傷害事故安全信息認(rèn)知建模與機(jī)理研究*

羅通元 ，吳 超

(1.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；2.中南大學(xué) 安全理論創(chuàng)新與促進(jìn)研究中心，湖南 長沙 410083)

0 引言

人類認(rèn)識(shí)客觀世界包括研究安全科學(xué)都是經(jīng)歷了物質(zhì)、能力、信息三個(gè)步進(jìn)的認(rèn)識(shí)歷程[1]。傳統(tǒng)的認(rèn)知局限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展水平，用物質(zhì)和能量層面的認(rèn)知來解決安全科學(xué)及事故問題，但事故的本質(zhì)并非單個(gè)模型可以詮釋。根據(jù)海因里希事故法則可知，要減少傷害事故，就不可忽視傷害事故，要致力于降低一般性的傷害事故[2]。傷害事故是指發(fā)生健康損害、人身傷亡、重大財(cái)產(chǎn)損失與環(huán)境破壞的事故。傷害事故是占據(jù)事故總數(shù)的絕大多數(shù)的，根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，傷害事故往往是重特大事故的積累后果[3]。量變引起質(zhì)變用來解釋傷害事故的發(fā)生是可行的。發(fā)生一次傷害事故往往不會(huì)引起人從根本上改變不安全認(rèn)知，傷害的后果就是不斷的重復(fù)和循環(huán)，從心理上更加麻痹和放松，人們對(duì)于這些事件不容易重視，進(jìn)而會(huì)漸漸喪失安全意識(shí)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾錯(cuò)機(jī)制，很容易滋生冒險(xiǎn)和違章行為，這些都是傷害事故認(rèn)知的偏差導(dǎo)致的，為傷害事故的發(fā)生埋下了隱患。事故的后果是隨機(jī)的，但是事故的致因是一致的[4]。根據(jù)之前建立的安全信息認(rèn)知通用模型可知，人對(duì)安全信息的認(rèn)知經(jīng)歷7個(gè)過程，由于在認(rèn)知的過程中存在信息的失真或不對(duì)稱，導(dǎo)致人形成錯(cuò)誤的認(rèn)知并做出不安全行為。從行動(dòng)結(jié)果來看，造成的無傷害事故是多數(shù)的，實(shí)質(zhì)上并沒有造成傷害或破壞。

盡管許多研究者對(duì)安全模型進(jìn)行了大量研究，文獻(xiàn)[5-11]均是對(duì)安全模型進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，針對(duì)事故分析較多的是傷害事故，但是，對(duì)于傷害事故缺乏專門的理論研究，有關(guān)傷害事故的安全信息認(rèn)知模型的研究仍然為空白。根據(jù)已建立的安全信息認(rèn)知通用模型和文獻(xiàn)[12]，提出具體的以人的行為導(dǎo)致的主要結(jié)果維度考慮的傷害事故的安全信息認(rèn)知模型(Injured Accident-Safety Information Cognition，簡(jiǎn)稱IA-SIC模型)是必要和重要的。

1 傷害事故模型構(gòu)建

在安全信息通用模型[13]基礎(chǔ)上構(gòu)建出具體的IA-SIC模型，試圖解釋那些經(jīng)常發(fā)生但未引起傷害的事故機(jī)理，以更好地認(rèn)知傷害事故的本質(zhì)，提出控制和杜絕措施，從源頭上扼制其發(fā)展和傷害。為了構(gòu)建傷害事故安全信息認(rèn)知模型，有必要闡明一些相關(guān)概念。①安全信息：人與人之間、人與物之間和人與環(huán)境之間發(fā)生安全活動(dòng)時(shí)聯(lián)系的媒介；②事故：在安全信息認(rèn)知的事件過程中存在信息缺失或信息不對(duì)稱，致使信源不透明、信息傳播不真、信道不暢或信宿認(rèn)知失能等狀態(tài)后，發(fā)生了違背人意志的不期望事件。安全信息不可能沒有載體，只能由一個(gè)載體傳遞到另一個(gè)載體，安全信息永遠(yuǎn)無法與現(xiàn)實(shí)的載體分離。安全信息載體分為信源載體、信道載體和信宿載體。

基于上述描述，可以構(gòu)建出傷害事故的安全信息認(rèn)知模型，如圖1所示。

圖1 傷害事故的安全信息認(rèn)知模型Fig.1 Model of safety information cognition without injury

2 模型的內(nèi)涵

從圖1可知，建立的IA-SIC模型包含以下的內(nèi)容：

1)本模型與香農(nóng)-韋弗信息傳播模式[14]具有很大不同，后者只是注重信息傳播機(jī)理。本模型比已構(gòu)建的安全信息通用認(rèn)知模型內(nèi)容更具體和形式更豐富，在適用性上本模型是針對(duì)相應(yīng)行動(dòng)的后果上來考量構(gòu)建的，是用來解釋事故惡化程度及結(jié)果的。

2)傷害事故安全信息認(rèn)知過程是從人的認(rèn)知角度揭示事故發(fā)生的機(jī)理，從圖中可以看出傷害事故發(fā)生的幾種思路：①真信源到信源載體的信息缺失或偽信源自身缺陷；②信源載體到信道載體的信息不對(duì)稱；③信道載體到信宿載體的信息失真；④信宿載體到感覺安全信息的信息缺失；⑤感覺安全信息到認(rèn)知信息的信息衰減；⑥響應(yīng)行為的后果不可預(yù)知性。以上6種思路可作為研究傷害事故的主要途徑，通過深入分析傷害事故的致因機(jī)理進(jìn)行針對(duì)性防控。

4)IA-SIC模型將信源分為有源信源SIA和無源信源SIP是考慮到事故具有的偶然性和必然性的基本特征。從本質(zhì)上講，事故無論是傷害事故還是傷害事故都是可能發(fā)生也可能不發(fā)生的隨機(jī)事件，但是某些條件下事故的發(fā)生與否是可控可調(diào)的，有源信源就是可控的信源，無源信源則不可控。可控性代表著必然性的增強(qiáng)和偶然性的削弱，不可控則相反。事故研究中SIA是絕大多數(shù)的，而SIP少見于因不可抗力或超出人類認(rèn)知的事件或現(xiàn)象等。

5)模型中所謂的真?zhèn)涡旁词侵敢蛉说母杏X錯(cuò)位或生理心理因素產(chǎn)生對(duì)信源的實(shí)在性區(qū)別，實(shí)實(shí)在在客觀存在的能被人感知的東西就是真信源SIT，虛幻或非客體的東西就是偽信源SIF。例如高速上疾馳的汽車和真實(shí)存在的街邊建筑等是真信源；人因幻覺而“看到”的高速行駛汽車以及“海市蜃樓”都是偽信源。IA-SIC中的信源指的是一切不安全的物質(zhì)因素。

6)信道CI分為外部信道CIE和內(nèi)部信道CII，前者是與人無關(guān)的外界物質(zhì)、環(huán)境和能量的安全信息傳遞過程中的信道，是物質(zhì)不安全狀態(tài)的傳播媒介，如空氣、電線和水等；后者是人體自身的神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)，如神經(jīng)元及其回路。信道在傷害事故中對(duì)人的防護(hù)起到重要作用，信道的通斷有無決定事故對(duì)人的影響程度。

7)信躁NS在IA-SIC模型中是對(duì)信道CI直接作用的，是信息傳遞中的各種干擾因素。對(duì)安全信息的影響可能在信源、信道和信宿及其內(nèi)部，對(duì)安全信息載體的影響是最直觀的。噪音無處不在，噪音的影響效果都是具有負(fù)效應(yīng)的，也就是說，可能削弱或改變安全信息的內(nèi)容及功能。對(duì)于傷害事故而言，信躁就是一切導(dǎo)致事故發(fā)生的負(fù)面因素和干擾因子。

8)安全信息在人的大腦中的認(rèn)知經(jīng)歷感覺、知覺和最終的形成認(rèn)知過程。感覺信息到知覺信息需經(jīng)歷整體的加工和形成完整屬性認(rèn)知，感覺到不安全再形成不安全狀態(tài)認(rèn)知要后天培養(yǎng)。知覺安全信息經(jīng)過加工形成認(rèn)知信息，認(rèn)知信息是指導(dǎo)行為的最重要信息，認(rèn)知信息因人而異，是與人年齡、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等密切相關(guān)的。傷害事故中人的認(rèn)知信息起到避免傷害但不足以避免事故的信息作用。

9)響應(yīng)動(dòng)作是人對(duì)不安全狀態(tài)和自身環(huán)境刺激做出的反應(yīng)，常用的動(dòng)作如手、指、腕、臂、身、腿、腳等部位做出的碰、觸、抓、放、踏、走、壓、按、旋、彎、起、坐等動(dòng)作[13]。動(dòng)作的結(jié)果往往有避免傷害事故及傷害事故發(fā)生兩種，對(duì)于事故是否發(fā)生很大程度上取決于人的行為。有些事故發(fā)生卻不帶來人身傷害，是因?yàn)槿瞬扇×苏_的行動(dòng)或物自身的安全設(shè)計(jì)，采取正確行動(dòng)避免傷害的事故是事故類型中值得研究的重要內(nèi)容，人的行為安全在傷害預(yù)防中的作用借助本模型可得到啟示。

3 事故機(jī)理分析

通過上述闡釋可知，事故的發(fā)生存在諸多環(huán)節(jié)上的信息失真和缺失，主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：①信源到信源載體的信息缺失。信源自身具有的危險(xiǎn)特征和不安全狀態(tài)概率等信息不能完全準(zhǔn)確地被人感知到，即第一類危險(xiǎn)源的信息無法表達(dá)或難以感知。信源危害信息的缺失和難以感知是事故發(fā)生的第一層次原因，信息發(fā)生第一次失真。②信源載體到信道載體的信息失真。信息在載體間傳遞的時(shí)候因外界干擾或載體自身缺陷導(dǎo)致信源危險(xiǎn)信息缺失，在進(jìn)入信道傳播前信息的形式發(fā)生變化，如熱信源信息轉(zhuǎn)換成電信息。這種轉(zhuǎn)換存在缺失或失真，分為不完全轉(zhuǎn)換、雜糅轉(zhuǎn)換、變異轉(zhuǎn)換和完全不轉(zhuǎn)換等，這是事故發(fā)生的第二層次原因，信息發(fā)生第二次失真。③信道載體到信宿載體的信息失真。這個(gè)過程就是信噪干擾的過程，干擾可以是聲、光、電、熱和形等多種形式，也有信道傳輸?shù)男畔⑿孤┐嬖?。④信宿載體到感覺安全信息的信息缺失。人的感覺信息獲取由于自身缺陷，如耳聾、眼瞎等導(dǎo)致無法獲取危險(xiǎn)信息而導(dǎo)致事故發(fā)生，也有人因感覺器官部分缺陷導(dǎo)致部分地接收外部信息。這是事故發(fā)生的第四層次原因，信息發(fā)生第四次失真。⑤感覺安全信息到認(rèn)知信息的信息衰減。感覺到的信息如果不能加工組織成完整的屬性認(rèn)知就不能形成有效的認(rèn)知信息。認(rèn)知形成是個(gè)復(fù)雜的心理生理過程，其中涉及的記憶(編碼)的過程會(huì)受到各種噪音的干擾，因此會(huì)存在感覺和記憶的不完整甚至錯(cuò)誤。這是事故發(fā)生的第五層次原因，信息發(fā)生第五次失真。

從事故機(jī)理來看，IA-SIC過程發(fā)生了安全信息的4次失真或衰減。簡(jiǎn)單說明如下：在SIC過程中存在的5次失真同時(shí)也會(huì)帶來5次信息時(shí)間傳播延遲現(xiàn)象，總結(jié)為SI→CIS的延時(shí)ξ1，CIS→CIC的延時(shí)ξ2，CIC→CIH的延時(shí)ξ3，CIH.→IS的延時(shí)ξ4。認(rèn)知過程總的延遲時(shí)間為：ξ=ξ1+ξ2+ξ3+ξ4。從空間錯(cuò)位來看可能存在信息傳播時(shí)出現(xiàn)載體改變而偏離原傳播路徑，如信道的突然改變導(dǎo)致信息無法按原方式傳播而進(jìn)入新的傳播途徑。事故的機(jī)理簡(jiǎn)述如表1所示。

表1 無傷害事故的安全信息認(rèn)知模型Table 1 Model of safety information cognition without injury

事故安全信息認(rèn)知傳播圖如圖2所示，從圖中可以看出隨著層層衰減和缺失，安全信息所帶來的事故風(fēng)險(xiǎn)越強(qiáng)，信息的可認(rèn)知性越弱。越往后剩余的有效信息越少，摻雜的無效信息越多，信源的安全信息與人認(rèn)知的安全信息差距越大。

圖2 安全信息流動(dòng)阻滯過程Fig.2 The flowing obstruct process of safety information

4 模型的特點(diǎn)和價(jià)值

前文構(gòu)建的IA-SIC模型旨在從信息認(rèn)知的層面深挖認(rèn)知內(nèi)部機(jī)制對(duì)傷害事故機(jī)理的指導(dǎo)作用，其具有深遠(yuǎn)的價(jià)值前景。本文從安全信息認(rèn)知視角構(gòu)建的IA-SIC模型具有的理論和實(shí)踐意義如下。

1)建立學(xué)科基礎(chǔ) IA-SIC模型是安全信息與認(rèn)知科學(xué)結(jié)合而產(chǎn)生的，是對(duì)安全信息學(xué)大框架下的事故后果模型的具體開拓，是安全信息認(rèn)知研究在事故機(jī)理方面的開創(chuàng)性研究。該模型是基于已建立的安全信息認(rèn)知通用模型具體化展開的，因此具有重要的基礎(chǔ)支撐和可行性，對(duì)于安全信息學(xué)學(xué)科的創(chuàng)建又提供了事故后果維度下的理論準(zhǔn)備和研究基礎(chǔ)。

2)豐富事故理論。按照以往側(cè)重管理和技術(shù)觀點(diǎn)，事故機(jī)理的研究更多傾向于物質(zhì)、能力或者系統(tǒng)思維。但是從人的認(rèn)知角度出發(fā)闡釋事故機(jī)理，尤其是對(duì)傷害事故的研究匱乏。因此，IA-SIC模型的針對(duì)性更強(qiáng)，對(duì)于豐富事故機(jī)理體系，拓展安全領(lǐng)域至關(guān)重要。

3)健全安全管理。傳統(tǒng)的安全管理涉及到人的管理主要是制度性和原則性要求，常見行為觀察方法，通過培訓(xùn)和宣傳增長員工的安全知識(shí)、提高安全認(rèn)識(shí)[15]。安全管理的核心就是行為管理，行為安全管理是將人的不安全行為作為管理的著眼點(diǎn)，避免或消除員工不安全行為，進(jìn)而達(dá)到有效地控制事故的目的[16]。該模型可以拓展出關(guān)于人的行為安全管理相關(guān)理論，例如建立安全行為與動(dòng)作學(xué)可以更深入全面的對(duì)人進(jìn)行安全管理，通過研究人的心理生理及行為規(guī)律，真正落實(shí)健全安全管理的人本管理理念。

4)指導(dǎo)事故調(diào)查。根據(jù)IA-SIC模型可以對(duì)傷害事故發(fā)生的原因進(jìn)行全面分析，調(diào)查事故發(fā)生的信源、載體、信道及信宿等是否存在安全信息的缺失或失真，以安全信息流動(dòng)阻滯過程來分析事故發(fā)生的各個(gè)環(huán)節(jié)，提出更具操作性的事故預(yù)防措施。例如物質(zhì)危害信息的及時(shí)公示，監(jiān)控裝置的維護(hù)保養(yǎng)等。

5)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)可以建立專門的人因事故管理制度，從工人的操作及日常行為進(jìn)行管控，細(xì)化作業(yè)區(qū)域，界定責(zé)任區(qū)間。實(shí)施網(wǎng)格化精準(zhǔn)安全管理，減少安全信息延遲發(fā)生。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)物質(zhì)的安全可視化和透明化，將隱性的安全信息顯示出來，通過色彩管理標(biāo)示出一切與安全相關(guān)的數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)特征，實(shí)現(xiàn)安全信息的可視可感。

5 事故預(yù)防的策略

基于IA-SIC模型可以提出事故預(yù)防的策略，針對(duì)傷害事故重點(diǎn)還是在于提高人的自身安全意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)于物質(zhì)的管理和維護(hù)，減少不安全狀態(tài)的出現(xiàn)。人的不安全行為在事故預(yù)防中的作用是非常重要的，模型中的5層失真和4次延遲是引發(fā)事故的根本原因。因此，杜絕安全信息的失真或缺失就是事故預(yù)防的基本思路。關(guān)于事故預(yù)防的具體策略如表2所示。

表2 事故預(yù)防的主要策略Table 2 Major strategies for accident prevention

由前述的5個(gè)層次的失真和4次時(shí)間延遲和上述策略分析也可以獲得事故預(yù)防的基本途徑，即可從真?zhèn)涡旁础⑿旁摧d體、信道載體、信噪、信宿載體、感覺信息、知覺信息、認(rèn)知信息、響應(yīng)動(dòng)作等9個(gè)方面以及它們之間的信息傳播失真或缺失形式來預(yù)防和控制事故的發(fā)生。事故預(yù)防不能單一依靠安全信息的某一方面，需依靠綜合運(yùn)用法律法規(guī)、設(shè)備和人員等多角度收集安全信息形成綜合預(yù)防機(jī)制。

6 結(jié)論

1)論述IA-SIC模型建立的理論基礎(chǔ)就是安全信息，厘清安全信息認(rèn)知下事故的基本概念，對(duì)于研究安全信息及事故機(jī)理提供本質(zhì)屬性準(zhǔn)備，安全信息在事故機(jī)理研究具有必要性和重要意義。在通用模型基礎(chǔ)上構(gòu)建出具體的事故模型以闡釋傷害事故安全信息認(rèn)知過程，同時(shí)對(duì)事故機(jī)理給出解釋。

2)選取從安全信息傳播和行為認(rèn)知相結(jié)合的角度建立模型，該模型體現(xiàn)了由于安全信息失真或缺失引發(fā)的傷害事故，提出了傷害事故發(fā)生的5層失真和4次延遲的事故機(jī)理，建立出安全信息流阻滯過程，明確安全信息層層衰減或缺失是導(dǎo)致傷害事故發(fā)生的根本原因。

3)從IA-SIC模型的內(nèi)涵和特點(diǎn)推論出其具有的重要理論和實(shí)踐價(jià)值，為完善安全科學(xué)學(xué)科、豐富事故理論和指導(dǎo)事故調(diào)查等6個(gè)方面均體現(xiàn)了深刻的價(jià)值。為未來創(chuàng)建安全信息學(xué)、安全行為管理學(xué)等新學(xué)科分支提供了啟示。

4)提出的主要事故預(yù)防策略是針對(duì)5層失真、4次延遲和錯(cuò)位而得出的，提出15條具有指導(dǎo)意義的策略，雖然某些缺乏可行性但是也不失為一種思維策略。在IA-SIC模型基礎(chǔ)上其實(shí)可以繼續(xù)延伸和具體提出傷害事故和特大事故的信息認(rèn)知模型，以完善事故機(jī)理和預(yù)防策略。

[1] 鄔焜. 物質(zhì)思維·能量思維·信息思維——人類科學(xué)思維方式的三次大飛躍[J]. 學(xué)術(shù)界, 2002,16(2):60-91.

WU Kun.Material thinking, energy thinking and information thinking—Three great leaps in the way of thinking of human science [J]. Academic Forum, 2002,16(2):60-91.

[2] 吳順利. 不可忽視無傷害事故[J]. 煤礦安全, 1993,13(2):46.

WU Shunli. No injury accidents cannot be ignored[J]. Safety In Coal Mines, 1993,13(2):46.

[3] 朱建軍. 對(duì)未遂事故的分析與管理[J]. 煤炭工程, 2005,52(11):85-86.

ZHU Jianjun. Analysis and management of the attempted accident[J]. Coal Engineering, 2005,52(11):85-86.

[4] 石建松,吳雨佳. 對(duì)輕微傷害及無傷害事件管理的探討[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2012,30(6):23-24.

SHI Jiansong, WU Yujia. Discussion on the management of minor injury and no injury events[J]. Inner Mongolia Coal Economy, 2012,30(6):23-24.

[5] PAUL SWUSTE, COEN VAN GULIJK, WALTER ZWAARD. Safety metaphors and theories: a review of the occupational safety literature of the US, UK and the Netherlands, till the first part of the 20th century[J]. Safety Science, 2010, 48(8): 1000-1018.

[6] HUGHS B P, NEWSTEAD S， ANUND A, et al. A review of models relevant to road safety[J]. Accident Analysis and Prevention, 2015(74): 250-270.

[7] UNDERWOOD P, WATERSON P. Systemic accident analysis: Examining the gap between research and practice[J]. Accident; Analysis and Prevention, 2013, 55(2):154-164.

[8] 畢遠(yuǎn)志,姜晨光,孫若昕，等. 建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全信息定置管理技術(shù)研究[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù), 2010,6(5):118-123.

BI Yuanzhi, JIANG Chenguang, SUN Ruoxi,et al. Research on the safety information fixation management technology of construction site[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2010,6(5):118-123.

[9] HOVDEN J, ALBRECHTSEN E E, HERRERA I A, et al. Is there a need for new theories, models and approaches to occupational accident prevention[J]. Safety Science, 2010, 48(8):950-956.

[10] 鄒鐵方,余志,蔡銘，等. 基于Pc-Crash的車-人事故再現(xiàn)[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2011,30(3):215-219.

ZOU Tiefang, YU Zhi, CAI Ming, et al. Car-pedestrian accident reconstruction based on Pc-Crash[J]. Journal of Vibration and Shock, 2011,30(3):215-219.

[11] VAN NIEKERK J F, VON SOLMS R. Information security culture: A Management perspective[J]. Computers & Security, 2010,29(4):476-486.

[12] 黃浪，吳超，賈楠. 安全理論模型構(gòu)建的方法論研究[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2016,26(12):1-6.

HUANG Lang, WU Chao, JIA Nan. Study on methodology of safety theoretical model construction[J]. China Safety Science Journal, 2016,26(12): 1-6.

[13] 吳超. 安全信息認(rèn)知通用模型構(gòu)建及其啟示[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù), 2017,13(3):1-6.

WU Chao.Construction of a general safety information cognitive model and its implications[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2017,13(3):1-6.

[14] CLAUDE SHANNON. A mathematical theory of communication[J]. Bell System Technical Journal. 1948, 27(7): 379-423.

[15] 傅貴,陸柏,陳秀珍. 基于行為科學(xué)的組織安全管理方案模型[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2005,15(9):21-27.

FU Gui, LU Bai, CHEN Xiuzhen. Organizational safety management model based on Behavioral Science[J]. China Safety Science Journal, 2005,15(9):21-27.

[16] 何福勝,畢建乙. 行為安全管理在煤礦中的應(yīng)用分析[J]. 能源與環(huán)保, 2018,40(2):29-33.

HE Fusheng, BI Jianyi. Application analysis of behavioral safety management in coal mine[J]. China Energy and Environmental Protection, 2018,40(2):29-33.