安全信息流视域下系统安全管理精准化研究

吴 林，吴 超，廖秀萍，吴 娥

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

研究表明［1］，大多数安全生产事故都是人因所致（人的不安全行为约占80%～90%），因此安全生产事故产生的主要原因可以归结为安全管理失效。在信息视角下，安全管理失效主要源于管理者在决策时缺少必要安全信息［2］，导致管理执行过程中出现模糊紊乱现象，进而涌现出诸多安全问题。这些现象可理解为安全管理精准化欠缺的外在表现，即管理实施过程的合理化与透明度有所不足，无法实现既定管理目标，可推之安全管理失效实质是其精准化程度不足。系统内要素众多且彼此关联复杂，而信息是系统关联的重要纽带，通过追溯安全信息流轨迹可揭示系统安全管理过程的详细作用机理，有助于实现精准安全管理，从而有效提升系统安全水平。因此开展安全信息流视域下的安全管理精准化研究具有重要意义。

安全管理信息化程度直接关系着安全管理的效率、质量和绩效，对其科学发展具有重要意义。因此，许多学者对安全管理信息化的创新性、有效性和实践性等方面展开相关研究。例如：Siponen 等［3］从适用范围、实证和不足等方面分析既有信息安全管理准则，且提出新的信息管理模式ISM；Ernest 等［4］从组织文化、组织环境和组织规模等分析组织要素对信息安全管理有效性的影响，为管理实施提供参考；部分学者将安全管理信息化应用于电力［5］、建筑［6］、矿山［7］等生产系统，具有实践性意义；此外，Wu 等［8］探讨信息流视域下的事故致因模型，研究了安全信息流应用于系统分析的可行性。综上所述，安全信息流是系统安全管理发展的新方向，但既有研究中利用安全信息流对系统安全管理过程进行分析的较少。

鉴于此，本文主要从安全信息流和安全管理学学理角度出发，分析前者在系统安全管理过程中的价值，通过构建系统安全管理信息化模型并分析其内涵和价值意义，以揭示信息流在系统安全管理中的作用机理，在此基础上，探讨精准安全管理的基本概念和实现路径，为提升系统安全管理水平提供理论指导。

1 安全信息流在系统安全管理中的价值分析

1.1 安全信息流的基础分析

任何系统（人除外）都由物质、信息、能量三者及其关联关系构成，这种关联关系可通过物质流、信息流和能量流等形式进行表征［9］，其中信息流是指信息流动的过程，在“三流”中起着传带衔接作用。在安全科学领域，安全信息是系统安全与危险运动状态的外在体现，可用于指导人们的生产活动并有助于预防和控制事故［8］。安全系统具有动态性，其内部变化主要依靠安全信息流形式来完成，即安全信息沿一定的信息通道从发送者到接收者的流动过程中［10］，产生信息的传递、加工、存储、利用和反馈等活动而形成的安全信息流。广义的安全信息流是指安全信息的传递与流通过程；而狭义的安全信息流是指在一定时空内运动方向一致的安全信息集合，即诸多由信息源向接收源传递的具有一定功能、目标和结构的安全信息。因此，安全信息流的基本内涵是安全信息流通过程，同时伴随着安全信息的传播、交流、融合程序。

鉴于信息流是系统内要素联系的桥梁，因此安全信息流对安全系统研究具有重要价值。安全信息流决定着系统安全的演化趋势，主要引导系统各要素迈向安全目标，其导向效果主要由安全信息流动过程中所表征的“趋势”来实现，即安全信息力，是安全人员基于所获安全信息，认识安全系统的变化趋势，利用安全信息开展相关活动，以促进系统安全发展的内在能力，即（个体/组织）对安全信息进行获取、分析和利用的综合能力［11］。安全信息力具有大小（表征安全绩效）、方向（沿袭决策流向）和作用点（取决安全目标）等3 要素，3 要素的协同作用综合决定力的作用效果。安全信息力可实现对安全信息的采集、分析和加工，将安全信息上升为安全知识（安全情报），同时完成安全信息的传递与融合过程。因此，安全信息流主要依靠安全信息力的引导作用，来驱动安全系统的动态变化。

1.2 安全信息流在系统安全管理中的功能分析

系统是一个复杂有机体，内部要素繁多且联系紧密。从安全角度考虑，系统安全要素主要包括人、机、管理、信息、资源和环境等6 个组成部分，如图1 所示。人在系统中处于中心地位，即系统各要素都以保障人的身心安全为根本归宿，同时人具有主观能动性，有利于促进系统的涌现性发展。机主要指硬件设施和软件设施，如生产设备、应急设施和软件程序等，可帮助主体人完成必要工作。资源是系统从事安全活动所需的原材料，如经济投入、技术条件和教育资源等，为实现系统安全提供重要支撑。管理作为系统安全的核心驱动，可实现对系统的监管与控制，具有重要作用。环境主要包括现场环境、组织安全氛围和社会大环境等，可渲染一种安全文化，有利于保障系统安全。信息包括安全指令、程序和标准等，是系统要素关联的纽带，且系统各要素可统一为信息并通过信息流进行交流、匹配和融合。故上述各要素相互关联，并通过信息流的串联作用组成安全系统。

信息处于运动状态，其流动让系统保持活力，因此安全信息流是系统安全运转的“神经系统”，通过安全信息力的驱动作用统筹系统各要素，组成要素间彼此关联的系统。当面向安全管理过程时，通过安全信息流来引导系统各要素服务于既定管理目标：如人是管理的主体执行者，也是管理的主体对象（行为需重点管控）；机是管理执行的辅助者，协助完成设定工作；资源是管理执行的保障条件，为管理开展提供技术和经济支撑；环境是管理的驱动，可促进管理的理论与机制创新；信息是管理的基础和依据，管理过程各要素都可以统一为信息，利用信息流的传接作用来面向管理过程，进而更好的实现管理目标。

安全信息的本质是安全管理和安全文化的载体［8］，其中安全管理是为了实现管理目标而对安全信息进行获取、分析、传递和利用的过程，且通过安全信息传播，形成合理安全文化氛围，协助管理的实施，故安全信息流对系统安全管理具有重要意义。安全信息流通过安全信息力作用于管理过程：（1）安全信息获取力：采用合适方法获取信息的能力，主要从安全信息场［12］中收集安全管理所需的所有信息。（2）安全信息分析力：对收集的信息进行整理、优选、融合等能力，将安全信息上升为安全知识和安全情报，用于指导管理过程的实施行为［13］。安全信息的变化规律用安全DIKW 模型［14］进行刻画，如图2 所示。安全DIKW 模型是一条呈导向的安全信息链，涵盖安全数据、信息、知识、情报、智慧等节点，分为物理属性层和认知属性层，在一定作用下可发生跃迁。（3）安全信息利用力：执行安全预测和安全决策的能力，大脑思维进行认知决策后，通过身体机能做出行为响应，落实管理过程中的执行行为。

综上所述，安全信息流对系统安全管理过程具有重要的引导作用：一方面，安全信息流可以衔接系统各要素，引导各要素服务于安全管理过程，引

图1 系统安全因素

2 系统安全管理信息化模型的构建及其分析

为明晰系统安全管理的详细过程，基于安全信息流引导作用，运用建模思维，构建系统安全管理信息化模型并分析模型的内涵和价值意义，由此来揭示信息流在系统安全管理过程中的作用机理。

2.1 模型的构建

图2 安全DIKW 模型

基于安全信息流对管理过程的引导作用，运用安全模型原理构建系统安全管理信息化模型，具体模型如图3 所示。模型以安全管理过程为研究对象，以安全信息为切入视角，以安全信息流对系统安全导各要素协同匹配并综合面向管理目标；另一方面，通过安全信息流动来保障系统持续有效运行，并通过安全信息力驱动面向安全管理过程，以实施管理过程中的预测、决策和执行等行为，具有重要价值。管理的引导过程为建模范式，其结构是既有安全理论模型的“重塑”，涵盖安全系统、安全信息演化和安全管理等3 个部分，通过信息流动和反馈行为构成一个动态循环过程。模型主要围绕安全信息跃迁为安全知识和安全情报并面向管理过程的核心问题构建而成，重点突出安全信息流的导向作用。模型主要刻画安全信息流动轨迹，对系统安全管理过程进行仿真模拟，以揭示安全信息流在系统安全管理过程中的作用机理，进而实现管理过程的可视化、精确化和智能化。

图3 系统安全管理信息化模型

2.2 模型的内涵

（1）安全系统。安全系统是以人为中心，协调其他要素而组成的有机整体。安全系统主要涵盖人、机、资源、环境、管理和信息等6 要素，各要素承载的功能各有不同，彼此间关联复杂，而信息作为系统要素间关联的“纽带”，利用信息传递将系统要素串联且统一为信息，通过追溯信息流动轨迹来描述系统整体的动态变化；管理可以管控系统各要素，进而驱动系统稳定发展。当确立安全管理目标时，通过安全信息流动过程中安全信息力的驱动作用，引导其他要素服务于管理过程。

（2）安全信息演化。安全信息的聚合和存储形成安全信息场［12］，这个类似磁场的作用场涵盖安全信息认知过程的所有要素；在安全信息力的驱动作用下，从信息场中收集和获取管理所需的信息并进行分析、加工和利用，再通过人的思维整理，将安全信息上升为安全知识；安全知识经组织管理与筛选过的安全信息共同形成安全情报，即针对一定的主体对象被激活了的有价值的信息或知识［15］，且安全情报可以解决管理过程中安全依据缺失问题，为决策提供一定的依据支撑，助力实现精准安全管理。王秉［16］曾提出循证安全，所参照的安全证据亦可理解为超越安全信息且具有价值的安全情报。安全情报是具有一定价值且面向管理过程的安全信息［13］，二者在服务对象、研究取向、主要特征、研究意义和研究目标等方面都具有一定的区别，综合文献［17-18］的叙述，可得出二者研究范式（思维体系）比较如表1 所示。由此可见，安全信息是通过安全信息流动过程中形成的安全知识和安全情报来支撑服务于安全管理过程（非直接），分别为管理过程提供思维协助和情报（依据）支撑。

表1 安全信息和安全情报的研究范式比较

（3）安全管理。安全管理过程主要包括安全预测、安全决策、安全执行三步骤［19］，其中安全预测是分析安全问题，预测未来演化趋势；安全决策（核心）是根据思维认知，做出正确的选择与判断；安全执行是根据决策结果，做出安全行为响应。三步骤联系紧密，彼此之间呈现导向关系（安全预测、决策属于思维认知，安全执行属于行为响应），主要靠衍生的安全情报流进行串联，有价值的安全情报为管理过程提供有效安全证据，支撑安全预测和安全决策的执行，进而引导安全执行行为。彼此间的循环机制可有效更新、融合和重塑，推动管理过程逐步优化和调整。安全执行的结果转化为新的数据信息，可进行反馈，同时发挥信息的融合性，对初始信息进行整合更新并拓展延伸安全知识，将新旧信息相互融合，以消除部分多余的无关信息，提高情报信息的可靠性，实现安全管理过程的优化。

2.3 模型的价值意义

（1）模型揭示了安全信息流在系统安全管理中的作用机理。通过上述三部分的内涵叙述，可得到安全信息流对系统安全管理是一种“驱使导向”的综合作用：一方面通过安全信息力的驱动作用和信息的链接机制，引导各要素服务于安全管理过程，驱动系统朝着既定管理目标发展；另一方面通过安全信息演化机制，将广义的安全信息转化为具有一定价值的安全情报，服务于管理过程，为决策过程提供安全依据并引导管理的实施过程；同时通过追溯信息流动轨迹，揭示系统运动变化规律，让系统趋于清晰透明，推动精准安全管理的实现。因此模型揭示了安全信息流面向管理过程的作用机理，且科学有效指导管理过程，具有重要价值。

（2）模型具有重要的意义。模型将所有要素统一为信息，进而将复杂的要素关联过程转化为信息的交流、共享和传递机制，通过信息流动统筹系统全局，为复杂安全系统学研究提供理论参考；模型为安全管理研究提供新思路，如安全情报的支撑和安全信息流的引导，有利于推动安全管理学的学科发展；模型揭示了系统要素间关联关系，有助于实现精准安全管理，以便及时采取风险管控和隐患排查措施来减少不安全状态的涌现，有效提高系统安全水平。

3 信息流视域下精准安全管理的简要分析

系统安全管理信息化模型从安全信息流视角研究系统安全管理过程，揭示了安全信息流对管理过程的综合引导作用，促进精准安全管理的实现。精准安全管理对提高系统安全水平、实现智能安全管理和促进社会安全发展等具有重要意义。因此，基于安全信息流视角和系统安全管理信息化模型，简要分析精准安全管理的基本概念和实现路径，以构建安全管理精准化的测量指标体系。

3.1 精准安全管理的基本概念

安全管理是生产管理的重要组成部分，主要通过对生产活动的合理组织、监管和控制，进而有效保障安全生产活动处于最佳状态，如人员身心健康、零安全损失以及可接受风险率等。安全管理的效用水平与系统安全状态息息相关，提高安全管理水平的重要途径在于实现管理的专业化、标准化和精准化［20］，其中专业化和标准化主要侧重于管理的专业素养、标准程序和规范体系等方面，而精准化是通过完善的控制网络开展定向安全管理，按照管理目标实现精准控制，且安全管理过程都以定向和精准控制各要素以及简单实现目标为最优结果。总的来说，精准安全管理具有精确性、合理性、目的性和实用性等特点，具体内涵如表2 所示。

表2 精准安全管理特点的内涵解释

安全管理精准化的衡量指标主要从安全管理功效进行描述，即降低系统的混乱和无序程度，这种混乱和无序程度可以用熵理论［21］来表示，且熵值越大则系统混乱程度越高。熵理论公式：

式（1）中，S 为系统的总熵，SI为内部要素的熵，SO为外部环境对系统的输出熵，S+为正熵，增加值，S-为负熵，减少值。式（2）中，dS 为熵值变化率，△S 为熵值变化量，Si-1（i ≥1）表示初始熵值大小。于是精准化的测量指标体系主要包括熵值、熵值改变量以及熵值变化率等，并结合变化曲线可直观测量。从安全信息流视角来看，系统要素统一为信息，即内部要素的熵主要考虑信息系统的熵，即可利用信息传递来减少熵值，明晰系统要素所处关联状态，实现系统的可视化和可控化，有效降低系统混乱程度。

3.2 精准安全管理的实现路径

在明确精准安全管理概念和测量指标体系的基础之上，研究其实现路径。基于系统安全管理信息化模型，依托于安全信息流动规律，研究精准安全管理的实现路径，主要从安全人员的管理能力、系统要素的协同匹配、安全管理过程可靠性和安全信息传递效率等4 方面进行详细分析。

（1）安全人员的管理能力。人在管理过程中处于执行主体和目标对象的双重地位，尤其是安全管理人员，强大的自身能力是实现精准安全管理的前提条件。安全人员能力主要涵盖安全素养水平和信息处理能力，其中安全素养水平包括安全意识和情报信息素养，居于基本素养的地位；信息处理能力主要是信息分析、信息决策和行为执行的综合能力。为促进精准安全管理，一方面塑造安全文化和开展安全教育，以提高安全人员的安全素养水平，树立“安全+、信息论和系统观”等管理思维［22］；另一方面将信息量化且表征为直观的精确数据，提高人员的信息分析、决策和执行能力，以改进管理效率，让系统变得有序不紊，降低熵值大小，促进精准化的实现。

（2）安全系统要素的协同匹配。系统各要素间错综复杂，彼此间相互融合，造成系统的复杂化。为实现精准安全管理，需要各要素协同匹配，共同朝着安全绩效的管理目标方向发展前进。机器可弥补人能力的不足、环境可影响人的安全情感、资源可提供技术支撑等，而信息可以帮助人清晰认知系统，主要通过信息流动轨迹的引导作用，让安全系统趋于可视化、透明化和最优化，更好地服务于安全管理目标。故通过安全信息流动的关联机理，实现系统要素的有序组合和协同匹配，从而有效降低熵值，有利于驱动安全管理的正向发展以及实现精准化。

（3）安全管理过程的可靠性。安全管理过程由安全预测、安全决策和安全执行三步骤组成，通过安全情报流产生紧密联系，其可靠性是影响安全管理精准度的重要因素之一。安全管理过程的可靠性主要体现在实施过程的稳定性和有效性，而实施过程需要安全信息流的引导，且需要安全情报支撑，以保障安全管理过程的顺利实施。故依托于安全信息流的引导作用，提高安全情报的收集、分析和利用效率，即提高安全情报的时效性、真实性、可操作性、合理性，让管理实施有合理依据可循，不再是“经验型”决策，从而提高负熵程度，以促进安全管理的正向发展。

（4）安全信息传递效率。分析系统安全管理过程的信息流动规律，着眼于安全信息所处状态，利用安全信息流动机理近似描绘系统安全管理过程，如图4 所示。系统总处于动态变化的状态，伴随着信息的流动过程，故引入安全信息传递效率这个定量化指标，这个与前面提及的熵值信息指标相契合，利用信息传递来降低系统混乱程度，反映信息的价值变化，即传递效率高，安全价值性高，可实现安全管理精准化。信息的传递效率与传递过程中的初始信息、信噪因素和信息失真等相关，分析传递过程中的信息失真的影响因素：1）安全信息向安全知识和安全情报的“跃迁”过程中，主要由安全信息力的作用效果决定；2）安全情报向安全管理行为信息转化过程中，受情报的有效性、价值量、启发性、可视化程度和情报形式等影响；3）安全预测信息向安全决策信息和安全执行信息的输出转化中，受制于人员安全情报素养、安全管理文化和环境因素等；4）执行行为输出的信息以新信息形式回到安全信息流轨迹中，受信息的价值指标、处理机制和转化情况等影响。现主要追溯信息流动轨迹并运用公式（3）来计算传递效率：

式（3）中，ηi 表示信息传递效率，△i 为信息的改变量，Ii-1（i=1，2… 6）表示初始信息量，ωi是修正系数，其大小主要受制于要素间影响程度、正负效果、系统涌现性和动态变化等指标。因此，依托于信息流动轨迹和基本规律，主要从提高信息源的可靠度、降低各过程的信息失真、塑造安全文化环境和排除各过程的互相干扰等方面着手提高安全信息传递效率，促进安全信息的价值性提高，降低熵值的大小，从而实现对系统的精准安全管理。

综上所述，根据所提出的4 种精准安全管理的实现路径，借助安全信息传递机理，通过信息传递构成紧密联系的信息网，利用信息传递效率η、熵理论S 的加权综合作为描述安全管理精准化程度的指标体系，且考虑以上4 条路径的共性，即影响信息化管理的实施过程，故以信息化管理实施的结果效用作为测量基准，即安全执行信息的输出结果与既定管理目标的契合度，利用传递效率和熵值变化规律指标产生关联，通过不断调整优化，使得契合度趋于理想值。

图4 安全信息传递机理

4 结论

（1）安全信息流是信息的传递与流通过程，主要通过安全信息力的驱动作用来决定系统安全的动态演化趋势；系统要素主要通过安全信息流进行相互交流与融合，且安全信息流对系统安全管理过程具有导向作用，主要引导各要素服务于管理目标并通过信息力的驱动作用来指导管理过程，具有重要的价值。

（2）基于安全信息流动视角来构建系统安全管理信息化模型，模型主要通过追溯信息流动轨迹，对信息流视域下系统安全管理过程进行仿真模拟，具体包括安全系统、安全信息演化和安全管理等3个部分。模拟的结果说明安全信息流对系统安全管理过程具有驱使导向的综合作用。模型具有重要的价值意义，对提升系统安全水平、推动安全管理学学科发展、促进安全系统学研究等具有重要意义。

（3）精准安全管理即可精准控制的定向安全管理，可有效减少安全事故的出现并有效提高系统安全水平，具有重要的意义，可利用熵理论来定量刻画精准度。依托于安全信息流动规律，从安全人员的管理能力、系统要素间的协同匹配、管理过程的可靠性和安全信息传递效率等诸多方面来研究精准安全管理的实现路径，同时利用安全信息传递效率和熵理论的加权综合来刻画安全管理精准度，以构建精准化程度的测量指标体系。