安全信息流視域下系統安全管理精準化研究

吳 林，吳 超，廖秀萍，吳 娥

（1.中南大學資源與安全工程學院；2.中南大學安全理論創新與促進研究中心，湖南長沙 410083）

研究表明［1］，大多數安全生產事故都是人因所致（人的不安全行為約占80%～90%），因此安全生產事故產生的主要原因可以歸結為安全管理失效。在信息視角下，安全管理失效主要源于管理者在決策時缺少必要安全信息［2］，導致管理執行過程中出現模糊紊亂現象，進而涌現出諸多安全問題。這些現象可理解為安全管理精準化欠缺的外在表現，即管理實施過程的合理化與透明度有所不足，無法實現既定管理目標，可推之安全管理失效實質是其精準化程度不足。系統內要素眾多且彼此關聯復雜，而信息是系統關聯的重要紐帶，通過追溯安全信息流軌跡可揭示系統安全管理過程的詳細作用機理，有助于實現精準安全管理，從而有效提升系統安全水平。因此開展安全信息流視域下的安全管理精準化研究具有重要意義。

安全管理信息化程度直接關系著安全管理的效率、質量和績效，對其科學發展具有重要意義。因此，許多學者對安全管理信息化的創新性、有效性和實踐性等方面展開相關研究。例如：Siponen 等［3］從適用范圍、實證和不足等方面分析既有信息安全管理準則，且提出新的信息管理模式ISM；Ernest 等［4］從組織文化、組織環境和組織規模等分析組織要素對信息安全管理有效性的影響，為管理實施提供參考；部分學者將安全管理信息化應用于電力［5］、建筑［6］、礦山［7］等生產系統，具有實踐性意義；此外，Wu 等［8］探討信息流視域下的事故致因模型，研究了安全信息流應用于系統分析的可行性。綜上所述，安全信息流是系統安全管理發展的新方向，但既有研究中利用安全信息流對系統安全管理過程進行分析的較少。

鑒于此，本文主要從安全信息流和安全管理學學理角度出發，分析前者在系統安全管理過程中的價值，通過構建系統安全管理信息化模型并分析其內涵和價值意義，以揭示信息流在系統安全管理中的作用機理，在此基礎上，探討精準安全管理的基本概念和實現路徑，為提升系統安全管理水平提供理論指導。

1 安全信息流在系統安全管理中的價值分析

1.1 安全信息流的基礎分析

任何系統（人除外）都由物質、信息、能量三者及其關聯關系構成，這種關聯關系可通過物質流、信息流和能量流等形式進行表征［9］，其中信息流是指信息流動的過程，在“三流”中起著傳帶銜接作用。在安全科學領域，安全信息是系統安全與危險運動狀態的外在體現，可用于指導人們的生產活動并有助于預防和控制事故［8］。安全系統具有動態性，其內部變化主要依靠安全信息流形式來完成，即安全信息沿一定的信息通道從發送者到接收者的流動過程中［10］，產生信息的傳遞、加工、存儲、利用和反饋等活動而形成的安全信息流。廣義的安全信息流是指安全信息的傳遞與流通過程；而狹義的安全信息流是指在一定時空內運動方向一致的安全信息集合，即諸多由信息源向接收源傳遞的具有一定功能、目標和結構的安全信息。因此，安全信息流的基本內涵是安全信息流通過程，同時伴隨著安全信息的傳播、交流、融合程序。

鑒于信息流是系統內要素聯系的橋梁，因此安全信息流對安全系統研究具有重要價值。安全信息流決定著系統安全的演化趨勢，主要引導系統各要素邁向安全目標，其導向效果主要由安全信息流動過程中所表征的“趨勢”來實現，即安全信息力，是安全人員基于所獲安全信息，認識安全系統的變化趨勢，利用安全信息開展相關活動，以促進系統安全發展的內在能力，即（個體/組織）對安全信息進行獲取、分析和利用的綜合能力［11］。安全信息力具有大小（表征安全績效）、方向（沿襲決策流向）和作用點（取決安全目標）等3 要素，3 要素的協同作用綜合決定力的作用效果。安全信息力可實現對安全信息的采集、分析和加工，將安全信息上升為安全知識（安全情報），同時完成安全信息的傳遞與融合過程。因此，安全信息流主要依靠安全信息力的引導作用，來驅動安全系統的動態變化。

1.2 安全信息流在系統安全管理中的功能分析

系統是一個復雜有機體，內部要素繁多且聯系緊密。從安全角度考慮，系統安全要素主要包括人、機、管理、信息、資源和環境等6 個組成部分，如圖1 所示。人在系統中處于中心地位，即系統各要素都以保障人的身心安全為根本歸宿，同時人具有主觀能動性，有利于促進系統的涌現性發展。機主要指硬件設施和軟件設施，如生產設備、應急設施和軟件程序等，可幫助主體人完成必要工作。資源是系統從事安全活動所需的原材料，如經濟投入、技術條件和教育資源等，為實現系統安全提供重要支撐。管理作為系統安全的核心驅動，可實現對系統的監管與控制，具有重要作用。環境主要包括現場環境、組織安全氛圍和社會大環境等，可渲染一種安全文化，有利于保障系統安全。信息包括安全指令、程序和標準等，是系統要素關聯的紐帶，且系統各要素可統一為信息并通過信息流進行交流、匹配和融合。故上述各要素相互關聯，并通過信息流的串聯作用組成安全系統。

信息處于運動狀態，其流動讓系統保持活力，因此安全信息流是系統安全運轉的“神經系統”，通過安全信息力的驅動作用統籌系統各要素，組成要素間彼此關聯的系統。當面向安全管理過程時，通過安全信息流來引導系統各要素服務于既定管理目標：如人是管理的主體執行者，也是管理的主體對象（行為需重點管控）；機是管理執行的輔助者，協助完成設定工作；資源是管理執行的保障條件，為管理開展提供技術和經濟支撐；環境是管理的驅動，可促進管理的理論與機制創新；信息是管理的基礎和依據，管理過程各要素都可以統一為信息，利用信息流的傳接作用來面向管理過程，進而更好的實現管理目標。

安全信息的本質是安全管理和安全文化的載體［8］，其中安全管理是為了實現管理目標而對安全信息進行獲取、分析、傳遞和利用的過程，且通過安全信息傳播，形成合理安全文化氛圍，協助管理的實施，故安全信息流對系統安全管理具有重要意義。安全信息流通過安全信息力作用于管理過程：（1）安全信息獲取力：采用合適方法獲取信息的能力，主要從安全信息場［12］中收集安全管理所需的所有信息。（2）安全信息分析力：對收集的信息進行整理、優選、融合等能力，將安全信息上升為安全知識和安全情報，用于指導管理過程的實施行為［13］。安全信息的變化規律用安全DIKW 模型［14］進行刻畫，如圖2 所示。安全DIKW 模型是一條呈導向的安全信息鏈，涵蓋安全數據、信息、知識、情報、智慧等節點，分為物理屬性層和認知屬性層，在一定作用下可發生躍遷。（3）安全信息利用力：執行安全預測和安全決策的能力，大腦思維進行認知決策后，通過身體機能做出行為響應，落實管理過程中的執行行為。

綜上所述，安全信息流對系統安全管理過程具有重要的引導作用：一方面，安全信息流可以銜接系統各要素，引導各要素服務于安全管理過程，引

圖1 系統安全因素

2 系統安全管理信息化模型的構建及其分析

為明晰系統安全管理的詳細過程，基于安全信息流引導作用，運用建模思維，構建系統安全管理信息化模型并分析模型的內涵和價值意義，由此來揭示信息流在系統安全管理過程中的作用機理。

2.1 模型的構建

圖2 安全DIKW 模型

基于安全信息流對管理過程的引導作用，運用安全模型原理構建系統安全管理信息化模型，具體模型如圖3 所示。模型以安全管理過程為研究對象，以安全信息為切入視角，以安全信息流對系統安全導各要素協同匹配并綜合面向管理目標；另一方面，通過安全信息流動來保障系統持續有效運行，并通過安全信息力驅動面向安全管理過程，以實施管理過程中的預測、決策和執行等行為，具有重要價值。管理的引導過程為建模范式，其結構是既有安全理論模型的“重塑”，涵蓋安全系統、安全信息演化和安全管理等3 個部分，通過信息流動和反饋行為構成一個動態循環過程。模型主要圍繞安全信息躍遷為安全知識和安全情報并面向管理過程的核心問題構建而成，重點突出安全信息流的導向作用。模型主要刻畫安全信息流動軌跡，對系統安全管理過程進行仿真模擬，以揭示安全信息流在系統安全管理過程中的作用機理，進而實現管理過程的可視化、精確化和智能化。

圖3 系統安全管理信息化模型

2.2 模型的內涵

（1）安全系統。安全系統是以人為中心，協調其他要素而組成的有機整體。安全系統主要涵蓋人、機、資源、環境、管理和信息等6 要素，各要素承載的功能各有不同，彼此間關聯復雜，而信息作為系統要素間關聯的“紐帶”，利用信息傳遞將系統要素串聯且統一為信息，通過追溯信息流動軌跡來描述系統整體的動態變化；管理可以管控系統各要素，進而驅動系統穩定發展。當確立安全管理目標時，通過安全信息流動過程中安全信息力的驅動作用，引導其他要素服務于管理過程。

（2）安全信息演化。安全信息的聚合和存儲形成安全信息場［12］，這個類似磁場的作用場涵蓋安全信息認知過程的所有要素；在安全信息力的驅動作用下，從信息場中收集和獲取管理所需的信息并進行分析、加工和利用，再通過人的思維整理，將安全信息上升為安全知識；安全知識經組織管理與篩選過的安全信息共同形成安全情報，即針對一定的主體對象被激活了的有價值的信息或知識［15］，且安全情報可以解決管理過程中安全依據缺失問題，為決策提供一定的依據支撐，助力實現精準安全管理。王秉［16］曾提出循證安全，所參照的安全證據亦可理解為超越安全信息且具有價值的安全情報。安全情報是具有一定價值且面向管理過程的安全信息［13］，二者在服務對象、研究取向、主要特征、研究意義和研究目標等方面都具有一定的區別，綜合文獻［17-18］的敘述，可得出二者研究范式（思維體系）比較如表1 所示。由此可見，安全信息是通過安全信息流動過程中形成的安全知識和安全情報來支撐服務于安全管理過程（非直接），分別為管理過程提供思維協助和情報（依據）支撐。

表1 安全信息和安全情報的研究范式比較

（3）安全管理。安全管理過程主要包括安全預測、安全決策、安全執行三步驟［19］，其中安全預測是分析安全問題，預測未來演化趨勢；安全決策（核心）是根據思維認知，做出正確的選擇與判斷；安全執行是根據決策結果，做出安全行為響應。三步驟聯系緊密，彼此之間呈現導向關系（安全預測、決策屬于思維認知，安全執行屬于行為響應），主要靠衍生的安全情報流進行串聯，有價值的安全情報為管理過程提供有效安全證據，支撐安全預測和安全決策的執行，進而引導安全執行行為。彼此間的循環機制可有效更新、融合和重塑，推動管理過程逐步優化和調整。安全執行的結果轉化為新的數據信息，可進行反饋，同時發揮信息的融合性，對初始信息進行整合更新并拓展延伸安全知識，將新舊信息相互融合，以消除部分多余的無關信息，提高情報信息的可靠性，實現安全管理過程的優化。

2.3 模型的價值意義

（1）模型揭示了安全信息流在系統安全管理中的作用機理。通過上述三部分的內涵敘述，可得到安全信息流對系統安全管理是一種“驅使導向”的綜合作用：一方面通過安全信息力的驅動作用和信息的鏈接機制，引導各要素服務于安全管理過程，驅動系統朝著既定管理目標發展；另一方面通過安全信息演化機制，將廣義的安全信息轉化為具有一定價值的安全情報，服務于管理過程，為決策過程提供安全依據并引導管理的實施過程；同時通過追溯信息流動軌跡，揭示系統運動變化規律，讓系統趨于清晰透明，推動精準安全管理的實現。因此模型揭示了安全信息流面向管理過程的作用機理，且科學有效指導管理過程，具有重要價值。

（2）模型具有重要的意義。模型將所有要素統一為信息，進而將復雜的要素關聯過程轉化為信息的交流、共享和傳遞機制，通過信息流動統籌系統全局，為復雜安全系統學研究提供理論參考；模型為安全管理研究提供新思路，如安全情報的支撐和安全信息流的引導，有利于推動安全管理學的學科發展；模型揭示了系統要素間關聯關系，有助于實現精準安全管理，以便及時采取風險管控和隱患排查措施來減少不安全狀態的涌現，有效提高系統安全水平。

3 信息流視域下精準安全管理的簡要分析

系統安全管理信息化模型從安全信息流視角研究系統安全管理過程，揭示了安全信息流對管理過程的綜合引導作用，促進精準安全管理的實現。精準安全管理對提高系統安全水平、實現智能安全管理和促進社會安全發展等具有重要意義。因此，基于安全信息流視角和系統安全管理信息化模型，簡要分析精準安全管理的基本概念和實現路徑，以構建安全管理精準化的測量指標體系。

3.1 精準安全管理的基本概念

安全管理是生產管理的重要組成部分，主要通過對生產活動的合理組織、監管和控制，進而有效保障安全生產活動處于最佳狀態，如人員身心健康、零安全損失以及可接受風險率等。安全管理的效用水平與系統安全狀態息息相關，提高安全管理水平的重要途徑在于實現管理的專業化、標準化和精準化［20］，其中專業化和標準化主要側重于管理的專業素養、標準程序和規范體系等方面，而精準化是通過完善的控制網絡開展定向安全管理，按照管理目標實現精準控制，且安全管理過程都以定向和精準控制各要素以及簡單實現目標為最優結果。總的來說，精準安全管理具有精確性、合理性、目的性和實用性等特點，具體內涵如表2 所示。

表2 精準安全管理特點的內涵解釋

安全管理精準化的衡量指標主要從安全管理功效進行描述，即降低系統的混亂和無序程度，這種混亂和無序程度可以用熵理論［21］來表示，且熵值越大則系統混亂程度越高。熵理論公式：

式（1）中，S 為系統的總熵，SI為內部要素的熵，SO為外部環境對系統的輸出熵，S+為正熵，增加值，S-為負熵，減少值。式（2）中，dS 為熵值變化率，△S 為熵值變化量，Si-1（i ≥1）表示初始熵值大小。于是精準化的測量指標體系主要包括熵值、熵值改變量以及熵值變化率等，并結合變化曲線可直觀測量。從安全信息流視角來看，系統要素統一為信息，即內部要素的熵主要考慮信息系統的熵，即可利用信息傳遞來減少熵值，明晰系統要素所處關聯狀態，實現系統的可視化和可控化，有效降低系統混亂程度。

3.2 精準安全管理的實現路徑

在明確精準安全管理概念和測量指標體系的基礎之上，研究其實現路徑。基于系統安全管理信息化模型，依托于安全信息流動規律，研究精準安全管理的實現路徑，主要從安全人員的管理能力、系統要素的協同匹配、安全管理過程可靠性和安全信息傳遞效率等4 方面進行詳細分析。

（1）安全人員的管理能力。人在管理過程中處于執行主體和目標對象的雙重地位，尤其是安全管理人員，強大的自身能力是實現精準安全管理的前提條件。安全人員能力主要涵蓋安全素養水平和信息處理能力，其中安全素養水平包括安全意識和情報信息素養，居于基本素養的地位；信息處理能力主要是信息分析、信息決策和行為執行的綜合能力。為促進精準安全管理，一方面塑造安全文化和開展安全教育，以提高安全人員的安全素養水平，樹立“安全+、信息論和系統觀”等管理思維［22］；另一方面將信息量化且表征為直觀的精確數據，提高人員的信息分析、決策和執行能力，以改進管理效率，讓系統變得有序不紊，降低熵值大小，促進精準化的實現。

（2）安全系統要素的協同匹配。系統各要素間錯綜復雜，彼此間相互融合，造成系統的復雜化。為實現精準安全管理，需要各要素協同匹配，共同朝著安全績效的管理目標方向發展前進。機器可彌補人能力的不足、環境可影響人的安全情感、資源可提供技術支撐等，而信息可以幫助人清晰認知系統，主要通過信息流動軌跡的引導作用，讓安全系統趨于可視化、透明化和最優化，更好地服務于安全管理目標。故通過安全信息流動的關聯機理，實現系統要素的有序組合和協同匹配，從而有效降低熵值，有利于驅動安全管理的正向發展以及實現精準化。

（3）安全管理過程的可靠性。安全管理過程由安全預測、安全決策和安全執行三步驟組成，通過安全情報流產生緊密聯系，其可靠性是影響安全管理精準度的重要因素之一。安全管理過程的可靠性主要體現在實施過程的穩定性和有效性，而實施過程需要安全信息流的引導，且需要安全情報支撐，以保障安全管理過程的順利實施。故依托于安全信息流的引導作用，提高安全情報的收集、分析和利用效率，即提高安全情報的時效性、真實性、可操作性、合理性，讓管理實施有合理依據可循，不再是“經驗型”決策，從而提高負熵程度，以促進安全管理的正向發展。

（4）安全信息傳遞效率。分析系統安全管理過程的信息流動規律，著眼于安全信息所處狀態，利用安全信息流動機理近似描繪系統安全管理過程，如圖4 所示。系統總處于動態變化的狀態，伴隨著信息的流動過程，故引入安全信息傳遞效率這個定量化指標，這個與前面提及的熵值信息指標相契合，利用信息傳遞來降低系統混亂程度，反映信息的價值變化，即傳遞效率高，安全價值性高，可實現安全管理精準化。信息的傳遞效率與傳遞過程中的初始信息、信噪因素和信息失真等相關，分析傳遞過程中的信息失真的影響因素：1）安全信息向安全知識和安全情報的“躍遷”過程中，主要由安全信息力的作用效果決定；2）安全情報向安全管理行為信息轉化過程中，受情報的有效性、價值量、啟發性、可視化程度和情報形式等影響；3）安全預測信息向安全決策信息和安全執行信息的輸出轉化中，受制于人員安全情報素養、安全管理文化和環境因素等；4）執行行為輸出的信息以新信息形式回到安全信息流軌跡中，受信息的價值指標、處理機制和轉化情況等影響?，F主要追溯信息流動軌跡并運用公式（3）來計算傳遞效率：

式（3）中，ηi 表示信息傳遞效率，△i 為信息的改變量，Ii-1（i=1，2… 6）表示初始信息量，ωi是修正系數，其大小主要受制于要素間影響程度、正負效果、系統涌現性和動態變化等指標。因此，依托于信息流動軌跡和基本規律，主要從提高信息源的可靠度、降低各過程的信息失真、塑造安全文化環境和排除各過程的互相干擾等方面著手提高安全信息傳遞效率，促進安全信息的價值性提高，降低熵值的大小，從而實現對系統的精準安全管理。

綜上所述，根據所提出的4 種精準安全管理的實現路徑，借助安全信息傳遞機理，通過信息傳遞構成緊密聯系的信息網，利用信息傳遞效率η、熵理論S 的加權綜合作為描述安全管理精準化程度的指標體系，且考慮以上4 條路徑的共性，即影響信息化管理的實施過程，故以信息化管理實施的結果效用作為測量基準，即安全執行信息的輸出結果與既定管理目標的契合度，利用傳遞效率和熵值變化規律指標產生關聯，通過不斷調整優化，使得契合度趨于理想值。

圖4 安全信息傳遞機理

4 結論

（1）安全信息流是信息的傳遞與流通過程，主要通過安全信息力的驅動作用來決定系統安全的動態演化趨勢；系統要素主要通過安全信息流進行相互交流與融合，且安全信息流對系統安全管理過程具有導向作用，主要引導各要素服務于管理目標并通過信息力的驅動作用來指導管理過程，具有重要的價值。

（2）基于安全信息流動視角來構建系統安全管理信息化模型，模型主要通過追溯信息流動軌跡，對信息流視域下系統安全管理過程進行仿真模擬，具體包括安全系統、安全信息演化和安全管理等3個部分。模擬的結果說明安全信息流對系統安全管理過程具有驅使導向的綜合作用。模型具有重要的價值意義，對提升系統安全水平、推動安全管理學學科發展、促進安全系統學研究等具有重要意義。

（3）精準安全管理即可精準控制的定向安全管理，可有效減少安全事故的出現并有效提高系統安全水平，具有重要的意義，可利用熵理論來定量刻畫精準度。依托于安全信息流動規律，從安全人員的管理能力、系統要素間的協同匹配、管理過程的可靠性和安全信息傳遞效率等諸多方面來研究精準安全管理的實現路徑，同時利用安全信息傳遞效率和熵理論的加權綜合來刻畫安全管理精準度，以構建精準化程度的測量指標體系。