基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的高校消防安全管理研究

孫洛浦 劉紀(jì)達(dá)

(1.大慶市消防救援支隊(duì)，黑龍江 大慶 163000；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

高校消防安全管理工作一直以來都是高校安全管理和政府消防安全監(jiān)管領(lǐng)域的重點(diǎn)內(nèi)容，國(guó)家各部委也從多個(gè)層面做出部署、提出要求。2009年7月，公安部與教育部聯(lián)合發(fā)布《高等學(xué)校消防安全管理規(guī)定》；2017年1月，教育部編制并下發(fā)《普通高等學(xué)校消防安全工作指南》；2017年10月頒布《消防安全責(zé)任制實(shí)施辦法》，進(jìn)一步從政府教育部門和高校主體2方面明確高校消防安全管理工作的行業(yè)主管責(zé)任和單位主體責(zé)任；2019年4月，教育部結(jié)合發(fā)展實(shí)際發(fā)布《關(guān)于做好高等學(xué)校消防安全工作的通知》。當(dāng)前，高校消防安全管理工作雖取得一定成效，但部分高校火災(zāi)隱患未能及時(shí)消除、火情火災(zāi)時(shí)有發(fā)生。在實(shí)際工作中，仍存在消防責(zé)任落實(shí)不到位、安全防范工作不扎實(shí)、巡查巡檢制度不完善、設(shè)施設(shè)備更新不及時(shí)、宣傳教育開展不全面等問題。

做好高校消防安全管理工作、提升高校消防安全水平，對(duì)保護(hù)師生生命財(cái)產(chǎn)安全、維護(hù)消防安全形勢(shì)穩(wěn)定、營(yíng)造良好育人環(huán)境、保障教育事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)有關(guān)高校消防安全管理的研究論文多以消防安全隱患與安全現(xiàn)狀分析和提出相應(yīng)的對(duì)策建議為主，尚缺乏從理論視角出發(fā)的量化研究。高校消防安全管理存在較為多元化的分支內(nèi)容，本文將從系統(tǒng)思維出發(fā)，構(gòu)建高校消防安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并通過仿真分析進(jìn)一步識(shí)別不同投入比例下高校消防安全管理水平的實(shí)時(shí)狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，研究結(jié)論將對(duì)提升高校消防安全管理水平具有一定支撐作用，可為高校管理者、教育部門、消防機(jī)構(gòu)在進(jìn)行安全管理決策時(shí)提供依據(jù)與參考。

1 研究路線及分析方法

高校消防安全管理系統(tǒng)包括多個(gè)影響高校消防安全水平的子系統(tǒng)和影響因素，本研究將以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的視角剖析高校消防安全系統(tǒng)，構(gòu)筑高校消防安全管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，其建模分析過程示意圖，如圖1。具體步驟如下：首先結(jié)合文獻(xiàn)分析、專家訪談和實(shí)地調(diào)研情況，梳理得到高校消防安全管理系統(tǒng)需求，在此基礎(chǔ)上確定系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型邊界；其次，進(jìn)行高校消防安全管理系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分析，繪制因果關(guān)系圖和存量流量圖；再次，結(jié)合實(shí)際案例情況，確定系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(Systen Dynamics,SD)模型方程的相關(guān)系數(shù)和常數(shù)取值；最后，進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真分析，并結(jié)合研究結(jié)果進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 研究路線Fig.1 Research route

2 高校消防安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

2.1 高校消防安全管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)及影響因素

研究根據(jù)文獻(xiàn)閱讀和實(shí)地調(diào)研情況，并結(jié)合公安部令第28號(hào)《高等學(xué)校消防安全管理規(guī)定》、教育部辦公廳《普通高等學(xué)校消防安全工作指南》中所規(guī)定的高校各級(jí)組織應(yīng)履行的消防安全職責(zé)內(nèi)容，提出構(gòu)成高校消防安全管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，主要包括:消防組織管理子系統(tǒng)、消防設(shè)施建設(shè)子系統(tǒng)、人員素質(zhì)發(fā)展子系統(tǒng)和安全環(huán)境氛圍子系統(tǒng)，如圖2。同時(shí)，研究結(jié)合實(shí)際案例與專家意見，確定影響高校消防安全管理水平的指標(biāo)體系，見表1。其中，消防組織管理子系統(tǒng)主要受消防檢查巡查情況、消防安全規(guī)章制度、消防預(yù)案編制情況、日常消防演練情況和消防安全培訓(xùn)情況影響；消防設(shè)施建設(shè)子系統(tǒng)受到消防器材產(chǎn)品更新、消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)、科技信息設(shè)備配置、安全指示標(biāo)志設(shè)置等因素影響；人員素質(zhì)發(fā)展子系統(tǒng)受安全管理人員素質(zhì)水平、教師學(xué)生安全意識(shí)水平、人員消防技能掌握水平影響；安全環(huán)境氛圍子系統(tǒng)主要包括高校消防安全文化氛圍、高校危險(xiǎn)源設(shè)置及布局2方面影響因素。

圖2 高校消防安全管理系統(tǒng)構(gòu)成Fig.2 The composition of fire safety management system for colleges and universities

表1 高校消防安全管理的影響因素Tab.1 Influencing factors of fire safety management of colleges and universities

2.2 高校消防安全管理系統(tǒng)的因果關(guān)系圖構(gòu)建

研究結(jié)合高校消防安全管理子系統(tǒng)構(gòu)成和影響因素，從投入產(chǎn)出角度分析高校消防安全管理系統(tǒng)中各要素間的影響和關(guān)聯(lián)關(guān)系，并據(jù)此確定該系統(tǒng)中存在的9條主要反饋回路，利用Vensim軟件繪制高校消防安全管理系統(tǒng)的因果關(guān)系圖，如圖3。

圖3 高校消防管理系統(tǒng)的因果關(guān)系圖Fig.3 Causality diagram of fire safety management system for colleges and universities

在系統(tǒng)內(nèi)，高校消防安全管理總投入主要包含規(guī)章制度建設(shè)投入、消防管理及檢查投入、預(yù)案編制及演練投入、設(shè)備維保更新投入、科技及信息化投入、管理人員培訓(xùn)投入及消防宣傳教育投入等7個(gè)方面。隨著各方面安全投入的變化，高校消防安全管理各子系統(tǒng)水平在水平時(shí)間上產(chǎn)生一定的變化量，并在一定的條件下作用于高校消防安全管理水平，使其達(dá)到理想狀態(tài)。

其中，預(yù)案編制及演練投入、消防管理及檢查投入、規(guī)章制度建設(shè)投入對(duì)消防組織管理子系統(tǒng)具有正向影響；設(shè)備維保更新投入、科技及信息化投入對(duì)消防設(shè)施建設(shè)子系統(tǒng)具有正向影響；管理人員培訓(xùn)投入、消防宣傳教育投入對(duì)人員素質(zhì)發(fā)展子系統(tǒng)具有正向影響；消防宣傳教育投入對(duì)安全環(huán)境氛圍子系統(tǒng)具有正向影響。同時(shí)，隨著高校消防安全管理水平的提升，其安全投入需求將隨之降低并反饋于高校消防安全管理總投入。此外，由于高校包含理化實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備運(yùn)行場(chǎng)所等消防安全重點(diǎn)場(chǎng)所及實(shí)驗(yàn)用品、化工原料等易燃易爆品，其存放位置、數(shù)量等情況及布局會(huì)對(duì)安全環(huán)境氛圍子系統(tǒng)產(chǎn)生一定的負(fù)向影響。

2.3 高校消防安全管理系統(tǒng)的存量流量圖構(gòu)建

在繪制的系統(tǒng)因果關(guān)系基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)中各變量及影響因素的自身性質(zhì)，研究構(gòu)建高校消防安全管理系統(tǒng)存量流量圖，如圖4。其中，高校消防安全管理水平是存量變量(Box Variable)，高校消防安全管理水平變化量是速率變量(Rate),高校消防安全管理投入、高校消防安全需求系數(shù)、危險(xiǎn)源影響系數(shù)、各分支投入變量、各子系統(tǒng)水平變化量、各子系統(tǒng)水平衰減量等18個(gè)變量為輔助變量(Variable)，高校安全總投入、消防安全投入占比、各分支投入轉(zhuǎn)化率等18個(gè)變量為常量(Constant)。

圖4 高校消防管理系統(tǒng)的存量流量圖Fig.4 Stock flow chart of fire safety management system for colleges and universities

3 高校消防安全管理系統(tǒng)的模擬仿真

3.1 模型參數(shù)與變量方程的確定

研究人員實(shí)地前往H省H市的6家高校開展調(diào)研工作，收集到高校消防安全管理日志4份、學(xué)院及宿舍等建筑內(nèi)消防安全管理記錄17份，并回收向高校消防安全管理人員發(fā)放的調(diào)查問卷37份。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高校消防安全管理相關(guān)定量研究成果，運(yùn)用層次分析法計(jì)算，得出高校消防安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的相關(guān)參數(shù)，包括模型變量方程系數(shù)及常數(shù)變量取值，結(jié)果經(jīng)整理后，見表2、3。其中，需要說明的是：各子系統(tǒng)及相應(yīng)影響因素通過高校消防安全管理投入形成變化量，以實(shí)現(xiàn)整體高校消防安全管理能力的增長(zhǎng)；組織管理變化量、人員素質(zhì)變化量、消防設(shè)施變化量、安全環(huán)境變化量在隨時(shí)間變化時(shí)，存在一定的延遲效應(yīng)，由DELAY1一階延遲函數(shù)進(jìn)行表示，延遲時(shí)間為4個(gè)月；危險(xiǎn)源影響系數(shù)、人員素質(zhì)衰減量、組織管理衰減量、消防設(shè)施衰減量、安全環(huán)境衰減量等5個(gè)輔助變量與仿真時(shí)間增長(zhǎng)呈非線性關(guān)系，由WITH LOOKUP表函數(shù)形式給出。

表2 高校消防安全管理系統(tǒng)模型變量及變量方程Tab.2 The model variables and variable equations of fire safety management system model for colleges and universities

3.2 系統(tǒng)仿真的投入方案設(shè)計(jì)

該部分模擬仿真分析，將通過改變高校消防安全管理總投入在7個(gè)分支投入上的比例，著重分析不同消防安全管理投入方案下高校消防安全管理水平的變化趨勢(shì)。通過梳理實(shí)地調(diào)研情況，發(fā)現(xiàn)目前高校消防安全管理投入方向基本集中于消防管理及檢查投入、設(shè)備維保更新投入和消防宣傳教育投入3個(gè)方面，而在規(guī)章制度建設(shè)方面的投入則普遍較少。因此，結(jié)合高校消防安全管理實(shí)際，研究設(shè)計(jì)6種不同的高校消防安全投入方案，具體分配情況，見表4。

表4 高校消防安全管理投入方案及取值Tab.4 The investment solution and value of fire safety management of colleges and universities

其中，方案1表示除規(guī)章制度建設(shè)投入較少外，其他6方面均等投入的情況。方案3、方案4、方案5分別表示高校在消防管理及檢查、設(shè)備維保更新和消防宣傳教育3個(gè)方向依次實(shí)施重點(diǎn)投入，相應(yīng)的其他6方面投入保持一定的平均分配。方案2與方案6則顯示出高校消防安全管理中實(shí)施按需分配的投入策略，即在方案1的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加消防管理及檢查、設(shè)備維保更新和消防宣傳教育的投入比例，同時(shí)保持對(duì)另外4方面的平均投入。根據(jù)以上方案，在仿真周期48個(gè)月、步長(zhǎng)1個(gè)月的條件下，得到不同安全投入方案下的高校消防安全管理水平變化量與高校消防安全水平的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果，如圖5、6。

表3 高校消防安全管理系統(tǒng)模型常量參數(shù)Tab.3 Constants of fire safety management system model for colleges and universities

圖5 高校消防安全管理水平變化量模擬仿真結(jié)果Fig.5 Simulation results of change value of fire safety management level of colleges and universities

圖6 高校消防安全管理水平模擬仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results of fire safety management level of colleges and universities

3.3 仿真輸出結(jié)果分析

(1)平均分配的投入方案或僅偏向單一分支的投入方案均不能實(shí)現(xiàn)消防安全管理水平增長(zhǎng)的最佳效果。一方面，在方案1的配置下，高校消防安全管理水平的增長(zhǎng)情況較差，為6種方案的最差選擇，說明在高校消防安全管理系統(tǒng)中采用平均分配的投入方案并不理想。另一方面，在方案3與方案5的投入比例下高校消防安全管理水平提升效果不佳，即說明單一傾向消防管理及檢查或消防安全教育的投入方案不能有效提升高校整體消防安全管理水平。這可能是由于高校人員流動(dòng)比例較大、致災(zāi)因素較多，且消防管理及檢查與消防安全教育實(shí)施具有一定的動(dòng)態(tài)性，致使該2方面分支投入的轉(zhuǎn)化率較低，不能有效提升整體管理水平。而與之對(duì)應(yīng)的，在方案4情況下高校消防安全管理水平發(fā)展情況較好，這說明加大消防設(shè)施維保、消防產(chǎn)品更新投入會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速提升消防安全管理水平。但也要指出的是，在實(shí)際情況中消防設(shè)施與消防產(chǎn)品會(huì)在數(shù)量和配置上存在一定飽和，該部分投入不應(yīng)一直保持較高比例，會(huì)發(fā)生投入失效和一定的資源浪費(fèi)。

(2)采取分散卻有所側(cè)重的投入策略是高校消防安全管理投入的最佳選擇。在方案2與方案6的投入分配下，高校消防安全管理水平隨時(shí)間的累積提升效果較好，其中方案6為最佳方案。這表明，要尊重高校消防安全管理中的重點(diǎn)需求，并適當(dāng)增加消防管理及檢查、設(shè)備維保更新和消防宣傳教育的投入比例。

4 結(jié)論

高校消防安全管理系統(tǒng)屬于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的子系統(tǒng)及影響因素間存在一定關(guān)聯(lián)和影響關(guān)系，且這些關(guān)系符合一定的變化規(guī)律。研究應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，從系統(tǒng)的影響因素和投入產(chǎn)出關(guān)系入手，對(duì)高校消防安全管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)合實(shí)地調(diào)研情況，通過模擬仿真分析不同消防安全管理投入比例對(duì)高校消防安全管理水平提升效果的影響。本研究構(gòu)建的高校消防安全管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型符合實(shí)際，解構(gòu)系統(tǒng)中各要素間的相互作用和影響機(jī)制，具有一定參考價(jià)值。在實(shí)際案例分析過程中，相關(guān)學(xué)者及高校管理人員可通過改變模型中的仿真參數(shù)，預(yù)測(cè)高校消防安全管理水平的變化趨勢(shì)，可為制定科學(xué)、合理、有效的高校消防安全管理措施和規(guī)劃提供借鑒。