信宿能夠感知的信息，而認知信息則指信宿對感知信息進行檢測、轉換、重建等復雜生理和心理過程而形成的信息。感知信息轉變成認知信息階段的信息失真涉及復雜的心理和生理過程，這就會導致被信宿認知與感知的信息之間可能相同、相似、相關，也可能相異或者相反。為了降低“感知信息—認知信息”的信息失真或不對稱，可從安全認知心理學、安全教育心理學、認知科學等學科角度來診斷故障及制定相應的措施[9]。

綜合考慮冶金行業具有工藝設備復雜、重大危險源點多面廣、作業環境惡劣等特點，冶金行業的安全生產不僅要根據有關規范，結合自身特點，制定并嚴格執行安全管理制度，還要通過加強冶金人群的安全教育以及技術人員的技能培訓，提高其安全意識、技能水平和應急處置能力。綜合上述分析，構建如圖4的冶金系統“感知信息—認知信息”模型。

圖4 冶金系統“感知信息—認知信息”模型

由圖4可看出，被信宿感知的信息，在通過感知器官功能形成的過程中會因人因事因地因情況而有所不同，被信宿認知的信息因個人的智力、心理等也會有所差別。鑒于我國冶金行業的復雜情況，為了降低感知信息轉化成認知信息過程中的安全信息失真和不對稱，我們可以通過提高冶金人群（尤其是現場施工人員和技術人員）的綜合素質和專業技能，定期跟進冶金人群的生理和心理健康狀態，強化安全教育培訓、提高人群安全意識、營造安全氛圍等角度采取相應的措施。

3 模型的應用

3.1 冶金安全事故概況

冶金生產過程具有工藝設備復雜、重大危險源點多面廣、作業環境惡劣等特點，其既有生產工藝決定的高勢能、高熱能的危險，又有化工生產的有毒有害、高溫高壓、易燃易爆風險，如果發生安全事故，就有可能造成災難性的嚴重后果[1]。統計數據顯示，冶金行業的主要傷害包括物體打擊、高處墜落、機械傷害、起重傷害及灼燙，其中機械傷害和起重傷害發生所占比例較大且傷害程度較嚴重，中毒和窒息事故一旦發生，后果將不堪設想[1]。本文以一起冶金煤氣中毒典型事故案例為例，運用所構建的模型對該事故案例進行分析。

3.2 一起冶金煤氣中毒典型事故案例分析

2010年1月4日，河北普陽鋼鐵有限公司“1·4”重大煤氣中毒事故造成21 人死亡、9 人受傷，直接經濟損失980 萬元。普陽公司南坪煉鋼分廠在未對建設項目進行檢查驗收的情況下，同意施工單位三葉公司將3#風機煤氣管道與主管道隔斷的盲板割通，未經驗收就將水封投入使用。由于未按圖紙設計要求安裝補水管路和逆止閥，U 型水封本身存在安全隱患，U 型水封失效，且沒有U 型水封與其它隔斷裝置并用的可靠措施，煤氣柜內的煤氣泄漏，造成本次事故。

事故調查報告表明，該起事故是由企業違章作業、違規建設，施工單位未按設計要求施工、違規作業，政府相關部門安全生產監管力度不夠、履職不到位而引發的重大生產安全責任事故。

圖5 基于安全信息認知模型的事故分析

分析事故的整體情況，運用上述的基本理論，基于安全信息認知模型對河北普陽鋼鐵有限公司“1·4”重大煤氣中毒事故進行分析如圖5所示。從圖中“事故層”可發現，普陽公司在未對項目進行檢查驗收的情況下，同意三葉公司在1#轉爐停產期間將3#風機煤氣管道與主管道隔斷的盲板割通，在未經驗收的情況下，將水封投入使用。由于3#風機煤氣管道U 型水封排水閥門封閉不嚴，U 型水封內水位下降，失去阻斷煤氣的作用，煤氣柜內的煤氣通過盲板割通的方孔擊穿U 型水封，煤氣從3#風機入口人孔等部位逸出，導致2 人中毒死亡。這是事件1 的信源，同時也是整個事故的導火索。在事件1采取的響應動作引起的動作結果是1#轉爐重新開爐生產。在事件2 的現場處置過程中，參加救援的6 人由于未佩戴防護器材先后暈倒在現場，3#風機管道U 型水封的水閥被凍住，而水封逆止閥無水，3#風機電動插板閥處于開啟狀態，而閥門控制箱無電等突發事件作為信饋促使了事件3的發生。

以圖中的“致因層”為著眼點分析事故的防范措施，即圖中的“措施層”。首先，要加強冶金人群的安全教育和技術人員的技能培訓，提高冶金人群的安全意識、技能水平和應急處置能力等，即控制人的不安全行為。其次，加強建設工程項目“三同時”管理，例如加強煤氣的生產、運輸及使用等階段的安全管理等，即消除物的不安全狀態。最后，政府有關部門應嚴把項目準入關，企業應提高突發事件處置的能力等，即強化事故應急管理。通過控制人的不安全行為來預防事故的發生即對人群行為的安全管理，對人群的直接防護以及對人群的間接防護是通過消除物的不安全狀態來保證系統的本質安全化，而外圍防護和應急管理則是從強化事故應急管理的角度來制定相關措施。這與圖2所示的冶金安全事故防控管理方案是相一致的，同時證實了基于冶金安全信息認知模型對冶金煤氣中毒事故進行的分析是科學合理的，所構建的模型對冶金安全管理具有較系統全面的指導性和實踐性。

4 結論

（1）以事故致因機理、人群行為安全管理、安全事故防控管理等理論知識為基礎，結合我國冶金行業的具體情況，分別從這3個方面對我國冶金安全事故致因途徑、對冶金人群的行為安全管理、冶金安全事故防控管理進行較為系統全面的分析，為冶金安全信息認知模型的構建奠定基礎。

（2）基于由7 個關鍵事件、6 個時間狀態、5 級信息失真和4 級信息傳播構成的安全信息認知通用理論模型，主要從兩個階段的信息失真或信息不對稱入手，一是真信源轉化為信源載體再到被信宿感知階段，二是被信宿感知的信息轉化為被認知的信息階段，分析并構建相應的安全信息認知模型，分析并構建相應的安全信息認知模型。

（3）根據我國冶金安全事故概況，以一起具體的冶金煤氣中毒典型事故為例，通過運用所構建的冶金安全認知模型對煤氣中毒事故安全信息認知過程進行分析。運用結果表明，所構建的模型對冶金安全管理具有較系統全面的指導性和實踐性。