基于NetLogo的安全生产与经济发展关系研究_刘祖德

2012,12(1):217-219.

On the essential elements of the causes account -ing for the safety accidents in iron &steel enter -prises

YANG Tao 1,2,YIN Jing -yan 2

(1China Academy of Safety Science and Technology ,Beijing 100012,China ;2College of Management ,Hebei United Universit y ,Tangs han 063000,Hebei ,China )

A bstract :The paper is aimed at introducing our analysis on the es -sential elements of the causes accounting for the safety accidents for iron &steel enterprises in China .First of all ,based on the 67effec -tive accidents that took place in the iron &steel production field over the last 12years ,we have classified and analyzed the types of acci -dents ,making clear that the first and foremost cause leading to the production disasters is poisoning and suffocation .At the same ti me ,the actual number of accidents that have happened every year has been on the rise though the production control and safety control man -agement in such enterprises has been continuously improved and im -provin g .It can probably be said that what has been done in the tech -nological innovation and safety management and control remains far from being enough .Secondly ,it can perhaps be said that different accidents might have happened due to different reasons ,all of which can perhaps be attributed to the same rudimental cause by nature ,though .Therefore ,the second part of our paper is to take up the charge of finding the common deep -rooted elements of causes from the different types of accidents that have so far happened .It is herein that we have to determine the range of our study of the rudimental or radical elements of causes through our analysis from the following three aspects ,that is ,the human cause ,the environment cause and the management cause .And it is for the first time that we would like to seek the rudimental causes from the daily management and equip -ment and facilities maintenance work ,and see if they can become the two leading causes for the disastrous accidents .Truly speakin g ,our experience of analysis of the causes of accidents demonstrated that it is the process of maintenance itself that should account for the hotbed of many kinds of accidents as well .Analyzing the details of the acci -dents under our study ,we have found that major elements that can account for them can be divided into six categories ,that is ,the man -agement decisions ,workin g standards ,violent operations or com -mands against the production regulations ,violation of safety rules ,il -legal supervision and control of the working environ ment .The 21ba -sic reasons that should account for the accidents can als o be classified into six areas .With the help of the statistical analysis and correlation analysis ,we have finally arrived at five important types of accidents .Thus ,it can be said that our study results can be taken as a brand -new su mmary and classification of the rudimental causes and serve as a guide for controlling and management of regular production and the fight against the unexpected production accidents .Key words :safety management engineering ;iron and steel enterpris -es ;accidents ;element of causes CLC number :X928 Document code :A Article ID :1009-6094(2013)04-0213-04

文章编号:1009-6094(2013)04-0216-05

基于NetLogo 的安全生产与

经济发展关系研究＊

刘祖德,蒋畅和

(中国地质大学工程学院,武汉430074)

摘　要:在工业化发展的4个阶段中经济发展水平和安全生产状况之间有着紧密的关系。采用系统演化的分析方法,参考我国转型期经济发展与安全生产事故关系的特点,基于NetLogo 平台构建了企业和国家经济发展、企业和员工个体安全状况两种虚拟交互动作的人工环境。从经济发展进程角度探讨了三大产业对GDP 增长率的贡献;以GDP 增长率和10万人死亡率在同一工业化发展阶段的走势验证了以往的安全经验,阐述了产业发展中安全生产事故的走势。分析了GD P 增长率和10万人死亡率的相关关系,进一步揭示了企业员工的劳动技能类型与安全素质等级特征的微弱变化影响着国家GDP 增长率与10万人死亡率的关系,提出国家和企业应采取与企业员工安全素质相匹配的经济发展规模和速度,才能做到经济发展和安全生产的共赢。

关键词:安全学;安全生产;经济发展;GDP ;10万人死亡率;NetLogo 中图分类号:X936 文献标识码:A DOI :10.3969/j .issn .1009-6094.2013.04.048

＊收稿日期:2012-09-13

作者简介:刘祖德,副教授,博士,从事安全系统理论及应用研究,

liu -z ude @163.c om 。

0　引　言

我国现阶段仍处于一个全面而深刻的经济转型与社会变革时期,大规模的工业化、城市化发展进程势不可挡。经济发

展浪潮中优胜劣汰规则下的企业员工个体的劳动技能和安全素质都得到了一定的提高。但同时,在转型期时代背景下,一方面,原有产业结构与劳动就业格局被打破,城镇劳动者面临着转换工作环境与就业岗位的压力及新的职业风险;另一方面,工业化的发展进程必然促使乡村劳动者大规模向非农业产业转化,新的劳动环境与劳动方式不可避免地会带来新的职业风险,再加上我国安全生产基础薄弱、监管监察手段滞后、科技支撑力量不足等客观原因,企业员工个体安全素质状态与我国安全生产总体状况之间表现出了一定的互动关系。因此,从宏观上把握经济增长与安全生产状况的关系,是理解安全生产状况变动规律和做好安全生产状况预测的前提。当前我国学者对安全生产与经济发展关系的研究主要侧重在3个方面。其一,何学秋等[1]从经济社会发展视角,分析了安全生产基本特征;其二,大部分关于安全生产与经济社会发展关系的研究都使用多元回归的方法来进行分析,其中以黄盛初[2]、姚有利[3]、林书成[4]等的研究较具有代表性;其三,李新娟[5]

采用统计分析的方法对中国煤矿安全状况与经济社会发展关系进行了研究。其他[6-9]关于安全与经济发展关系的研究,主要侧重在历史真实性汇总方面。

为了从宏观角度把握企业员工个体劳动技能和安全素质微弱变化与我国经济增长与安全生产状况之间的关系,本文以我国1978年改革开放以来经济发展历程为背景,依据相关216

第13卷第4期2013年8月 安全与环境学报Journal of Safety and Environment

Vol .13　No .4

Aug .,2013

经济学、安全学理论,运用系统演变分析方法,基于NetLogo平台建立虚拟的国家经济发展过程,让企业员工与企业在一定的经济环境下,依据一定的规则进行互动,进而从整体“涌现”出一定的规律,借此观察GDP增长率和10万人死亡率之间的关系。

1　基于NetLogo平台的计算试验分析

1.1　试验研究问题的现实背景

参照我国转型期经济发展和安全生产事故状况,着重研究国家经济增长和企业安全生产事故发生率之间的互动相关性。人均收入或人均经济总量是判断经济发展阶段的重要总体性指标,以购买力平价方法(PPP)计算的人均GDP是反映人均收入的指标。对于我国在转型期的经济发展,按照钱纳里标准模式划分工业化发展阶段[10],见表1。

从宏观上看,转型期我国经济发展总体状况与安全生产状况主要表现为正相关和负相关相互竞争的关系[11]。由于国家产业结构调整和鼓励不同规模的企业投入市场,为满足市场需求,企业生产总量得到提高,促进了我国经济发展,但在企业员工个体的劳动技能和安全素质没有得到良好训练时出现了安全生产事故增多的情况,这显示出了我国经济发展总体状况和企业安全生产状况的正相关关系。同时,企业安全生产事故次数的增多,又使企业和政府重视安全问题,加大安全投入,并且随着我国转型期经济的发展、人民生活水平的提高,国家和员工都提高了对企业安全水平的需求,从而企业在进行决策和规划中,会将更多的资金投入到安全上来,因此,随着经济的发展,企业的安全状况不断得到改善,这显示出了我国经济发展总体状况和企业安全生产状况的负相关关系。由此可见,安全生产状况随着经济的发展呈现出正相关和负相关两个方面的作用,正相关表示的是生产总量的提高使员工伤亡事故数量增多,负相关表示的是企业在经济发展的同时安全生产事故呈现减少趋势。正负两个方面相互竞争的结果,使安全生产状况与经济发展存在复杂的演化规律。

一般来说,从经济和社会发展指标分类来说,表示安全生产状况的指标(如工矿商贸就业人员10万人死亡率)属于控制性指标,越低越好,越小越好,不要突破控制;表示经济发展水平的指标(如国民生产总值GDP)属于增长性指标,越多越好,越高越好。在对经济发展水平与安全生产状况之间的关系进行研究时,选取国民生产总值(Gross Domestic Product, GDP)和工矿商贸就业人员10万人死亡率(简称10万人死亡率)两项指标进行分析。

1.2　研究的基本假设确定

试验主体主要分为两类,即企业和劳动者。企业具有归宿不同的产业,因此企业有产业类型(第一、二、三产业)和规模(大、中、小)两种属性,在程序中用不同的颜色和大小进行区分;劳动者都具有相应的劳动技能和技能等级[12　16]。Min-sky[17]提出了Agent的概念,将社会成员个体抽象至计算机系统中,称之为“Agent”。Agent具有自己独特的技能,受到一系列社会行为规则的约束;同时Agent具有智能,拥有自己的知识库与推理规则,能自主与系统中的其他个体进行交互,个体交互过程中有知识传递。

1.2.1　与企业Agent相关的假设

1)企业按所属产业分为3类,见表2。

2)企业按规模分为3类———大型企业、中型企业、小型企业,在试验中分别使用大、中、小尺寸表示,以第一产业类企业为例,见表3。

3)企业初始员工人数与企业规模和所属产业有关。

4)企业员工的人力资源配比只与企业类型有关。

5)由于经济发展直接的驱动力是技术的发展,企业的安全生产事故及员工死亡率与产业类型及所处于的经济发展阶段相关。

1.2.2　与员工Agent相关的假设

1)劳动者技能类型分为4类———劳工、技术、经济、管理,并且劳动者的技能类型始终不变[18-19]。

2)劳动者技能等级各分为5类,见表4。由于员工是边干边学,员工技能会随着就业时间的延长而增长。

表4　劳动者技能等级假设说明

Table4　Hypothes is of laborer skill level

序号劳动者技能等级类型劳动者技能等级类型说明10最低级

21低级

32中级

43高级

54最高级

表1　我国经济发展阶段表

Table1　Stage of China's economic development

发展阶段美国人均GDP/美元

(1998年)

美国人均GDP/美元

(2000年)

对应我国

转型期阶段

我国人均GDP/美元

(2000年)

初级产品生产阶段530～1200550～12401978—1985年684.45～1202.01工业化初期阶段1200～24001240～24801986—1993年1288.47～2225.61工业化中期阶段2400～48002480～49601994—2002年2488.87～4589.13工业化后期阶段4800～90004960～93002003—2011年5016.70～

217 2013年8月 刘祖德,等:基于NetLogo的安全生产与经济发展关系研究 Aug.,2013

3)劳动者类型分为劳工、技术、经济、管理4种,其构成比例根据产业不同而不同。第一、二、三产业劳工、技术、经济、管理4种人员的比例结构分别为60∶4∶2∶1、40∶15∶3∶1和20∶10∶3∶1。根据这个比例,只要确定每个企业管理人员数,其他3类人数就可自动计算。而管理人员数又是根据产业类型、企业规模大小(大、中、小)确定的。比如第一产业小、中、大规模企业的管理人员数分别为1、3、5,第二产业小、中、大规模企业的管理人员数分别为2、7、12;第三产业小、中、大规模企业的管理人员数分别为2、5、10。

4)不考虑员工Agent退休和丧失劳动能力等问题。

1.2.3　对试验环境的基本假设

1)无通货膨胀和通货紧缩,即模型中历年的经济总量排除通货膨胀导致的虚增和通货紧缩导致的虚减。

2)经济始终是向上向好发展,无企业倒闭。即随着经济的不断增长,各产业的企业数量和规模增长。

3)技术始终是向前发展,劳动者的素质和技能也在不断提高。

1.3　对试验程序的说明

试验初始为初级产品生产阶段,此阶段第一产业占比过半,第二、三产业比重相对较低,按照第一、二、三产业6∶1∶1的比例建立一定数量的企业,企业的规模随机选择。然后,按照企业的分类和规模,分配企业从业人员,企业员工Agent位于企业Agent所在瓦片上,表示两者的隶属关系。同时,根据初始的劳动事故死亡人员,死亡劳工随机分布于企业Agent 位置以外的瓦片上。

劳动者的技能类型为劳工、技术、经济、管理,分别用4种颜色(白兰、浅蓝、深蓝、紫蓝)的人表示,每个房间(代表企业)里都有这4种类型的人,受空间所限叠加在一起。

4类劳动者根据其技能划分为5个等级,分别用不同大小的人表示,人越大,表示其技能等级越高。考虑到空间摆放效果,同类同级别员工,在圆或三角或正方形里的人(表示企业的员工)比圆或三角或正方形外的人(表示因工死亡的员工)大6倍。

为提高程序的运行效率,将每步迭代步长适当拉长;同时程序的一些初始分项数据直接取模拟后的评估数,如企业的初始资本直接以基数乘以企业员工数(此数据按照企业的人员配比及各类人员的工资水平进行模拟测算后得出,但为提高程序运行效率,此分项模拟不在程序上体现)计算。

每一步骤中,程序分别计算所有企业的GDP增量,并累加计入产业GDP增量和总GDP增量。当企业GDP总量达到一定数量后,假设其必然会再投资办新企。因此,程序根据企业GDP总量,判断是否可新生企业。企业的新生方式采取“龙生龙,凤生凤”的方式,即新生企业所属产业和规模与父企业的初始类型和规模一致。为提高程序效率,将企业的员工数按低比例进行分配,而企业员工基数少导致按企业分别计算劳动伤亡人数的误差大(伤亡比例分母为10万级,这样计算出来的结果很可能约等于0)。因此,采用分产业类劳工数乘死亡率的方式计算因工死亡人数。

2　试验结果分析

通过NetLogo平台对我国转型期经济发展与安全生产事故关系建模,得到如下试验结果。2.1　4个时期企业发展布局

4个时期中,3个产业结构不同企业类型发展布局见图1。由图1可知,在初级产品生产阶段,人均GDP为550～1240美元情况下,经济产业层面以第一产业为主,但其增长较慢;第二产业增长较快。其中第一产业的规模又以大型企业为主,第二产业和第三产业的企业规模表现较为随机。可知此阶段第一产业GDP增长率占GDP增长率的主要地位。

在工业化初期阶段,人均GDP为1240～2480美元情况下,第一产业增长较慢,企业规模发展趋势稳定;第二产业和第三产业增长较为明显,在增长的新生企业中以中型企业为主。可知此阶段第一、二、三产业共同为GDP增长率做贡献,但仍以第一产业贡献显著。

在工业化中期阶段,人均GDP为2480～4960美元情况下,第一产业基本未产生新的企业;第二产业和第三产业都发生了蓬勃的变化,其中第二产业发展稳定,第三产业的发展较为多样。此阶段第二、三产业GDP增长率占据了GDP增长率的主要地位。

在工业化后期阶段,人均GDP为4960～9300情况下,第一产业停滞不前;第二、三产业表现出强劲的发展势头,其中第二产业发展较为平稳,新生企业仍以中型企业为主;第三产业也增长迅速,新生企业以中、小型规模企业为主,大型企业为辅。在此阶段GDP增长率中,第二、三产业占主导地位,第三产业发展强劲。

2.2　4个时期GD P增长率和10万人死亡率关系图

在4个时期,GDP增长率和10万人死亡率之间的互动关系趋势见图2。由图2可知,在初级产品生产阶段,10万人死亡率和GDP增长率基本处于小幅震荡中,有爬升趋势。在该阶段,经济发展处于可控的不断调整状态,由于第一产业为主导地位,生产安全事故相对整个工业化进程来说并不多,但对于当时社会及其经济发展来说,10万人死亡率有增大的趋势。

在工业化初期阶段,10万人死亡率与GDP增长率都呈现出较大振幅的增长走势,在该阶段的大范围内,此两变量的发展趋势表现出正相关的关系,即随着GDP增长率的增大,10万人死亡率逐步上升。从总体工业化进程曲线可知,在工业化初期阶段,10万人死亡率和GDP增长率都达到最大值,10万人死亡率大幅震荡上升也得到有效控制。这也说明,安全生产事故的增多,使企业认识到安全的重要性,企业员工的安全意识得到提高,员工在生产作业中注重了安全行为,使得安全生产事故得到有效控制。

在工业化中期阶段,10万人死亡率和GDP增长率在都有所回落的基础上发展稳定。此阶段,安全生产得到越来越多企业的重视,同时,随着各项生产技术的成熟,工人劳动作业时的安全意识和安全经验的提高,在经济增长保持较高水准的基础上,十万人死亡率呈现出下跌发展。

在工业化后期阶段,10万人死亡率和GDP增长率都呈现出低位平稳发展,波动不大。GDP增长率下降至4～5后稳定发展。在该阶段,社会、企业、员工对安全生产有了充分的认识和理解,这促进了安全科学技术的发展和安全管理方式的改变,企业对于生产作业能主动进行全面有效的安全控制,员工自身的安全能力得到全方位提升,安全生产事故明显减少。

在工业化初期和中期,安全生产事故震荡爬至最高点后

218

　Vol.13　No.4 安全与环境学报 第13卷第4期

图1　4个时期企业发展布局示意图

Fig.1　Enterprise layout of different in dus trial structure in four different

periods

图2　G DP增长率和10万人死亡率趋势图Fig.2　Trend graph for G DP growth rate and per every hundred thousand population

又趋于平缓,这与安全经验相吻合,即一个国家人均GDP在5000美元以下时,很难避免工伤事故的发生,尤其是人均GDP在1000～3000美元的阶段是安全事故急速增长的阶段,且上下波动较大。经济发展的规模和速度主导着安全生产事故,安全生产事故又牵制着国家经济发展的速度。国家和企业可采取与企业员工安全素质相匹配的经济发展规模和速度,做到经济发展和安全生产的共赢。

在第二产业高速发展的时期,事故发生频率高,工伤死亡人数多,随着第三产业比重增加,形势逐年改善。产业结构调整以增加第三产业为主,使高风险行业萎缩,伤亡事故和高危人群减少,工作环境本质安全条件提高,安全生产形势好转。

3　结　论

1)参考我国在1978—2011年的经济发展和安全生产事故的特点,基于NetLogo平台模拟了企业员工与国家发展的人工环境,依据国际通行经验把经济发展划分为4个阶段。在这4个阶段中安全生产表现出阶段性特点:在初级产品生产阶段,工业经济快速发展,生产安全事故多发;在工业化初期阶段,工业经济迅猛发展的同时生产安全事故达到高峰并逐步得到控制;在工业化中期阶段,工业经济发展小幅震荡趋向平缓发展,且生产安全事故快速下降;在工业化后期阶段,工业经济稳健发展,且安全生产事故稳中有降,死亡人数很少。

2)代表经济增长和安全生产事故的GDP增长率和10万人死亡率由许多因素决定,本文只是针对员工个体的部分因素(如工种、技能等级等)进行了约定,但在实际生产生活中,员工个体的不确定性和企业发展的不确定性都将导致不确定的社会现象,这需要进一步的研究。

219

2013年8月 刘祖德,等:基于NetLogo的安全生产与经济发展关系研究 Aug.,2013

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Study on the association of safety production and economic development based on NetLogo platform

LIU Zu-de,JIANG Chang-he

(Faculty of Engineering,China University of Geosciences,Wuhan, 430074,China)

Abstract:The present paper is aimed to introduce its author's re-search findings on the mutual relation bet ween the economic develop-ment and the safety production situation via the changes in the safety production management and regulation in hoping to make more intelli-gent forecasting of the safety production situation and better control of the relation bet ween economic growth and safety production conditions in a macro-control point of view.Based on NetLogo platform,we would like to study the characteristics and rules of the relationship be-t ween the economic development and the production accidents in Chi-na's ever speeding-up economic develop ment process.As is known, China's economic construction drive can be divided into four stages: the economic development in pushing the prod uction of primary prod-ucts;the initial stage of industrialization,the middle stage of indus-trialization and the current industrialization stage from1978to2011. From the point of view of the process of economic develop ment,we would like to discuss the regularity of mutual influence between the gross national products and ethos of workers'masses of industrial, mining and commercial enterprises and companies;in the transitional stage of the economic develop ment,minor changes had been taken place with the industrial structure and firm size and no more skill-im-provement demands to their employees,and little impact of our na-tional safety and security production demands on the laborers'quali-ties.Thus,an overall analysis of the transition of economic develop-ment in different stages of production safety situation let us know that there exist close dynamic relations bet ween China's economic devel-opment and production safety situation in the trans itional period be-t ween the microscopic management and macro-control and manage-ment for us to stud y and analyze.On the basis of analyzing the char-acteristic features of production safety situation at different stages of e-conomic development in China's transition period,it would be possi-ble for us to disclose more profoundl y the d ynamic relationship be-t ween the microscopic regulation and macro-control,the management of our economic development and the production safety s ituation in China's transition process.

Key words:safety science;prod uction safety;economic develop-ment;GDP;mortality of hundreds of thousands of peo-

ple;NetLogo

C LC num ber:X936 Document code:A

Article ID:1009-6094(2013)04-0216-05

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