崔鐵軍 李莎莎

（沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110159）

0 引言

安全投入有別于一般的經(jīng)濟(jì)投入，其特點(diǎn)在于間接性、隱蔽性、潛在性、滯后性。多數(shù)企業(yè)認(rèn)為安全投入并不創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益，且影響生產(chǎn)進(jìn)度，甚至導(dǎo)致停產(chǎn)，從而忽略保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全帶來的潛在經(jīng)濟(jì)和社會效益。事故原因是多樣的，一些難以被人為控制，但也不完全隨機(jī)、不可預(yù)測和不可控制。合理的安全投入可最大限度減少系統(tǒng)事故隱患，即使出現(xiàn)人的不安全因素和不安全行為也可減少事故發(fā)生，從而間接提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。將生產(chǎn)企業(yè)作為一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和作用不同，隨著條件的變化而變化。那么如何得到合理的安全投入，減少事故發(fā)生就是要研究的關(guān)鍵問題。

目前國內(nèi)外對安全投入的主要研究集中在不同領(lǐng)域和算法分析方面。文獻(xiàn)［1-6］從數(shù)據(jù)挖掘、博弈模擬、經(jīng)濟(jì)效益、決策模擬、決策演化和產(chǎn)出效率等方面研究了安全投入產(chǎn)出問題。POWER D 等［7］從國家文化角度分析了投資環(huán)境和安全情況，研究了安全投入的重要性。FILER R K 等［8］研究了對工作場所安全投入帶來的債務(wù)和利潤問題。PITMAN J P等［9］研究了保證血液供應(yīng)的安全投入，并分析了在撒哈拉以南非洲國家的可用性。筆者也進(jìn)行了一些類似研究［10-13］。

安全投入與事故發(fā)生之間存在著顯式和隱式的關(guān)系。安全投入一方面可增加現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性；另一方面系統(tǒng)安全性的提高也促進(jìn)了生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)大，并極有可能出現(xiàn)新的不安全因素。所以安全投入不僅要考慮資金利用率，也要從生產(chǎn)系統(tǒng)本身考慮分析。

對安全投入是否正確的評價(jià)可借助安全投入后的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀和經(jīng)濟(jì)效益變化來衡量。對企業(yè)安全投入分布和去向進(jìn)行調(diào)研，然后對安全生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，借助安全投入后的經(jīng)濟(jì)效益變化確定安全投入的合理性?？傮w上有定性和定量分析，其中定量分析較為簡單，相關(guān)算法應(yīng)用廣泛，但定量分析本身的定量數(shù)據(jù)難以確定，而且安全數(shù)據(jù)本身存在隱式性，安全投入—事故—經(jīng)濟(jì)損失之間的關(guān)系難以用定量數(shù)據(jù)衡量。

實(shí)際而言，對安全投入和安全生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查多數(shù)是一種定性的文本表述。安全投入與安全生產(chǎn)現(xiàn)狀之間的因果關(guān)系蘊(yùn)含在這些文本之中，所以需要分析文本之間的因果關(guān)系和隱含知識，來明確安全投入是否合理，是否有積極作用?；R系統(tǒng)是一種分析文本語義的方法，可用于簡單文本的語義分析，并取得良好效果。為分析安全投入與安全生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查后得到的文本語義，并從中找出安全投入與投入效果的關(guān)系，這里在基元知識系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)這類復(fù)雜語義文本分析。使用該方法分析了某個(gè)煤礦集團(tuán)安全投入案例，分析了造成安全投入后事故增加的原因，并給出改進(jìn)措施，保證有效安全投入。

1 問題的提出

某煤礦集團(tuán)因?yàn)榘l(fā)生過重大安全生產(chǎn)事故，所以決定加大安全投入，3 a 期間各礦井百萬噸死亡率均符合集團(tuán)要求，但集團(tuán)利潤并未增加，反而略有降低。

調(diào)研信息如下：該礦業(yè)集團(tuán)下屬多家礦場，由于集團(tuán)經(jīng)營的歷史遺留問題，礦井生產(chǎn)經(jīng)營模式分為2種：一類礦井的生產(chǎn)和銷售是集團(tuán)直接負(fù)責(zé)的；二類礦井自身負(fù)責(zé)生產(chǎn)，集團(tuán)負(fù)責(zé)銷售。由于煤的經(jīng)銷權(quán)在集團(tuán)，煤的外銷價(jià)格由集團(tuán)統(tǒng)一規(guī)定。二類礦為了降低開采成本，優(yōu)先采掘開采成本低的煤層，而舍棄開采條件要求較高的煤層。一類礦設(shè)備齊全、技術(shù)先進(jìn)，一直以來安全投入穩(wěn)定，發(fā)生各類安全事故較少，安全條件較好。二類礦因?yàn)闆]有經(jīng)營權(quán)，所以為了追求利益，除生產(chǎn)直接相關(guān)設(shè)備外很少有額外投入。集團(tuán)前期發(fā)生過嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故，故決定加大安全投入。鑒于一類礦和二類礦現(xiàn)狀，集團(tuán)決定把大部分安全投入用以改善二類礦的安全條件。安全投入規(guī)定?？顚Ｓ茫坏门灿?，并規(guī)定集團(tuán)下屬所有礦井百萬噸死亡率小于0.1。二類礦使用安全投入購置了瓦斯、礦震等監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并由此達(dá)到了增加生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)。二類礦新增的工作面并未安裝安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，且因?yàn)闅怆娐?lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致經(jīng)常停工，所以關(guān)閉了相應(yīng)的監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備。由于二類礦擴(kuò)大生產(chǎn)，工作面推進(jìn)與一類礦工作面距離過近，煤巖體發(fā)生受壓型沖擊地壓，導(dǎo)致涉及的一類礦和二類礦工作面停采，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，但無人身亡。

從上述調(diào)研情況來看，集團(tuán)增加了安全投入，反而造成經(jīng)濟(jì)損失增加，這與通常意義上增加安全投入保證安全生產(chǎn)的結(jié)果存在差異。那么安全投入在生產(chǎn)期間的作用如何，何種原因?qū)е律鲜霈F(xiàn)象發(fā)生，又如何調(diào)整安全投入，這些是研究重點(diǎn)。

2 基元知識系統(tǒng)的改進(jìn)

2.1 基元知識系統(tǒng)基本定義

1）文本規(guī)則化。將文本劃分為計(jì)算機(jī)可識別的格式，該格式識別方法是人工規(guī)定的，且提供給計(jì)算機(jī)的文本信息需符合該格式。調(diào)整文本格式以便計(jì)算機(jī)識別的過程稱為文本規(guī)則化。文本規(guī)則化將文本中的語句分解成最簡單的句子以便計(jì)算機(jī)存儲分析。例如：小明是學(xué)生，不愛學(xué)習(xí)，但學(xué)生的第一目標(biāo)就是學(xué)習(xí)，期末考試必須及格。規(guī)則化后為：小明是學(xué)生。小明不愛學(xué)習(xí)。學(xué)生的目標(biāo)是學(xué)習(xí)。小明期末考試必須及格。

2）基元知識：借助可拓理論中基元思想，將關(guān)于1 個(gè)對象Object的知識構(gòu)成集合，集合中的知識為1個(gè)三元組，即對象Object、屬性和值?；R中的一條可表示為Object→屬性|值。上述短文表示為：小明→學(xué)生、小明→學(xué)習(xí)|不愛、學(xué)生→目標(biāo)|學(xué)習(xí)、小明→期末考試|及格?！啊北硎娟P(guān)聯(lián)，從Object 指向?qū)傩裕弧皘”表示屬性與值的分割。根據(jù)屬性的不同作用將屬性分為3 類，分別是指標(biāo)屬性、傾向?qū)傩院蛯ο髮傩?。指?biāo)屬性指外界施加于Object 的作用；傾向?qū)傩允荗bject 自身的想法和訴求；對象屬性是對Object 的進(jìn)一步描述和解釋。

3）基元圖用以表示基元知識，1 個(gè)基元知識有且只有1 個(gè)基元圖?；獔D由“○”和“→”表示?！啊稹贝韺ο驩bject 或?qū)傩??！啊北硎綩bject 和屬性的關(guān)系?！啊逼鹗加贠bject，箭頭指向?qū)傩?。n 個(gè)屬性的基元圖如圖1 所示。

圖1 n 個(gè)屬性的基元圖基本形式

4）所有從短文中提取的基元知識組成的集合稱為基元知識系統(tǒng)。其中劃分最細(xì)的、不能繼續(xù)分解的基元知識稱為素基元知識。反映短文知識的所有素基元知識構(gòu)成的基元知識系統(tǒng)為素基元知識系統(tǒng)。針對某一問題而言，在基元知識系統(tǒng)中有且只有一部分基元知識用于問題的推理解答，這些基元知識組成的基元知識系統(tǒng)稱為核基元知識系統(tǒng)；介于之間的為一般基元知識系統(tǒng)，關(guān)系如圖2 所示。

圖2 素系統(tǒng)、核系統(tǒng)和一般系統(tǒng)的關(guān)系

5）基元知識鏈?zhǔn)菍ο驩bject與其對象屬性之間建立的一種聯(lián)系。即Object1→對象屬性1；Object2→屬性2，如果對象屬性1 與Object2的內(nèi)涵相同，那么可表示為Object1→Object2→屬性2?；R鏈?zhǔn)菍? 個(gè)Object的解釋，是用其他Object作為這個(gè)Object 的進(jìn)一步說明。循環(huán)上述過程，遍歷每一個(gè)相關(guān)的Object 并相連，就形成了一個(gè)基元知識鏈。

2.2 改進(jìn)方法

上述基元知識系統(tǒng)可解決簡單的文本語義分析，但存在一個(gè)較為嚴(yán)重的問題。如果將文本表示為基元知識形式，特別是素基元知識形式，對于簡單句尚且可用，但對復(fù)雜句將失去較多語義。如調(diào)研報(bào)告中：一類礦井的生產(chǎn)和銷售是集團(tuán)直接負(fù)責(zé)的；二類礦井自身負(fù)責(zé)生產(chǎn)，集團(tuán)負(fù)責(zé)（二類礦）銷售。繪制成素基元知識如圖3 所示。

圖3 簡單的知識鏈

根據(jù)知識鏈的生成方式，語義將變?yōu)椋旱V業(yè)集團(tuán)負(fù)責(zé)一類礦，一類礦有生產(chǎn)和銷售事項(xiàng)；礦業(yè)集團(tuán)負(fù)責(zé)二類礦，二類礦有生產(chǎn)且負(fù)責(zé)銷售。與原句相比，變成了一類礦和二類礦的生產(chǎn)和銷售都由集團(tuán)負(fù)責(zé)，語義的限定減少了，特別是文本中多個(gè)語句中的Object都存在相同屬性時(shí)更難以辨別歸屬和修飾對象，為此提出下列改進(jìn)方法，即保留文本句本身的含義。

改進(jìn)方法的基本思想是保留句本身的語義關(guān)系，句內(nèi)語義不再劃分，即不劃分為基元知識，而是基元知識按照句子語義連接成串，定義為基元知識串。好處是不需要復(fù)雜的文本規(guī)則化，一般論述即可表示為基元知識串。例如：一類礦井的生產(chǎn)和銷售是集團(tuán)直接負(fù)責(zé)的；二類礦井自身負(fù)責(zé)生產(chǎn)，集團(tuán)負(fù)責(zé)（二類礦）銷售?？尚纬傻幕R系統(tǒng)中包括2 個(gè)基元知識串和1 個(gè)素基元知識，如圖4 所示。

圖4 基元知識串

基元知識串可表達(dá)一個(gè)自然句的含義，是根據(jù)語序和語義順序?qū)⒍鄠€(gè)素基元知識連接在一起的輕量級知識鏈?；R串最大表示范圍是一個(gè)語句，而基元知識鏈則最小表示范圍是一個(gè)語句，一般是連接多個(gè)語句形成的?；R串的優(yōu)點(diǎn)在于避免了文本規(guī)則化，可根據(jù)自然語句進(jìn)行基元知識串生成，更明確地限定了Object 的屬性和解釋。1 個(gè)基元知識串中只有1 個(gè)中心Object，中心Object 的○中沒有“|”，如上例中的礦業(yè)集團(tuán)和二類礦。另外，Object后的“→”可理解為下一個(gè)Object中“|”之前的語義，比如礦業(yè)集團(tuán)負(fù)責(zé)二類礦，那么負(fù)責(zé)可理解為關(guān)系，即“→”。

素基元知識、基元知識、基元知識串、基元知識鏈和3 種不同的基元知識系統(tǒng)都是在不同測度下對知識的考察?；R是詞與詞之間的關(guān)系；基元知識串是句層面的表示；基元知識鏈?zhǔn)窃诨R系統(tǒng)中尋找到的邏輯關(guān)系；基元知識系統(tǒng)則表示了整個(gè)文本的語義。對于一個(gè)目的明確的短文，其中心對象數(shù)量很少。比如2.1 節(jié)給出的例子，主要論述對象是礦業(yè)集團(tuán)、一類礦和二類礦。所以其中論述的語句也大部分描述了這些對象。這是一種根據(jù)對象對語義的分類，也是重要知識，因此定義基元知識樹的概念。基元知識樹由不少于3 個(gè)基元知識串組成，所描述的中心Object 相同，通過該Object 將這些知識串相連進(jìn)而形成的一種樹狀擴(kuò)散圖形。

在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方面，原方法存儲簡單但存儲效率低，即1 個(gè)基元知識占據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的1 行。改進(jìn)后方法為存儲于數(shù)據(jù)庫中每一行代表1 個(gè)基元知識串，從左到右按語序存儲。比如圖4 中的1 個(gè)基元知識串存儲格式為第1 列是“礦業(yè)集團(tuán)”，第2 列是“負(fù)責(zé)|二類礦”，第3 列是“有|銷售”。“|”之前表示與前一個(gè)Object的關(guān)系，之后表示本基元知識的Object。該存儲較原方法的存儲效率提高。

基元知識鏈的生成規(guī)則為研究的Object（原）開始，沿著該語句文本的基元知識串尋找，每達(dá)到Object，則查找相同中心Object 的其他基元知識串中是否有相同的Object（在1 棵基元知識樹內(nèi)）。如果有1 個(gè)相同則連接再延伸至下一個(gè)Object。如果有多個(gè)則在此Object 分叉，分別連接再延伸各自的下一個(gè)Object，直至比鄰中心Object，最終形成基元知識樹的圖形解釋（人工分析）。

對數(shù)據(jù)庫中的事件，生成基元知識鏈的操作仍是條件查詢和文本鏈接。對數(shù)據(jù)庫中的一行，從Object（原）開始向左依次讀取Object，并查找在第1 列相同的行中是否存在相同的Object，如果存在則沿著所找到的行和原行繼續(xù)向左遍歷，最終形成基元知識樹的文本解釋。

上述抽象描述的詳細(xì)解決方案見如下問題解決過程。

3 安全投入效用分析

按第1 節(jié)所給安全投入與安全生產(chǎn)調(diào)查報(bào)告，將自然句作為分析的基本單位形成基元知識串，由知識串組成的基元知識系統(tǒng)如圖5 所示。由上至下基本按照論述的順序給出。

圖5 基元知識串表示的基元知識系統(tǒng)

如圖5 所示，根據(jù)文本敘述形成基元知識串，保留了以句為單位的文本含義?？芍鄶?shù)基元知識串的中心Object 都是礦業(yè)集團(tuán)、二類礦或一類礦。根據(jù)基元知識樹的生成方法構(gòu)建基元知識樹，如圖6 所示。

圖6 給出了由2 個(gè)基元知識樹和2 個(gè)素基元知識組成的基元知識系統(tǒng)。基元知識樹較基元知識、基元知識串更能體現(xiàn)文本語義描述的核心對象及其邏輯關(guān)系。

因?yàn)榈V業(yè)集團(tuán)主要關(guān)注經(jīng)濟(jì)問題，所以首先從經(jīng)濟(jì)損失開始尋找，即A。其在二類礦的基元知識樹中，所以限定尋找范圍在二類礦相關(guān)的基元知識串中。經(jīng)濟(jì)損失A 和工作面停采B 相關(guān)，B 與發(fā)生沖擊地壓C 有關(guān)，C 與工作面D 有關(guān)，D 與生產(chǎn)E 有關(guān)。此時(shí)在二類礦的基元知識樹中，生產(chǎn)能力F 與E 為等價(jià)關(guān)系，而E 與Object 相鄰，所以知識鏈不分叉而轉(zhuǎn)向F。從F 出發(fā)到與之相關(guān)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)G，其與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)I 和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)K 有關(guān)。所以在G 處分叉形成3 個(gè)分支，GH、IJ、KL 均發(fā)展到與Object 相鄰時(shí)停止。上述過程形成了一條知識鏈，該知識鏈說明了造成二類礦經(jīng)濟(jì)損失的原因。對于二類礦經(jīng)濟(jì)損失的直接原因是：①安全投入；②電氣聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)；③增加工作面，即H、J、L。具體為安全投入購買了監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，但由于氣電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)導(dǎo)致監(jiān)控檢測設(shè)備關(guān)閉，且新工作面未安裝監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備。在這種情況下增加生產(chǎn)能力，擴(kuò)大生產(chǎn)后導(dǎo)致二類礦接近一類礦工作面，在沒有檢測監(jiān)控設(shè)備情況下發(fā)生沖擊地壓，造成停采導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。

分析上述3 點(diǎn)直接原因。二類礦得到的安全投入用于購買監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，直接提高了安全水平，間接提高了生產(chǎn)能力。在新工作面開采時(shí)因?yàn)榘踩度胭Y金耗盡所以并未購買監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備。另外已經(jīng)安裝設(shè)備的工作面由于氣電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)導(dǎo)致經(jīng)常非事故性停產(chǎn)而被關(guān)閉。二類礦接受安全投入并未達(dá)到預(yù)期提高安全和經(jīng)濟(jì)效益的目的，反而造成了生產(chǎn)事故。雖然二類礦自身追求經(jīng)濟(jì)利益采掘技術(shù)要求低的煤層，但集團(tuán)監(jiān)管不力也是重要原因。其制定的考核指標(biāo)礦井百萬噸死亡率小于0.1 是不合理的。二類礦發(fā)生沖擊地壓過程中只有受傷，沒有死亡，所以考核一直達(dá)標(biāo)，因此可繼續(xù)生產(chǎn)。從礦業(yè)集團(tuán)的基元知識樹看集團(tuán)與二類礦的關(guān)系，是集團(tuán)決定考核指標(biāo)百萬噸死亡率小于0.1，并根據(jù)兩類礦實(shí)際安全情況決定對二類礦加大安全投入。所以二類礦發(fā)生上述生產(chǎn)事故一方面是自身對利益的追求，另一方面是集團(tuán)對二類礦監(jiān)管缺失造成的。

所以礦業(yè)集團(tuán)的安全投入效用是負(fù)面的，并不起積極作用。

4 保證安全投入有效性的措施

上述例子得到的知識鏈?zhǔn)顷P(guān)于造成經(jīng)濟(jì)損失的因果關(guān)系過程。宏觀上，經(jīng)濟(jì)損失來源于事故，事故源于擴(kuò)大生產(chǎn)，擴(kuò)大生產(chǎn)源于安全投入，即安全投入導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)多米諾效應(yīng)，只要保證該知識鏈中的一個(gè)環(huán)節(jié)不發(fā)生，則不會導(dǎo)致最終的經(jīng)濟(jì)損失。

從直接原因入手，氣電聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)本身是一種保障安全極其有效的措施。生產(chǎn)過程中非事故性停產(chǎn)，應(yīng)查明觸發(fā)原因。一般情況下是系統(tǒng)安裝后未針對本礦特點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)及試運(yùn)行調(diào)試，進(jìn)而導(dǎo)致不切合實(shí)際的事故觸發(fā)。

由于安全投入使二類礦達(dá)到了提高生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)，但二類礦追求自身利益，將獲得的開采配額用于技術(shù)簡單的煤層開采，而自身又不增加相應(yīng)的配套安全設(shè)施，導(dǎo)致事故發(fā)生。二類礦難以自覺遵守安全要求，需要集團(tuán)提出約束條件，比如新開采工作面必須安裝完備的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，否則對管理者實(shí)施處罰。

安全投入目標(biāo)是提升礦的安全等級，但通過上述分析得到了相反的結(jié)論，這主要是集團(tuán)監(jiān)管不力和二類礦運(yùn)用安全投入不合理。安全投入不合理是因?yàn)榧瘓F(tuán)并未參與安全投入的具體實(shí)施，且缺乏監(jiān)管，所以造成安全投入效用不佳的原因主要在集團(tuán)責(zé)任。集團(tuán)應(yīng)實(shí)地調(diào)研二類礦安全情況，制定安全投入的具體使用途徑，并對使用情況進(jìn)行考核。另外現(xiàn)有的百萬噸死亡率小于0.1 的指標(biāo)過于單一，應(yīng)增加更為全面的考核指標(biāo)。

綜上，使用基元知識系統(tǒng)對安全投入效用進(jìn)行了分析，找出了效用不佳的原因，并給出了解決方法。隨著方法的成熟可挖掘出更精細(xì)的推理過程，以指導(dǎo)實(shí)際安全投入方案。

5 結(jié)論

提出了基元知識系統(tǒng)的改進(jìn)方法，保留文本中的句子結(jié)構(gòu)作為整體語義，增加了基元知識串概念。考慮文本中表述對象有限，增加了基元知識樹以增強(qiáng)邏輯性。

運(yùn)用該方法分析了安全投入效用情況，即安全投入與經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。將實(shí)際企業(yè)中調(diào)查得到的報(bào)告進(jìn)行語義分析，得到文本的基元知識系統(tǒng)。在基元知識系統(tǒng)中分析了經(jīng)濟(jì)損失的因果過程，并得到了3 個(gè)直接原因，最后有針對性地給出了提高安全投入效用的措施。

雖然基元知識系統(tǒng)對文本語義分析仍存在問題，且計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)目前只給出方法。但使用該方法人工分析短文語義，從中找出問題之間的關(guān)系是行之有效的。對文中安全投入與經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系的分析也說明方法的可用性，可為企業(yè)制定安全投入實(shí)施計(jì)劃和驗(yàn)收方案提供一些參考。