基于STAMP模型的高校实验室安全教育工作探讨

黄 萍，程希伦

(福州大学环境与资源学院，福建 福州 350116)

在国家“双一流”建设的背景之下，实验室建设不仅是各高校资金投入的重点，也是建设“双一流”大学的硬件保障之一[1]，因此高校实验室的建设力度和规模还将会继续扩大。伴随着高校实验室基数的增多以及交叉学科、前沿科学的不断拓展，高校实验室安全形势变得更为复杂，管理难度增大[2]。近年来，高校实验室安全事故频发[3]，每一起事故都产生了严重的社会影响，因此强化高校实验室安全建设是“双一流”建设的现实需要。

针对高校实验室安全建设，构建完善的高校实验室安全教育体系显得尤为重要。因为在高校实验室安全事故中，人为因素是造成事故的主要因素[4]，而系统的安全教育与培训能够有效约束人员的不安全行为，提升人员安全意识与技能。但是与世界一流大学相比，我国高校实验室安全教育的发展普遍滞后[3]，因此针对我国高校实验室安全教育中普遍存在的问题进行探究十分必要。

目前现有的高校实验室安全教育研究成果中，大多提供了构建高校实验室安全教育体系的内容与建议[5-7]，鲜有提供适用于安全教育分析的方法和手段。为此，本文通过引入STAMP模型，运用过程管理的系统思维，展开针对高校实验室安全教育工作的分析与探讨，提供一种适用于高校实验室安全教育工作的系统分析方法。

1 基于STAMP模型的系统分析

1.1 STAMP模型简介

STAMP模型是由美国麻省理工学院Leveson教授于2004年提出的一种新的系统事故致因理论模型[8-10]，该模型认为安全性是系统的一种涌现性特征，安全事故的发生是由于系统中的安全约束未能及时执行，造成系统各组件之间产生不安全交互作用，并最终引发系统危险导致事故。STAMP模型自提出以来，已经在核安全、航空航天、高速铁路等多个领域得到了成功应用。该模型的优点在于以系统观点看待事故及安全问题，摆脱了传统安全分析方法中的线性思维模式，特别适用于复杂、非线性系统的安全分析。

图1 分层控制结构Fig.1 Hierarchical control structure

基于STAMP模型的系统分析，主要以过程控制思想为基础搭建系统的分层控制结构，如图1所示。控制层次按控制关系自上而下划分，明确系统各组件之间的关系，上层为控制器，各控制层次之间的交互关系用过程模型表示，如图2所示。一般过程模型包含控制器与被控过程、两者间的运行与反馈过程，以及过程输入和输出、外界信息的干扰等。基于STAMP模型理论，当运行过程中任意一个安全约束未能及时执行，则有可能导致过程模型中各组件之间不安全的交互作用，造成过程模型运行故障，进而影响整个系统的正常运行。因此，STAMP模型系统分析的目的是发现控制缺陷，建立新的安全约束，从而保障系统的正常运作。

图2 过程模型Fig.2 Process model

1.2 STAMP模型的系统分析过程

基于STAMP模型的系统分析过程与传统的安全分析过程类似，是在对系统进行详尽分析的基础上发现控制缺陷和潜在问题,并合理控制，具体分析过程如下：

(1) 辨识系统危险和定义相关联的安全约束：通过展开初步的危险分析，可以辨识出造成系统不能正常运行的系统危险，并定义相关联的安全约束，避免系统危险的产生。

(2) 定义分层控制结构与过程模型：系统的分层控制结构与过程模型主要是用于说明系统各组件之间的交互关系，将安全约束纳入其中之后，即可以通过分层控制结构与过程模型图分析出系统是如何进入危险状态的。

(3) 识别潜在的不安全控制行为:依据STAMP模型理论，不安全控制行为未受到合理约束是造成系统问题的根源，因此识别潜在的不安全控制行为是防范系统危险的有效手段。同时，该理论认为不安全控制行为主要分为四类：没有提供需要的控制行为；提供错误的或不安全的控制行为；提供的控制行为延迟；提供的控制行为过早结束。

(4) 分析潜在的不安全控制行为如何发生:不同于传统的安全分析方法，STAMP模型的系统分析更多的是探究不安全控制行为是怎样发生的，进而提出相应的安全约束；同时，可针对现有的安全约束判断不安全控制行为发生的可能性，并结合实际情况做出客观分析。

2 基于STAMP模型的高校实验室安全教育工作实例分析

2.1 系统危险分析与安全控制结构定义

高校实验室安全教育的主要目的是通过提升人员的安全意识和传授安全知识及技能，从而约束人员的日常行为。因此，与高校实验室安全教育相关的系统危险是学员在接受安全教育后依然表现出不安全行为，依据STAMP模型的观点，控制这一危险需要以下的系统安全约束：

(1) 高校实验室安全教育必须提供满足现实需要的内容。

(2) 高校实验室安全教育必须发挥作用，约束人员的日常行为。

在完成系统危险分析后，需要定义安全控制结构。这里为了便于后面的分析，以某高校实验室安全教育工作为实例进行分析。

该高校为以工科为主，理工科结合，多学科协调发展的综合性重点大学，拥有众多的实验平台[11]。在实验室安全管理方面建立有“学校—学院—实验室”三级责任管理体系，即实验室为安全管理的责任主体，学校各部门和学院参与到各环节的监督与管理中。依据这一情况，结合STAMP模型理论，构建了该高校实验室安全教育分层控制结构与过程模型，详见图3。

图3 某高校实验室安全教育分层控制结构与过程 模型图Fig.3 Hierarchical control structure and process model of laboratory safety education in a university

通过图3的分层控制结构可以看出，学校管理委员会为最高控制层次，通过校级管理部门开展对各院系实验室的安全管理；实验室校级管理部门以实验室建设与设备管理处为主体，学生工作部和保卫部协同配合实验室安全管理工作，学院则为本院所属实验室安全的管理主体；对于实验室安全教育而言，安全教育教师队伍主要由实验室老师兼任，是执行安全教育工作的主体。该高校实验室安全教育各控制层次的主要职责见表1。此外，图3中的安全教育和考核考查分别对应过程模型中的执行器和反馈器，学生作为被控主体也会受到来自外界的干扰。

表1 某高校实验室安全教育各控制层次的主要职责

通过对该高校内部的实验室安全教育工作进行分析，认为主要存在以下问题：

(1) 学院有关的安全教育工作不到位，没有严格按照实验室安全管理规定中有关安全教育的工作要求开展安全教育工作。

(2) 安全教育教师责任意识不到位，未根据要求安排足够课时的安全教育课程。

(3) 各实验室没有认真执行准入制度，学生未完成网络自主学习考试就进入实验室。

2.2 潜在不安全控制行为的识别与分析

根据STAMP模型理论的四类不安全控制行为，结合前述高校实验室安全教育的系统安全约束，对该高校实验室安全教育工作中存在的潜在不安全控制行为进行识别，并分析其可能的发生过程，见表2。在完成了以上工作的基础上，结合各控制层次的主要职责及其相互关系，对不安全控制行为可能发生过程的致因展开了分析，见表3。

2.3 问题的提出与改进建议

根据以上分析结果可以看出，该高校实验室安全教育工作仍存在诸多问题，主要可以归纳为以下几个方面：

(1) 实验室安全教育工作的监督考核机制不完善。

表2 某高校实验室安全教育潜在不安全控制行为的识别与可能发生过程的分析

表3 某高校实验室安全教育不安全控制行为可能发生过程的致因分析

(2) 实验室安全教育工作缺乏专业教师队伍的支撑。

(3) 实验室安全教育工作的台账记录不足，无法追踪与检查，特别是实验室安全教育网络自主学习及考试模块，没有安排统一的上机考试以避免代考情况的发生。

(4) 缺乏对实验室安全教育课程教材的编写与修订，没有形成完善的课程体系，且课程教授方式、考核方式及课时控制不明确。

(5) 缺乏持续性的实验室安全教育与问题改进措施。

(6) 缺少实验室安全文化氛围的营造，安全教育活动主要依赖于学院及实验室自身。

(7) 校级管理部门之间的协作关系不明确，仅限于日常安全检查工作的协同，并且没有对安全检查结果的汇总处理，仅采用局部通知。

综上可见，该高校实验室安全教育工作中存在的问题不仅仅是局部的由某些学院或教师的原因造成的，而是存在整体性的缺陷与不足。针对这些问题，本文提出了如下改进措施与建议：

(1) 学校建立适当的实验室安全教育考核体系和奖惩措施，对实验室安全教育工作的开展进行考评，以约束安全教育工作执行人员，促使其认真履行职责。

(2) 建立专业化的实验室安全教育教师队伍，由学校统一安排培训，并提供专业化的安全教育内容，且教师队伍具备的素质应满足各类实验室的需要。

(3) 成立实验室安全教育课程体系建设小组，统一提供科学、有效的安全教育教材、教学方法和考核体系，集中指导各院系实验室安全教育的开展。

(4) 制定实验室安全教育工作台账记录条例，及时追踪检查实验室安全教育情况，并针对安全教育考核内容采取有记录的考核方式，确保真实反馈实验室安全教育的实际情况。

(5) 针对日常工作检查应制定全面的检查内容，能够覆盖学生日常表现的主要不安全行为，同时针对安全检查结果挖掘其深层原因，并有效处理发现的问题。

(6) 营造实验室安全文化氛围，不断提升实验室有关人员的安全意识，促使其自觉抵制外界的不良安全思想和行为，并合理利用实验室内部交流学习机制，传授正确的实验操作及处置手段。

(7) 加强各部门间的合作，明确协作关系，综合处理实验室安全教育方面存在的问题，并制定持续性的安全教育与问题改进措施，对实验室安全教育进行动态和整体的管理。

3 结论与建议

基于STAMP模型的系统分析方法可以全面识别高校实验室安全教育工作中存在的问题，并分析问题的发生过程，进而提出解决对策，该方法在实验室安全教育工作的日常管理中具有很高的可操作性，是一种适用于实验室安全教育管理的系统方法。STAMP模型分析与传统的安全分析方法相比，其能够找出系统整体性的原因，而不是局部的、某一组件的因素。

由于高校实验室安全教育是一个相对复杂的系统，如何引入量化手段并应用到STAMP模型分析中，使分析结果能以量化的形式呈现并便于后期的决策，将有待进一步的研究。