第1章　緒論

1.1　安全相似系統(tǒng)學創(chuàng)建的必要性

1.1.1　安全系統(tǒng)分析方法的需求

安全，是人類永恒的需求。它伴隨人們的生活和生產(chǎn)勞作的全部過程，是人們對自身免受傷害的生存基礎訴求。伴隨科技現(xiàn)代化的發(fā)展，從遠古的耕地勞種到現(xiàn)代化的自動化生產(chǎn)，人類生產(chǎn)技術的每一次革新，都帶來了新的安全問題。在事故的數(shù)量與其波及范圍劇增的狀態(tài)下，人們對安全問題的愈加重視，科學技術的發(fā)展，使得安全科學應運而生。安全科學的主旨是通過預判、控制并消除潛在的危險源，避免事故的發(fā)生，保護人類的身心安全、健康。當今社會下，安全科學已經(jīng)是不可或缺的重要角色。

安全系統(tǒng)學是安全科學的重要分支，由于安全事故的發(fā)生，并不僅僅是由某一單獨因素失效的線性原因，而是信息、人員、能量等多種因素的交叉作用致使事故的發(fā)生。對于頻發(fā)的非線性的事故分析，為了從本質(zhì)上發(fā)掘事故表象之下的致因機制，將事故以系統(tǒng)思想、系統(tǒng)科學以及系統(tǒng)工程的視角來分析，通過系列的系統(tǒng)方法及手段來保障和提高人類生產(chǎn)、生活及生存的安全狀態(tài)，并實現(xiàn)系統(tǒng)安全。基于安全科學與安全系統(tǒng)學的這一密切關聯(lián)，不少學者甚至認為，某種程度上，安全科學就是安全系統(tǒng)學。在此，我們且不去追究該論斷的確切性，僅以此論證安全系統(tǒng)學對于安全科學的發(fā)展至關重要性。

近年來，在政府部門及眾多安全學者的協(xié)同努力下，事故發(fā)生次數(shù)在有效下降，安全工作取得可喜成果。圖1-1顯示了2004～2015年全國安全生產(chǎn)事故的事故起數(shù)和死亡人數(shù)調(diào)查對比^［1，2］。

從圖1-1不難看出，自2004年以來，至2015年，我國的安全生產(chǎn)事故數(shù)量和人員死亡數(shù)量整體均呈下降趨勢。2004～2008年下降明顯，2008年后，事故起數(shù)下降有所減緩。

但與此同時，隨著系統(tǒng)科學與現(xiàn)代化技術的發(fā)展，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，系統(tǒng)內(nèi)部結構與構成變得復雜。對于安全系統(tǒng)，復雜的人機界面，大量信息冗余交互，系統(tǒng)組織部門人員錯綜，以及所處環(huán)境的背景的文化、地區(qū)等差異，使得安全系統(tǒng)涉及范圍的越來越大。在安全系統(tǒng)大規(guī)模化的前提下，事故一旦發(fā)生，必將涉及的大范圍人、物、資源的傷害和損失。因此，在大安全的環(huán)境背景下，安全系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，事故一旦發(fā)生所牽扯的人員數(shù)量，涉及的部門均有增大的趨勢。根據(jù)圖1-1調(diào)查數(shù)據(jù)，進行平均事故傷亡率（平均事故傷亡率=死亡人數(shù)/事故起數(shù)）分析^［3］，參見圖1-2。

由圖1-2可以發(fā)現(xiàn)，雖然在事故數(shù)量與傷亡人數(shù)均下降的情勢下，平均事故傷亡率卻是呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，這從中驗證了我們有關大系統(tǒng)事故的論斷：盡管事故的發(fā)生數(shù)量被有效控制，但隨著安全系統(tǒng)的大規(guī)模化，一旦事故發(fā)生，傷亡人數(shù)與涉及范圍是增加的。這也將是安全系統(tǒng)與事故的發(fā)展趨勢，伴隨著安全系統(tǒng)的大規(guī)模復雜化，對于系統(tǒng)事故的分析也變得復雜。由此，我們需要一個全新的研究視角，對安全系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析。

相似是對事物在相同和相異之間的狀態(tài)描述。相似現(xiàn)象在安全科學領域中是無處不在的。最常見的是諸多相似的安全事故。在我們生產(chǎn)生活中，相似的事故頻繁發(fā)生，這些不斷重復發(fā)生的相似事故帶來了慘痛的人員傷亡和經(jīng)濟損失。煤礦事故的預防一直是我國安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的重要任務之一，根據(jù)我國安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局煤礦事故的統(tǒng)計資料顯示，2001～2010年間，共發(fā)生安全事故7884起，造成20975人死亡，這其中，以相似的事故致因類型劃分事故，可將煤礦事故概括為七類相似事故，分別是相似的礦井瓦斯事故、相似的頂板災害事故、相似的透水事故、相似的礦井火災事故、相似的放炮事故、相似的礦井運輸事故、相似的機電事故，我國2001～2010年間煤礦相似致因事故統(tǒng)計參見表1-1^［4］。

相似的事故發(fā)生在各行各業(yè)，根據(jù)不完全統(tǒng)計，2009～2013年，我國發(fā)生相似的粉塵爆炸事故37起，造成82人死亡，266人重傷，其中，29.7%的事故是由于相似的生產(chǎn)場所環(huán)境不良導致，21.6%的事故是由于相似的違反操作規(guī)程或勞動紀律引發(fā)的，18.9%的事故是由相似的設備設施等的缺陷造成^［5］。2012～2014年兩年間，發(fā)生相似的塔式起重機事故162起，造成了99人死亡，159人受傷^［6］，其中，107起是由于相似的起重機倒塌造成事故，16起是由相似的塔臂折斷造成事故，10起事故源于相似的吊物墜落，8起事故源于構件脫落。2001～2013年，我國高校、科研所發(fā)生的100例實驗室安全事故中，由相似的違反操作規(guī)程造成的事故有27起，導致242人受傷或中毒，由操作不當引起的事故造成271人受傷，由設備故障老化造成的傷亡人數(shù)23人，等等^［7］。在2004～2011年發(fā)生的886起罐車危險品道路交通運輸事故中，相似的單方翻車事故209起，相似的避讓翻車事故55起，相似的沖出路外事故127起，相似的輛車追尾事故106起，等等^［8］。2003～2011年的89起地鐵隧道施工事故中，相似的坍塌事故19起，相似的物體打擊事故23起，相似的高處墜落事故15起，等等。僅2012年石油化工行業(yè)共發(fā)生一般以上事故級別的事故125起，死亡533人，其中，相似的石油化工爆炸事故造成近400人死亡，相似的石油化工火災事故造成110人死亡，在運輸環(huán)節(jié)的事故死亡人數(shù)近300人，石油提煉及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事故造成死亡人數(shù)近200人^［9］。2007～2011年，我國煙花爆竹事故共發(fā)生503起，其中，91.65%的事故是發(fā)生在煙花爆竹的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并且，由相似的違反操作規(guī)程引發(fā)的煙花爆竹事故造成443人死亡，由于相似的生產(chǎn)場所環(huán)境因素導致的事故造成96人死亡，由于缺乏個人防護用具及設附件等相似的缺陷造成74人死亡，由于相似的操作規(guī)程及安全管理不健全導致的事故造成的死亡人數(shù)是74人^［10］，等等。事故是相似的。對事故進行分析后發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的事故都可以找到與之相似的事故案例，并且，根據(jù)不同的分類標準可將事故劃分為不同的相似事故類型。在我們的周圍，相似的事故總是在發(fā)生，卻又“屢禁不止”?？梢妼τ谙嗨剖鹿氏到y(tǒng)的研究是預防此類事故再次發(fā)生的有效途徑。

列寧曾經(jīng)指出：“歷史有驚人的相似?！比R布尼茨也說過：“自然界都是相似的。”我們在認識、研究事物的時候，如果僅僅將目光聚焦于事物屬性的某一點，會不可避免的產(chǎn)生局限性。而當從相似與相異的視角觀察和研究事物，可以幫助人們從多角度、多層面、多屬性的不斷切入，獲取關于事物的更為客觀整體的信息。因此，相似，不僅可用于描述事物屬性，并且可作為觀察、研究事物的一種思維方法。從相似的角度出發(fā)，通過對相似的事故系統(tǒng)進行分析，探尋引發(fā)相似事故的本質(zhì)原因，可以為有效杜絕相似事故的再次發(fā)生提供思路和方法。

相似的思想，可以為人們在生產(chǎn)、生活及工程中帶來規(guī)律性的經(jīng)驗和啟示。對于跨學科、跨領域、跨時空的安全問題，安全人員早已將相似的思想運用于安全系統(tǒng)的分析、評價、設計等方面。例如，在安全評價中，有些專家會不自覺地將待評價對象與已知的相似的對象進行并列對比；在安全管理中，有些企業(yè)紛紛效仿其他企業(yè)或行業(yè)中先進的管理經(jīng)驗與管理模式，這也是相似的一種思維方式；在審視問題時，專家也會不自覺地利用相似的思想來處理相關的問題。

相似性的研究，不僅為安全研究提供了全新視角，并且通過與具有高兼容性的安全系統(tǒng)科學有效耦合，促進安全科學的進步與發(fā)展。只是目前還沒有學者從學科建設的角度將相似學與安全科學聯(lián)系在一起，本書將嘗試就相似理論運用于安全系統(tǒng)分析這一核心問題開展研究，并試圖創(chuàng)建一門新的安全學科分支——安全相似系統(tǒng)學。

1.1.2　安全科學學科框架完善的需求

科技進步與人口劇增，生產(chǎn)日趨機械化，數(shù)字化信息激增冗余，大規(guī)模系統(tǒng)化的產(chǎn)業(yè)結構，帶來的是人們對多發(fā)事故的反思和安全感的重度需求。同時，隨著人們安全文化素質(zhì)的不斷提高，對于安全不再僅僅局限于“免于事故帶來的人身傷害”的要求，于是人們開始重新思考，什么是“安全”？安全工作的范圍是什么？安全科學應包含哪些研究內(nèi)容？僅僅以事故為研究對象，側重于生產(chǎn)及技術方面的安全研究是否能滿足人們對于生理及心理安全狀態(tài)的訴求？

安全科學的專業(yè)教育是向社會輸送具有安全專業(yè)技能人才的主要方式，對于安全工程專業(yè)的學科建設，在要求專業(yè)技能的教育大背景下，各大高校的安全專業(yè)多以其各自的專業(yè)領域為對象，進行相應的安全研究與教育工作，形成了以專業(yè)需求為依托的安全學科體系。隨著人們對安全科學的不斷深思，許多學者對現(xiàn)存的專業(yè)需求背景下的安全科學學科體系進行反思，并試圖從“安全”本身進行安全科學知識體系的構建，將安全科學從“他知識”學科體系到“自知識”的根本轉變，構建安全科學的知識本體體系。2011年3月8日發(fā)布的《學位授予和人才培養(yǎng)學科目錄》，將“安全科學與工程”列為研究生教育的一級學科，從中說明了對安全科學自身理論體系發(fā)展研究的必要性。

安全科學本身是一個抽象的客觀存在，這種客觀存在的安全科學以豐富的安全學科的形式體現(xiàn)出來，安全學科的發(fā)展就是安全科學的發(fā)展。2012年，吳超等^［11］從安全科學學的高度和大安全的視角出發(fā)，構建了安全科學原理的“人形”結構體系，將安全科學原理劃分為：安全自然科學原理、安全生命科學原理、安全技術科學原理、安全社會科學原理和安全系統(tǒng)科學原理五項一級科學原理，并分別細化至25條二級科學原理。科學原理是支撐一門或一類學科的基本概念體系，是指導學科建設，應用實踐的基礎理論。因此，以發(fā)展安全科學自身知識體系為宗旨，依據(jù)安全生命科學、安全生命科學、安全技術科學、安全社會科學及安全系統(tǒng)科學之間的原理關聯(lián)，以文獻［11］中的安全科學原理模型為基礎，并參考學科間的相互關系以及現(xiàn)階段安全科學的發(fā)展成果與研究重心，搭建安全科學學科的整體框架的輪形結構，參見圖1-3。

其中，安全科學是以人為中心的科學體系，研究人的生命安全，因此，安全生命科學作為安全科學的最重要的一支是毋庸置疑的；安全自然科學涵蓋了有形及無形的物質(zhì)與安全之間的關聯(lián)與規(guī)律；與自然對應的是社會，安全社會科學的研究主體是人，人是社會屬性的高級物種，是安全問題的參與主體，安全科學的研究理所當然離不開安全社會科學的研究；安全技術科學是關于“改造世界”的規(guī)律的探討，以專業(yè)背景為依托的安全學科設計應隸屬于安全技術科學這一分支；關于系統(tǒng)，安全系統(tǒng)，系統(tǒng)安全，安全科學與安全系統(tǒng)的包含關系和各自的邊界目前尚無唯一確切的答案，但在安全科學領域系統(tǒng)思想的重要性是不容忽視的。

多年以來，以中南大學資源與安全工程學院吳超教授所帶領的安全科學理論研究團隊一直致力于從基礎理論層面，不斷補充豐富安全科學學科體系。在安全學科建設，安全理論創(chuàng)新方面，均取得重要進步。在此，筆者將課題組提出、構建（以文章形式正式提出并發(fā)表）的在安全學科體系構建方面的成果（主要集中于學科構建、基礎原理理論及方法論層面）進行整理，見表1-2。

結合圖1-3與表1-2可知，我們正在一步一步地不斷發(fā)展和完善所構建的安全科學學科體系。其中，表1-2并沒有對安全技術科學進行研究成果的列舉，這是因為在我國絕大多數(shù)的安全學者所從事的安全工作都屬于安全技術科學范疇，因此，吳超課題組近年來的工作重點是從理論層面，構建安全技術之外的安全自學科、自知識體系。例如比較安全學，安全統(tǒng)計學，安全混沌學等均是吳超課題組在國內(nèi)外首先提出并架構的。

安全相似系統(tǒng)學，作為一門新的安全學科，隸屬于“安全系統(tǒng)科學”中的“安全系統(tǒng)方法學”。通過相似的視角和相似理論的運用，為安全系統(tǒng)的研究提供全新的思路和方法，并以此，進一步完善安全科學學科體系。同時，由表1-1可知，在學科構建及基礎理論研究方面，吳超課題組已從多個學科角度成功提出并豐富發(fā)展了多個全新的學科，在安全科學基礎理論方面取得初步性的進展，這也為安全相似系統(tǒng)的提出、構建、發(fā)展提供平臺和經(jīng)驗。