煤炭企業(yè)安全投入優(yōu)化分析

邢媛媛，張飛飛

（太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院，山西 陽(yáng)泉 045000）

煤炭企業(yè)安全投入優(yōu)化分析

邢媛媛，張飛飛

（太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院，山西 陽(yáng)泉 045000）

煤炭企業(yè)投入不足和不合理是造成當(dāng)前我國(guó)煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻的主要原因。作者提出了煤炭企業(yè)安全投入決策的優(yōu)化模型，對(duì)煤炭企業(yè)安全保障度的量化、安全投入數(shù)量的確定、安全投入方向的選擇、安全投入結(jié)構(gòu)的安排等一系列問(wèn)題，進(jìn)行了研究，提出了自己的觀點(diǎn)，對(duì)煤炭企業(yè)安全投入的理論與實(shí)踐有借鑒意義。

安全投入；安全保障度；優(yōu)化

1 安全投入與安全成本的關(guān)系

安全投入是指為了提高企業(yè)的系統(tǒng)安全性，控制危險(xiǎn)源，提高作業(yè)安全系數(shù)，改善作業(yè)環(huán)境、消除事故隱患，治理塵毒作業(yè)區(qū)的全部費(fèi)用。安全成本是指實(shí)現(xiàn)安全所消耗的人力、物力和財(cái)力的總和。安全成本包括為保證安全而支出的一切費(fèi)用和因安全問(wèn)題而產(chǎn)生的一切損失費(fèi)用之和。因此，在煤炭生產(chǎn)中發(fā)生的與安全有關(guān)的費(fèi)用和損失，對(duì)其單獨(dú)核算、研究和匯總，總稱(chēng)為安全成本。企業(yè)安全成本由安全投入和安全事故經(jīng)濟(jì)損失兩部分構(gòu)成。

2 安全投入優(yōu)化流程

2.1 煤炭企業(yè)安全保障度的量化

在不考慮地質(zhì)條件、開(kāi)采條件和自然災(zāi)害條件等因素的影響下，度量安全保障度的指標(biāo)是“煤炭產(chǎn)量”與“事故損失費(fèi)用”總和。

煤炭企業(yè)安全保障度=煤炭產(chǎn)量/事故損失費(fèi)用

“煤炭企業(yè)安全保障度”用“煤炭產(chǎn)量”與“事故損失費(fèi)用”的比值衡量，表明用“多少安全事故代價(jià)”實(shí)現(xiàn)了“這么多產(chǎn)出”的經(jīng)濟(jì)意義。其比值越大，說(shuō)明用“較少的代價(jià)”實(shí)現(xiàn)了“更多的產(chǎn)出”。

2.2 安全事故損失模型的建立

事故損失包括直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失兩部分。建立安全事故經(jīng)濟(jì)損失模型如下：式中：Y為安全事故經(jīng)濟(jì)損失；pi（i=1，2，…）為對(duì)第i項(xiàng)因素的安全投入量；R為表示當(dāng)時(shí)企業(yè)的職工人數(shù)數(shù)量；Q為企業(yè)當(dāng)年生產(chǎn)總產(chǎn)值；t為時(shí)間變量，用以表示技術(shù)進(jìn)步情況。

函數(shù)式（1）應(yīng)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：

第一條件 Y=F（p1，p2，…，pn，Q，R，t）＞0；

第三條件

即各安全分項(xiàng)項(xiàng)目投入對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全具有無(wú)限重要性。

2.3 安全投入非線(xiàn)性?xún)?yōu)化模型的建立

安全成本（C）等于安全投入總額與安全事故經(jīng)濟(jì)損失之和。

因此，建立安全事故損失不超過(guò)k條件下，可建立安全投入非線(xiàn)性?xún)?yōu)化模型如下：

2.4 安全投入最優(yōu)化模型求解

安全事故經(jīng)濟(jì)損失模型函數(shù)式（1）為一般非線(xiàn)性函數(shù)，安全投入優(yōu)化模型式（3）是有約束的非線(xiàn)性多元函數(shù)，可借助Lingo軟件對(duì)模型求解，在達(dá)到預(yù)期安全保障度的條件下，得出企業(yè)對(duì)各安全項(xiàng)目最優(yōu)投入分量pi（i=1，2，…）,以及企業(yè)最優(yōu)安全投入總量。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 研究對(duì)象基本情況

該煤炭企業(yè)屬?lài)?guó)有大型煤炭企業(yè)。礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤系巖層含水性弱，開(kāi)采技術(shù)條件優(yōu)越，屬高瓦斯礦井。安全上建立了KJ90安全監(jiān)控系統(tǒng)及束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。礦井設(shè)計(jì)能力為400萬(wàn)t/a。

3.2 安全保障度與安全成本的關(guān)系

經(jīng)過(guò)調(diào)查取得有關(guān)該礦1998-2008年的安全成本、煤炭產(chǎn)量資料，對(duì)其進(jìn)行整理，結(jié)果如表1所示。

表1 該礦安全成本構(gòu)成

3.2.1 安全損失費(fèi)用與安全保障度關(guān)系及其擬合曲線(xiàn)

根據(jù)該礦安全損失費(fèi)用和安全保障度的資料，輸入STATA軟件，得到擬合曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

由圖1擬合結(jié)果表明：隨著安全保障度（x）的提高，安全損失費(fèi)用（y）呈逐漸減少的趨勢(shì)，即在煤炭企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中事故發(fā)生的數(shù)量和頻率以及損失隨著保障度的提高是逐漸減少的。

3.2.2 安全投入與安全保障度關(guān)系及其擬合曲線(xiàn)

根據(jù)該礦安全投入和安全保障度的資料，輸入STATA軟件，可得結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 安全損失費(fèi)用與安全保障度的擬合曲線(xiàn)

圖2 安全投入與安全保障度的擬合曲線(xiàn)

由圖2可知，該煤炭企業(yè)的安全投入與安全保障度的關(guān)系可以劃分為三個(gè)階段，安全保障度提高的速度明顯減慢，但始終保持在0.4左右?？梢?jiàn)，只有安全投入達(dá)到一定規(guī)模時(shí)才能起到提高安全保障的作用，但并不是安全投入越多越好。

3.3 安全投入非線(xiàn)性?xún)?yōu)化模型的建立

經(jīng)過(guò)調(diào)查取得該礦1999-2008年間的各項(xiàng)的安全投入資料，如表2所示。

表2 該礦1999-2008年的安全投入資料

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，利用STATA軟件對(duì)企業(yè)安全投入額與事故經(jīng)濟(jì)損失的自然對(duì)數(shù)進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸，從而得到該企業(yè)安全事故損失模型：

企業(yè)安全成本C等于安全投入總額與安全事故經(jīng)濟(jì)損失之和。

建立企業(yè)在確保事故經(jīng)濟(jì)損失不超過(guò)k（萬(wàn)元）的條件下，追求安全負(fù)擔(dān)最小化的安全投入優(yōu)化模型：

3.4 K值的確定

根據(jù)該煤炭企業(yè)2009年生產(chǎn)預(yù)計(jì)和整個(gè)煤炭企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，在2009年投入安全資產(chǎn)和管理費(fèi)用5 500萬(wàn)元，可以確定該煤炭企業(yè)的安全保障度應(yīng)為0.471左右?？傻冒踩珦p失費(fèi)用為750萬(wàn)元左右。根據(jù)安全保障度的定義可得，安全保障度為0.471時(shí)，產(chǎn)量為353.25萬(wàn)噸。該礦的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為400萬(wàn)噸，將安全保障度提高為0.5，則每年安全資產(chǎn)和管理費(fèi)用投入應(yīng)為5800萬(wàn)元左右。因此，將K值確定為700萬(wàn)元。

3.5 安全投入模型最優(yōu)化求解

下面用lingo軟件處理有約束的非線(xiàn)性多元函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。取K=700萬(wàn)元，計(jì)算得出該煤炭企業(yè)最優(yōu)投資額為5 045.115萬(wàn)元，最優(yōu)的投入分配投資方案為p1=2 246.541萬(wàn)元，p2=577.7139萬(wàn)元，p3=526.91萬(wàn)元，p4=1 083.856萬(wàn)元，p5=610.0945萬(wàn)元，企業(yè)期望的安全成本為5745.115萬(wàn)元。即企業(yè)按此分項(xiàng)投資方案，安全投入5 045.115萬(wàn)元，可在事故損失不超過(guò)700萬(wàn)元的前提下，實(shí)現(xiàn)該煤炭企業(yè)安全成本最小化5745.115萬(wàn)元。

4 總結(jié)

本文所構(gòu)建的安全投資最優(yōu)化模型有很強(qiáng)的實(shí)用性和優(yōu)越性，特別是對(duì)大型煤炭企業(yè)進(jìn)行正確有效的安全總投資和安全分項(xiàng)投資計(jì)劃和決策，提供依據(jù)。該煤炭企業(yè)是現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井，安全程度在同行業(yè)中較高，但是從其1999年到2008年的安全投入中可以看到，投入總額逐年增加，但安全事故控制效果并不顯著。從模型可看出，企業(yè)歷年在生產(chǎn)安全方面的投入較多，而忽視技術(shù)研發(fā)的投入；在企業(yè)安全管理投入較多，特別是勞保用品和安全管理人員日常開(kāi)支占很大部分，且逐年遞增速度很快，而安全教育培訓(xùn)費(fèi)用所占比例較少。因此，安全投資決策的正確選擇是企業(yè)改善安全狀況的主要途徑。

[1] 羅云.安全經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.3:3-58.

[2] 王大業(yè)，王琦.安全投資優(yōu)化分配模型的建立及其應(yīng)用[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2002，32（6）:3-4.

[3] 李雅瓊，楊世勇.煤炭企業(yè)安全成本的界定問(wèn)題探討[J].內(nèi)蒙古煤炭科技，2008（5）:2-5.

[4] Gambatese J,Hinze J,Haas C.Tool to design for construction worker safety[J].Journal of Architectural Engineering,ASCE,1997（3）:32-41.

[5] 周維，葉義成，周德紅.煤炭企業(yè)安全成本與安全投資比例優(yōu)化分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2007，33（9）:3-5.

Abstract:The optimization model of safety investment decision-making is presented.The author also studies the quantization of safety insurance degree,determination of investment quantity,selection of direction,and arrangement of structure,which is beneficial to theory and practice of safety investment in coal enterprises.

Keywords:safety investment;safety insurance degree;optimization

編輯：劉新光

Optimization Analysis on Safety Investment of Coal Enterprises

XING Yuan-yuan,ZHANG Fei-fei

（Yangquan Institute,Taiyuan University of Technology,Yangquan Shanxi 045000,China）

TD79

A

1672-5050（2010）08-0036-03

2010-04-23

邢媛媛（1981—），女，山西原平人，碩士，助教，主要從事安全經(jīng)濟(jì)及安全評(píng)價(jià)。