復雜適應系統視角下礦工自制力影響因素研究*

林 健，栗繼祖

(太原理工大學 經濟管理學院，山西 太原 030024)

0 引言

2019年的《中國能源報》[1]指出：2018年煤礦百萬噸死亡率首次降至0.1以下，安全生產形勢取得前所未有的成績，然而當前煤礦安全生產形勢嚴峻性仍不可低估。很多煤炭企業的不安全生產都是由管理不當、違規違紀等因素造成的，礦工違章行為是煤礦事故發生的重要原因[2]。有學者認為自我控制能力是最重要、最穩定的人格結構之一，其可使人們能夠更好地適應環境，在預防事故發生、控制礦工不安全行為方面起重要作用[3]。

自制力即自我控制(Self-Control)能力，定義為自我對個體思想情感及行為的監控、調節和抑制能力[4]。當前針對自制力的研究多集中在心理學和教育教學領域，司徒巧敏[5]通過研究大學生自制力、情緒與行為問題的關系，得出大學新生的自制力與應對方式對其情緒和行為問題有較好的解釋力；張靜怡等[6]通過對高校研究生的自制力研究，得出自我控制雙系統對青年人人格與拖延行為的關系起中介作用。

在煤礦安全事故方面，自我控制能力與礦工不安全行為的研究起步較晚，發展相對有限，很少有全面系統的研究[7]。而在煤礦生產過程中，礦工主體與環境之間存在著復雜的交互作用，主體與主體之間或主體與環境之間還存在著更加微妙的博弈關系。為了更好地研究這種復雜環境下的相互影響，本文從復雜適應系統(Complex Adaptive Systems，簡稱CAS)的視角切入，以單個礦工為研究主體，運用系統動力學理論從復雜適應系統的主體適應性和系統復雜性等方面對影響礦工自制力的因素進行研究。

1 自制力影響因素因果關系分析

1.1 復雜適應系統理論

復雜適應系統理論在1994 年由Holland提出，基本思想是將系統中的個體看作具有主動性、積極性的主體，強調系統主體的主動性和適應性，在主體與主體、主體與環境的交互作用中，為適應復雜的環境，進行適應性的演化，智能地、動態地調整自我行為方式[8]。

基于CAS理論，將煤礦安全生產中礦工自制力影響系統視為多個適應性主體與環境交互作用形成的復雜適應系統，可將其劃分為礦工主體系統、安檢員系統、環境系統、工作任務特征系統，如圖1所示。其中，礦工主體系統為主導系統與其余3個系統進行交互作用。

圖1 礦工自制力影響系統結構模式Fig.1 Structural mode of influencing system on self-control of miners

1.2 自制力影響因素分析

基于復雜適應系統主體與主體、主體與環境相互作用、共同演化的特性，本文主要研究礦工與安檢員之間、礦工和環境之間、礦工和工作任務特征之間的交互作用與影響。具體表現為：

1)礦工與安檢員。蓋麗麗[9]通過分析礦工與安全檢查人員的博弈，得出延續累積性獎罰方式能夠對礦工自制力產生積極影響；董蕊等[10]從自我控制資源有限理論的視角指出工作場所中他人的監督和督促可以影響個人的道德判斷和意圖，左右其情緒和自信心，從而控制其不道德的行為。

2)礦工和環境。譚斌等[11]分析了煤礦安全管理中的組織行為，指出組織氛圍、不健全的制度、不系統的管理成為導致員工自我控制能力低下，產生不安全行為的重要因素；張璇等[12]基于自我控制的資源模型指出構建積極的組織氛圍，創建和諧的員工組織關系能有效的減少失控行為。

3)礦工和工作任務特征。劉琦等[13]指出煤礦高強度的工作會使礦工壓力上升，工作抱怨增多，自制力下降，做出危險行為；畢作枝等[14]分析了長時間作業、勞動強度大會加重疲勞感，從而影響礦工的自制力。

綜上所述，本文得出自制力受安全監查力度、獎懲力度、組織氛圍、自信心、情緒穩定性、工作限定時間、工作負荷、疲勞程度、工作任務量等因素影響[15]。

1.3 模型邊界及假設

研究內容主體為煤礦生產中的一線、二線工人自制力水平及其影響因素的作用機制。為使系統作用機制更加明確，本文對模型邊界進行界定并提出如下假設：

1)研究對象不考慮群體自制力、政府政策、社會影響等因素，而是基于復雜適應系統理論，體現在礦工與安檢員、礦工與工作環境、礦工與工作任務特征3個交互系統之間的相互作用。

2)研究假設在礦工實際作業過程中，除系統所列因素并無其他干擾因素，礦工初始生理、心理狀態均為良好。壓力容忍度、工友關懷度、獎罰力度短時間內不會發生大的變化，在此設置為恒定常量。其中組織氛圍降低系數包含環境惡劣對整體氛圍的影響。

1.4 因果關系構建

根據上述分析，基于系統動力學理論，構建礦工自制力影響因素因果關系回路，如圖2所示。

圖2 礦工自制力影響因素因果關系Fig.2 Causal relationship of influencing factors for self-control of miners

由圖2可知，礦工自制力水平增強，會使礦工自身精力在自我感覺中有所提升，使得原本的工作負荷降低，疲勞程度和工作壓力感下降，從而促進自制力水平提升。當自制力水平提升后，礦工的責任感也有所提升，隨之會促進群體的責任感，使整個組織氛圍更加融洽，促進礦工自制力加強。而自制力提升促進了礦工作業標準化水平后，工作的標準性、效率性和安全性便有所加強，使得安檢人員的檢查力度減小，礦工被監督檢查的頻率和嚴格性均有所降低，被干擾的頻率下降，使礦工情緒更加穩定，自信心水平提升更加明顯，從而進一步加強自制力。

2 礦工自制力影響因素SD模型構建

2.1 系統SD流圖模型構建

本文基于變量之間的因果關系，以及系統動力學基本原理和相關文獻，對礦工自制力系統構建SD模型流圖。存量流量圖中所涉及的狀態變量、速率變量、輔助變量以及符號如圖3所示。

2.2 系統仿真方程構建

對影響礦工自制力的影響因素運用Vensim PLE軟件進行仿真。基于礦工自制力影響因素因果關系圖和系統動力學模型，對系統中狀態變量、速率變量構建仿真方程：

S1=S2×L18+S5×L19+S6×L20-S13×L21

(1)

其中,

L18+L19+L20+L21=1

圖3 礦工自制力影響因素系統模型Fig.3 System model of influencing factors for self-control of miners

S9=INT(M15-M14)

(2)

M1=L2×A1+L3×A2

(3)

式中:INT屬于積分函數，表示狀態變量S9的值，通過速率變量M15，M14進行作用改變；A1，A2分別代表懲罰力度、獎勵力度權重，A1+A2=1。A1，A2以及其余變量對應的權重值均通過專家打分法確定。其余狀態變量中的參考式(2)給出，速率變量M2～M25參考式(3)給出。

(4)

式中:WITH LOOK UP是表函數，表示事故減少率與安全事故頻率減少速率之間的非線性函數關系，數值來源于岱莊煤礦實際管理數據，并結合SD模型仿真需要而設定。其他輔助變量方程參照式(4)給出。

3 仿真模擬及結果分析

3.1 仿真模擬輸入

本文以情緒穩定、精力、自信心下降和恢復的時間、原因，期望工作量、工作時長、周圍環境以及安全監查頻率等作為影響礦工自制力的變量對山東能源淄博礦業集團礦工的自制力水平進行分析。2019年3月15—31日向該煤礦綜采、綜掘、機電、通防、運輸等崗位投入工作的一線、二線工人及安全檢查人員發放調查問卷300份，有效收回281份，由礦工對各打分項目進行打分，分值設定范圍為0～100。

根據問卷統計和專家依據實際情況對各個影響因素的打分結果(分值設定為0～100)，采用加權平均法得到變量初始值。專家打分和問卷得分權重值P1=0.3；P2=0.7；Sj=P1×Ni/n+P2×Mi/m,其中Sj為各變量初值，j=1,2,…,15；Ni為礦工對某一項變量打分總和，i=1,2,…,15；n為有效問卷收回數量；Mi為專家對某一項變量打分總和；m為專家人數。

對數據整理和分析后得出各個狀態變量的初值(無量綱)：(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14,S15)=(50,90,28,15,35,70,50,70,45,35,40,25,17,5,6)。通過專家打分法，對礦工自制力主要影響因素的影響系數(無量綱)進行賦值：(L18,L19,L20,L21)=(0.451,0.133,0.160,0.256)，仿真單位為h；仿真時長為4.5 h(早班8：00-12：30)；步長為0.5 h。

3.2 初始模擬仿真結果分析

礦工自制力影響因素初始模擬結果如圖4所示。由圖4可知，自制力水平開始趨于穩定，工作1 h后，自制力水平下降，直到工作3 h后，自制力水平下降速度開始變慢。工作快結束時，礦工之間為早些完工而互相督促，自身受到了 工作結束、工友交談等外部信息因素的短暫刺激，因此自制力水平又逐漸趨于穩定。

圖4 自制力水平初始運行狀態Fig.4 Initial operating status of self-control level

3.3 模擬仿真方案設計

3.3.1 初始方案與各子系統模擬方案對比分析

基于復雜適應系統(CAS)視角，現設計3個模擬方案針對礦工與安全監查人員、礦工與環境、礦工與工作人物特征3個系統分別進行模擬，并與當前初始狀態下的自制力水平進行比較與分析。采用控制變量法，分別對3個子系統內所有變量值增加1倍，觀察其對自制力水平的影響，如圖5所示。

圖5 初始方案與各子系統模擬方案對比Fig.5 Comparison between initial scheme and simulation schemes of each sub-system

由圖5可知，在3種子系統中，礦工與工作任務特征子系統對自制力影響效果最為明顯，在礦工與環境、礦工與安全監查人員2個子系統中，組織氛圍、情緒穩定水平、自信心、安全監查力度等因素初始值增加1倍后，自制力水平有明顯的提升。而且在礦工開始投入工作時，由于安全檢查工作的投入，礦工自制力水平有短時間的提高，在工作1.5～4 h內，自制力都在不斷地衰弱。礦工與環境系統中，自制力水平提升較為明顯，組織氛圍水平的作用效果，雖然過程緩慢，但是隨著時間推移，影響力度逐漸明顯。

另外，礦工與工作任務特征子系統模擬的是在投入工作之前已處于疲勞狀態的礦工，這是因為模擬值設定時對疲勞程度、工作壓力都增加了1倍，遠超出礦工自身精力承載量。而且隨著工作時間的增加，疲勞感和壓力值會繼續增加，自制力逐漸衰退。

3.3.2 初始模擬與各模擬方案對比分析

3種模擬方案中，對自制力水平作用效果最為明顯的是礦工與工作任務特征子系統，且是抑制作用，其次為礦工與環境、礦工與安全監查人員2個子系統。現在進行第2步模擬，初始模式值確定情況下，保持其他變量不變，采用控制變量法對子系統內主要變量數值分別增加1倍，分析各個變量對自制力水平的影響。各模擬方案變量取值見表1，表1數值單位均為無量綱，初始模擬數值為各狀態變量初值。其中，初始模擬與各種方案模擬對比結果如圖6所示。

根據圖6各方案設計仿真結果對比分析如下：

1)仍然采用控制變量法，作業標準化水平的提升雖然對自制力有所加強，但是作用效果并不明顯。相反，情緒穩定水平對自制力的影響最為明顯，與情緒穩定形成反差的是自信心的作用效果，結合岱莊煤礦2019年一季度實際生產情況及對采煤和掘進崗位礦工訪談結果分析得出，自信心過度增加，礦工對自身技能水平產生誤判，自我評價過高，夸大自身的能力，因此使得礦工在工作中受約束性下降，從而自制力會受到抑制。

表1 各變量取值Table 1 Valuing of each variable

圖6 初始模擬與各模擬方案對比分析Fig.6 Comparative analysis on initial simulation and each simulation scheme

2)對組織氛圍的值增加1倍，表示原有工作環境狀況和群體規范性得到了加強，圖6(b)所示自制力水平開始小幅度增強，結合因果回路圖分析，組織氛圍的提升會直接促進自制力的提高，但是礦工工作2 h后，自制力開始有所衰退，而2 h也正好是初始模擬狀態下自制力急速下降的時間點。另外，雖然整體組織氛圍屬于軟管理，但隨著時間推移，組織氛圍逐漸扎根礦工內心，對自制力起更大的促進作用。

3)自我責任感和自身精力值的增加會促進自制力水平的提升，在礦工投入工作的0～2 h內，2個因素的作用效果不明顯，之后隨著責任感加強對組織氛圍的促進以及礦工自身精力增加對疲勞感和壓力水平的抑制，使得自制力水平逐漸提升。圖6(c)所示在給疲勞程度值增加1倍后，模擬的等同于現實狀況下在開工之前已處于疲勞狀態的礦工，對自制力的抑制作用更加明顯，而這一現象經過調查發現，主要集中在凌晨0：00—8：00的晚班中。

4 實例分析及建議

綜合分析得出礦工自制力主要影響因素的作用效果明顯程度依次為：疲勞程度>情緒穩定水平>自信心>組織氛圍>自我責任感>自身精力>作業標準化，疲勞程度和情緒對自制力影響力度極為接近。根據分析結果，提出如下建議：

1)改善輪班作業制度，降低疲勞程度。輪班作業制度以“四六制”替代“三八制”。在01：00—07：00工作時間段根據當日生產進度，降低勞動強度，使礦工得到更有效地休息，進一步使自制力水平得到加強。為抑制礦工自信心水平過度增長，對工作量和工作限定時間不做改善，使礦工保持一定的工作壓力，弱化惰性心理，加強工作主動性，進一步使組織氛圍得到提升，加強自制力水平。

2)優化提案改善制度，穩定礦工情緒，提升整體責任感水平。對于一線、二線礦工以“問題票”替代“提案卡”，縮短申報審核流程，對一線礦工提案，部門初審后批準，其余崗位人員不變，簡化提案改善流程，可穩定參與人員的情緒，保證參與的積極性和持續性。物質性獎勵周期以周獎勵代替季度獎勵對一、二線礦工情緒穩定性，參與任務積極性和集體責任感提升有推動作用，而管理、技術人員更注重非物質性獎勵。

3)調節安全培訓周期，改善日常監管制度，穩定礦工情緒。改善煤礦安全培訓周期僵化現象，根據安檢員日常檢查結果，迅速調節培訓時間，配置培訓資源。延長安檢員替換周期，采煤、掘進區可改為2周以上輪換，穩定礦工情緒，其余工區輪換周期參考培訓時間，防止周期僵化，從礦工情緒穩定性和組織氛圍2方面提升自制力。

5 結論

1)基于礦工自制力影響機制動態仿真模型，從礦工與安全監督監察人員、礦工與環境、礦工與工作任務特征3個子系統對自制力影響因素進行分析，得出礦工與工作任務特征子系統對自制力影響最顯著，各個因素之間，疲勞程度、情緒對自制力作用最為明顯。

2)根據仿真結果，為提升礦工自制力，對煤礦現有各項制度提出建議，根據影響速度可分為緩慢影響和快速刺激2種。緩慢影響包括優化提案改善，調節安全培訓周期以穩定礦工情緒、強化安全認知、提升整體責任感與組織氛圍。快速刺激包括改善輪班作業制度以及日常安檢制度在降低礦工疲勞程度、穩定礦工情緒基礎上，穩定自信心水平，防止過度自信。

3)本文在對礦工自制力影響因素系統分析中，考慮到的影響因素還不夠全面，下一步可將環境因素納入分析，結合環境對礦工不安全心理的影響，對礦工心理與自制力之間的關系進行研究。