安全系統(tǒng)工程在煤礦安全管理中的應(yīng)用

劉建華，崔俊宏,宋曉燕

(1.內(nèi)蒙古煤礦安全培訓(xùn)中心，內(nèi)蒙古 包頭 014060;2.山東省濟(jì)寧市煤礦職工培訓(xùn)中心,山東 濟(jì)寧 272000 3.華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京 東燕郊 101601)

0 引言

隨著我國加入WTO，粗放型的安全生產(chǎn)已不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的要求，尤其是煤炭企業(yè)如何解決事故多發(fā)、安全管理水平低下的問題是企業(yè)生存和發(fā)展的前提。因此，運(yùn)用現(xiàn)代化管理知識、管理手段搞好安全至關(guān)重要。安全系統(tǒng)工程學(xué)[1]就是煤礦在建立現(xiàn)代企業(yè)制度后推行和應(yīng)用的一門新興學(xué)科，它從系統(tǒng)整體出發(fā)，分析研究系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素及其相互關(guān)系，從而使系統(tǒng)達(dá)到“安全、經(jīng)濟(jì)、高效”。作者運(yùn)用先進(jìn)的人—機(jī)—環(huán)境安全系統(tǒng)工程理論，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方法開展對煤礦系統(tǒng)安全性的研究，具有重要的理論意義和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人—機(jī)—環(huán)境的不安全因素分析

1.1 人的不安全因素分析

1.1.1 人不安全行為產(chǎn)生的機(jī)理

從操作者的角度看，人的行為模式可表示為[2]：S-O-R，即刺激—心理加工—行為，如果把人腦看成一個(gè)加工系統(tǒng)，則輸入的是刺激，輸出的是行為。根據(jù)上述行為模式，從生產(chǎn)行為的角度看，人的不安全行為主要是由于人感知環(huán)境信息的失誤、人大腦處理信息時(shí)作出錯(cuò)誤的決策、動(dòng)作器官?zèng)]能完成指定動(dòng)作三方面原因引起的。

1.1.2 人不安全行為產(chǎn)生的原因

根據(jù)人行為的S—O—R模式，生產(chǎn)中人、機(jī)器、環(huán)境之間的關(guān)系可用圖1表示。

圖1 人—機(jī)—環(huán)境關(guān)系圖

從人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系深入分析人不安全行為的原因，主要是由于人的心理、生理、管理決策、社會(huì)環(huán)境以及人機(jī)界面設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)等多方面引起的。其中人心理方面的原因主要指人的氣質(zhì)、性格和情緒等；人生理方面的原因主要指人各種能力的限度，包括人的知覺、感覺、反應(yīng)速度、體力等；管理決策方面的原因主要指不合理的作業(yè)時(shí)間，作業(yè)計(jì)劃等；社會(huì)環(huán)境的原因包括物理環(huán)境和人際環(huán)境，即作業(yè)場所和人際關(guān)系的好壞；人機(jī)界面設(shè)計(jì)方面的原因主要指人機(jī)功能分配不當(dāng)，工程設(shè)計(jì)上的不合理使人易失誤等。

煤礦是特殊行業(yè)，煤礦作業(yè)的艱苦性、高危性，井下作業(yè)條件的多變性、復(fù)雜性，作業(yè)操作的粗放性，給人的心理、生理帶來多方面影響，通常礦工存在被動(dòng)應(yīng)付的逆反心理、恐懼心理、聽天由命的迷信宿命心理、湊合、應(yīng)付的僥幸心理。

1.1.3 人的不安全行為對人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)整體安全性的影響

在人、機(jī)、環(huán)境三要素中，人是決定的因素。人的素質(zhì)、人的行為、人的能動(dòng)性和可靠性決定著安全生產(chǎn)管理的方方面面。統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)今世界上所有系統(tǒng)失效中，約有70%～90%直接或間接源于人的失誤。人的不安全行為是導(dǎo)致人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程整體安全性失效的最重要因素，預(yù)防人因失誤對于提高人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的安全性是非常重要的。

1.2 機(jī)的不安全因素分析

1.2.1 機(jī)不安全狀態(tài)產(chǎn)生的機(jī)理

機(jī)的不安全狀態(tài)是指那些曾經(jīng)引起過事故、或可能引起事故的機(jī)械的狀態(tài)，它是造成事故的直接原因。

1.2.2 機(jī)不安全狀態(tài)產(chǎn)生的原因

煤礦井下生產(chǎn)，勞動(dòng)工具、材料設(shè)備、設(shè)施等比較多，而工作空間又相對狹小，物的不安全因素對安全的影響也比較突出。主要表現(xiàn)在[3]：①設(shè)備、工具、材料等在使用過程出現(xiàn)故障造成事故。②安全保護(hù)設(shè)施制造質(zhì)量達(dá)不到要求，或使用過程維護(hù)不及時(shí)，造成靈敏度低、可靠性不強(qiáng)，達(dá)不到控制事故的目的。③在生產(chǎn)過程中，勞動(dòng)工具、機(jī)器設(shè)備等和人的動(dòng)作不協(xié)調(diào)，信息交流不充分、不及時(shí)，人的錯(cuò)誤指令導(dǎo)致勞動(dòng)工具、機(jī)器設(shè)備的誤動(dòng)作。④作業(yè)現(xiàn)場設(shè)備、工具、物料等存放不當(dāng)，使其處于不安全狀態(tài)，對作業(yè)人員造成傷害。⑤技術(shù)裝備落后，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差。

1.2.3 機(jī)的不安全狀態(tài)對人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)整體安全性的影響

在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中，人是決定因素，機(jī)是重要因素。根據(jù)日本勞動(dòng)省的統(tǒng)計(jì)，在所有的勞動(dòng)事故中，由于機(jī)械設(shè)備方面的原因造成的事故占35.2%～36.5%，因此，深入研究機(jī)與事故之間的關(guān)系，對提高系統(tǒng)的安全性具有重要意義。

1.3 環(huán)境的不安全因素分析

1.3.1 環(huán)境影響安全生產(chǎn)的機(jī)理

工作場所的環(huán)境對工人的操作行為有著非常重要的影響，良好的工作環(huán)境能為職工創(chuàng)造舒心的工作氛圍，有利于安全生產(chǎn)。惡劣環(huán)境通過作用于人體產(chǎn)生人體效應(yīng)(生理的、病理的、工效的和心理的)而影響到工人的健康和工作效率，甚至危及人的生命[4]。

1.3.2 環(huán)境影響安全生產(chǎn)的因素

煤礦地下作業(yè)，自然環(huán)境極差，勞動(dòng)條件惡劣，存在高溫、高濕、低壓、振動(dòng)、噪聲、粉塵及有害氣體，還有水災(zāi)、火災(zāi)及瓦斯爆炸等多種環(huán)境因素(自然、人為的、常態(tài)的、異常的)，它們時(shí)刻威脅著井下人員的生命安全和身心健康。據(jù)國外有關(guān)科研機(jī)構(gòu)對150種職業(yè)的作業(yè)環(huán)境調(diào)查，礦山地下作業(yè)環(huán)境人的精神負(fù)擔(dān)為8.3級，居各行業(yè)之首。

1.3.3 環(huán)境的不安全因素對人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)整體安全性的影響

在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中，環(huán)境是影響系統(tǒng)安全的又一個(gè)重要因素。煤礦井下工作環(huán)境惡劣，突變因素較多，如果不能充分考慮環(huán)境因素的影響，煤礦生產(chǎn)就難以保證在安全、高效、經(jīng)濟(jì)下運(yùn)行。

2 煤礦系統(tǒng)安全性模糊綜合評判

事故的發(fā)生是多因素綜合作用的結(jié)果，人、機(jī)、環(huán)境三大因素之間的關(guān)系尚未明確，因此，選用模糊數(shù)學(xué)方法對煤礦系統(tǒng)的安全性進(jìn)行綜合評判。

2.1 建立安全評價(jià)指標(biāo)體系

通過前面對系統(tǒng)安全性的分析，確定人、機(jī)、環(huán)境為影響系統(tǒng)安全的第一層次因素；影響人、機(jī)、環(huán)境的因素為第二層次因素，共有平均工齡、平均年齡等12個(gè)子因素組成。評價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)參見表1。

2.2 建立因素集與評判集

由煤礦人—機(jī)—環(huán)境安全評價(jià)指標(biāo)體系可得到因素集如下[5]：第一層次因素集為：U={U1，U2，U3}；第二層次因素集為：U1={u11，u12，u13，u14}；U2={u21，u22，u23}；U3={u31，u32，u33，u34，u35}。

煤礦人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的評判集Vi={4A，3A，2A，A}其中，4A為優(yōu)；3A為良；2A為合格；A為不合格。

2.3 確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

權(quán)重確定過程的正確與否，直接決定著評價(jià)結(jié)果的正確性，對第一層次的因素權(quán)重的確定采用專家評分法，第二層次的因素權(quán)重的確定采用兩兩對比法，權(quán)重確定結(jié)果見表1。

表1 煤礦人—機(jī)—環(huán)境安全系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3 應(yīng)用研究

3.1 煤礦人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)單因素模糊評判

以王莊煤礦為例，采用評委評分法抽取10人組成安全專家組，分別對人—機(jī)—環(huán)境一級指標(biāo)下的12個(gè)單因素評價(jià)，得到評價(jià)集，見表2。

表2 煤礦人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)評價(jià)集

分別對人、機(jī)、環(huán)境各單因素進(jìn)行評判，首先對煤礦系統(tǒng)人的因素評判，已知人的因素指標(biāo)權(quán)重A1= {0.11，0.27，0.37，0.25}，由專家評價(jià)得到

3.2 煤礦人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)二級模糊評判

已知A={0.60，0.25，0.15}，把R看作U={U1，U2，U3}的評判矩陣，再同上做模糊變換，歸一化處理得B′= (0.298，0.224，0.224，0.254)，按照最大隸屬度原則，該煤礦系統(tǒng)的安全狀況為“合格”。由于評語集具有一定的模糊性，可把各種等級以百分制劃分為4個(gè)區(qū)間：V={4A(優(yōu)秀：90～100)，3A(良好：75～89)，2A(合格：60～74)，A(不合格：0～59)。

設(shè)抉擇評判集中各等級的參數(shù)列向量C = (95，80，65，30)，則S =B′·CT

=0.298×95+0.224×80+0.224×65+0.254×30=71.77

則該煤礦系統(tǒng)評價(jià)的最后得分為71.77分，參照煤礦系統(tǒng)安全評價(jià)等級，該煤礦系統(tǒng)的安全狀況為“合格”等級。該煤礦系統(tǒng)能夠在安全的情況下運(yùn)行，但在人—機(jī)—環(huán)境方面還存在一定的安全隱患，需要在煤礦生產(chǎn)過程中不斷加以完善，針對不同的安全隱患，制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施。

4 結(jié)論

1) 煤礦安全系統(tǒng)最關(guān)鍵的影響因素是工作人員的安全性，要想提高工作人員的安全性，就必須強(qiáng)化對人的優(yōu)選、培訓(xùn)和教育(人適機(jī))。

2) 提高機(jī)械子系統(tǒng)的安全性在于提高管理水平，加強(qiáng)設(shè)備的檢修和維護(hù)，降低設(shè)備的故障率。另外，還要在設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝階段充分考慮人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程要求，處理好機(jī)宜人、人適機(jī)、環(huán)適機(jī)等，使設(shè)備達(dá)到本質(zhì)安全化。

3) 工作地點(diǎn)作業(yè)環(huán)境直接影響到人的作業(yè)安全性，因此，改善作業(yè)環(huán)境，可以提高人的作業(yè)安全性。

4) 應(yīng)用模糊綜合評價(jià)對煤礦安全的人、機(jī)、環(huán)境因素進(jìn)行了多層次綜合評判，能夠得到定性和定量的評價(jià)結(jié)果，結(jié)果直觀、科學(xué)、合理、可靠。

5) 煤礦安全管理工作是一項(xiàng)長期、艱巨、復(fù)雜的工程，應(yīng)用安全系統(tǒng)工程管理，具有整體化、綜合化、科學(xué)化的特點(diǎn),它為煤礦安全管理工作提供了有效途徑,為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PDCA的循環(huán)模式提供保障，確保安全管理工作持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展。

[1] 李會(huì)青. 安全系統(tǒng)工程學(xué)在煤礦安全管理中的應(yīng)用[J]. 山西焦煤科技， 2005,6(2)：61-62.

[2] 丁克舫，張洪斌, 羅喜文. 井下環(huán)境在人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)中的作用[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000,19(2)：130-132.

[3] 王培潤，南化鵬，徐瑞銀. 淺談“人、機(jī)、環(huán)”對煤礦安全生產(chǎn)的影響[J].煤礦安全，2005,36(9) ：71-73.

[4] 楊玉中，吳立云，張強(qiáng). 人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)工程在井下運(yùn)輸安全中的應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保， 2005,31(5)：49-51.

[5] 李鶴鵬，賈進(jìn)章. 安全系統(tǒng)工程在煤礦安全管理中的應(yīng)用與研究[J].2009,28(1)：4-6.