伤害事故安全信息认知建模与机理研究*

罗通元 ，吴 超

(1.中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083；2.中南大学 安全理论创新与促进研究中心，湖南 长沙 410083)

0 引言

人类认识客观世界包括研究安全科学都是经历了物质、能力、信息三个步进的认识历程[1]。传统的认知局限于当时的科学发展水平，用物质和能量层面的认知来解决安全科学及事故问题，但事故的本质并非单个模型可以诠释。根据海因里希事故法则可知，要减少伤害事故，就不可忽视伤害事故，要致力于降低一般性的伤害事故[2]。伤害事故是指发生健康损害、人身伤亡、重大财产损失与环境破坏的事故。伤害事故是占据事故总数的绝大多数的，根据事故统计研究发现，伤害事故往往是重特大事故的积累后果[3]。量变引起质变用来解释伤害事故的发生是可行的。发生一次伤害事故往往不会引起人从根本上改变不安全认知，伤害的后果就是不断的重复和循环，从心理上更加麻痹和放松，人们对于这些事件不容易重视，进而会渐渐丧失安全意识。生产现场如果没有及时发现和纠错机制，很容易滋生冒险和违章行为，这些都是伤害事故认知的偏差导致的，为伤害事故的发生埋下了隐患。事故的后果是随机的，但是事故的致因是一致的[4]。根据之前建立的安全信息认知通用模型可知，人对安全信息的认知经历7个过程，由于在认知的过程中存在信息的失真或不对称，导致人形成错误的认知并做出不安全行为。从行动结果来看，造成的无伤害事故是多数的，实质上并没有造成伤害或破坏。

尽管许多研究者对安全模型进行了大量研究，文献[5-11]均是对安全模型进行深入系统的研究，针对事故分析较多的是伤害事故，但是，对于伤害事故缺乏专门的理论研究，有关伤害事故的安全信息认知模型的研究仍然为空白。根据已建立的安全信息认知通用模型和文献[12]，提出具体的以人的行为导致的主要结果维度考虑的伤害事故的安全信息认知模型(Injured Accident-Safety Information Cognition，简称IA-SIC模型)是必要和重要的。

1 伤害事故模型构建

在安全信息通用模型[13]基础上构建出具体的IA-SIC模型，试图解释那些经常发生但未引起伤害的事故机理，以更好地认知伤害事故的本质，提出控制和杜绝措施，从源头上扼制其发展和伤害。为了构建伤害事故安全信息认知模型，有必要阐明一些相关概念。①安全信息：人与人之间、人与物之间和人与环境之间发生安全活动时联系的媒介；②事故：在安全信息认知的事件过程中存在信息缺失或信息不对称，致使信源不透明、信息传播不真、信道不畅或信宿认知失能等状态后，发生了违背人意志的不期望事件。安全信息不可能没有载体，只能由一个载体传递到另一个载体，安全信息永远无法与现实的载体分离。安全信息载体分为信源载体、信道载体和信宿载体。

基于上述描述，可以构建出伤害事故的安全信息认知模型，如图1所示。

图1 伤害事故的安全信息认知模型Fig.1 Model of safety information cognition without injury

2 模型的内涵

从图1可知，建立的IA-SIC模型包含以下的内容：

1)本模型与香农-韦弗信息传播模式[14]具有很大不同，后者只是注重信息传播机理。本模型比已构建的安全信息通用认知模型内容更具体和形式更丰富，在适用性上本模型是针对相应行动的后果上来考量构建的，是用来解释事故恶化程度及结果的。

2)伤害事故安全信息认知过程是从人的认知角度揭示事故发生的机理，从图中可以看出伤害事故发生的几种思路：①真信源到信源载体的信息缺失或伪信源自身缺陷；②信源载体到信道载体的信息不对称；③信道载体到信宿载体的信息失真；④信宿载体到感觉安全信息的信息缺失；⑤感觉安全信息到认知信息的信息衰减；⑥响应行为的后果不可预知性。以上6种思路可作为研究伤害事故的主要途径，通过深入分析伤害事故的致因机理进行针对性防控。

4)IA-SIC模型将信源分为有源信源SIA和无源信源SIP是考虑到事故具有的偶然性和必然性的基本特征。从本质上讲，事故无论是伤害事故还是伤害事故都是可能发生也可能不发生的随机事件，但是某些条件下事故的发生与否是可控可调的，有源信源就是可控的信源，无源信源则不可控。可控性代表着必然性的增强和偶然性的削弱，不可控则相反。事故研究中SIA是绝大多数的，而SIP少见于因不可抗力或超出人类认知的事件或现象等。

5)模型中所谓的真伪信源是指因人的感觉错位或生理心理因素产生对信源的实在性区别，实实在在客观存在的能被人感知的东西就是真信源SIT，虚幻或非客体的东西就是伪信源SIF。例如高速上疾驰的汽车和真实存在的街边建筑等是真信源；人因幻觉而“看到”的高速行驶汽车以及“海市蜃楼”都是伪信源。IA-SIC中的信源指的是一切不安全的物质因素。

6)信道CI分为外部信道CIE和内部信道CII，前者是与人无关的外界物质、环境和能量的安全信息传递过程中的信道，是物质不安全状态的传播媒介，如空气、电线和水等；后者是人体自身的神经传导系统，如神经元及其回路。信道在伤害事故中对人的防护起到重要作用，信道的通断有无决定事故对人的影响程度。

7)信躁NS在IA-SIC模型中是对信道CI直接作用的，是信息传递中的各种干扰因素。对安全信息的影响可能在信源、信道和信宿及其内部，对安全信息载体的影响是最直观的。噪音无处不在，噪音的影响效果都是具有负效应的，也就是说，可能削弱或改变安全信息的内容及功能。对于伤害事故而言，信躁就是一切导致事故发生的负面因素和干扰因子。

8)安全信息在人的大脑中的认知经历感觉、知觉和最终的形成认知过程。感觉信息到知觉信息需经历整体的加工和形成完整属性认知，感觉到不安全再形成不安全状态认知要后天培养。知觉安全信息经过加工形成认知信息，认知信息是指导行为的最重要信息，认知信息因人而异，是与人年龄、知识、经验等密切相关的。伤害事故中人的认知信息起到避免伤害但不足以避免事故的信息作用。

9)响应动作是人对不安全状态和自身环境刺激做出的反应，常用的动作如手、指、腕、臂、身、腿、脚等部位做出的碰、触、抓、放、踏、走、压、按、旋、弯、起、坐等动作[13]。动作的结果往往有避免伤害事故及伤害事故发生两种，对于事故是否发生很大程度上取决于人的行为。有些事故发生却不带来人身伤害，是因为人采取了正确的行动或物自身的安全设计，采取正确行动避免伤害的事故是事故类型中值得研究的重要内容，人的行为安全在伤害预防中的作用借助本模型可得到启示。

3 事故机理分析

通过上述阐释可知，事故的发生存在诸多环节上的信息失真和缺失，主要体现在几个方面：①信源到信源载体的信息缺失。信源自身具有的危险特征和不安全状态概率等信息不能完全准确地被人感知到，即第一类危险源的信息无法表达或难以感知。信源危害信息的缺失和难以感知是事故发生的第一层次原因，信息发生第一次失真。②信源载体到信道载体的信息失真。信息在载体间传递的时候因外界干扰或载体自身缺陷导致信源危险信息缺失，在进入信道传播前信息的形式发生变化，如热信源信息转换成电信息。这种转换存在缺失或失真，分为不完全转换、杂糅转换、变异转换和完全不转换等，这是事故发生的第二层次原因，信息发生第二次失真。③信道载体到信宿载体的信息失真。这个过程就是信噪干扰的过程，干扰可以是声、光、电、热和形等多种形式，也有信道传输的信息泄漏存在。④信宿载体到感觉安全信息的信息缺失。人的感觉信息获取由于自身缺陷，如耳聋、眼瞎等导致无法获取危险信息而导致事故发生，也有人因感觉器官部分缺陷导致部分地接收外部信息。这是事故发生的第四层次原因，信息发生第四次失真。⑤感觉安全信息到认知信息的信息衰减。感觉到的信息如果不能加工组织成完整的属性认知就不能形成有效的认知信息。认知形成是个复杂的心理生理过程，其中涉及的记忆(编码)的过程会受到各种噪音的干扰，因此会存在感觉和记忆的不完整甚至错误。这是事故发生的第五层次原因，信息发生第五次失真。

从事故机理来看，IA-SIC过程发生了安全信息的4次失真或衰减。简单说明如下：在SIC过程中存在的5次失真同时也会带来5次信息时间传播延迟现象，总结为SI→CIS的延时ξ1，CIS→CIC的延时ξ2，CIC→CIH的延时ξ3，CIH.→IS的延时ξ4。认知过程总的延迟时间为：ξ=ξ1+ξ2+ξ3+ξ4。从空间错位来看可能存在信息传播时出现载体改变而偏离原传播路径，如信道的突然改变导致信息无法按原方式传播而进入新的传播途径。事故的机理简述如表1所示。

表1 无伤害事故的安全信息认知模型Table 1 Model of safety information cognition without injury

事故安全信息认知传播图如图2所示，从图中可以看出随着层层衰减和缺失，安全信息所带来的事故风险越强，信息的可认知性越弱。越往后剩余的有效信息越少，掺杂的无效信息越多，信源的安全信息与人认知的安全信息差距越大。

图2 安全信息流动阻滞过程Fig.2 The flowing obstruct process of safety information

4 模型的特点和价值

前文构建的IA-SIC模型旨在从信息认知的层面深挖认知内部机制对伤害事故机理的指导作用，其具有深远的价值前景。本文从安全信息认知视角构建的IA-SIC模型具有的理论和实践意义如下。

1)建立学科基础 IA-SIC模型是安全信息与认知科学结合而产生的，是对安全信息学大框架下的事故后果模型的具体开拓，是安全信息认知研究在事故机理方面的开创性研究。该模型是基于已建立的安全信息认知通用模型具体化展开的，因此具有重要的基础支撑和可行性，对于安全信息学学科的创建又提供了事故后果维度下的理论准备和研究基础。

2)丰富事故理论。按照以往侧重管理和技术观点，事故机理的研究更多倾向于物质、能力或者系统思维。但是从人的认知角度出发阐释事故机理，尤其是对伤害事故的研究匮乏。因此，IA-SIC模型的针对性更强，对于丰富事故机理体系，拓展安全领域至关重要。

3)健全安全管理。传统的安全管理涉及到人的管理主要是制度性和原则性要求，常见行为观察方法，通过培训和宣传增长员工的安全知识、提高安全认识[15]。安全管理的核心就是行为管理，行为安全管理是将人的不安全行为作为管理的着眼点，避免或消除员工不安全行为，进而达到有效地控制事故的目的[16]。该模型可以拓展出关于人的行为安全管理相关理论，例如建立安全行为与动作学可以更深入全面的对人进行安全管理，通过研究人的心理生理及行为规律，真正落实健全安全管理的人本管理理念。

4)指导事故调查。根据IA-SIC模型可以对伤害事故发生的原因进行全面分析，调查事故发生的信源、载体、信道及信宿等是否存在安全信息的缺失或失真，以安全信息流动阻滞过程来分析事故发生的各个环节，提出更具操作性的事故预防措施。例如物质危害信息的及时公示，监控装置的维护保养等。

5)加强现场管理。现场应用时可以建立专门的人因事故管理制度，从工人的操作及日常行为进行管控，细化作业区域，界定责任区间。实施网格化精准安全管理，减少安全信息延迟发生。加强现场物质的安全可视化和透明化，将隐性的安全信息显示出来，通过色彩管理标示出一切与安全相关的数据信息和状态特征，实现安全信息的可视可感。

5 事故预防的策略

基于IA-SIC模型可以提出事故预防的策略，针对伤害事故重点还是在于提高人的自身安全意识，加强对于物质的管理和维护，减少不安全状态的出现。人的不安全行为在事故预防中的作用是非常重要的，模型中的5层失真和4次延迟是引发事故的根本原因。因此，杜绝安全信息的失真或缺失就是事故预防的基本思路。关于事故预防的具体策略如表2所示。

表2 事故预防的主要策略Table 2 Major strategies for accident prevention

由前述的5个层次的失真和4次时间延迟和上述策略分析也可以获得事故预防的基本途径，即可从真伪信源、信源载体、信道载体、信噪、信宿载体、感觉信息、知觉信息、认知信息、响应动作等9个方面以及它们之间的信息传播失真或缺失形式来预防和控制事故的发生。事故预防不能单一依靠安全信息的某一方面，需依靠综合运用法律法规、设备和人员等多角度收集安全信息形成综合预防机制。

6 结论

1)论述IA-SIC模型建立的理论基础就是安全信息，厘清安全信息认知下事故的基本概念，对于研究安全信息及事故机理提供本质属性准备，安全信息在事故机理研究具有必要性和重要意义。在通用模型基础上构建出具体的事故模型以阐释伤害事故安全信息认知过程，同时对事故机理给出解释。

2)选取从安全信息传播和行为认知相结合的角度建立模型，该模型体现了由于安全信息失真或缺失引发的伤害事故，提出了伤害事故发生的5层失真和4次延迟的事故机理，建立出安全信息流阻滞过程，明确安全信息层层衰减或缺失是导致伤害事故发生的根本原因。

3)从IA-SIC模型的内涵和特点推论出其具有的重要理论和实践价值，为完善安全科学学科、丰富事故理论和指导事故调查等6个方面均体现了深刻的价值。为未来创建安全信息学、安全行为管理学等新学科分支提供了启示。

4)提出的主要事故预防策略是针对5层失真、4次延迟和错位而得出的，提出15条具有指导意义的策略，虽然某些缺乏可行性但是也不失为一种思维策略。在IA-SIC模型基础上其实可以继续延伸和具体提出伤害事故和特大事故的信息认知模型，以完善事故机理和预防策略。

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