基于成本收益理论的井场作业人员不安全行为决策分析

同霄 蒋继辉 朱妍

(1.长庆油田分公司油气工艺研究院 西安 710018； 2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 西安 710018)

0 引言

生产安全事故常会造成人员伤亡和财产损失，中断正常的生产活动。2018年11—12月国内共发生86起生产安全事故，造成333人死亡[1]。生产安全事故的发生与人员的不安全行为密切相关，据统计由人为原因导致的事故占比约为总数的70%～80%[2]，在煤矿行业中，由矿工的不安全行为引发的事故高达97.67%[3]。由此可见，针对人员不安全行为的研究是生产安全事故预防的一个重要基础。目前学者们对各种行业工作人员的不安全行为进行了大量的分析研究，其中对煤矿工人的不安全行为研究最多[4]，而针对石油勘探开发行业中钻井、井下等高风险作业人员的不安全行为研究较少。

钻井、井下作业属于野外施工，环境艰苦、体力繁重、工序复杂，生产过程中危险性较大，一旦发生事故，将对人员、环境、设备和油气藏造成伤害。2003年12月23日晚21时，中石油西南油气田分公司川东北气矿罗家16H井，在起钻作业中，突然发生溢流，造成井喷失控，共造成243人死亡，6万余名群众紧急疏散，经济损失近亿元[5]。造成该起事故的直接原因为[6]：(1)起钻前泥浆循环时间严重不足；(2)起钻过程中没有按规定灌注泥浆；(3)当班人员未及时发现溢流征兆；(4)违章卸下回压阀；(5)未及时放喷点火，焚烧高浓度硫化氢天然气。可以看出上述5条事故的直接原因均为井场作业人员的不安全行为(违章作业、违章指挥)造成。为了保障油气田安全生产，确保井场作业人员的人身安全，必须重点研究井场作业人员不安全行为的机理以及影响因素。本文以井下作业为例，基于成本收益理论，对不同条件下井场作业人员的行为决策进行了仿真计算，重点研究了正向激励、负向激励和监督力度3个因素对作业人员不安全行为产生的影响程度，从而为油田企业的安全管理提供思路，为合理控制作业人员不安全行为提供决策支持与理论依据。

1 井下作业不安全因素

井下作业是指在油气田开发过程中，根据油田调整、改造、完善、挖潜的需要，保证油水井正常生产的技术手段，主要有油水井维修、油水井大修、油层改造和试油等[7]。井下作业的事故类型按照危害程度和风险的大小，从高至低可以分为井喷、中毒、火灾、电气、机械、雷电袭击、地质灾害7种类型。造成这些事故的不安全因素主要包括：物的不安全状态、人的不安全行为、施工环境的不安全限制和安全管理上的缺陷。本文主要围绕人的不安全行为，基于成果收益理论，构建得到井场作业人员的决策模型，探讨作业人员不安全行为决策的影响因素，确保企业的安全生产。

2 决策模型构建

2.1 成本收益理论

美国著名的经济学家BECKER认为经济学可以用来分析人的行为，基于大量实验数据，BECKER利用经济学中的成本-收益理论计算人类的行为决策，从而解释和预测人类的行为倾向。他提出人类的行为决策是根据不同行为带来的成本与收益的大小而决定的，若选择某一行为可以从中获得正收益时(成本<收益)，人类就会追求该利益，表现为优先选择该行为；若选择某一行为带来的为负收益(成本>收益)，则人类表现为避免选择该行为。基于成本收益理论，众多学者以个人为研究对象，对不同主体的行为进行了研究，李晓明和睢党臣等[8-9]对于个人的贪腐行为进行分析，并提出控制腐败的措施建议；吴克明等[10]对高中生的高考弃考行为进行了分析；黄冰洁等[11]对大学生逃课的行为决策进行了计算；刘亚洲等[12]对养殖户处理死猪的不同行为进行了研究；付全通等[13]研究了矿工的不安全行为。由此可见，成本收益理论在针对个体行为决策方面已经广泛应用，本文基于成果收益理论，构建了描述油气田井场作业人员的行为决策模型，用来研究不同条件下作业人员的行为模式。

2.2 模型构建

基于成本收益理论，作业人员行为决策模型为

U1=R1-C1

(1)

U2=R2-C2

(2)

式中，U1，U2为安全行为、不安全行为带来的净收益；R1和R2为安全行为、不安全行为的总收益，其中R1包括作业人员的基础工资BR、无事故发生时的HSE奖励ER；R2中基础工资BR不变，HSE奖励存在由不安全行为导致事故发生后被扣除的可能性，用不安全行为导致事故发生的概率N乘以HSE奖励ER来表示(若奖励被扣除时为负收益，若没有导致事故发生则为正收益)，除此之外还应包括当不安全行为被管理者监督发现后的惩罚PR(惩罚为负收益)，PR可以用不安全行为被管理发现的概率M乘以罚金GP来表示；C1,C2为人员安全行为、不安全行为的成本，这里主要是指其劳动成本。由上式可推出：

U1=BR+ER-C1

(3)

U2=BR+N·ER-M·GP-C2

(4)

作业人员按照HSE各项要求作业，即选择安全行为时，其行为成本(劳动成本)体现为作业人员所承受的倦怠度，可用倦怠水平E[14]来表示安全行为的成本C1。当作业人员选择不安全行为时，其工作强度、心理压力相对较低，倦怠感得到缓解，行为成本随之减少。本文采用安全行为倦怠水平E减去随机数来定义不安全行为的成本C2，为

(5)

(6)

式中，n为连续工作时间，h；im为压力增长率，在(3%，5%)中随机取值；ε为倦怠水平初始值，不同作业人员对压力承受力不同，可在0～5内随机取值；σ为随机数，本文在0～3内随机取值。

通过式(6)可以分别计算得到作业人员的安全行为净收益U1和不安全性行为净收益U2。假设井场作业人员为“完全理性人”，根据成本收益理论，当作业人员的安全行为净收益U1>不安全性行为净收益U2时，作业人员会选择安全行为，反之则会选择不安全行为。

2.3 计算工况

本文以井下作业中的试油作业为例，在多主体建模工具Netlogo中进行仿真计算，建立的决策分析模型中包括试油队、射孔队、压裂队等作业人员共30名，并配置工程监督1名。仿真计算中作业时间选择8小时制，共计算800 h，即100个工作日。初始时刻t1，作业人员均处于安全行为状态，如图1(a)所示；随着作业时间递进至t2时刻，根据每个作业人员的自身情况，计算比较个人的安全行为净收益U1与不安全性行为净收益U2，当U1

(a)初始时刻t1 (b)作业过程中t2

决策模型中包括的计算参数共有5个，如表1所示。工况1为初始状态，基本工资BR=10、HSE奖励ER=3、罚金GP=2、监督力度M=50%，根据海因里希事故法则，发生300次违章行为会导致1次重大安全事故，事故发生概率N取值为1/300。设置工况2～3中改变HSE奖励水平，工况4～5改变罚金水平，工况6～7改变监督力度，工况8～11改变罚金和监督力度，对比各工况的计算结果，研究正向激励、负向激励和监督力度3个因素对作业人员不安全行为产生的影响程度。

表1 仿真计算参数取值

3 计算结果分析

3.1 正向激励的影响

工况1为原始HSE奖励水平ER=3，工况2，3为HSE奖励水平ER提高1.5倍和2.0倍，其余参数保持不变。对比3种工况下不安全行为次数的曲线，如图2所示，随着HSE奖励ER的提高，在100个工作日内平均不安全行为次数由19.78次，分别下降至17.66次和15.46次，下降幅度为10.7%和21.8%。由此可见，提高HSE奖励水平(正向激励)，可以提高作业人员的安全行为收益，有效预防作业人员的不安全行为，在保证利润的基础上，油田企业可以适度增大安全生产的奖金水平，保障企业的安全生产。

3.2 负向激励的影响

工况1为原始罚金水平GP=2，工况4，5为罚金水平GP提高1.5倍和2.0倍，其余参数保持不变。对比3种工况下不安全行为次数的曲线，如图3所示。

图2 奖励水平ER对不安全行为的影响

随着罚金水平GP的提高，在100个工作日内平均不安全行为次数由19.78次，分别下降至17.86次和16.37次，下降幅度为9.7%和17.2%。从计算结果来看，提高罚金水平(负向激励)在一定的范围内可减少作业人员的不安全行为，相比正向激励，提高罚金水平对不安全行为的影响较弱。考虑最低工资、作业人员的心理承受能力和工作氛围等因素，油田企业应该合理控制罚金水平，避免因惩罚力度过大造成作业人员的逆反心理。

图3 罚金水平GP对不安全行为的影响

3.3 监督力度的影响

监督力度M表示工程监督对作业人员不安全行为的发现概率，监督力度越大，不安全行为被发现并处以罚金的可能性越大，从而降低选择不安全行为的收益，对作业人员不安全行为决策产生影响。图4(a)为罚金水平GP为原始值时，监督力度M从50%提高至70%和90%的计算结果，在100个工作日内平均不安全行为次数由19.78次，分别下降至19.10次和18.12次，下降幅度为3.4%和8.45%；图4(b)为罚金水平GP提高1.5倍后，监督力度M从50%提高至70%和90%的计算结果，在100个工作日内平均不安全行为次数由17.86次，分别下降至15.72次和14.44次，下降幅度为12.0%和19.1%；图4(c)为罚金水平GP提高2.0倍后，监督力度M从50%提高至70%和90%的计算结果，在100个工作日内平均不安全行为次数由16.37次，分别下降至12.59次和10.91次，下降幅度为23.1%和33.4%。由此可见，单独提高罚金水平GP对不安全行为的影响较弱，而提升监督力度M和提高罚金水平GP二者共同作用下，最终不安全次数可降低至10.91次，与初始状态相比，降低幅度为44.8%，对预防作业人员的不安全行为效果显著。

(a)原始罚金水平GP

(b)GP提高1.5倍

(c)GP提高2.0倍

4 结论

(1)以成本收益理论为基础，建立油气田井场作业人员的行为决策模型，为油田企业制定不安全行为干预策略和评估安全管理效果提供理论依据。

(2)定量计算表明，在变化幅度相同的条件下，正向激励和负向激励可有效降低作业人员的不安全行为次数，降低幅度为21.8%，17.2%，正向激励效果较强，负向激励效果较弱。负向激励和监督力度二者共同作用下，对不安全行为的降低效果最为显著，可降低44.8%。

(3)综合考虑油田企业的生产成本、利润水平、最低工资等因素，企业应合理提升HSE奖励水平，控制罚金水平的同时通过制定有效的安全生产规章制度、健全员工互相监督机制等手段加大管理监督力度，从而有效预防作业人员的不安全行为，保障企业的安全生产。