基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)建模與應(yīng)用

田志剛，周曉鳳，張 燕，佟瑞鵬

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）a.資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處；b.應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083）

0 引言

近年來(lái)，高校實(shí)驗(yàn)室事故的主要類(lèi)型有火災(zāi)事故、爆炸事故、中毒事故、機(jī)械傷害事故、觸電事故和其他事故［1］。火災(zāi)是高校實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的事故，電源使用不合理或線(xiàn)路老化容易造成火災(zāi)事故，易燃易爆品以及壓力容器是實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸事故的主要危險(xiǎn)源；機(jī)械傷害事故多發(fā)生于物理系或其他有高速旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)沖擊的機(jī)械實(shí)驗(yàn)室［2］。此外，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室或生物醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)室多發(fā)生實(shí)驗(yàn)室中毒事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，儀器設(shè)備使用不當(dāng)最容易發(fā)生實(shí)驗(yàn)室安全事故，比例高達(dá)42%，其次是實(shí)驗(yàn)試劑使用和實(shí)驗(yàn)試劑儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，各占23%和20%，最后，廢棄物處理環(huán)節(jié)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)室安全事故較少，比例只占3%。具體來(lái)看，實(shí)驗(yàn)流程中試劑使用環(huán)節(jié)發(fā)生事故所致的傷亡人數(shù)最多。高校實(shí)驗(yàn)室尤其是化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)試劑存在危險(xiǎn)隱患較多，很多化學(xué)試劑具有很強(qiáng)的易燃性和腐蝕性，試劑使用不當(dāng)時(shí)，不僅會(huì)引發(fā)中毒和火災(zāi)事故，甚至還會(huì)引起爆炸［3］。因此，研究高校實(shí)驗(yàn)室事故發(fā)生的規(guī)律，深入剖析實(shí)驗(yàn)室事故發(fā)生系列原因，有針對(duì)性地實(shí)施實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)防控尤為重要。

1 高校實(shí)驗(yàn)室安全系統(tǒng)要素及傳導(dǎo)流程

1.1 實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)要素

高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)要素是指可能增加高校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生頻率或后果嚴(yán)重程度的因素，是導(dǎo)致事故和損失的直接和間接原因。影響高校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)形成的風(fēng)險(xiǎn)因素越多，損失的可能性就越高，損失也越難以彌補(bǔ)。影響高校實(shí)驗(yàn)安全的風(fēng)險(xiǎn)因素包括無(wú)形風(fēng)險(xiǎn)因素和有形風(fēng)險(xiǎn)因素。從無(wú)形因素轉(zhuǎn)變?yōu)橛行我蛩赜卸喾N途徑。因此，查找風(fēng)險(xiǎn)因素并不是單純地羅列風(fēng)險(xiǎn)的所有表現(xiàn)形式，這幾乎是不可能的，也是沒(méi)有必要的。高校實(shí)驗(yàn)室的早期階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，即風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別階段，重點(diǎn)是探討可能的障礙和威脅實(shí)驗(yàn)室參與人員保持安全狀態(tài)，并識(shí)別出的主要風(fēng)險(xiǎn)組合形式［4］。

1.2 實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)事件

高校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)事件是指引起高校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生或事后造成一定損失的外在表象，也是不斷增加高校實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)的媒介，是產(chǎn)生后果的損失風(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)。實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)事件是校園內(nèi)的突發(fā)事件，可能造成人身傷害、財(cái)產(chǎn)損失或環(huán)境混亂的偶然事件。只有風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生，才會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)方蒙受損失［5］。

1.3 實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)

系統(tǒng)最明顯的特征是層級(jí)關(guān)系。就具體實(shí)施方法而言，構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)的過(guò)程往往可以看作是按照系統(tǒng)論對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解構(gòu)的過(guò)程［6］。要模擬一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，首先要進(jìn)行分解，縱向和橫向方向都可以延伸，橫向表示是劃分層次子系統(tǒng)，縱向表示不同層次子系統(tǒng)的劃分，通過(guò)系統(tǒng)的劃分使每個(gè)子系統(tǒng)具有明確而不同的功能［7］。將高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)劃分為安全責(zé)任體系、安全制度體系、安全教育體系、安全條件保障、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安全、特種設(shè)備安全6 個(gè)子系統(tǒng)，按照內(nèi)外部影響因素逐層進(jìn)行架構(gòu)搭建，進(jìn)行要素系統(tǒng)層次搭建后再根據(jù)專(zhuān)家調(diào)研、實(shí)地走訪(fǎng)等方式，對(duì)要素進(jìn)行優(yōu)化。

1.4 實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)流程

對(duì)整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)可以得到高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)流程圖，如圖1 所示。風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程就是各種風(fēng)險(xiǎn)流在日常實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)中迸發(fā)釋放、流動(dòng)、傳導(dǎo)并且發(fā)生耦合的過(guò)程［8］。隨著過(guò)程中內(nèi)外部環(huán)境的變化，蘊(yùn)含在風(fēng)險(xiǎn)源中處于靜態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)流開(kāi)始發(fā)生變化，一旦為風(fēng)險(xiǎn)事件所觸發(fā)，風(fēng)險(xiǎn)流的積累和變化速度將突破參與方系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)承受限度，即達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)迸發(fā)釋放的臨界值時(shí)迸發(fā)釋放［9］。風(fēng)險(xiǎn)流一旦沖破束縛釋放出來(lái)，就會(huì)依附于各種風(fēng)險(xiǎn)載體在系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)始傳導(dǎo)，它會(huì)沿著不同路徑流動(dòng)，將風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)到各流程、各重要節(jié)點(diǎn)，形成不同屬性的風(fēng)險(xiǎn)流，這些風(fēng)險(xiǎn)流會(huì)構(gòu)成這一系統(tǒng)的各風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)［10］，在風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程中，各子系統(tǒng)之間會(huì)不斷地相互影響、相互作用，即發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)耦合，進(jìn)一步引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)“流量”和“性質(zhì)”的變化，最終導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)損失，給師生工作、學(xué)習(xí)帶來(lái)重大損失［11］。

圖1 高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)流程圖

以風(fēng)險(xiǎn)流為對(duì)象，研究其在傳導(dǎo)過(guò)程中“量”與“質(zhì)”的變化過(guò)程與規(guī)律，將有助于進(jìn)一步揭示風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)的機(jī)理，認(rèn)清風(fēng)險(xiǎn)的傳導(dǎo)原理及規(guī)律，為更好地管理和控制風(fēng)險(xiǎn)提供重要的理論指導(dǎo)［12］。

2 高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建

2.1 高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)因果回路圖

依據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室安全系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的傳導(dǎo)機(jī)制，利用Vensim軟件繪制系統(tǒng)因果關(guān)系，如圖2 所示。由因果回路路徑可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)系統(tǒng)因素之間是相互影響、相互作用的，即在實(shí)驗(yàn)室安全管理過(guò)程中，既存在正反饋影響，也存在負(fù)反饋影響［13］。因此，可以利用各因素之間的反饋關(guān)系進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防與控制，從而保障實(shí)驗(yàn)室的安全穩(wěn)定［14-15］。

圖2 高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)因果回路圖

2.2 模型構(gòu)建

（1）變量和方程設(shè)定。①積累變量：Sr、Se、Sc、Sd、Sk是安全制度體系系統(tǒng)分別在安全責(zé)任體系、安全教育體系、安全保障條件、特種設(shè)備安全、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全5 個(gè)子系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。Rs、Rr、Er、Es、Ee、Ce、Cs、Cc、Dr、Dc、Ds、Dd、Kr、Ke、Kc、Kd、Kk 同理。②速率變量：積累變量對(duì)應(yīng)的速率變量rater、ratee、ratec、rated、ratek、raters、raterr、rateer、ratees、rateee、ratece、ratecc、ratecs、ratedr、ratedc、ratedd、rateds、ratekr、rateke、ratekc、ratekd、ratekk、rateks。③輔助變量：各風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過(guò)程的傳遞函數(shù)pss、prs、prr、per、pes、pee、pce、pcc、pcs、pdr、pdc、pdd、pds、pkr、pke、pkc、pkd、pkk、pks；各系統(tǒng)的時(shí)間脈沖函數(shù)pulser、pulsee、pulsec、pulsed、pulsek、pulser1、pulsee1、pulsec1、pulsed1、pulsed2、pulsek1；風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)擴(kuò)散函數(shù)：ks1、ks2、ks3、ks4、ks5、ks6、ks7；風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)耦合函數(shù)：rf、ef、cf、df、kf；Si、ti（i=1，2，…，19）分別是傳遞函數(shù)的致災(zāi)率和風(fēng)險(xiǎn)作用時(shí)間；Sri、Sei、Sci、Sdi、Ski 節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)；Sr2、Se2、Sc2、Sd2、Sk2 別為各傳導(dǎo)過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)事件；S、R、E、C、D、K為各系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)流；SI 為實(shí)驗(yàn)室安全總投入，mi為各系統(tǒng)的安全投入比例，ni為投入費(fèi)用的轉(zhuǎn)化率，mb 為安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)值，cy是需要調(diào)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)值水平。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（SD模型）中變量之間的因果關(guān)系都是根據(jù)不同的函數(shù)方程建立的，模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是通過(guò)變量之間的精確關(guān)系建立的［16］。不同變量的設(shè)置以及如何調(diào)整對(duì)模型有很大的影響，這決定了模型是否合理，能否進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和預(yù)測(cè)。SD模型主要使用了Vensim函數(shù)，該函數(shù)如表1 所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)模型中的函數(shù)關(guān)系

（2）繪制高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。利用積累變量、速率變量和輔助變量構(gòu)建高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，如圖3 所示。

3 案例應(yīng)用分析

3.1 案例選取

通過(guò)選取北京市I、G、H 3 所工科高校為案例，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)模型進(jìn)行實(shí)證研究。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，所選取的高校實(shí)驗(yàn)室涵蓋化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)、生物類(lèi)實(shí)驗(yàn)、機(jī)電類(lèi)實(shí)驗(yàn)及輻射類(lèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)涉及特種設(shè)備安全，均建立了安全制度體系與安全教育培訓(xùn)體系，管理過(guò)程中對(duì)校級(jí)、院系級(jí)和實(shí)驗(yàn)室層級(jí)不同責(zé)任主體的安全責(zé)任有明確的規(guī)定及相應(yīng)的監(jiān)督，學(xué)校在安全保障方面也提供了相應(yīng)支持。

3.2 仿真模擬

分別從實(shí)驗(yàn)室安全總投入、6 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)安全投入分配比例以及6 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的實(shí)際作用率3 個(gè)角度出發(fā)，分析3 所高校的實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的變化，以明確實(shí)驗(yàn)室安全管理過(guò)程中的管理重點(diǎn)，并為實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)管理的安全投入政策的制定提供理論依據(jù)。

（1）實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用的關(guān)系。為分析實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入的關(guān)系，需要3 所高校實(shí)驗(yàn)室的各自實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)水平初始值，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，采取0～1 區(qū)間評(píng)分，（1，0.8），（0.8，0.6），（0.6，0.4），（0.4，0.2），（0.2，0）分別對(duì)應(yīng)很差、差、中等、良好及優(yōu)秀5 個(gè)等級(jí)，并運(yùn)用層次分析法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的權(quán)重關(guān)系。首先，通過(guò)邀請(qǐng)10 位專(zhuān)家對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，經(jīng)過(guò)對(duì)各指標(biāo)值的加權(quán)計(jì)算得出I、G、H 3 所院校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)初始水平值分別為0.2、0.21、0.24，然后，將上述參數(shù)代入建立的實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)定仿真時(shí)間為12 個(gè)月，時(shí)間步長(zhǎng)取1，安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值設(shè)置為低于0.1，設(shè)定安全制度體系子系統(tǒng)、安全責(zé)任體系子系統(tǒng)、安全教育體系子系統(tǒng)、安全條件保障子系統(tǒng)、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)投入比例相同，總和為1。通過(guò)運(yùn)行Vensim 軟件仿真，輸出仿真模擬結(jié)果，即得到實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用的關(guān)系，如圖4～6 所示。

圖4 高校I實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用的關(guān)系曲線(xiàn)

圖5 高校G實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用的關(guān)系曲線(xiàn)

圖6 高校H實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用的關(guān)系曲線(xiàn)

由圖4～6 可見(jiàn)，高校I的實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值在第1 月達(dá)到安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值；高校G 在第1.3個(gè)月達(dá)到安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值；高校H 在第2 月達(dá)到安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值。由此說(shuō)明，在相同管理措施下，初始狀態(tài)好的高校I更容易達(dá)到目標(biāo)要求，其次是高校G，最后為高校H。因此，在總投入費(fèi)用及投入比例相同的情況下，實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)水平初始值越低，越容易達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。由于各種資源的投入與實(shí)驗(yàn)室安全管理總水平之間存在時(shí)間上的延遲，因此當(dāng)達(dá)到安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的一段時(shí)間里，降低不為零；各種資源的投入決策處于實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與各種資源總費(fèi)用投入構(gòu)成的負(fù)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值達(dá)不到安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值時(shí)，實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與安全風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)水平值之間便會(huì)存在偏差，系統(tǒng)便依據(jù)偏差值判斷并決策進(jìn)行各種資源的投入；隨著實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的降低，相應(yīng)的各種資源的投入費(fèi)用也將逐漸減少。

（2）3 所高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值與6 個(gè)子系統(tǒng)的關(guān)系。因?yàn)楦髯酉到y(tǒng)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室安全的整體狀態(tài)影響效果不同，設(shè)定3 所高校實(shí)驗(yàn)室安全總投入費(fèi)用不變，本部分選取了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)、安全制度體系子系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)置了3 種不同的模擬情境，情境1 為高校I 保持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)（K）、安全制度體系子系統(tǒng)（S）、安全責(zé)任體系子系統(tǒng)（R）、安全教育體系子系統(tǒng)（E）、安全條件保障子系統(tǒng)（C）、特種設(shè)備安全子系統(tǒng)（D）6 個(gè)子系統(tǒng)的投入比例不變；情境2 為高校G 將重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)的安全投入比例調(diào)高至0.25，其余5 個(gè)子系統(tǒng)安全投入比例相同；情境3 為高校H 將安全制度體系子系統(tǒng)的投入比例調(diào)高至0.25，其余5 個(gè)子系統(tǒng)的安全投入比例相同。按照以上的3 種情境分對(duì)I、G、H 3 所高校實(shí)驗(yàn)室安全整體風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)方案如表2 所示，模擬仿真結(jié)果如圖7所示。

表2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

圖7 表明，高校I各子系統(tǒng)的安全投入比例一致，達(dá)到目標(biāo)的時(shí)間為1 個(gè)月；高校G 通過(guò)加大重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)的安全投入比例，達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)間在1.1個(gè)月，較各子系統(tǒng)安全投入均勻分配時(shí)間提升了0.2個(gè)月；高校H通過(guò)調(diào)節(jié)安全制度子系統(tǒng)的安全投入比例，在1.9 個(gè)月達(dá)到目標(biāo)值，較各子系統(tǒng)安全投入均勻分配時(shí)間提升了0.1 個(gè)月；高校H、G的安全風(fēng)險(xiǎn)水平調(diào)節(jié)與高校I的安全風(fēng)險(xiǎn)水平之間的差距有所縮小。因此，高校G、H 加強(qiáng)初始風(fēng)險(xiǎn)水平的管控的同時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)各子系統(tǒng)安全投入比例分配，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行針對(duì)性管理，以便達(dá)到最佳的管理效果。

圖7 調(diào)節(jié)子系統(tǒng)不同投入比例I、G、H高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的模擬仿真結(jié)果

（3）各子系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值實(shí)際作用率。在驗(yàn)證了不同子系統(tǒng)投入比例對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)有影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)行子系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平的實(shí)際作用率的分析，實(shí)際作用率是指調(diào)控某個(gè)子系統(tǒng)各因子增加量增加至一定值，其他子系統(tǒng)增加量保持不變的情況下，對(duì)比分析調(diào)控某個(gè)子系統(tǒng)各因子增加量變動(dòng)的前后實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的變化情況。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如表3 所示，仿真得到增加各子系統(tǒng)相同增加量時(shí)實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平值的變化情況。

表3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

以原始方案中current 0 為計(jì)算基準(zhǔn)，求得方案current 0 時(shí)I、G、H 3 所高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平每月平均值為分別為0.084 6、0.091 5、0.098 7，計(jì)算得到方案current 1 實(shí)驗(yàn)室安全管理總水平每月平均值分別為0.077 6、0.083 1、0.093 6，求得差值后，再除以方案current 0 實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)總水平每月平均值，即得到各子系統(tǒng)的實(shí)際作用率。由此分別計(jì)算6 個(gè)方案得到I、G、H 3 所高校實(shí)驗(yàn)室各子系統(tǒng)的實(shí)際作用率如圖8 所示。

圖8 I、G、H 3所高校實(shí)驗(yàn)室各子系統(tǒng)實(shí)際作用率

通過(guò)對(duì)6 種方案的模擬分析，最終實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)水平值為：高校H ＞高校G ＞高校I。其中，高校H的各子系統(tǒng)實(shí)際作用率為：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)（0.077 2）＞安全制度體系子系統(tǒng)（0.051 4）＞安全責(zé)任體系子系統(tǒng)（0.042 9）＞安全教育體系子系統(tǒng)（0.034 3）＞安全條件保障子系統(tǒng)（0.017 1）＞特種設(shè)備安全子系統(tǒng)（0.008 6）。高校G的各子系統(tǒng)實(shí)際作用率為：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)（0.092 4）＞安全制度體系子系統(tǒng)（0.050 4）＞安全責(zé)任體系子系統(tǒng)（0.033 6）=安全教育體系子系統(tǒng)（0.033 6）＞安全條件保障子系統(tǒng)（0.016 8）＞特種設(shè)備安全子系統(tǒng)（0.008 4）。高校I 的各子系統(tǒng)實(shí)際作用率為：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)（0.081 8）＞安全制度體系子系統(tǒng)（0.072 7）＞安全責(zé)任體系子系統(tǒng)（0.045 4）＞安全教育體系子系統(tǒng)（0.027 2）＞安全條件保障子系統(tǒng)（0.018 1）＞特種設(shè)備安全子系統(tǒng)（0.009 0）。

通過(guò)將作用率轉(zhuǎn)化為百分比形式，如圖9 所示，可歸納為以下幾個(gè)區(qū)間，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全的實(shí)際作用率比例高于30%，安全制度子系統(tǒng)實(shí)際作用率百分比在20%～30%，安全責(zé)任體系子系統(tǒng)與安全教育體系子系統(tǒng)實(shí)際作用率百分比在10%～20%，安全條件保障系統(tǒng)與特種設(shè)備安全子系統(tǒng)實(shí)際作用率百分比低于10%。

圖9 I、G、H 3所高校實(shí)驗(yàn)室各子系統(tǒng)的實(shí)際作用比例

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3 所高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)案例模擬仿真分析，驗(yàn)證了在實(shí)驗(yàn)室安全管理過(guò)程中，應(yīng)注重不同子系統(tǒng)的屬性特征，進(jìn)行針對(duì)性管理措施的制定。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，高校I 的實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)值水平低于高校G，低于高校H，同等管理強(qiáng)度下，對(duì)于高校I 更易于實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)；通過(guò)調(diào)節(jié)不同的子系統(tǒng)投入比例，效果會(huì)有一定的提升，對(duì)于6 個(gè)子系統(tǒng)的敏感性趨勢(shì)一致為：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)安全子系統(tǒng)＞安全制度體系子系統(tǒng)＞安全責(zé)任體系子系統(tǒng)≥安全教育體系子系統(tǒng)＞安全條件保障子系統(tǒng)＞特種設(shè)備安全子系統(tǒng)。本文通過(guò)研究認(rèn)為，高校實(shí)驗(yàn)室安全6 個(gè)子系統(tǒng)不是獨(dú)立的，并不是其中一個(gè)子系統(tǒng)安全就能保證高校實(shí)驗(yàn)室安全，只有滿(mǎn)足一定的內(nèi)部和外部條件，高校實(shí)驗(yàn)室各個(gè)子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高校實(shí)驗(yàn)室安全才能達(dá)到本質(zhì)安全。因此，必須處理好各個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系，呈現(xiàn)“安全制度—外部約束、安全責(zé)任—風(fēng)險(xiǎn)分解、安全條件—資金投入、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)—學(xué)科分類(lèi)、安全教育—文化氛圍、特種設(shè)備—硬件管理”的系統(tǒng)效果。上述各個(gè)子系統(tǒng)在高校實(shí)驗(yàn)室安全保障中的作用和地位不盡相同。具體來(lái)講：安全制度、安全責(zé)任是系統(tǒng)實(shí)施的前提，安全條件是系統(tǒng)順利實(shí)施的保障，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、安全教育和特種設(shè)備管理是系統(tǒng)的持續(xù)力量。