事故致因理论_缺陷塔模型

第22卷第2期2012年2月中国安全科学学报China Safety Science JournalVol．22No．2Feb．2012事故致因理论：缺陷塔模型*范秀山副教授（郑州大学化工与能源学院，河南郑州450000）学科分类与代码：6202110（安全社会学）中图分类号：X915．2文献标志码：A【摘要】为建立新的事故模型，首先以马克思主义的唯物辩证法为指导，针对事故内因、外因确定5对连锁因果关系，引入生产、事故、物质、能量、作业场所、安全管理、企业、政府和社会等安全要素，与故障树分析方法密切结合，建立缺陷塔模型（FTM）。

然后，借鉴计算机科学面向对象编程的理念，定义塔体、塔段、塔壁、缺陷缝、管道、阀门共6种对象，规定了对象的主要属性，实现模型的三维可视化。

【关键词】事故致因理论；缺陷塔模型（FTM）；唯物辩证法；因果关系；内外因Fault Tower Model as an Accident Causation TheoryFAN Xiu-shan（School of Chemical Engineering＆Energy，Zhengzhou University，Zhenzhou Henan450000，China）Abstract：For the sake of building a new accident model，5pairs of chained causal relationships were identified against internal and external factors under the guidance of Marxist materialist dialectics，bringing in some important safety concepts such as production，accident，material，energy，workshop，safety man-agement，enterprise，government and society，thus a FTM was built，with fault tree analysis is embedded in；then taking the advantage of Object-Oriented Programming in computer science，6objects were defined as tower，ring，wall，seam，pipe and valve．Their main attributes were defined and3D visualization of the theory was achieved．Key words：accident causation theory；fault tower model（FTM）；materialist dialectics；causal relationship；internal-external factors0引言自从事故机理研究开始以来，先后出现的模型有几十种，其中影响较大的是海因里希、博德、北田彻三等各具特色的事故因果连锁论，及能量转移论、轨迹交叉论、管理失误论、综合原因论等。

这些安全科学的主流理论，在安全生产和事故预防方面发挥着重要作用［1－4］。

然而，仍有部分学者对这些理论持有不同看法。

吴超等人［5］认为许多学说尚不完善；罗春红等人［1］分析各家学说的特色，指出各自的优缺点，提出有力的质疑。

可见，尽管数量众多，各有所长，而且新的学说还在不断涌现，但至今尚未出现一个权威的、具有明显优势的学说。

因此，事故致因理论的研究仍然具有重要的理论意义和现实意义。

笔者依据唯物辩证法的对立统一规律，将事故看作客观事物的矛盾运动，分析其内因和外因，推导出5对连锁因果关系，建立缺陷塔模型（FTM，Fault Tower Model），并借鉴计算机科学中面向对象的科学理念，定义6种对象，以实现模型的三维可视化。

*文章编号：1003－3033（2011）02－0003－07；收稿日期：2011－09－18；修稿日期：2011－12－251带内因、外因的事故因果链从本质上讲，之所以造成危险后果，都可归结为存在着危险物质、能量及危险物质、能量失去控制2方面因素的综合作用，并导致危险物质的泄漏、散发和能量的意外释放［6］。

上面这段经典论述给出了事故的原因，部分学者以此为出发点，进行了可贵的探索。

陈宝智［7］提出2类危险源理论，将事故的原因归结于2类危险源。

国汉君［8］提出内－外因事故致因理论，认为危险源是导致事故的内因，不安全因素是导致事故的条件，是外因。

尽管多位学者已经认识到导致事故的原因可以分为2个大的方面（2类危险源或内因、外因），但未能继续深入，得出带有内因、外因的连锁因果链。

笔者通过分析，得到表1所示的带有内因、外因的5对连锁因果链（箭头符号表示因果关系，其起始端为内因或外因，末端指向果）。

表1带有内因、外因的5对连锁因果链Table1Causal relationship＆internal-external factors因果关系名称外因/结果内因社会缺陷第5对↓政府缺陷←体制缺陷第4对↓企业缺陷←建设缺陷第3对↓管理缺陷←职业缺陷第2对↓现场缺陷←人机系统缺陷第1对↓事故←系统破坏力表1中第1列为因果关系的名称，中间列为5对连锁因果关系。

除第一项“社会缺陷”外，其余5个因素都是“果”。

例如：事故的内因为系统破坏力，外因为现场缺陷。

表1中所用概念的定义如下：社会缺陷：各种社会弊端，如自私自利、诚信缺失、法制不健全、公民文化程度不高等。

政府缺陷：政府有关部门在安全生产事务行政过程中的缺陷，特指《安全生产法》第77，78条所列之缺陷，如“不符合法定安全生产条件的涉及安全生产的事项予以批准或者验收通过”等。

体制缺陷：某种政府体制所特有的弊病，如机构重叠、职责不清、官僚作风等。

不同国家具有不同的政府体制，体制缺陷的严重程度有所不同。

企业缺陷：已建成企业在硬件和软件方面存在的安全隐患。

建设缺陷：企业基本建设过程中在工艺、设备、测控、建筑、配电等方面遗留的安全隐患，及机构不合理、功能不健全，人力、物力资源不协调，制度和规程不完善等内在缺陷。

管理缺陷：企业管理人员在履行岗位职责过程中可能产生的过错、过失，共分6类［6］，如对物（含作业环境）性能控制的缺陷等。

职业缺陷：管理人员在工作岗位上由于职业素质不高可能产生的过错、过失。

现场缺陷：作业场所可能出现的人的不安全行为、物的不安全状态、不良作业环境的总和。

人机系统缺陷：从业人员的职业素质缺陷、机器本身的缺陷。

事故：生产过程中发生的较严重的人身伤害及财产损失。

系统破坏力：生产系统本身所具有的各种物质、能量的总和。

上述各类缺陷，分别是由若干危险有害因素组成的“集合”。

从表1中可以看出，从事故的外因起源到事故发生，其传播、演变过程是由外因缺陷组成的5对因果关系，即社会缺陷→政府缺陷→企业缺陷→管理缺陷→现场缺陷→事故（1）不难发现，对式（1）各项取反，即将各项缺陷改为完善，同时将事故改为安全，仍然存在明确的因果关系，即社会完善→政府完善→企业完善→管理完善→现场完善→安全（2）与外因不同的是，表1中各内因之间不存在因果关系。

从式（1）和式（2）可以看出，社会、政府、企业、管理、作业场所及系统与上面2式有特殊关系，分别称为主体。

如社会缺陷与社会完善的主体就是社会。

一个主体有2个相反的取值，相当于矛盾的主要方面和次要方面，二者互补。

2事故因果链的扩充进一步处理这5对连锁因果关系，需要借鉴布尔代数中的互补律。

·4·中国安全科学学报China Safety Science Journal第22卷2012年A+珔A=Ω（3）式中：Ω为主体或全集，A和珔A为集合中的2个元素，二者是互补的关系。

式（1）和式（2）相加，并分别用各个主体代替各元素的位置。

可以看出，相邻的各主体之间不再具有因果关系，而是变成了5对矛盾体系，即物质流、能量流—作业场所—安全管理—企业—政府—社会（4）式（1）、式（2）、式（4）为模型的可视化创造了有利条件。

如果用完整的多圈同心圆环分别表示作业场所、安全管理、企业、政府和社会这5个主体，用圆环的中心部位表示被约束的物质流、能量流（1个主体），用各层圆环的较小缺口分别表示现场缺陷、管理缺陷、企业缺陷、政府缺陷和社会缺陷共5个缺陷，用各层圆环的其余部分表示现场完善、管理完善、企业完善、政府完善和社会完善共5个完善，则以上关系可以表示为5个二维同心圆环（图1a），也可用三维图来表示（图1b）。

图1主体与缺陷Fig．1Objects and faults在图1a中，各层有缺陷的部分集体形成一个扇形区域，称为缺陷缝（图1b中的S标记部分），构成物质、能量的泄漏通道。

各层中完整的圆环表示各个主体。

各缺陷层之间体现了连锁因果关系，是式（1）的具体体现，是事故的一连串外因。

各闭合圆环之间是式（4）的具体体现，是矛盾关系。

3缺陷塔模型（FTM）借鉴计算机科学中面向对象编程的科学理念，可以通过构造对象的办法来描述FTM。

该模型以式（1）所示的5对因果关系为中心，以缺陷为重点，配合式（2）和式（4），具有塔式结构和外形，故称缺陷塔模型。

模型主体结构如图2所示，其主要部件为塔体、塔段、塔壁及缺陷缝。

其中缺陷缝又由多个管道组成，每个管道内又含有若干阀门。

因此，构成事故模型的对象共有6种：塔体（T）、塔段（R）、塔壁（W）、缺陷缝（S）、管道（P）、阀门（X），下面分别叙述。

图2缺陷塔模型Fig．2Fault tower model3．1塔体（T）图2为缺陷塔的总体结构。

将整个塔看成一个对象，称为塔体（tower）。

塔体中间为空，原料和能量从上方进入，产品从底部输出。

塔体对象不涉及详细结构，它是一个空筒，可做物料衡算和能量衡算。

图2中各符号的含义为：M：原料，指与生产有关的各种物质。

E：能量，指能够对外做功的能力。

工业企业常用的能量有机械能、电能、热能、化学能、核能等。

Y：产品。

指最终产品或半成品，可以是物质、能量或服务。

在模型中，生产就是利用能量将原料加工为成品的过程。

正常情况下，原料（M）与能量（E）从塔上方进入，产品（Y）从塔下方流出。

当部分能量（E'）或部分物质（M'）从塔的侧面·5·第2期范秀山：事故致因理论：缺陷塔模型逸出时，表示发生事故。

塔体的状态（用T.State表示）属性有2个取值：T.State=0表示塔体处于安全状态，T.State=1表示塔体处于事故状态。