基于系统动力学的高校消防安全管理研究

孙洛浦 刘纪达

(1.大庆市消防救援支队，黑龙江 大庆 163000；2.哈尔滨工业大学 经济与管理学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

高校消防安全管理工作一直以来都是高校安全管理和政府消防安全监管领域的重点内容，国家各部委也从多个层面做出部署、提出要求。2009年7月，公安部与教育部联合发布《高等学校消防安全管理规定》；2017年1月，教育部编制并下发《普通高等学校消防安全工作指南》；2017年10月颁布《消防安全责任制实施办法》，进一步从政府教育部门和高校主体2方面明确高校消防安全管理工作的行业主管责任和单位主体责任；2019年4月，教育部结合发展实际发布《关于做好高等学校消防安全工作的通知》。当前，高校消防安全管理工作虽取得一定成效，但部分高校火灾隐患未能及时消除、火情火灾时有发生。在实际工作中，仍存在消防责任落实不到位、安全防范工作不扎实、巡查巡检制度不完善、设施设备更新不及时、宣传教育开展不全面等问题。

做好高校消防安全管理工作、提升高校消防安全水平，对保护师生生命财产安全、维护消防安全形势稳定、营造良好育人环境、保障教育事业稳步发展具有重要的现实意义。现阶段，国内有关高校消防安全管理的研究论文多以消防安全隐患与安全现状分析和提出相应的对策建议为主，尚缺乏从理论视角出发的量化研究。高校消防安全管理存在较为多元化的分支内容，本文将从系统思维出发，构建高校消防安全管理系统动力学模型，并通过仿真分析进一步识别不同投入比例下高校消防安全管理水平的实时状态和发展趋势，研究结论将对提升高校消防安全管理水平具有一定支撑作用，可为高校管理者、教育部门、消防机构在进行安全管理决策时提供依据与参考。

1 研究路线及分析方法

高校消防安全管理系统包括多个影响高校消防安全水平的子系统和影响因素，本研究将以系统动力学的视角剖析高校消防安全系统，构筑高校消防安全管理的系统动力学模型，其建模分析过程示意图，如图1。具体步骤如下：首先结合文献分析、专家访谈和实地调研情况，梳理得到高校消防安全管理系统需求，在此基础上确定系统动力学模型边界；其次，进行高校消防安全管理系统的机构分析，绘制因果关系图和存量流量图；再次，结合实际案例情况，确定系统动力学(Systen Dynamics,SD)模型方程的相关系数和常数取值；最后，进行系统动力学模型仿真分析，并结合研究结果进一步对模型进行优化。

图1 研究路线Fig.1 Research route

2 高校消防安全管理系统动力学模型

2.1 高校消防安全管理系统的子系统及影响因素

研究根据文献阅读和实地调研情况，并结合公安部令第28号《高等学校消防安全管理规定》、教育部办公厅《普通高等学校消防安全工作指南》中所规定的高校各级组织应履行的消防安全职责内容，提出构成高校消防安全管理系统的子系统，主要包括:消防组织管理子系统、消防设施建设子系统、人员素质发展子系统和安全环境氛围子系统，如图2。同时，研究结合实际案例与专家意见，确定影响高校消防安全管理水平的指标体系，见表1。其中，消防组织管理子系统主要受消防检查巡查情况、消防安全规章制度、消防预案编制情况、日常消防演练情况和消防安全培训情况影响；消防设施建设子系统受到消防器材产品更新、消防设施维护保养、科技信息设备配置、安全指示标志设置等因素影响；人员素质发展子系统受安全管理人员素质水平、教师学生安全意识水平、人员消防技能掌握水平影响；安全环境氛围子系统主要包括高校消防安全文化氛围、高校危险源设置及布局2方面影响因素。

图2 高校消防安全管理系统构成Fig.2 The composition of fire safety management system for colleges and universities

表1 高校消防安全管理的影响因素Tab.1 Influencing factors of fire safety management of colleges and universities

2.2 高校消防安全管理系统的因果关系图构建

研究结合高校消防安全管理子系统构成和影响因素，从投入产出角度分析高校消防安全管理系统中各要素间的影响和关联关系，并据此确定该系统中存在的9条主要反馈回路，利用Vensim软件绘制高校消防安全管理系统的因果关系图，如图3。

图3 高校消防管理系统的因果关系图Fig.3 Causality diagram of fire safety management system for colleges and universities

在系统内，高校消防安全管理总投入主要包含规章制度建设投入、消防管理及检查投入、预案编制及演练投入、设备维保更新投入、科技及信息化投入、管理人员培训投入及消防宣传教育投入等7个方面。随着各方面安全投入的变化，高校消防安全管理各子系统水平在水平时间上产生一定的变化量，并在一定的条件下作用于高校消防安全管理水平，使其达到理想状态。

其中，预案编制及演练投入、消防管理及检查投入、规章制度建设投入对消防组织管理子系统具有正向影响；设备维保更新投入、科技及信息化投入对消防设施建设子系统具有正向影响；管理人员培训投入、消防宣传教育投入对人员素质发展子系统具有正向影响；消防宣传教育投入对安全环境氛围子系统具有正向影响。同时，随着高校消防安全管理水平的提升，其安全投入需求将随之降低并反馈于高校消防安全管理总投入。此外，由于高校包含理化实验室、设备运行场所等消防安全重点场所及实验用品、化工原料等易燃易爆品，其存放位置、数量等情况及布局会对安全环境氛围子系统产生一定的负向影响。

2.3 高校消防安全管理系统的存量流量图构建

在绘制的系统因果关系基础上，结合系统中各变量及影响因素的自身性质，研究构建高校消防安全管理系统存量流量图，如图4。其中，高校消防安全管理水平是存量变量(Box Variable)，高校消防安全管理水平变化量是速率变量(Rate),高校消防安全管理投入、高校消防安全需求系数、危险源影响系数、各分支投入变量、各子系统水平变化量、各子系统水平衰减量等18个变量为辅助变量(Variable)，高校安全总投入、消防安全投入占比、各分支投入转化率等18个变量为常量(Constant)。

图4 高校消防管理系统的存量流量图Fig.4 Stock flow chart of fire safety management system for colleges and universities

3 高校消防安全管理系统的模拟仿真

3.1 模型参数与变量方程的确定

研究人员实地前往H省H市的6家高校开展调研工作，收集到高校消防安全管理日志4份、学院及宿舍等建筑内消防安全管理记录17份，并回收向高校消防安全管理人员发放的调查问卷37份。在此基础上，结合高校消防安全管理相关定量研究成果，运用层次分析法计算，得出高校消防安全管理系统动力学模型中的相关参数，包括模型变量方程系数及常数变量取值，结果经整理后，见表2、3。其中，需要说明的是：各子系统及相应影响因素通过高校消防安全管理投入形成变化量，以实现整体高校消防安全管理能力的增长；组织管理变化量、人员素质变化量、消防设施变化量、安全环境变化量在随时间变化时，存在一定的延迟效应，由DELAY1一阶延迟函数进行表示，延迟时间为4个月；危险源影响系数、人员素质衰减量、组织管理衰减量、消防设施衰减量、安全环境衰减量等5个辅助变量与仿真时间增长呈非线性关系，由WITH LOOKUP表函数形式给出。

表2 高校消防安全管理系统模型变量及变量方程Tab.2 The model variables and variable equations of fire safety management system model for colleges and universities

3.2 系统仿真的投入方案设计

该部分模拟仿真分析，将通过改变高校消防安全管理总投入在7个分支投入上的比例，着重分析不同消防安全管理投入方案下高校消防安全管理水平的变化趋势。通过梳理实地调研情况，发现目前高校消防安全管理投入方向基本集中于消防管理及检查投入、设备维保更新投入和消防宣传教育投入3个方面，而在规章制度建设方面的投入则普遍较少。因此，结合高校消防安全管理实际，研究设计6种不同的高校消防安全投入方案，具体分配情况，见表4。

表4 高校消防安全管理投入方案及取值Tab.4 The investment solution and value of fire safety management of colleges and universities

其中，方案1表示除规章制度建设投入较少外，其他6方面均等投入的情况。方案3、方案4、方案5分别表示高校在消防管理及检查、设备维保更新和消防宣传教育3个方向依次实施重点投入，相应的其他6方面投入保持一定的平均分配。方案2与方案6则显示出高校消防安全管理中实施按需分配的投入策略，即在方案1的基础上，适当增加消防管理及检查、设备维保更新和消防宣传教育的投入比例，同时保持对另外4方面的平均投入。根据以上方案，在仿真周期48个月、步长1个月的条件下，得到不同安全投入方案下的高校消防安全管理水平变化量与高校消防安全水平的动态仿真结果，如图5、6。

表3 高校消防安全管理系统模型常量参数Tab.3 Constants of fire safety management system model for colleges and universities

图5 高校消防安全管理水平变化量模拟仿真结果Fig.5 Simulation results of change value of fire safety management level of colleges and universities

图6 高校消防安全管理水平模拟仿真结果Fig.6 Simulation results of fire safety management level of colleges and universities

3.3 仿真输出结果分析

(1)平均分配的投入方案或仅偏向单一分支的投入方案均不能实现消防安全管理水平增长的最佳效果。一方面，在方案1的配置下，高校消防安全管理水平的增长情况较差，为6种方案的最差选择，说明在高校消防安全管理系统中采用平均分配的投入方案并不理想。另一方面，在方案3与方案5的投入比例下高校消防安全管理水平提升效果不佳，即说明单一倾向消防管理及检查或消防安全教育的投入方案不能有效提升高校整体消防安全管理水平。这可能是由于高校人员流动比例较大、致灾因素较多，且消防管理及检查与消防安全教育实施具有一定的动态性，致使该2方面分支投入的转化率较低，不能有效提升整体管理水平。而与之对应的，在方案4情况下高校消防安全管理水平发展情况较好，这说明加大消防设施维保、消防产品更新投入会在短时间内快速提升消防安全管理水平。但也要指出的是，在实际情况中消防设施与消防产品会在数量和配置上存在一定饱和，该部分投入不应一直保持较高比例，会发生投入失效和一定的资源浪费。

(2)采取分散却有所侧重的投入策略是高校消防安全管理投入的最佳选择。在方案2与方案6的投入分配下，高校消防安全管理水平随时间的累积提升效果较好，其中方案6为最佳方案。这表明，要尊重高校消防安全管理中的重点需求，并适当增加消防管理及检查、设备维保更新和消防宣传教育的投入比例。

4 结论

高校消防安全管理系统属于动态系统，系统中的子系统及影响因素间存在一定关联和影响关系，且这些关系符合一定的变化规律。研究应用系统动力学方法，从系统的影响因素和投入产出关系入手，对高校消防安全管理系统的结构进行分析。结合实地调研情况，通过模拟仿真分析不同消防安全管理投入比例对高校消防安全管理水平提升效果的影响。本研究构建的高校消防安全管理系统动力学模型符合实际，解构系统中各要素间的相互作用和影响机制，具有一定参考价值。在实际案例分析过程中，相关学者及高校管理人员可通过改变模型中的仿真参数，预测高校消防安全管理水平的变化趋势，可为制定科学、合理、有效的高校消防安全管理措施和规划提供借鉴。