基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

雷達(dá)晨 袁嘉淙 王 乾 佟瑞鵬教授

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

近年來(lái)，隨著教育的普及，校園安全事故愈加頻發(fā)，校園安全風(fēng)險(xiǎn)逐漸引起社會(huì)關(guān)注。根據(jù)《中國(guó)學(xué)校安全現(xiàn)狀分析報(bào)告》可知，全國(guó)約有學(xué)生2.31億人，學(xué)校約50萬(wàn)所，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)每年平均有1.6萬(wàn)名中小學(xué)生和3 000名大學(xué)生非正常死亡。

在所有事故中，因?qū)W校管理制度缺失或?qū)W校管理人員行為過(guò)失造成的事故占17.86%，而由于學(xué)生安全意識(shí)淡薄而發(fā)生的事故達(dá)到全年各類(lèi)事故總數(shù)的50.89%。據(jù)此可知，造成學(xué)校風(fēng)險(xiǎn)事故的原因中，人的不安全行為和組織管理缺陷占據(jù)較大比重，是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。

對(duì)于校園風(fēng)險(xiǎn)事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已展開(kāi)一定研究，主要以定量化、半定量、定性3種形式開(kāi)展。高山等[1]建立模型定量化測(cè)算校園風(fēng)險(xiǎn)水平并提出相應(yīng)的安全管理政策；曹攀等[2]以半定量化的形式展開(kāi)校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并給出相應(yīng)對(duì)策；還有學(xué)者通過(guò)定性化的方式提出校園安全風(fēng)險(xiǎn)體系的完善路徑，如建立學(xué)校安全教育體系[3]、校園風(fēng)險(xiǎn)防范措施[4]、“大學(xué)社區(qū)韌性”安全治理體系路徑[5]、校園風(fēng)險(xiǎn)防范體系[6]等。

然而現(xiàn)有校園安全的研究少有關(guān)于人的不安全行為和組織管理缺陷，且缺乏科學(xué)指標(biāo)體系和評(píng)估方法。但行為安全的研究是校園安全管理中的重要部分，提高校園安全水平亟需對(duì)人的行為和組織管理進(jìn)行研究。據(jù)此，本文以校園安全管理中人的行為為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法，研究校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以期提高校園安全狀態(tài)。

1 指標(biāo)體系建立

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)表明，在導(dǎo)致校園風(fēng)險(xiǎn)事故的原因中不安全動(dòng)作直接導(dǎo)致近70%的事故，是校園風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的重要顯性原因。因此，研究不安全動(dòng)作有助于準(zhǔn)確分析事故，有效預(yù)防事故。而使用事故致因模型對(duì)不安全動(dòng)作進(jìn)行判定，是事故分析的重要手段[7]。現(xiàn)階段，事故致因模型給出的判定標(biāo)準(zhǔn)和模式有很多，如人因分析與分類(lèi)系統(tǒng)(Human Factors Analysis and Classification System，HFACS)[8]、事故致因“2-4”模型[9]等，參考諸多事故致因模型和行為安全理論，著眼于人的不安全行為和心理的問(wèn)題，本文從組織能力、組織行為、個(gè)體能力、個(gè)體行為4個(gè)維度，構(gòu)建基于人的不安全行為的校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

結(jié)合筆者在山東、河南等多地多?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果，建立8個(gè)一級(jí)指標(biāo)、20個(gè)二級(jí)指標(biāo)的校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)情況給出各個(gè)二級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的先驗(yàn)概率，見(jiàn)表1。

表1 校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

2 貝葉斯模型建立

2.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian Network，BN)是一種基于不確定推理的進(jìn)行概率推理和分析的模型，是主要由節(jié)點(diǎn)、有向連線(xiàn)來(lái)組成的有向無(wú)環(huán)圖[10]。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)使用圖形與條件概率的結(jié)合，適用于分析具有相互關(guān)系，受多種控制因素影響的情景，能夠從不確定、不完整的數(shù)據(jù)中做出推理[11]。通過(guò)確定各個(gè)子節(jié)點(diǎn)先驗(yàn)概率和節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)關(guān)系，聯(lián)合概率密度P(U)可以通過(guò)公式(1)計(jì)算求得。

i=1，2，…，k

(1)

式中：

Ui—第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

k—網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

Parents(Ui)—Ui父節(jié)點(diǎn)的集合；

P—風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的特性，不僅可以得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率和系統(tǒng)的整體安全狀況，還可以通過(guò)正向推理、反向推理和敏感性分析，得到風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)，同時(shí)可以體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事故致因鏈，使安全管理工作有的放矢。

2.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立

根據(jù)所建立的校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，結(jié)合實(shí)地調(diào)研結(jié)果和德?tīng)柗品ǖ姆治鼋Y(jié)果，基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，形成校園安全風(fēng)險(xiǎn)管理貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖1。

從圖1可以看出，校園安全風(fēng)險(xiǎn)管理貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由組織能力、組織行為、個(gè)體能力和個(gè)體行為4個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，且存在相互關(guān)系。組織能力影響組織行為，組織行為關(guān)系到個(gè)體能力的培養(yǎng)，進(jìn)而決定個(gè)體行為的狀態(tài)，而不同的父節(jié)點(diǎn)又延伸出各自的子節(jié)點(diǎn)。

圖1 校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

組織能力節(jié)點(diǎn)受安全機(jī)構(gòu)人員和安全文化建設(shè)2個(gè)子節(jié)點(diǎn)影響，而安全機(jī)構(gòu)人員的建立完備需要安全領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、安全管理機(jī)構(gòu)和安全管理人員的狀態(tài)完善。安全領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)的完善不僅受自身狀態(tài)的好壞影響，還受到安全管理機(jī)構(gòu)的影響；安全管理機(jī)構(gòu)的完善除受自身狀態(tài)的影響也受到安全管理人員的影響。安全文化的建設(shè)通過(guò)安全文化載體和安全宣傳活動(dòng)的形式表現(xiàn)，而安全文化載體的建設(shè)情況也影響著安全宣傳活動(dòng)的成效。

組織行為節(jié)點(diǎn)不僅受到組織能力的影響，還主要受到安全制度機(jī)制、應(yīng)急預(yù)案與體系的制約。應(yīng)急預(yù)案與體系是安全制度機(jī)制中的一部分，影響著安全制度機(jī)制的完備。安全制度機(jī)制還主要受到安全責(zé)任架構(gòu)、安全管理制度、安全管理機(jī)制的影響。同時(shí)，安全管理機(jī)制的建立還受到安全責(zé)任架構(gòu)和安全管理制度的影響；安全管理制度的制訂受到安全責(zé)任架構(gòu)的影響。應(yīng)急預(yù)案與體系主要分為應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急體系。

個(gè)體能力水平不僅受到組織行為的指導(dǎo)，還主要受到安全教育培訓(xùn)和安全能力培養(yǎng)的影響。安全能力的培養(yǎng)受到安全教育培訓(xùn)的影響作用，同時(shí)還與安全習(xí)慣養(yǎng)成和應(yīng)急演練活動(dòng)的開(kāi)展情況有關(guān)。安全教育培訓(xùn)受到安全知識(shí)普及和安全規(guī)章遵守的影響。

個(gè)體行為的狀態(tài)不僅由個(gè)體能力決定，還受到人的狀態(tài)和安全責(zé)任落實(shí)狀況的影響。其中，人的狀態(tài)受到人員心理狀態(tài)和人員行為狀態(tài)的影響，同時(shí)人員心理狀態(tài)推動(dòng)影響人員行為狀態(tài)；安全責(zé)任落實(shí)由安全監(jiān)督檢查、應(yīng)急救援管理、相關(guān)方管理和責(zé)任規(guī)劃落實(shí)構(gòu)成，應(yīng)急救援管理受到安全監(jiān)督檢查和責(zé)任規(guī)劃落實(shí)的影響，相關(guān)方管理受到責(zé)任規(guī)劃落實(shí)情況的影響。

2.3 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)與推理分析

Netica是用Java開(kāi)發(fā)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)軟件，是一個(gè)功能強(qiáng)大且易于使用的程序，可用于處理信念網(wǎng)絡(luò)和影響圖，能夠基于可視化的交互界面，通過(guò)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和連線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的搭建，并通過(guò)數(shù)據(jù)輸入或自學(xué)習(xí)的形式，進(jìn)行推理分析。據(jù)此，本研究根據(jù)上述的校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，基于Netica軟件進(jìn)行模型搭建，構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)行推理分析。

根據(jù)建立的校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的推理特性，進(jìn)行一系列的分析推理，可得到風(fēng)險(xiǎn)處置措施建議和控制策略。

(1)正向推理。利用搭建的校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)輸入子節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率，以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的條件概率分布，可得到各個(gè)父節(jié)點(diǎn)的后驗(yàn)概率，直觀(guān)地發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率較大的因素。表2為所有風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的概率值，包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率和后驗(yàn)概率。根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的正向推理結(jié)果，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率維度依次為：D>C>B>A；一級(jí)指標(biāo)中，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率依次為：D2>C2>C1>D1；二級(jí)指標(biāo)中，發(fā)生概率的風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)依次為：D22>D21>D11>D13>D12>C22>A23>B22。由此可知，在校園安全防控工作因素中，應(yīng)重視個(gè)體人員的狀態(tài)和能力培養(yǎng)，注重安全教育培訓(xùn)和責(zé)任落實(shí)工作。

(2)反向推理。根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，可以通過(guò)設(shè)定最終風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)為發(fā)生的情況，計(jì)算得到各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率變化情況，進(jìn)而得到結(jié)果節(jié)點(diǎn)發(fā)生時(shí)最可能的原因節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的反向推理。據(jù)此，所有因素節(jié)點(diǎn)的反向推理結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型推理分析結(jié)果

可知，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生(即Risk節(jié)點(diǎn)發(fā)生概率為100%)時(shí)，根據(jù)反向推理，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的維度依次為：D>C>B>A；一級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率依次為：D2>C2>C1>B1>A1；二級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率依次為：D22>D21>D11>D13>C22>D12>A23>B22>A22。由此可知，校園風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)最可能的致因因素，即預(yù)防校園風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的重點(diǎn)。因此應(yīng)當(dāng)注重個(gè)體行為和心理的狀況及個(gè)體能力的培養(yǎng)；也需重視安全文化建設(shè)、安全教育培訓(xùn)、責(zé)任規(guī)劃落實(shí)工作開(kāi)展，這與正向推理的結(jié)論一致。

(3)敏感性分析。利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，可進(jìn)行關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的敏感性分析，給出關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的敏感性排序，從而及時(shí)對(duì)重要風(fēng)險(xiǎn)因素采取管控策略。敏感性分析結(jié)果(見(jiàn)表2)，可知敏感性分析維度排序依次為：B>A>C>D；敏感性分析一級(jí)因素排序依次為：A1>A2>B2>B1>C1>C2>D1>D2。據(jù)此，可得到提升校園安全風(fēng)險(xiǎn)狀況的高效因素，組織行為的管理、組織能力的提升、安全文化建設(shè)和安全機(jī)構(gòu)與人員的完善，對(duì)提升校園安全狀況的影響較大，能夠迅速提升校園安全狀況，指導(dǎo)校園安全管理工作的重心分配。

3 措施與建議

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的推理分析，可得到上述分析結(jié)果，進(jìn)而可知校園安全風(fēng)險(xiǎn)管控的實(shí)時(shí)策略和對(duì)策建議。

(1)注重人員的狀態(tài)。根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正向推理和反向推理結(jié)果，可知個(gè)體人員的心理狀態(tài)和行為狀態(tài)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率較大，這符合行為安全管理的理論。應(yīng)當(dāng)重視對(duì)個(gè)體行為和心理狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與關(guān)注，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的不良狀況和風(fēng)險(xiǎn)因素及時(shí)采取措施?？赏ㄟ^(guò)智能設(shè)備、智能分析裝置對(duì)師生、校園周邊校外人員的行為狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)輔以多種方式對(duì)師生的心理狀態(tài)摸底排查，關(guān)注重點(diǎn)人群，將安全防線(xiàn)不斷前移，減少風(fēng)險(xiǎn)隱患，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

(2)注重人員能力培養(yǎng)。根據(jù)校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的正向推理和反向推理分析結(jié)果，可知校園安全風(fēng)險(xiǎn)管理中個(gè)體行為和個(gè)體能力風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率較大。應(yīng)注重個(gè)體人員的能力培養(yǎng)和責(zé)任劃分，在優(yōu)良的頂層設(shè)計(jì)下，需要充分落實(shí)安全管理職能的履行，提高安全管理人員與風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)主體的綜合安全能力、安全素養(yǎng)和安全意識(shí)?？赏ㄟ^(guò)采取多種形式的安全培訓(xùn)教育、應(yīng)急演練活動(dòng)、安全文化宣傳、定期考核巡查等活動(dòng)，多維度、深層次地提升個(gè)體能力、改善個(gè)體行為，自下而上地將風(fēng)險(xiǎn)隱患減緩到最低，降低校園安全風(fēng)險(xiǎn)管理壓力，保障教育教學(xué)活動(dòng)的正常進(jìn)行。

(3)完善安全管理機(jī)構(gòu)。根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)敏感度分析結(jié)果，學(xué)校在校園安全風(fēng)險(xiǎn)管控中，應(yīng)注重校園安全管理組織機(jī)構(gòu)的建立完善，包括校園安全管理機(jī)構(gòu)制度的完善、校園安全管理人員和對(duì)應(yīng)職能的劃分，充分提升校園安全管理人員的積極性和校園安全管理工作效率，有助于從頂層提高校園安全管理水平、改善校園安全狀態(tài)。

(4)注重安全文化建設(shè)。校園安全文化建設(shè)在校園安全風(fēng)險(xiǎn)管理中有著舉足輕重的地位，盡管校園安全文化建設(shè)工作難以迅速見(jiàn)效，但工作效果貫穿于校園安全管理工作的全過(guò)程。安全文化建設(shè)作為校園安全的深層因素，直接指導(dǎo)校園安全教育培訓(xùn)工作，影響組織、個(gè)體人員安全能力、安全行為的狀況，對(duì)于校園安全水平的提升至關(guān)重要。在日常校園安全工作中可采取多種安全文化宣傳活動(dòng)、豐富的安全文化宣傳載體(如文化宣傳欄、特色標(biāo)語(yǔ)、個(gè)性設(shè)計(jì)背景板)來(lái)進(jìn)行校園安全文化建設(shè)工作，營(yíng)造校園安全文化良好氛圍。

4 結(jié)論

(1)本研究以行為安全理論為指導(dǎo)，構(gòu)建校園安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并以此為基礎(chǔ)，建立校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型?；谪惾~斯網(wǎng)絡(luò)的特性，進(jìn)行正向推理、反向推理和敏感性分析，可得到校園安全風(fēng)險(xiǎn)因素的重要度排序，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度，可指導(dǎo)校園安全管理工作的有效開(kāi)展。

(2)根據(jù)建立的校園安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有向邊的特性，得出校園安全風(fēng)險(xiǎn)事故致因鏈，對(duì)校園安全風(fēng)險(xiǎn)管控有極強(qiáng)的指導(dǎo)作用，在對(duì)部分因素進(jìn)行管控的同時(shí)，充分考慮事故致因鏈，可進(jìn)一步減少相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)隱患出現(xiàn)的概率。

(3)根據(jù)上述重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素和事故致因鏈的分析結(jié)果，有的放矢地給出校園安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施和管控策略，給校園安全管理工作提出針對(duì)性建議，進(jìn)而綜合、全面地提升校園安全水平。