事故致因本質(zhì)剖析及其理論建模研究

■ 唐禮忠 成文媛

中南大學資源與安全工程學院 長沙 410083

0 引言

隨著人們對客觀世界的了解日漸深入，大量傷亡損失事故的謎團逐漸被解開，由此，事故致因理論與模型也層出不窮，尤以“事故”和“風險”為著眼點（逆向和中間型[1]）構(gòu)建的事故致因模型居多，如：事故頻發(fā)傾向性理論等早期單一的致因理論、海因里希事故因果連鎖模型[2]等鏈式致因模型、改進的三腳架事故致因模型[3]等事故致因網(wǎng)絡(luò)模型、STAMP 模型[4]等現(xiàn)代的、多層面的、立體的事故致因網(wǎng)絡(luò)模型，這些模型的提出雖然實現(xiàn)了事故致因因素體系“點-線-面-體[5-6]”的發(fā)展，但是它們都只能反映某一類事故發(fā)生的規(guī)律，研究視野較窄，缺乏通用性，且不利于當今大安全視角下的安全科學研究的開展。因此，研究構(gòu)建反映安全科學研究對象和事故致因本質(zhì)，特別是符合當下復雜社會系統(tǒng)的通用安全模型，對掌握系統(tǒng)內(nèi)安全-危險的正向轉(zhuǎn)化規(guī)律，進一步完善和發(fā)展安全科學基礎(chǔ)理論具有重要意義。

然而在眾多已有的事故致因理論中，也不乏具有通用性的觀點：由Gibbson[7]、Haddon[8]提出的能量轉(zhuǎn)移理論闡明了事故發(fā)生的物理（自然）本質(zhì)；吳超[9]、陳沅江等[10]、黃浪等[11]從安全信息傳播的角度來進行事故致因機理的分析，則可以說是清楚地揭示了其社會本質(zhì)。此外，在自組織理論“群”中也存在一個有關(guān)復雜系統(tǒng)的通用型理論，即自組織臨界性理論（SOC 理論），它有助于刻畫多要素相互作用的復雜系統(tǒng)演化行為，它的基本觀點為：自然界總是處于持續(xù)的非平衡狀態(tài),由于系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的相互作用,它們可以自發(fā)地組織成為一種臨界穩(wěn)定的狀態(tài)，即臨界態(tài)[12]。安全系統(tǒng)滿足SOC 理論的條件，能量和信息（作為表征安全系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)兩大要素）之間存在相互作用，系統(tǒng)會自發(fā)地向自組織臨界態(tài)發(fā)展，而研究安全系統(tǒng)臨界態(tài)有助于掌握系統(tǒng)安全-危險轉(zhuǎn)化規(guī)律，是提升系統(tǒng)安全性能的關(guān)鍵所在。

目前關(guān)于系統(tǒng)的事故致因理論研究僅圍繞系統(tǒng)的特征以及系統(tǒng)內(nèi)信息和能量的各自傳播等展開，如基于復雜系統(tǒng)的事故致因網(wǎng)絡(luò)模型[13]、基于能量釋放論火災時空致因模型[14]、信息認知通用模型[9]、安全信息視域下的FDA 事故致因模型[15]等，由此可見學界關(guān)于復雜系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)移理論的應用研究、信息認知模型的構(gòu)建與拓展等的研究成果頗豐，實踐也證明無論從能量轉(zhuǎn)移或是信息傳播角度來切入研究都是對事故致因本質(zhì)的正確詮釋，但唯獨忽略了將系統(tǒng)內(nèi)信息和能量兩個反映事故發(fā)生不同本質(zhì)的主鏈聯(lián)系起來進行研究，構(gòu)建安全模型。僅有王秉[16]曾提到安全信息和安全能量基本概念和淺層關(guān)系。鑒于此，筆者將從信息和能量結(jié)合的視角出發(fā)，以SOC 理論中的臨界態(tài)作為切入點，嘗試探究全新的事故致因機理。

本研究針對已有事故致因理論和模型的缺陷，首先對事故致因本質(zhì)進行了剖析，隨后運用SOC 理論作為研究工具，借鑒安全理論模型構(gòu)建的方法論，采取“正向構(gòu)建”[1]范式，建立安全系統(tǒng)的C-EI-C（Condition-Energy Information-Condition 的簡稱）模型來“修建”安全信息和安全能量之間的“橋梁”，明晰二者的關(guān)聯(lián)作用，展現(xiàn)事故致因本質(zhì)，以期更加清晰、立體地呈現(xiàn)系統(tǒng)中的安全-危險轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而為安全科學基礎(chǔ)理論的發(fā)展提供準確、全面的理論指導。

1 事故致因本質(zhì)的提出和剖析

1.1 事故致因本質(zhì)的提出

能量在自然界中以各種具體存在為載體，信息是人類社會中串聯(lián)一切事物的紐帶，因此可以說以能量或信息為主線的事故致因研究分別闡明了事故致因的自然本質(zhì)、社會本質(zhì)。現(xiàn)有的關(guān)于事故致因模型和理論的研究還未曾對能量和信息兩條主線之間的聯(lián)系進行探究，多是對能量單方面[17]或是信息單方面[9-11]又或是它們各自與其他理論進行交叉[13]的研究。自然和社會的關(guān)系密不可分，只有結(jié)合自然本質(zhì)和社會本質(zhì)對事物進行剖析，才能更全面、準確、通透地理解事物本身及其變化規(guī)律。

事故致因作為能夠揭示事故發(fā)生規(guī)律，為事故預測預防、安全管理工作改進等提供科學依據(jù)的重要工具，它的研究更應該應用聯(lián)系的、全面的、發(fā)展的觀點。一方面，聯(lián)系和全面在于將安全信息和安全能量結(jié)合起來看待整個系統(tǒng)狀態(tài)變化過程；另一方面，發(fā)展表現(xiàn)為現(xiàn)代社會技術(shù)系統(tǒng)的日趨復雜化和多樣化使得系統(tǒng)一直處在運動和變化的狀態(tài)，進而實現(xiàn)發(fā)展；

將事故致因的自然本質(zhì)和社會本質(zhì)結(jié)合起來，就是將系統(tǒng)內(nèi)安全信息和安全能量結(jié)合起來。信息元素和能量元素在安全系統(tǒng)中是緊密聯(lián)結(jié)的，沒有信息這一紐帶，能量無法無限釋放、傳播，而信息的認知和處理過程是能量傳播的直接動力。由此，結(jié)合能量釋放理論和安全信息相關(guān)理論，可以將事故致因本質(zhì)提煉歸納為有關(guān)能量的信息認知過程中出現(xiàn)信息失真或不對稱等現(xiàn)象導致能量意外釋放，轉(zhuǎn)移于能量載體，造成傷害和損失。

1.2 事故致因本質(zhì)剖析

根據(jù)安全信息認知[9,18]和能量釋放過程[17]的詳細細節(jié)，事故可以解釋為：對能量載體進行信息感知、信息認知和響應動作的過程中，由于信噪[9]的存在導致信息失真和不對稱現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響安全信息行為[18]的執(zhí)行，能量意外釋放，轉(zhuǎn)移至下一個能量載體，造成傷害或損失。構(gòu)成事故致因本質(zhì)的主體即安全信息和安全能量兩條主線，它們之間存在聯(lián)系和相互作用。

基于能量釋放的視角，事故是由于能量的意外釋放導致的：（1）不正常的能量釋放可能轉(zhuǎn)移到人體或是環(huán)境中的各種物質(zhì)，而人和物質(zhì)又都是能量的載體，甚至是一個能量系統(tǒng)，故筆者對能量釋放主體和能量轉(zhuǎn)移的對象進行了統(tǒng)一，均為能量載體；（2）在不談及危險或是事故時，能量以一種永恒運動的形式充斥在虛空之中，其在人類社會的各類生產(chǎn)、生活活動中無處不在且起著重要作用。但是一旦涉及事故或危害，便不能只考慮能量的作用，在人類社會生產(chǎn)、生活活動中，對能量進行信息認知會阻礙或是促進能量的進一步釋放，此時便體現(xiàn)了信息認知過程的同等重要性。例如建筑工地的工人們通過對工地狀況的進行信息認知，最終響應動作選擇佩戴安全帽便可有效避免高空墜物的能量轉(zhuǎn)移于人體造成傷害。

從安全信息的角度看，事故是由于信息認知過程中的信息失真和不對稱現(xiàn)象引起的：（1）安全信息認知過程（文中簡稱信息認知或信息認知過程）包括感知信息、認知信息、響應動作3 個步驟；（2）影響信息認知過程的各種因素（信噪）造成了信息失真和信息不對稱現(xiàn)象，進而導致信源不透明、信息傳達不清、信道不暢、或信宿故障等狀態(tài)出現(xiàn)，最后發(fā)生有形或無形的傷害或損失；（3）“安全信息行為”是指有安全信息能力的“生命體”對安全信息這一客體對象所采取的一切行為活動[18]；（4）上文所歸納的事故致因本質(zhì)明確了信息認知的對象是和能量有關(guān)的，統(tǒng)一為能量載體。

另外，還需從事故造成的后果來進行補充說明：能量釋放對不同類型的能量載體的影響有所差異，例如轉(zhuǎn)移于人體則造成傷害，轉(zhuǎn)移到環(huán)境中的其他物質(zhì)便會形成破壞，造成損失；根據(jù)傷害和損失的表現(xiàn)形式：造成對人的生理傷害和對環(huán)境中的其他物質(zhì)的顯性破壞稱為有形的傷害和損失，造成對人的心理傷害和對環(huán)境中的其他物質(zhì)的隱性破壞稱為無形的傷害和損失。

2 C-EI-C模型的構(gòu)建

2.1 C-EI-C模型的構(gòu)成及要素釋義

為了構(gòu)造和描述一個安全系統(tǒng)中的事故致因通用模型，首先有必要對其構(gòu)成方式和內(nèi)部要素做出相關(guān)解釋。

（1）本研究采取安全科學原理研究路徑的“正向構(gòu)建”范式，從本原安全出發(fā)，按照系統(tǒng)粒度大小[1]順序（微系統(tǒng)-中系統(tǒng)-宏系統(tǒng)），構(gòu)建C-EI-C 模型如圖1所示，逐步展現(xiàn)安全系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程。C-EI-C 模型屬于邏輯安全模型與圖論模型[1]，在安全系統(tǒng)中存在各種各樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系，本研究用邏輯學和圖論方法表達與建立了能量與信息的相應關(guān)聯(lián)。C 即condition，E 即energy，I即information，C-EI-C 模型的命名正是體現(xiàn)了能量與信息的相互作用而導致系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。

圖1 C-EI-C模型

（2）模型按系統(tǒng)粒度大小順序演化，微系統(tǒng)是演化的基本單位，中系統(tǒng)是若干個微系統(tǒng)的綜合體，而宏系統(tǒng)又是若干個中系統(tǒng)的綜合體。能量和信息釋放過程主要分為微系統(tǒng)自組織演化、中系統(tǒng)自組織演化、宏系統(tǒng)自組織演化和它系統(tǒng)被組織演化4 個階段，包含了從第一級狀態(tài)層到第八級狀態(tài)層，共11個不同危險度的狀態(tài)，從第一級能量層到第四級能量層，包含兩種不同性質(zhì)的能量（自系統(tǒng)能量和它系統(tǒng)能量）以及從第一級信息層到第三級信息層3個系統(tǒng)中各自的信息系統(tǒng)。

（3）本研究采用簡化的信息認知模型對應模型中的信息系統(tǒng)（本研究中的信息系統(tǒng)指個人或群體感知、認知信息和響應動作過程中伴隨著信息交流而構(gòu)成的系統(tǒng)，如某公司HSE 部門可以視作一個信息系統(tǒng)），模型內(nèi)微系統(tǒng)、中系統(tǒng)、宏系統(tǒng)中各含一個信息系統(tǒng)（information system），分別為信息系統(tǒng)1（IS1）、信息系統(tǒng)2（IS2）、信息系統(tǒng)3（IS3），信息系統(tǒng)1（IS1）又包括能量釋放源E1、能量載體E2、能量受體E3 這3 個能量載體對應的3 個信息系統(tǒng)：信息系統(tǒng)1-1（IS1-1）、信息系統(tǒng)1-2（IS1-2）、信息系統(tǒng)1-3（IS1-3）。信息系統(tǒng)內(nèi)均包含安全信息認知過程中的3 個動作：感知信息、認知信息和響應動作，且上述3個動作之間存在信息失真和不對稱現(xiàn)象，簡單來說，該現(xiàn)象在信息傳播過程中就表現(xiàn)為三者之間的信息量和信息內(nèi)容質(zhì)量存在誤差，這里將誤差統(tǒng)稱為ΔI。微系統(tǒng)中各處的信息誤差為ΔISn，（n=1,2,…,6），微系統(tǒng)中的信息總誤差為ΔIS；中系統(tǒng)中的信息誤差為ΔIMn,（n=1,2），中系統(tǒng)中的信息總誤差為ΔIM；宏系統(tǒng)中的信息誤差為ΔILn,（n=1,2），宏系統(tǒng)中的信息總誤差為ΔIL，自系統(tǒng)讀取它系統(tǒng)信息產(chǎn)生的信息總誤差為ΔIE。

（4）能量釋放源E1、能量載體E2、能量受體E3是微系統(tǒng)內(nèi)能量釋放過程的3 個能量載體，也是微系統(tǒng)內(nèi)的3個子系統(tǒng)，對應能量在釋放和轉(zhuǎn)移過程中的不同形式。能量的傳遞同信息的傳播信道一般存在能量通道（Energy Channel），能量在傳遞過程中出現(xiàn)的能量逸散與損耗現(xiàn)象，就如同信息認知過程的失真與不對稱現(xiàn)象。其中能量從能量釋放源轉(zhuǎn)移到能量載體的能量通道為EC1，能量逸散與損耗量為ΔE1，從能量載體轉(zhuǎn)移到能量受體的能量通道為EC2，能量逸散與損耗量為ΔE2。

（5）根據(jù)SOC 理論的基本原理：大量相互作用要素組成的自組織系統(tǒng)會自發(fā)地向自組織臨界態(tài)發(fā)展，當系統(tǒng)達到自組織臨界態(tài)時，即使微小的干擾也可能會引起系統(tǒng)發(fā)生一系列災變，災變事件發(fā)生頻率隨事件的規(guī)模大小或嚴重程度變化，呈現(xiàn)冪律分布[19]，即大規(guī)模的災變事件出現(xiàn)的頻率低，小規(guī)模的災變事件出現(xiàn)的頻率高。已有研究顯示[20]：安全系統(tǒng)是一個自組織系統(tǒng)，它的自組織演化主要是反映系統(tǒng)內(nèi)部的自然屬性和社會屬性的物質(zhì)共同作用的過程。模型應用SOC 理論，演繹出安全系統(tǒng)的自組織演化過程中的8 個臨界態(tài)（Critical State）。各子系統(tǒng)內(nèi)能量和信息通過自組織過程，自發(fā)地向系統(tǒng)安全-危險狀態(tài)轉(zhuǎn)變的邊界演化而分別達到這8 個臨界態(tài)，能量和信息分別對應反映安全系統(tǒng)內(nèi)部自然屬性和社會屬性的物質(zhì)。微系統(tǒng)、中系統(tǒng)、宏系統(tǒng)的自組織演化行為特性均可分為亞臨界、臨界和超臨界3種狀態(tài)，其中，亞臨界是一種系統(tǒng)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，超臨界狀態(tài)是指系統(tǒng)處于混亂之中，臨界狀態(tài)則是復雜系統(tǒng)中最常見的、介于以上二者之間的狀態(tài)。[12]

（6）第三、五、七、八級狀態(tài)層所表征的系統(tǒng)在四個階段的狀態(tài)特征（能量、危險程度等）各有不同，分別為level1、level2、level3、level4、level5、危險1、危險2、危險3、危險4、危險。

（7）各子系統(tǒng)的反饋過程可以統(tǒng)一描述為：信息系統(tǒng)進行響應動作后跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)變化同時進行新一輪認知，認知結(jié)果通過反饋通道（Feedback Channel）將以信息的形式反饋到信息系統(tǒng)負責人，再由信息系統(tǒng)負責人對系統(tǒng)做出各方面的“調(diào)整”，從而達到相對的本原安全狀態(tài)。模型中所含五個信息系統(tǒng)分別配置有反饋通道1（FC1）、反饋通道2（FC2）、反饋通道3（FC3）、反饋通道4（FC4）、反饋通道5（FC5）。

（8）本文中的屏蔽是指各子系統(tǒng)內(nèi)信息系統(tǒng)在能量釋放通道的動作設(shè)置的集合，即信息系統(tǒng)嘗試阻斷能量釋放的一切動作響應，對安全信息行為[18]定義中客體對象進行了實化：安全信息所描述的實際為能量釋放過程，屏蔽是有安全信息能力的“生命體”為控制能量釋放過程的采取的一切行為活動，它可以包括隔離能量、阻斷能量通道、設(shè)置防護、改變系統(tǒng)的能量臨界閾值等系統(tǒng)改造措施以降低系統(tǒng)對能量的敏感度等等。它可以根據(jù)系統(tǒng)正向演化過程狀態(tài)進行設(shè)置，也可以在反饋過程中發(fā)揮效用，例如上文中提到的“調(diào)整”。各子系統(tǒng)內(nèi)信息系統(tǒng)做出的屏蔽作業(yè)等級根據(jù)系統(tǒng)自組織演化過程分為以下3 級：初級屏蔽（對應微系統(tǒng)）、中級屏蔽（對應中系統(tǒng)）、高級屏蔽（對應宏系統(tǒng)）。

2.2 C-EI-C模型的內(nèi)涵解析

現(xiàn)實中的安全系統(tǒng)的演化結(jié)果只對應模型中的一條路徑，但系統(tǒng)演化的不同情況在模型內(nèi)是同時進行演示的。根據(jù)圖1模型所示結(jié)構(gòu)，可以從縱向和橫向兩個角度來對C-EI-C模型進行內(nèi)涵說明：

縱向來看，從相對安全的狀態(tài)出發(fā)，模型首先是體現(xiàn)了微系統(tǒng)的能量釋放和信息認知過程：E1、E2、E3可以看作是微系統(tǒng)中的3 個子系統(tǒng)（也是能量載體），能量若從能量釋放源E1經(jīng)過能量載體E2最終轉(zhuǎn)移到能量受體E3，系統(tǒng)狀態(tài)逐步惡化。單獨來看，能量自發(fā)地在每個能量載體內(nèi)積聚（自組織行為）到一定程度時，該能量載體會達到相應的自組織臨界態(tài)，在此前后，信息系統(tǒng)開始運作，對能量載體的狀態(tài)進行感知、認知和響應，若屏蔽成功則系統(tǒng)（能量載體）狀態(tài)好轉(zhuǎn)，屏蔽失敗則狀態(tài)惡化。對于不同的系統(tǒng)（能量載體）而言，它們可承受的能量閾值存在差異，因此不同規(guī)模的擾動對不同規(guī)模的系統(tǒng)造成的崩潰規(guī)模也存在差異；

橫向來看：能量與信息主線交互作用，為更直觀地展現(xiàn)橫向轉(zhuǎn)變過程、對系統(tǒng)狀態(tài)進行解析，作系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變簡圖如圖2所示。假設(shè)微系統(tǒng)的能量自組織到臨界態(tài)以后一并釋放，微系統(tǒng)的信息系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，進行相應的屏蔽作業(yè)（Shield Job），若屏蔽失敗，則直接轉(zhuǎn)化為危險1狀態(tài)，如路徑④。此時微系統(tǒng)能量較小，可能不會直接導致大規(guī)模的事故，危險1 狀態(tài)隨level1/2/3（此3 個狀態(tài)分別是E1、E2、E3的信息系統(tǒng)針對其內(nèi)部能量狀態(tài)進行信息認知，進行屏蔽作業(yè)且成功后，其所屬各系統(tǒng)到達的相對安全的狀態(tài)）演化至臨界態(tài)7，如路徑⑧，隨后進入中系統(tǒng)的信息系統(tǒng)2的信息認知過程；若屏蔽成功，系統(tǒng)演化到達level1/2/3 水平，如路徑①、②、③；在反饋過程進行不順利的情況下（如系統(tǒng)安全管理措施未完善），微系統(tǒng)能量開始蔓延至中系統(tǒng)（在微系統(tǒng)間輻射），中系統(tǒng)中的能量通過自組織演化到達臨界態(tài)4/5/6/7，如路徑⑤、⑥、⑦、⑧，通過中系統(tǒng)的信息系統(tǒng)進行屏蔽作業(yè)，作業(yè)失敗則轉(zhuǎn)化到危險2狀態(tài)，如路徑⑩，作業(yè)成功則演化到level4 狀態(tài)，如路徑⑨；當過渡到宏系統(tǒng)自組織演化，此時自組織演化分為兩種情況：一是釋放能量小于等于宏系統(tǒng)能量通道最大負荷能量，此時宏系統(tǒng)能量也開始自組織演化到臨界態(tài)8，如路徑?；若是信息系統(tǒng)做出正確反應，可將事故已點燃的導火索澆熄到達level5水平，如路徑?，此時系統(tǒng)極不穩(wěn)定；若是反應無果或失誤，一場宏系統(tǒng)的災難無可避免，宏系統(tǒng)達到危險3狀態(tài)，如路徑?，甚至還有可能越過危險3狀態(tài)直接到達危險狀態(tài)，如路徑?；二是釋放能量大于或遠遠大于宏系統(tǒng)能量道最大負荷能量，此時能量之大對原本不穩(wěn)定的系統(tǒng)造成巨大的擾動，系統(tǒng)瞬間“崩潰”（即發(fā)生災變事件），能量傳輸速度之快導致系統(tǒng)自組織行為、信息系統(tǒng)的反應行為可直接略過，系統(tǒng)狀態(tài)瞬間惡化，越過危險3狀態(tài)直接到達危險狀態(tài)，如路徑?；最后，處于危險2、危險3 以及l(fā)evel5 狀態(tài)的宏系統(tǒng)或是隱患極大或是已經(jīng)出現(xiàn)規(guī)模較小的傷亡與損失，此時若仍不加以排查、整頓和治理（屏蔽作業(yè)），極易受它系統(tǒng)能量影響，開始被組織演化，被組織演化也分為以下兩種情況：若它系統(tǒng)干擾能量較小，在自系統(tǒng)能量承受范圍內(nèi)，且通過自系統(tǒng)信息系統(tǒng)加以屏蔽作業(yè)，系統(tǒng)演化為危險4狀態(tài)，如路徑?。但若此時應急救援、防范事故擴大措施若未啟動或是啟動不及時（屏蔽作業(yè)失?。到y(tǒng)危險4 狀態(tài)將演化至危險狀態(tài)，如路徑?；若它系統(tǒng)干擾能量大大超出自系統(tǒng)能量承受范圍，被組織演化速度極快，自系統(tǒng)被組織一旦開始演化，任何屏蔽作業(yè)將不起作用，能量開始全面爆發(fā)，宏系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)化為危險狀態(tài)，如路徑?、?、?、?。每個狀態(tài)所蘊含的能量及其表征的系統(tǒng)危險程度因系統(tǒng)規(guī)模以及能量在各系統(tǒng)的逐級累積（自組織）情況而有所不同。根據(jù)以上分析，將安全系統(tǒng)各狀態(tài)的特征量大小進行簡單排序，如表1所示。

圖2 系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變簡圖

表1 安全系統(tǒng)各狀態(tài)對應特征量及排序

2.3 C-EI-C模型的推論和拓展

（1）C-EI-C 模型側(cè)重于描述能量能夠通過自組織行為達到自組織臨界態(tài)，但系統(tǒng)演化呈現(xiàn)的自組織臨界性在能量釋放和信息認知過程均有體現(xiàn)，例如，設(shè)想在信息感知過程中，人需要面對逐步增加的信息量和由此迅速增長的信息復雜程度，復雜繁多的信息在人腦系統(tǒng)中演化堆積，逐漸達到自組織臨界態(tài)，該狀態(tài)對人進行信息認知的影響重大，一方面，自組織臨界態(tài)是極為敏感的狀態(tài)，可能再進一步的信息讀取便會造成此前的信息感知成果缺失（如各類突發(fā)情況通常令人手足無措），從而對后續(xù)的信息認知和響應動作造成影響，導致屏蔽失敗。另一方面，信息方面的自組織臨界性可以用來解釋人對信息的感知失誤、認知失誤和響應失誤，對其臨界態(tài)的把握和研究有助于有效解決以上問題。因此可以得出，能量和信息在系統(tǒng)演化中存在自組織行為。

此外，系統(tǒng)內(nèi)部能量和信息在演化過程中存在相互作用：信息認知駕馭能量釋放，能量釋放對信息認知起到推動和反饋作用。以微系統(tǒng)為基本單位，二者的相互作用具體體現(xiàn)為：系統(tǒng)正常運行演化時需要與它系統(tǒng)進行能量、信息交換，信息系統(tǒng)通過對自系統(tǒng)內(nèi)能量載體的狀態(tài)進行信息感知、認知，在能量釋放源E1、能量載體E2、能量受體E3 處設(shè)置相應屏蔽作業(yè)（響應動作），以減緩能量釋放速度或終止能量釋放，還能根據(jù)屏蔽作業(yè)的實施效果（實施屏蔽作業(yè)后系統(tǒng)的狀態(tài)變化）反饋對信息認知過程進行調(diào)整和升級（例如，建筑工地的工人由于佩戴質(zhì)量不合格的安全帽而險些被高空墜物所傷，工人通過將安全帽的質(zhì)量不合格信息和未遂事故信息向安全部門反饋，安全部門核實和采取新的防范措施實現(xiàn)對信息認知過程的調(diào)整和升級），從而防止系統(tǒng)狀態(tài)惡化甚至做到優(yōu)化系統(tǒng)狀態(tài)。由此可以提煉能量-信息的作用機理圖，如圖3所示。

圖3 能量-信息作用機理簡化圖

不論對巨系統(tǒng)還是其內(nèi)的無數(shù)微系統(tǒng)來說，能量和信息是維持其共同正常運轉(zhuǎn)的必需條件，由于載體的區(qū)別它們具有不同的形式，且不同形式的能量和信息對系統(tǒng)的作用效果也有異。而以C-EI-C 模型中微系統(tǒng)為典型的能量-信息作用機理簡化圖可以統(tǒng)一各類系統(tǒng)以及各種形式的載體，展現(xiàn)一般的能量-信息作用機理。

（2）信息的傳遞過程是自組織過程，故信息傳遞產(chǎn)生的誤差不能進行簡單的相加，此外，微系統(tǒng)、中系統(tǒng)、宏系統(tǒng)的演化過渡期間以及自系統(tǒng)對它系統(tǒng)信息的讀取都存在一定的信息誤差。因此，自系統(tǒng)產(chǎn)生的信息總誤差ΔI只能表示為與ΔIS、ΔIM、ΔIL、ΔIT、ΔIE相關(guān)的函數(shù)形式：ΔI=f(ΔIS,ΔIM,ΔIL,ΔIT,ΔIE)。

（3）根據(jù)能量守恒定律，能量不會憑空產(chǎn)生和消失，它只能實現(xiàn)形式的轉(zhuǎn)化和載體間的轉(zhuǎn)移，而能量的總量保持不變。事實上，任何系統(tǒng)都不可能孤立存在，其運行時都牽涉多個系統(tǒng)相互作用，一個系統(tǒng)的總能量的改變只能等于傳入和傳出該系統(tǒng)的能量的差值。以微系統(tǒng)為例，能量在能量釋放源E1、能量載體E2、能量受體E3之間的傳遞中存在能量逸散和損耗ΔE1+ΔE2，其中部分能量可能流入它系統(tǒng)，對它系統(tǒng)造成干擾，此外，來自它系統(tǒng)的能量ΔE3也可能對自系統(tǒng)造成擾動，此時系統(tǒng)能量改變量ΔE= |ΔE3-(ΔE1+ ΔE2)|。模型中每個臨界態(tài)所蘊含的能量也因系統(tǒng)的規(guī)模以及能量在各系統(tǒng)的逐級累積（自組織演化）情況有所不同，但總體有：Ecs1-3＜Ecs4-7＜Ecs8（其中Ecs1-3代表臨界態(tài)1～3 所含能量，Ecs4-7代表臨界態(tài)4～7所含能量，Ecs8代表臨界態(tài)8所含能量）。

（4）在傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)分析評價中，系統(tǒng)的危險度D=P*C(安全系統(tǒng)的事故率P以及事故后果C)，而在最新的安全系統(tǒng)突變理論中，用代表安全系統(tǒng)混亂度的宏觀量—安全熵來評價系統(tǒng)的狀態(tài)。在楊冕的“基于安全混沌學思想的安全系統(tǒng)管理研究”[21]的基礎(chǔ)上，本研究從安全信息與安全能量結(jié)合的角度出發(fā)，給出加入能量熵的安全系統(tǒng)熵的全新定義：S=?(m,n)，新的安全熵僅由m、n這兩個控制參數(shù)決定，m即安全信息因素，n即安全能量因素，但全新的安全系統(tǒng)熵的表達式仍為：

即：s=q1s1+q2s2

不同的是，安全系統(tǒng)的總熵為能量系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的權(quán)重和，即兩大分熵之和，其中qi為各分熵的權(quán)重，ki為分熵中各具體因素的權(quán)重，p(xi)為對安全元素的信息確知度和能量確知度。

安全系統(tǒng)的熵變：ds=des+dis

從全新安全系統(tǒng)熵的角度來看，根據(jù)引起系統(tǒng)熵變的兩大要素：des表示安全系統(tǒng)內(nèi)由能量系統(tǒng)引起的熵變量，dis表示安全系統(tǒng)內(nèi)由信息系統(tǒng)引起的熵變量。將新安全系統(tǒng)熵應用于安全系統(tǒng)分析評價能夠為信息系統(tǒng)提供更加全面、準確地系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對信息認知過程的調(diào)整和升級。

（5）根據(jù)SOC 理論，可以給出安全系統(tǒng)臨界態(tài)的概念如下：符合開放、遠離平衡態(tài)、相互作用的耗散動力系統(tǒng)條件的安全系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)能量和信息通過自組織過程，自發(fā)地向系統(tǒng)安全-危險狀態(tài)轉(zhuǎn)變的邊界演化，該邊界的狀態(tài)即安全系統(tǒng)的臨界態(tài)，滿足系統(tǒng)自組織臨界態(tài)的特征規(guī)律，即：災變事件的強度或尺度分布服從冪律關(guān)系且功率譜呈現(xiàn)1/f噪聲[19]。

（6）對于不同類型的系統(tǒng)可以實施不同方式的屏蔽作業(yè)以達到系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)化。根據(jù)兩類危險源理論[22]以及危險源的實質(zhì)內(nèi)容[23]等，從屏蔽時間、屏蔽對象、屏蔽動力、屏蔽規(guī)模四個角度對系統(tǒng)的屏蔽作業(yè)進行了分類，各屏蔽類型具體說明見表2。

表2 C-EI-C模型內(nèi)屏蔽作業(yè)的分類

3 C-EI-C模型功能和價值

C-EI-C 模型除了現(xiàn)有大多數(shù)事故致因模型和系統(tǒng)安全通用模型所能展現(xiàn)的功能外，還有提供事故致因分析元（通用）模型、促進安全科學與其他學科的交叉融合研究等功能，如表3所示。

表3 C-EI-C模型功能分析

4 結(jié)論

（1）通過對已有事故致因體系的梳理研究發(fā)現(xiàn)，以“事故”和“風險”為著眼點構(gòu)建的反映某一類事故發(fā)生規(guī)律的“逆向型”和“中間型”事故致因安全理論和模型居多，但其缺乏通用性，有礙大安全時代背景下安全科學研究的開展，因此構(gòu)建了構(gòu)建符合當下復雜社會系統(tǒng)的“正向”通用理論安全模型——C-EI-C模型。

（2）對已有的關(guān)于事故致因的通用觀點進行綜合剖析，提煉了事故發(fā)生的自然本質(zhì)與社會本質(zhì)，指出安全信息和安全能量在安全系統(tǒng)內(nèi)相互作用的事故致因本質(zhì)。事故致因本質(zhì)的完善可以揭示系統(tǒng)事故致因完整機理，從而為事故的控制和預測預防、安全科學基礎(chǔ)理論的完善和發(fā)展等提供更為準確和全面的理論指導。

（3）通過以事故致因本質(zhì)為主線和安全系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閱栴}，構(gòu)建了一個通用型的理論安全（事故致因）模型，可適用于不同場景和類型的安全系統(tǒng)。首先對模型的構(gòu)成、要素及內(nèi)涵進行了解釋說明，隨后對模型進行了延伸拓展和功能分析，由此總結(jié)了模型7 大方面的功能；C-EI-C 模型具有通用和實用性還體現(xiàn)在模型對于SOC 理論的引入，安全系統(tǒng)符合SOC 理論要求的條件，存在自組織行為和自組織臨界態(tài)，對系統(tǒng)臨界態(tài)進行研究有助于掌握系統(tǒng)演化過程中呈現(xiàn)的安全-危險轉(zhuǎn)化規(guī)律，是提升系統(tǒng)安全性能的關(guān)鍵所在。

（4）模型在其7大功能的基礎(chǔ)上，還將引導后續(xù)研究轉(zhuǎn)向如何使得能量與信息兩條主線在演化過程中達到最佳配合，以提升系統(tǒng)安全工作效率。但本研究尚未對模型進行定量和應用方面的研究，且SOC 理論是一個嶄新的課題，要想形成一個統(tǒng)一的數(shù)學定義，并將其應用于安全系統(tǒng)的定量分析，后續(xù)仍需開展大量的研究工作。正如Bak[24]所說：自組織臨界性不是復雜性的全部，但它或許打開了通向復雜性的一扇大門。希望將SOC理論應用于安全系統(tǒng)的事故致因研究是通向這扇大門的捷徑，安全人任重而道遠。