刘建华,崔俊宏,宋晓燕
(1.内蒙古煤矿安全培训中心,内蒙古 包头 014060;2.山东省济宁市煤矿职工培训中心,山东 济宁 272000 3.华北科技学院安全工程学院,北京 东燕郊 101601)
随着我国加入WTO,粗放型的安全生产已不能适应现代企业发展的要求,尤其是煤炭企业如何解决事故多发、安全管理水平低下的问题是企业生存和发展的前提。因此,运用现代化管理知识、管理手段搞好安全至关重要。安全系统工程学[1]就是煤矿在建立现代企业制度后推行和应用的一门新兴学科,它从系统整体出发,分析研究系统中人、机、环境三大要素及其相互关系,从而使系统达到“安全、经济、高效”。作者运用先进的人—机—环境安全系统工程理论,结合模糊数学方法开展对煤矿系统安全性的研究,具有重要的理论意义和深远的现实意义。
1.1.1 人不安全行为产生的机理
从操作者的角度看,人的行为模式可表示为[2]:S-O-R,即刺激—心理加工—行为,如果把人脑看成一个加工系统,则输入的是刺激,输出的是行为。根据上述行为模式,从生产行为的角度看,人的不安全行为主要是由于人感知环境信息的失误、人大脑处理信息时作出错误的决策、动作器官没能完成指定动作三方面原因引起的。
1.1.2 人不安全行为产生的原因
根据人行为的S—O—R模式,生产中人、机器、环境之间的关系可用图1表示。
图1 人—机—环境关系图
从人—机—环境系统的关系深入分析人不安全行为的原因,主要是由于人的心理、生理、管理决策、社会环境以及人机界面设计不协调等多方面引起的。其中人心理方面的原因主要指人的气质、性格和情绪等;人生理方面的原因主要指人各种能力的限度,包括人的知觉、感觉、反应速度、体力等;管理决策方面的原因主要指不合理的作业时间,作业计划等;社会环境的原因包括物理环境和人际环境,即作业场所和人际关系的好坏;人机界面设计方面的原因主要指人机功能分配不当,工程设计上的不合理使人易失误等。
煤矿是特殊行业,煤矿作业的艰苦性、高危性,井下作业条件的多变性、复杂性,作业操作的粗放性,给人的心理、生理带来多方面影响,通常矿工存在被动应付的逆反心理、恐惧心理、听天由命的迷信宿命心理、凑合、应付的侥幸心理。
1.1.3 人的不安全行为对人—机—环境系统整体安全性的影响
在人、机、环境三要素中,人是决定的因素。人的素质、人的行为、人的能动性和可靠性决定着安全生产管理的方方面面。统计表明,当今世界上所有系统失效中,约有70%~90%直接或间接源于人的失误。人的不安全行为是导致人—机—环境系统工程整体安全性失效的最重要因素,预防人因失误对于提高人—机—环境系统的安全性是非常重要的。
1.2.1 机不安全状态产生的机理
机的不安全状态是指那些曾经引起过事故、或可能引起事故的机械的状态,它是造成事故的直接原因。
1.2.2 机不安全状态产生的原因
煤矿井下生产,劳动工具、材料设备、设施等比较多,而工作空间又相对狭小,物的不安全因素对安全的影响也比较突出。主要表现在[3]:①设备、工具、材料等在使用过程出现故障造成事故。②安全保护设施制造质量达不到要求,或使用过程维护不及时,造成灵敏度低、可靠性不强,达不到控制事故的目的。③在生产过程中,劳动工具、机器设备等和人的动作不协调,信息交流不充分、不及时,人的错误指令导致劳动工具、机器设备的误动作。④作业现场设备、工具、物料等存放不当,使其处于不安全状态,对作业人员造成伤害。⑤技术装备落后,抗风险能力差。
1.2.3 机的不安全状态对人—机—环境系统整体安全性的影响
在人机环境系统中,人是决定因素,机是重要因素。根据日本劳动省的统计,在所有的劳动事故中,由于机械设备方面的原因造成的事故占35.2%~36.5%,因此,深入研究机与事故之间的关系,对提高系统的安全性具有重要意义。
1.3.1 环境影响安全生产的机理
工作场所的环境对工人的操作行为有着非常重要的影响,良好的工作环境能为职工创造舒心的工作氛围,有利于安全生产。恶劣环境通过作用于人体产生人体效应(生理的、病理的、工效的和心理的)而影响到工人的健康和工作效率,甚至危及人的生命[4]。
1.3.2 环境影响安全生产的因素
煤矿地下作业,自然环境极差,劳动条件恶劣,存在高温、高湿、低压、振动、噪声、粉尘及有害气体,还有水灾、火灾及瓦斯爆炸等多种环境因素(自然、人为的、常态的、异常的),它们时刻威胁着井下人员的生命安全和身心健康。据国外有关科研机构对150种职业的作业环境调查,矿山地下作业环境人的精神负担为8.3级,居各行业之首。
1.3.3 环境的不安全因素对人—机—环境系统整体安全性的影响
在人机环境系统中,环境是影响系统安全的又一个重要因素。煤矿井下工作环境恶劣,突变因素较多,如果不能充分考虑环境因素的影响,煤矿生产就难以保证在安全、高效、经济下运行。
事故的发生是多因素综合作用的结果,人、机、环境三大因素之间的关系尚未明确,因此,选用模糊数学方法对煤矿系统的安全性进行综合评判。
通过前面对系统安全性的分析,确定人、机、环境为影响系统安全的第一层次因素;影响人、机、环境的因素为第二层次因素,共有平均工龄、平均年龄等12个子因素组成。评价指标体系各指标参见表1。
由煤矿人—机—环境安全评价指标体系可得到因素集如下[5]:第一层次因素集为:U={U1,U2,U3};第二层次因素集为:U1={u11,u12,u13,u14};U2={u21,u22,u23};U3={u31,u32,u33,u34,u35}。
煤矿人—机—环境系统的评判集Vi={4A,3A,2A,A}其中,4A为优;3A为良;2A为合格;A为不合格。
权重确定过程的正确与否,直接决定着评价结果的正确性,对第一层次的因素权重的确定采用专家评分法,第二层次的因素权重的确定采用两两对比法,权重确定结果见表1。
表1 煤矿人—机—环境安全系统评价指标权重
以王庄煤矿为例,采用评委评分法抽取10人组成安全专家组,分别对人—机—环境一级指标下的12个单因素评价,得到评价集,见表2。
表2 煤矿人—机—环境系统评价指标评价集
分别对人、机、环境各单因素进行评判,首先对煤矿系统人的因素评判,已知人的因素指标权重A1= {0.11,0.27,0.37,0.25},由专家评价得到
已知A={0.60,0.25,0.15},把R看作U={U1,U2,U3}的评判矩阵,再同上做模糊变换,归一化处理得B′= (0.298,0.224,0.224,0.254),按照最大隶属度原则,该煤矿系统的安全状况为“合格”。由于评语集具有一定的模糊性,可把各种等级以百分制划分为4个区间:V={4A(优秀:90~100),3A(良好:75~89),2A(合格:60~74),A(不合格:0~59)。
设抉择评判集中各等级的参数列向量C = (95,80,65,30),则S =B′·CT
=0.298×95+0.224×80+0.224×65+0.254×30=71.77
则该煤矿系统评价的最后得分为71.77分,参照煤矿系统安全评价等级,该煤矿系统的安全状况为“合格”等级。该煤矿系统能够在安全的情况下运行,但在人—机—环境方面还存在一定的安全隐患,需要在煤矿生产过程中不断加以完善,针对不同的安全隐患,制定相应的安全技术措施。
1) 煤矿安全系统最关键的影响因素是工作人员的安全性,要想提高工作人员的安全性,就必须强化对人的优选、培训和教育(人适机)。
2) 提高机械子系统的安全性在于提高管理水平,加强设备的检修和维护,降低设备的故障率。另外,还要在设备设计、安装阶段充分考虑人—机—环境系统工程要求,处理好机宜人、人适机、环适机等,使设备达到本质安全化。
3) 工作地点作业环境直接影响到人的作业安全性,因此,改善作业环境,可以提高人的作业安全性。
4) 应用模糊综合评价对煤矿安全的人、机、环境因素进行了多层次综合评判,能够得到定性和定量的评价结果,结果直观、科学、合理、可靠。
5) 煤矿安全管理工作是一项长期、艰巨、复杂的工程,应用安全系统工程管理,具有整体化、综合化、科学化的特点,它为煤矿安全管理工作提供了有效途径,为系统实现PDCA的循环模式提供保障,确保安全管理工作持续健康稳定发展。
[1] 李会青. 安全系统工程学在煤矿安全管理中的应用[J]. 山西焦煤科技, 2005,6(2):61-62.
[2] 丁克舫,张洪斌, 罗喜文. 井下环境在人—机—环境系统中的作用[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2000,19(2):130-132.
[3] 王培润,南化鹏,徐瑞银. 浅谈“人、机、环”对煤矿安全生产的影响[J].煤矿安全,2005,36(9) :71-73.
[4] 杨玉中,吴立云,张强. 人机环境系统工程在井下运输安全中的应用[J].工业安全与环保, 2005,31(5):49-51.
[5] 李鹤鹏,贾进章. 安全系统工程在煤矿安全管理中的应用与研究[J].2009,28(1):4-6.