复杂适应系统视角下矿工自制力影响因素研究*

林 健，栗继祖

(太原理工大学 经济管理学院，山西 太原 030024)

0 引言

2019年的《中国能源报》[1]指出：2018年煤矿百万吨死亡率首次降至0.1以下，安全生产形势取得前所未有的成绩，然而当前煤矿安全生产形势严峻性仍不可低估。很多煤炭企业的不安全生产都是由管理不当、违规违纪等因素造成的，矿工违章行为是煤矿事故发生的重要原因[2]。有学者认为自我控制能力是最重要、最稳定的人格结构之一，其可使人们能够更好地适应环境，在预防事故发生、控制矿工不安全行为方面起重要作用[3]。

自制力即自我控制(Self-Control)能力，定义为自我对个体思想情感及行为的监控、调节和抑制能力[4]。当前针对自制力的研究多集中在心理学和教育教学领域，司徒巧敏[5]通过研究大学生自制力、情绪与行为问题的关系，得出大学新生的自制力与应对方式对其情绪和行为问题有较好的解释力；张静怡等[6]通过对高校研究生的自制力研究，得出自我控制双系统对青年人人格与拖延行为的关系起中介作用。

在煤矿安全事故方面，自我控制能力与矿工不安全行为的研究起步较晚，发展相对有限，很少有全面系统的研究[7]。而在煤矿生产过程中，矿工主体与环境之间存在着复杂的交互作用，主体与主体之间或主体与环境之间还存在着更加微妙的博弈关系。为了更好地研究这种复杂环境下的相互影响，本文从复杂适应系统(Complex Adaptive Systems，简称CAS)的视角切入，以单个矿工为研究主体，运用系统动力学理论从复杂适应系统的主体适应性和系统复杂性等方面对影响矿工自制力的因素进行研究。

1 自制力影响因素因果关系分析

1.1 复杂适应系统理论

复杂适应系统理论在1994 年由Holland提出，基本思想是将系统中的个体看作具有主动性、积极性的主体，强调系统主体的主动性和适应性，在主体与主体、主体与环境的交互作用中，为适应复杂的环境，进行适应性的演化，智能地、动态地调整自我行为方式[8]。

基于CAS理论，将煤矿安全生产中矿工自制力影响系统视为多个适应性主体与环境交互作用形成的复杂适应系统，可将其划分为矿工主体系统、安检员系统、环境系统、工作任务特征系统，如图1所示。其中，矿工主体系统为主导系统与其余3个系统进行交互作用。

图1 矿工自制力影响系统结构模式Fig.1 Structural mode of influencing system on self-control of miners

1.2 自制力影响因素分析

基于复杂适应系统主体与主体、主体与环境相互作用、共同演化的特性，本文主要研究矿工与安检员之间、矿工和环境之间、矿工和工作任务特征之间的交互作用与影响。具体表现为：

1)矿工与安检员。盖丽丽[9]通过分析矿工与安全检查人员的博弈，得出延续累积性奖罚方式能够对矿工自制力产生积极影响；董蕊等[10]从自我控制资源有限理论的视角指出工作场所中他人的监督和督促可以影响个人的道德判断和意图，左右其情绪和自信心，从而控制其不道德的行为。

2)矿工和环境。谭斌等[11]分析了煤矿安全管理中的组织行为，指出组织氛围、不健全的制度、不系统的管理成为导致员工自我控制能力低下，产生不安全行为的重要因素；张璇等[12]基于自我控制的资源模型指出构建积极的组织氛围，创建和谐的员工组织关系能有效的减少失控行为。

3)矿工和工作任务特征。刘琦等[13]指出煤矿高强度的工作会使矿工压力上升，工作抱怨增多，自制力下降，做出危险行为；毕作枝等[14]分析了长时间作业、劳动强度大会加重疲劳感，从而影响矿工的自制力。

综上所述，本文得出自制力受安全监查力度、奖惩力度、组织氛围、自信心、情绪稳定性、工作限定时间、工作负荷、疲劳程度、工作任务量等因素影响[15]。

1.3 模型边界及假设

研究内容主体为煤矿生产中的一线、二线工人自制力水平及其影响因素的作用机制。为使系统作用机制更加明确，本文对模型边界进行界定并提出如下假设：

1)研究对象不考虑群体自制力、政府政策、社会影响等因素，而是基于复杂适应系统理论，体现在矿工与安检员、矿工与工作环境、矿工与工作任务特征3个交互系统之间的相互作用。

2)研究假设在矿工实际作业过程中，除系统所列因素并无其他干扰因素，矿工初始生理、心理状态均为良好。压力容忍度、工友关怀度、奖罚力度短时间内不会发生大的变化，在此设置为恒定常量。其中组织氛围降低系数包含环境恶劣对整体氛围的影响。

1.4 因果关系构建

根据上述分析，基于系统动力学理论，构建矿工自制力影响因素因果关系回路，如图2所示。

图2 矿工自制力影响因素因果关系Fig.2 Causal relationship of influencing factors for self-control of miners

由图2可知，矿工自制力水平增强，会使矿工自身精力在自我感觉中有所提升，使得原本的工作负荷降低，疲劳程度和工作压力感下降，从而促进自制力水平提升。当自制力水平提升后，矿工的责任感也有所提升，随之会促进群体的责任感，使整个组织氛围更加融洽，促进矿工自制力加强。而自制力提升促进了矿工作业标准化水平后，工作的标准性、效率性和安全性便有所加强，使得安检人员的检查力度减小，矿工被监督检查的频率和严格性均有所降低，被干扰的频率下降，使矿工情绪更加稳定，自信心水平提升更加明显，从而进一步加强自制力。

2 矿工自制力影响因素SD模型构建

2.1 系统SD流图模型构建

本文基于变量之间的因果关系，以及系统动力学基本原理和相关文献，对矿工自制力系统构建SD模型流图。存量流量图中所涉及的状态变量、速率变量、辅助变量以及符号如图3所示。

2.2 系统仿真方程构建

对影响矿工自制力的影响因素运用Vensim PLE软件进行仿真。基于矿工自制力影响因素因果关系图和系统动力学模型，对系统中状态变量、速率变量构建仿真方程：

S1=S2×L18+S5×L19+S6×L20-S13×L21

(1)

其中,

L18+L19+L20+L21=1

图3 矿工自制力影响因素系统模型Fig.3 System model of influencing factors for self-control of miners

S9=INT(M15-M14)

(2)

M1=L2×A1+L3×A2

(3)

式中:INT属于积分函数，表示状态变量S9的值，通过速率变量M15，M14进行作用改变；A1，A2分别代表惩罚力度、奖励力度权重，A1+A2=1。A1，A2以及其余变量对应的权重值均通过专家打分法确定。其余状态变量中的参考式(2)给出，速率变量M2～M25参考式(3)给出。

(4)

式中:WITH LOOK UP是表函数，表示事故减少率与安全事故频率减少速率之间的非线性函数关系，数值来源于岱庄煤矿实际管理数据，并结合SD模型仿真需要而设定。其他辅助变量方程参照式(4)给出。

3 仿真模拟及结果分析

3.1 仿真模拟输入

本文以情绪稳定、精力、自信心下降和恢复的时间、原因，期望工作量、工作时长、周围环境以及安全监查频率等作为影响矿工自制力的变量对山东能源淄博矿业集团矿工的自制力水平进行分析。2019年3月15—31日向该煤矿综采、综掘、机电、通防、运输等岗位投入工作的一线、二线工人及安全检查人员发放调查问卷300份，有效收回281份，由矿工对各打分项目进行打分，分值设定范围为0～100。

根据问卷统计和专家依据实际情况对各个影响因素的打分结果(分值设定为0～100)，采用加权平均法得到变量初始值。专家打分和问卷得分权重值P1=0.3；P2=0.7；Sj=P1×Ni/n+P2×Mi/m,其中Sj为各变量初值，j=1,2,…,15；Ni为矿工对某一项变量打分总和，i=1,2,…,15；n为有效问卷收回数量；Mi为专家对某一项变量打分总和；m为专家人数。

对数据整理和分析后得出各个状态变量的初值(无量纲)：(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14,S15)=(50,90,28,15,35,70,50,70,45,35,40,25,17,5,6)。通过专家打分法，对矿工自制力主要影响因素的影响系数(无量纲)进行赋值：(L18,L19,L20,L21)=(0.451,0.133,0.160,0.256)，仿真单位为h；仿真时长为4.5 h(早班8：00-12：30)；步长为0.5 h。

3.2 初始模拟仿真结果分析

矿工自制力影响因素初始模拟结果如图4所示。由图4可知，自制力水平开始趋于稳定，工作1 h后，自制力水平下降，直到工作3 h后，自制力水平下降速度开始变慢。工作快结束时，矿工之间为早些完工而互相督促，自身受到了 工作结束、工友交谈等外部信息因素的短暂刺激，因此自制力水平又逐渐趋于稳定。

图4 自制力水平初始运行状态Fig.4 Initial operating status of self-control level

3.3 模拟仿真方案设计

3.3.1 初始方案与各子系统模拟方案对比分析

基于复杂适应系统(CAS)视角，现设计3个模拟方案针对矿工与安全监查人员、矿工与环境、矿工与工作人物特征3个系统分别进行模拟，并与当前初始状态下的自制力水平进行比较与分析。采用控制变量法，分别对3个子系统内所有变量值增加1倍，观察其对自制力水平的影响，如图5所示。

图5 初始方案与各子系统模拟方案对比Fig.5 Comparison between initial scheme and simulation schemes of each sub-system

由图5可知，在3种子系统中，矿工与工作任务特征子系统对自制力影响效果最为明显，在矿工与环境、矿工与安全监查人员2个子系统中，组织氛围、情绪稳定水平、自信心、安全监查力度等因素初始值增加1倍后，自制力水平有明显的提升。而且在矿工开始投入工作时，由于安全检查工作的投入，矿工自制力水平有短时间的提高，在工作1.5～4 h内，自制力都在不断地衰弱。矿工与环境系统中，自制力水平提升较为明显，组织氛围水平的作用效果，虽然过程缓慢，但是随着时间推移，影响力度逐渐明显。

另外，矿工与工作任务特征子系统模拟的是在投入工作之前已处于疲劳状态的矿工，这是因为模拟值设定时对疲劳程度、工作压力都增加了1倍，远超出矿工自身精力承载量。而且随着工作时间的增加，疲劳感和压力值会继续增加，自制力逐渐衰退。

3.3.2 初始模拟与各模拟方案对比分析

3种模拟方案中，对自制力水平作用效果最为明显的是矿工与工作任务特征子系统，且是抑制作用，其次为矿工与环境、矿工与安全监查人员2个子系统。现在进行第2步模拟，初始模式值确定情况下，保持其他变量不变，采用控制变量法对子系统内主要变量数值分别增加1倍，分析各个变量对自制力水平的影响。各模拟方案变量取值见表1，表1数值单位均为无量纲，初始模拟数值为各状态变量初值。其中，初始模拟与各种方案模拟对比结果如图6所示。

根据图6各方案设计仿真结果对比分析如下：

1)仍然采用控制变量法，作业标准化水平的提升虽然对自制力有所加强，但是作用效果并不明显。相反，情绪稳定水平对自制力的影响最为明显，与情绪稳定形成反差的是自信心的作用效果，结合岱庄煤矿2019年一季度实际生产情况及对采煤和掘进岗位矿工访谈结果分析得出，自信心过度增加，矿工对自身技能水平产生误判，自我评价过高，夸大自身的能力，因此使得矿工在工作中受约束性下降，从而自制力会受到抑制。

表1 各变量取值Table 1 Valuing of each variable

图6 初始模拟与各模拟方案对比分析Fig.6 Comparative analysis on initial simulation and each simulation scheme

2)对组织氛围的值增加1倍，表示原有工作环境状况和群体规范性得到了加强，图6(b)所示自制力水平开始小幅度增强，结合因果回路图分析，组织氛围的提升会直接促进自制力的提高，但是矿工工作2 h后，自制力开始有所衰退，而2 h也正好是初始模拟状态下自制力急速下降的时间点。另外，虽然整体组织氛围属于软管理，但随着时间推移，组织氛围逐渐扎根矿工内心，对自制力起更大的促进作用。

3)自我责任感和自身精力值的增加会促进自制力水平的提升，在矿工投入工作的0～2 h内，2个因素的作用效果不明显，之后随着责任感加强对组织氛围的促进以及矿工自身精力增加对疲劳感和压力水平的抑制，使得自制力水平逐渐提升。图6(c)所示在给疲劳程度值增加1倍后，模拟的等同于现实状况下在开工之前已处于疲劳状态的矿工，对自制力的抑制作用更加明显，而这一现象经过调查发现，主要集中在凌晨0：00—8：00的晚班中。

4 实例分析及建议

综合分析得出矿工自制力主要影响因素的作用效果明显程度依次为：疲劳程度>情绪稳定水平>自信心>组织氛围>自我责任感>自身精力>作业标准化，疲劳程度和情绪对自制力影响力度极为接近。根据分析结果，提出如下建议：

1)改善轮班作业制度，降低疲劳程度。轮班作业制度以“四六制”替代“三八制”。在01：00—07：00工作时间段根据当日生产进度，降低劳动强度，使矿工得到更有效地休息，进一步使自制力水平得到加强。为抑制矿工自信心水平过度增长，对工作量和工作限定时间不做改善，使矿工保持一定的工作压力，弱化惰性心理，加强工作主动性，进一步使组织氛围得到提升，加强自制力水平。

2)优化提案改善制度，稳定矿工情绪，提升整体责任感水平。对于一线、二线矿工以“问题票”替代“提案卡”，缩短申报审核流程，对一线矿工提案，部门初审后批准，其余岗位人员不变，简化提案改善流程，可稳定参与人员的情绪，保证参与的积极性和持续性。物质性奖励周期以周奖励代替季度奖励对一、二线矿工情绪稳定性，参与任务积极性和集体责任感提升有推动作用，而管理、技术人员更注重非物质性奖励。

3)调节安全培训周期，改善日常监管制度，稳定矿工情绪。改善煤矿安全培训周期僵化现象，根据安检员日常检查结果，迅速调节培训时间，配置培训资源。延长安检员替换周期，采煤、掘进区可改为2周以上轮换，稳定矿工情绪，其余工区轮换周期参考培训时间，防止周期僵化，从矿工情绪稳定性和组织氛围2方面提升自制力。

5 结论

1)基于矿工自制力影响机制动态仿真模型，从矿工与安全监督监察人员、矿工与环境、矿工与工作任务特征3个子系统对自制力影响因素进行分析，得出矿工与工作任务特征子系统对自制力影响最显著，各个因素之间，疲劳程度、情绪对自制力作用最为明显。

2)根据仿真结果，为提升矿工自制力，对煤矿现有各项制度提出建议，根据影响速度可分为缓慢影响和快速刺激2种。缓慢影响包括优化提案改善，调节安全培训周期以稳定矿工情绪、强化安全认知、提升整体责任感与组织氛围。快速刺激包括改善轮班作业制度以及日常安检制度在降低矿工疲劳程度、稳定矿工情绪基础上，稳定自信心水平，防止过度自信。

3)本文在对矿工自制力影响因素系统分析中，考虑到的影响因素还不够全面，下一步可将环境因素纳入分析，结合环境对矿工不安全心理的影响，对矿工心理与自制力之间的关系进行研究。