蔡婷婷，劉祥偉，劉云霞

(安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，安徽 淮南 232001)

近年來，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，化工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大[1].危險(xiǎn)品產(chǎn)鏈的發(fā)展，與危險(xiǎn)品相關(guān)的安全事故時(shí)有發(fā)生，不僅使國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)遭受了重大損失，也給相關(guān)安全監(jiān)管部門帶來了巨大壓力.危險(xiǎn)品的安全問題已經(jīng)成為了全社會(huì)共同關(guān)注的大事，為了加強(qiáng)對(duì)危險(xiǎn)品的安全管理，預(yù)防事故的發(fā)生，許多學(xué)者加入到危險(xiǎn)品事故的研究當(dāng)中.在危險(xiǎn)品生產(chǎn)事故分析方面,徐琳娜[2]通過分析化工生產(chǎn)設(shè)備事故類型，闡述了化工設(shè)備的致因機(jī)理，并提出了相應(yīng)化工事故的應(yīng)對(duì)策略.在危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故分析方面，杜珺等[3]采用事故樹分析法分析了危險(xiǎn)品航空運(yùn)輸事故，得出了最容易引發(fā)危險(xiǎn)品航空事故的兩個(gè)因素，并提出了一些安全管理的改進(jìn)建議；趙文輝[4]基于對(duì)危險(xiǎn)品鐵路運(yùn)輸事故報(bào)告的分析，對(duì)鐵路運(yùn)輸常發(fā)事故原因進(jìn)行了討論，提出了提高鐵路危險(xiǎn)品運(yùn)輸安全的有效措施；韓銀彩等[5-6]針對(duì)危險(xiǎn)品公路運(yùn)輸事故頻發(fā)的問題，分析了事故的特點(diǎn)、成因，提出了相應(yīng)的事故預(yù)防措施和管理建議；陳振昌等[7-8]通過分析危險(xiǎn)品船舶運(yùn)輸過程中可能引發(fā)事故的主要原因，提出了對(duì)內(nèi)河危險(xiǎn)品船舶運(yùn)輸安全管理的建議及對(duì)策；蔣雪楓等[9-10]基于對(duì)危險(xiǎn)品海洋運(yùn)輸?shù)难芯?，通過分析事故發(fā)生原因，提出了相應(yīng)對(duì)策.在危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)事故分析方面,王偉強(qiáng)[11]將危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)方法的預(yù)防性管理思想用于危險(xiǎn)品的倉(cāng)儲(chǔ)管理中，通過分析在危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)過程中可能發(fā)生的危害，提出了具有可行性的危害控制方法；魯征等[12]基于事故致因“2-4”模型對(duì)天津港“8·12”危險(xiǎn)品倉(cāng)庫火災(zāi)爆炸事故的不安全動(dòng)作等原因進(jìn)行了分析，針對(duì)分析結(jié)果，提出了一些事故預(yù)防措施.

以上學(xué)者在危險(xiǎn)品生產(chǎn)事故分析、危險(xiǎn)品運(yùn)輸事故分析及危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)事故分析方面都開展了深入的研究,但都只是在微觀層面，并沒有在宏觀層面對(duì)危險(xiǎn)品事故的產(chǎn)生原因分布進(jìn)行定性定量分析.本文將基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)危險(xiǎn)品事故原因進(jìn)行實(shí)證分析，通過對(duì)事故原因的選取、篩選來構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析[13].

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以127起事故調(diào)查報(bào)告為樣本數(shù)據(jù)，整理歸納總結(jié)事故發(fā)生原因，包括直接原因和間接原因，事故報(bào)告的分布情況見圖1.

圖1 2004～2019 年危險(xiǎn)品事故統(tǒng)計(jì)

從圖1可知，危險(xiǎn)品事故發(fā)生率呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，2018年是事故高發(fā)期，總共有21起危險(xiǎn)品事故，不過近年來呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說明我國(guó)對(duì)于危險(xiǎn)品的安全管理起到了一定的效果.

1.2 研究方法

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論將大多數(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)抽象為網(wǎng)絡(luò)，將復(fù)雜系統(tǒng)中的個(gè)體視為網(wǎng)絡(luò)中的“節(jié)點(diǎn)”，將個(gè)體之間的聯(lián)系或是相互作用關(guān)系視為網(wǎng)絡(luò)中連接節(jié)點(diǎn)的“邊”，由此建立起一個(gè)可抽象表征復(fù)雜系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型[14].以下幾個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)常用來分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征：

1)度與度分布

度(degree)是描述單個(gè)節(jié)點(diǎn)屬性的重要概念.在網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的度定義為與該節(jié)點(diǎn)相接的邊的總數(shù).

度分布(degree distribution)顧名思義就是指圖中各個(gè)節(jié)點(diǎn)度的分布情況，常用分布函數(shù)P(k)來表示一個(gè)任意選擇的節(jié)點(diǎn)度為的概率.

2)平均路徑長(zhǎng)度

網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)i和j間的距離dij被定義為：連接兩點(diǎn)的最短路所包含的邊的數(shù)目，它描述了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的分離程度[14].而任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的平均值就是網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度L，即

全書內(nèi)容豐富而翔實(shí)，分析細(xì)致而清晰，足見作者深厚的語言功底和文化積淀，體現(xiàn)了作者獨(dú)到的觀察力和分析力。

(1)

3)聚類系數(shù)

聚類系數(shù)C是用于衡量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集聚情況的參數(shù).在網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)i的聚類系數(shù)等于該節(jié)點(diǎn)的所有鄰節(jié)點(diǎn)之間連邊的數(shù)目占可能的最大連邊數(shù)目的比值[14].計(jì)算公式如下：

Ci=2Ei/ki(ki-1)

(2)

4)介數(shù)

節(jié)點(diǎn)i的介數(shù)是指網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過i的所有最短路徑的數(shù)量.它反映了節(jié)點(diǎn)i對(duì)其他節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)絡(luò)的控制作用.計(jì)算公式如下：

(3)

其中:Sij為(i,j)之間最短路徑的集合.

2 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建危險(xiǎn)品事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

2.1 選取節(jié)點(diǎn)

首先使用Bicomb軟件對(duì)127起危險(xiǎn)品事故原因進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，合并 “安全教育培訓(xùn)不到位”、“教育培訓(xùn)不到位”，“非法組織生產(chǎn)”、“非法生產(chǎn)”，“違章指揮作業(yè)”、“違章指揮”等同義詞，最后共得到468個(gè)事故原因，如圖2所示.經(jīng)校對(duì)，最后篩選出頻數(shù)排名前50的事故原因定義為節(jié)點(diǎn)，如表1所示[13].

表1 高頻事故原因統(tǒng)計(jì)表

圖2 Bicomb軟件事故原因統(tǒng)計(jì)界面

從高頻事故原因的分布可以發(fā)現(xiàn)，主要分為兩類：

1)直接原因：相關(guān)事故原因有違章作業(yè)、違規(guī)操作、操作不當(dāng)、盲目施救、違章指揮、非法生產(chǎn)、嚴(yán)重超載、靜電放電、違章駕駛、施救不當(dāng)、疲勞駕駛、違法運(yùn)輸、違法違規(guī)生產(chǎn)、違規(guī)儲(chǔ)存危險(xiǎn)品、非法經(jīng)營(yíng)、非法建設(shè)、非法儲(chǔ)存、違規(guī)建設(shè)、工藝設(shè)計(jì)存在缺陷、違規(guī)行駛、違規(guī)裝載、冒險(xiǎn)作業(yè)、生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障、設(shè)備存在工藝缺陷.

2.2 邊的確定

把事故原因之間的共現(xiàn)關(guān)系定義為邊，把出現(xiàn)共現(xiàn)關(guān)系的頻數(shù)定義為權(quán)值，以此構(gòu)建一個(gè)50×50的鄰接矩陣.若兩個(gè)事故原因同時(shí)出現(xiàn)在一篇事故調(diào)查報(bào)告中，則記為1，代表它們之間有聯(lián)系，否則記為0.因篇幅有限，圖3截取了部分事故原因的鄰接矩陣數(shù)據(jù).

圖3 部分鄰接矩陣數(shù)據(jù)圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建

首先對(duì)從Bicomb軟件中導(dǎo)出的事故原因共現(xiàn)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后導(dǎo)入Pajek軟件中.由于Pajek軟件無法識(shí)別圖的矩陣格式，會(huì)默認(rèn)所有的矩陣格式都為有向圖格式，所以需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，把有向圖轉(zhuǎn)換成無向圖，通過依次點(diǎn)擊Net→Transform→Arcs->Edges→All菜單命令，可以把有向弧轉(zhuǎn)換成無向邊.然后再依次點(diǎn)Info→Network→General菜單命令就可以得到網(wǎng)絡(luò)的全部信息，網(wǎng)絡(luò)信息如圖4.最后利用Pajek的可視化功能，點(diǎn)擊Draw繪圖命令，就得到了一個(gè)包含50個(gè)節(jié)點(diǎn)、245條邊的無向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示.

圖4 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息圖

圖5 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

3.1 度與度分布

通過依次點(diǎn)擊Net→Partitions→Degree→All菜單命令，可以把節(jié)點(diǎn)按度值進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)情況如表2所示.

如表2所示，事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度值最大的是29，最小的是2.點(diǎn)擊編輯網(wǎng)絡(luò)圖標(biāo)可以在顯示窗口中看到度值排名前三名的節(jié)點(diǎn)分別是“安全管理混亂”、“安全教育培訓(xùn)不到位”和“違規(guī)操作”，可知這三個(gè)事故原因經(jīng)常與其他事故原因共同出現(xiàn)在事故調(diào)查報(bào)告中.

表2 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度值分布表

把各節(jié)點(diǎn)的度值求和再取平均數(shù)就得到了該事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平均度，經(jīng)計(jì)算，事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平均度是9.80，而從表2中可知，度值小于平均度的節(jié)點(diǎn)數(shù)有34個(gè)，占全部節(jié)點(diǎn)總數(shù)的68%，說明網(wǎng)絡(luò)中度值較小的節(jié)點(diǎn)占絕大多數(shù)，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度分布不太均衡.

圖6則顯示了事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在普通坐標(biāo)下的度分布情況，橫坐標(biāo)為度值k，縱坐標(biāo)P(k)表示度值為k的概率.

圖6 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)度分布圖

從圖6中可以看出，該網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度值服從冪律分布，通過數(shù)值擬合得到度分布函數(shù)為P(k)=0.145k-0.547，其中R2=0.3411.對(duì)圖6中各節(jié)點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)取對(duì)數(shù)，可以得到該網(wǎng)絡(luò)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下的節(jié)點(diǎn)度分布，如圖7所示.

從圖7中可以看出，事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下的度分布呈直線遞減形式，具有顯著的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特征[14].

圖7 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)度分布圖(對(duì)數(shù)坐標(biāo)系)

3.2 平均路徑長(zhǎng)度與聚類系數(shù)

3.2.1 平均路徑長(zhǎng)度

通過依次點(diǎn)擊Net→Paths between 2 vertices→Distribution of Distances→From All Vertices菜單命令,可以在報(bào)告窗口中看到網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度為1.938 78，說明任意兩個(gè)事故原因之間平均有兩條邊相連，如圖8所示.

圖8 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度信息圖

網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的最大值稱為網(wǎng)絡(luò)的直徑(diameter)，記為.通過依次點(diǎn)擊Net→Paths between 2 vertices→Diameter菜單命令，可以求得網(wǎng)絡(luò)中距離最大的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離.在報(bào)告窗口中可以看到最長(zhǎng)的一條邊是從操作不當(dāng)(8)到安全管理存在缺失(46)，直徑為3，如圖9所示.

圖9 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直徑圖

3.2.2 聚類系數(shù)

在危險(xiǎn)品事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)可反映事故原因之間的聯(lián)系緊密程度.

通過依次點(diǎn)擊Net→Vector→Clustering Coefficients→CC1菜單命令，可得到事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚類系數(shù)，為方便統(tǒng)計(jì)，數(shù)值統(tǒng)一只保留四位小數(shù)，結(jié)果如表3所示.

表3 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各原因的聚類系數(shù)表

整個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)CC1就是所有節(jié)點(diǎn)i的聚類系數(shù)的平均數(shù)，經(jīng)計(jì)算，事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)CC1為0.692 75，表現(xiàn)出很強(qiáng)的集聚性.

由于小世界網(wǎng)絡(luò)最突出的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)具有小的平均距離和大的聚類系數(shù)，所以由以上的計(jì)算結(jié)果可知：事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度約為1.938 8，而聚類系數(shù)約為0.692 8，具有小世界網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)[14].

3.3 中心性分析

3.3.1 點(diǎn)度中心性

點(diǎn)度中心性(degree centrality)是刻畫節(jié)點(diǎn)中心性的最直接的度量指標(biāo)，它通過求出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)來判斷這些節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所處的位置.一般情況下，某節(jié)點(diǎn)的度值越大就意味著該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中越重要.由Pajek軟件求得的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度值排名前十的關(guān)鍵詞如表4所示.

表4 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中度值排名前十的事故原因

從表4中可以看出，“安全管理混亂”、“安全教育培訓(xùn)不到位”和“違規(guī)操作”這三個(gè)事故原因的度值最大，說明這三個(gè)事故原因與其他事故原因的聯(lián)系緊密，關(guān)聯(lián)性程度高.除此之外，“安全監(jiān)管不到位”、“違章作業(yè)”、“安全管理不到位”這三個(gè)事故原因的度值也較大，與其他事故原因的聯(lián)系也較緊密.

3.3.2 中介中心性

中介中心性(betweenness centrality)是反映不同節(jié)點(diǎn)或邊在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中作為媒介的能力.由Pajek軟件求得的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)值排名前10的事故原因如表5所示.

從表5可以看出，“安全教育培訓(xùn)不到位”、“安全管理混亂”和“違章作業(yè)”這三個(gè)事故原因的介數(shù)值最大，說明這三個(gè)事故原因?qū)ζ渌鹿试蛑g聯(lián)系的控制作用強(qiáng)，關(guān)聯(lián)性最大.

表5 事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中介數(shù)值排名前十的事故原因

通過對(duì)比表4、5, 可以看出節(jié)點(diǎn)的度值、介數(shù)值和接近值之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，排名前十的事故原因幾乎都是一樣的，只是排名順序有所不同而已.

4 結(jié) 語

本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建了危險(xiǎn)品事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型，通過Pajek軟件的可視化功能得到了危險(xiǎn)品事故原因共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全景圖，并通過對(duì)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度分布、平均路徑長(zhǎng)度、聚類系數(shù)、介數(shù)值等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析，得出網(wǎng)絡(luò)符合無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特征和小世界網(wǎng)絡(luò)特征[13]，綜合節(jié)點(diǎn)的頻次、度值、介數(shù)值可知：“違章作業(yè)”、“安全生產(chǎn)主體責(zé)任不落實(shí)”、“違規(guī)操作”、“安全管理混亂”、“安全監(jiān)管不到位”、“安全教育培訓(xùn)不到位”、“安全管理不到位”、“操作不當(dāng)”、“安全意識(shí)淡薄”和“盲目施救”這十個(gè)事故原因是危險(xiǎn)品事故的高發(fā)事故原因，這其中既包括人為因素也包括相關(guān)企業(yè)和部門的管理因素，希望通過這些挖掘出的高發(fā)事故原因給相關(guān)危險(xiǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、經(jīng)營(yíng)企業(yè)敲響警鐘，避免危險(xiǎn)品事故的發(fā)生，保證社會(huì)的安全.