钢铁企业安全管理的系统动力学研究-学位论文.doc

内蒙科技大学毕业论文
内蒙古科技大学本科生毕业论文

题 目：钢铁企业安全管理的
系统动力学研究
学生姓名：慕龙山
学 号：1172135130
专 业：安全工程
班 级：安全11-1班
指导教师：刘业娇

1

摘要
钢铁企业是中国发展的命脉之一，钢铁企业中存在着各种各样的安全隐患。本文采用系统动力学的方法把钢铁企业安全管理系统划分为六个子系统，对各级影响因素进一步分析和研究；运用Vensim软件对钢铁企业安全管理中存在的人的因素、机器因素、原料因素、环境因素、经济利益、法制监管六大因素进行模拟分析，对于各个二级因素再次建立相应的模型。通过以上模型的建立，建立出相应的钢铁企业安全管理指标体系，并使用层次分析法确定了各影响因素的权重，这些因素权重的确定对于后续的安全评价部分起到了十分重要的作用。然后采用模糊数学的方法确定钢铁企业安全管理影响因素的相对隶属度，得出钢铁企业危险等级为“一般”。文章的最后对于钢铁企业中存在的安全问题做出了相应的对策、措施和建议。
关键词：钢铁企业；安全管理；系统动力学；层次分析法；模糊数学

Abstract
Chinese iron and steel enterprises are the lifeblood of the development of iron and steel enterprises there are a variety of security risks. In this paper, the system dynamics method to iron and steel enterprise security management system is divided into six subsystems, factors affecting all levels to further analysis and research; use Vensim steel enterprise security management software that exist in the human factor, machine factors, material factors, Environmental factors, economic interests, legal regulators are simulated and analyzed six factors, for each two factors again to establish the appropriate model. Through the establishment of the above model, iron and steel enterprises to establish the corresponding safety management index system, and determine the weight of each factor's weight using the analytic hierarchy process, these factors determining the weights for the subsequent safety evaluation component played a very important role. Then using fuzzy math to determine the relative membership degree steel enterprise security management factors, drawn steel companies risk rating for "general." The last article of the security issues in the presence of iron and steel enterprises to make the corresponding countermeasures, measures and recommendations.
Keywords： iron and steel enterprises; safety management; system dynamics; analytic hierarchy process; fuzzy mathematics

目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1选题背景与意义 1
1.2国内外研究钢铁企业安全管理现状 1
1.2.1国际安全管理模式 1
1.2.2国内钢铁企业安全管理模式 2
1.2.3我国现行钢铁企业安全管理工作存在的问题 3
1.3 本章小结 4
第二章 钢铁企业安全管理理论和模式研究 5
2.1传统的企业安全管理理论 5
2.1.1系统工程理论 5
2.1.2事故致因理论 6
2.2现代安全管理理论 7
2.2.1现代安全管理的方法及特点分析 7
2.2.2 职业健康安全管理体系（OHSMS）与PDCA循环 7
2.3基于系统动力学的安全管理仿真建模基本理论 8
2.3.1系统科学理论 8
2.3.2系统动力学是系统科学理论的分支 9
2.3.3系统动力学的安全管理仿真理论 10
2.4本章小结 10
第三章 钢铁企业安全管理的系统动力学研究 11
3.1钢铁企业安全管理影响因素分析 11
3.2系统动力学概述 12
3.2.1系统动力学基本概念 12
3.2.2系统动力学的特点 14
3.2.3 系统动力学仿真建模基本方法 14
3.3钢铁企业安全管理系统动力学模型的建立 17
3.3.1钢铁企业安全管理系统因果关系图和因果关系树形图 17
3.3.2系统动力学对四大因素进一步分析 18
3.3.3系统动力学流图模型中的变量及其符号表示 21
3.3.4钢铁企业安全管理的系统动力学流图模型 21
3.4本章小结 21
第四章 钢铁企业安全管理水平的综合评价和预测 24
4.1钢铁企业安全管理评价指标体系的建立 24
4.1.1钢铁企业安全管理评价的指标体系 24
4.1.2评价指标的权重确定 25
4.1.3最终确定结果 29
4.2钢铁企业安全管理水平的综合评价和预测 29
4.2.1模糊数学法概述 30
4.2.2方法和步骤 30
4.2.3确定钢铁企业安全管理影响因素的相对隶属度 32
4.2.4钢铁企业危险等级的划分 35
4.3本章小结 36
第五章 钢铁企业安全管理水平的对策措施和建议 37
5.1安全管理要求 37
5.2人为因素管理 37
5.3事故应急预案的制定 38
5.4安全监督检查 38
5.5深化员工和领导的安全教育培训与素质管理 39
5.6本章小结 39
第六章 结论与展望 40
6.1结论 40
6.2研究展望 40
参考文献 41
致 谢 44

II

第一章 绪论
1.1选题背景与意义
我国初期的安全管理工作中，事故分析和安全措施方面大多是事故过后的改进，缺少系统性、预见性以及科学性。在上世纪世纪80年代，我国对“第一安全，预防为主”的安全政策进行了推行，并对安全系统工程和现代安全管理方法进行了引进。在上世纪90年代在中国在安全管理上提出了“责任重于泰山”，基于我国安全生产的规律和特点，并提出了“安全第一，预防为主，综合治理”的方法。近几年钢铁企业连连发生重大事故，造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，而且社会影响极其恶劣。保障安全生产顺利运行的基础是建立健全的管理系统与加强各专业安全管理的力度。用什么样的切实有效的安全管理方法保证企业经济运行，是钢铁企业兴衰的关键。
1.2国内外研究钢铁企业安全管理现状
1.2.1国际安全管理模式
（1）杜邦“零事故”目标安全管理模式
杜邦安全是全球工业安全的标准。在工业方面，“杜邦”与“安全”是相等的。“安全至上”一直都是杜邦公司的企业精神；“任何工业事故都是可以避免的”是每一个杜邦人的信念。杜邦为最安全的公司之一，而且连续几年都得到这样的荣誉。
（2）德国建立在法制基础上的安全管理模式
在德国，员工的保险是强制性的，企业工伤事故是由地方政府和有关部门的调查，在调查的基础上，对事故的处理要按照国家及行业标准和法规。从法律的角度来看职责，而不是用行政的办法来处理和分析事故。德国相当注重生产现场的设施与安全标志，在发电厂的房门口备用有担架、急救箱，厂房内挂有安全警示图、安全标志，突出表现生产现场的安全气氛。
（3）新日铁公司
新日铁公司考虑到管理和专业化水平，以及公司对经营环境变化反应不够灵敏的情况。也就是说，部长将要把重要的业务管理权限下授给各个团队的领导，团队领导和团队内的所有人员都属于"管理人”，没有职位、级别上的区别，他们密切配合和重协调更高于分工的方式，协同制定团队工作的决定，有效、灵活一体化地相互协作共同完成图案段任务的同时是以顾客为导向是整合企业的根本出发点过程来处理任务。
1.2.2国内钢铁企业安全管理模式
钢铁企业安全管理的体制和机制建设主要由各企业自行负责。近年来，不少钢铁企业在不断加强和改善安全管理工作。这几种安全管理模式曾经获得很多成功的经验，很大程度上提升了钢铁行业安全管理水平，使得安全管理模式的得以推进。
在我国，大中企业根据自己的经验教训形成了一些优秀的安全管理模式与安全管理方法，具体如下：
（1） 鞍山钢铁集团公司“0123”安全管理模式：
它是中国钢铁企业管理的一项重要成果，是鞍钢提取了传统企业管理的精华，吸取了国内外钢铁企业安全生产的成功经验，是多次被国家安全监督管理部门所肯定的科技成果。
0—重大事故为零的管理目标，员工伤亡事故为零，重大火灾、交通事故为零，职业病发率为零，摒除了“只要生产，就一定难免有事故”的旧观念。
1—第一把手为第一责任，生产线为主体的自主安全管理，强调实施生产线各级领导负责的安全生产责任制为核心，企业、部门的一把手去负责安全生产的问题。
2—岗位，班组标准化的双规建设，即在规定的时间内完成规定的任务。
3—开展三圈活动，即好的安全决策要具有可行性，安全决策实施者要具备一定的能力，和决策要受到员工的支持。
（2）莱芜钢铁有限公司的职业健康管理体系（AHSMS）
山东莱芜钢铁有限公司于2000年7月开始，在钢铁企业率先贯彻实施《OHSMS职业安全卫生管理体系标准》。山东莱芜钢铁集团（包括焦化厂）是首个获取“三证”ISO9000、ISO14000、OSH18000体系认证的企业。说明莱芜钢铁在安全生产，劳动保护、职业安全健康等方面做得很好。而且莱芜钢铁的职业健康安全管理体系具体是将PDCA原理用到钢铁企业中，循环螺旋式的不断提升，以尽可能达到零风险的目标。
（3）宝山钢铁股份有限公司的“FPBTC”安全管理模式
一流目标（1F）：争创世界一流的安全卫生水准；
二根支柱（2P）：安全、生产、质量一体化管理，以生产线为主体的自我安全管理；
三个基础（3B）：安全标准化作业为基础，班组建设为基础，设备定点检修制为基础；
四全管理（4T）：全面安全管理，全员安全教育管理，全过程跟踪管理，全方位事故预防控制管理；
五项对策（5C）：提高并增强综合安全管理措施，安全检查策略，风险辨识、评价与控制管理，信息网络安全体系对策，现代化管理方法。
1.2.3我国现行钢铁企业安全管理工作存在的问题
钢铁企业生产工艺极为复杂，重大危险源较多，生产过程中出现各种如爆炸、灼烫、打击等高能量的危险因素，因此极易发生重大事故。多方面的因素形成了这种局面，同时行业内的很多企业的安全管理模式没有发生任何大的改进，使得安全管理存中存在的各种问题均为解决。下面简单列举一些安全管理中存在的问题，如下：
（1）安全管理目标制定的不合理
安全管理的目标制定不合理的表现是：目标设定的过高或过低，使目标不具有可行性、不切合实际；目标含糊不清、不精确。
（2）安全生产责任制的构建与落实缺乏考审
制定了合理与具体的安全管理制度和生产责任制之后，对于执行力度和执行情况，没有进行跟踪考核、评审和监督。
（3）在贯彻安全生产法律法规方面不彻底
职工在安全生产方面的法律、法规认识薄弱，企业只是将安全生产方面的法律、法规以书面形式传达到各级领导和员工之间，法律法规的具体内容只能流于表面，使员工没有自主学习法律法规，对法律法规不明确同时也无法认真贯彻，对法律法规的贯彻落实和执行情况没有做到认真评审，对新技术新工艺的法律法规要求跟不上其发展进度。
（4）不恰当的推行现代安全管理方法
虽然一些企业拥有自己经验教训，同时也改进自己的管理模式，而且形成了新方法和新目标，提高企业的安全管理水平，但是这些也是少数企业。然而绝大多数钢铁企业自己的安全管理工作并没有没有做好，而且没有形成和思考企业的实际生产现状的安全管理方法。没有做好推广现代安全管理模式，因此在引进安全管理的方法时，也加没有头绪和好的心得。
（5）安全教育培训没有有效实施
培训的进行过程中，没有对员工进行层次分解培训以及专项技术的加强培训；对培训后员工培训内容的吸收与落实情况没有跟踪考核。使得安全教育培训经常开展，企业也投入了大量的人力物力进行培训却没有效果。
（6）缺乏沟通和交流
钢铁企业的制度大多是上下级之间的简单的信息传递，并没有使员工和领导之间的交流与沟通，为此促进不同人员之间的交流和沟通十分重要。通过交流和沟通，领导了解员工的工作方法，工作内容有效支持和改进的地方，而且员工更加明确自己努力的方向与任务。
鉴于此，综上所述，本文拟通过运用系统动力学、层次分析法和模糊数学来研究钢铁企业的安全管理问题。
1.3 本章小结
本章节主要介绍了国内外钢铁企业安全管理的现状，其中重点提及了国内一些知名的钢铁企业的安全管理模式如宝钢、鞍钢、攀钢等。同时还介绍了国外一些著名的企业的安全管理的模式如：杜邦“零事故”目标安全管理模式、挪威国家石油公司的“零”思维模式、斯伦贝谢（Schlumberger）公司的QHSE管理体系等。文章的最后简要说明了我国钢铁企业安全管理工作存在的问题。

第二章 钢铁企业安全管理理论和模式研究
2.1传统的企业安全管理理论
企业生产管理的重要组成部分包括安全管理，安全管理是一门综合性的系统科学。传统的安全管理理论包括有：系统工程理论、事故致因理论。
2.1.1系统工程理论
系统工程经过近五十年的发展，已经逐渐发展形成门学科，方法技术体系已经很庞大，它的理论体系仍然在发展过程中。在这里，重点介绍系统论、控制论、信息论。
（1） 系统论
系统论的核心思想是系统的整体观念。首先，把事物发划分为几个系统；对于整体而言，系统的简单相加并不能构成事物本省。各个系统之间也是有相互作用和影响关系的。其次，各个系统下，还存在着不同的要素，同样的道理，各个要素之间也是有相互作用的，也不是简单相加就能得到其对应的系统的。
（2）控制论
在管理工作方面，管理职能之一是控制。各级主人员需要根据事先确定的标准在发展中的需要去重新拟定的标准，与此同时在出现偏差时及时去纠正，以免偏差进一步的发展，和今后再次发生；因为组织内外环境的多变和组织的需要，在计划的实施过程中，对原计划进行修改或者重新制定再或者调整整个管理工作的程序。因此，控制工作是每个主管人员的职能。控制工作包括三个基本步骤：①确立标准；②衡量成效；③纠正偏差。
（3）信息论
信息论就是把信息的传递看做一种统计的现象进行考虑的，并且给出了计算通信信道容量的方法，这里重点介绍信息系统。广义上说的通信系统就是信息系统。信息系统的基本规律也应包括语义信息和语用信息。语法信息是信源输出符号的构造或者其客观特性所表现与信宿的主管要求无关，二语义则应考虑各个符号的意义，同样一种意义，可以用不同语言或文字来表示，各种语言包含的语法信息可以是不同的。概括起来，信息系统的基本规律应包括信息的度量、信源特性和信源编码、检测理论、估计理论以及密码学。
2.1.2事故致因理论
事故致因理论是从大量的事故中总结出来的，关于事故发生中，各个因素之间的相互作用关系。随着科学的进步和发展，事故致因理论也不断的革新，但是事故致因理论的根基没有变。这里就从最初的海因里希提出的事故因故连锁理论说起。下面就是对该理论的简单介绍。
海因里希是最早提出事故因果连锁理论的，他用这个理论阐明导致伤亡事故各种因素之间，以及这些因素与伤害之间的关系。该理论的核心思想是，伤亡事故的发生不是一个孤立的事件，而是一系列原因事件相继发生的结果，即伤害与各原因相互之间具有连锁关系。
海因里希提出的事故因果连锁过程包括如下五种因素：
第一，遗传及社会环境（M）。遗传及社会环境是造成人的缺点的原因。
第二，人的缺点（P）。即由于遗传和社会环境因素所造成的人的缺点。人的缺点是使人产生不安全行为或者造成物的不安全状态的原因。
第三，人的不安全行为或物的不安全状态（H）。这二者是造成事故的直接原因。
第四，事故（D）。事故是一种由于物体、物质或者放射线等对人体发生作用，使人员受到或者可能受到伤害的、出乎意料的、失去控制的事件。
第五，伤害（A）。即直接由事故产生的人身伤害。
上述事故因果连锁关系，可以用5快多米诺骨牌来形象的加以描述。如果第一块骨牌倒下（即第一个原因出现），则发生连锁反应，后面的骨牌相继被碰倒（相继发生），海因里希的事故因果连锁理论促进了事故致因理论的发展，成为事故研究科学化的先导，具有重要的历史地位。
2.2现代安全管理理论
2.2.1现代安全管理的方法及特点分析
第二次时间大战以后，西方管理理论与思想发展到达了第三阶段，同时科学管理理论也基本成熟，现在安全管理理论就是在这样的背景下发展起来的。在安全科学技术不断发转的背景下，现代的钢铁企业更加需要科学、高效、合理的安全管理方法与技术。对于现代安全管理的新观念，做出如下几点的概括为：
（1）安全是一门科学。安全是科学它不是常识。各门安全工程技术共同的理论基础是安全科学。经验证明，对于安全问题，从科学技术的角度出发，应用现代多种学科领域的知识和技术，才能得以有效的解决。
（2）系统安全的观念。在生产过程中，导致事故的原因有多方面的因素。所以，要从系统的整体出发，全面地观察、分析和解决问题，才可以实现系统安全的目标。
（3）预防事故的观念。现代安全管理是以预防事故为中心，进行预先的安全分析与评价，才能做到预测和预防事故。
（4）本质安全化的观念。本质安全化就是创造一个“本质安全”。本质安全化为现代工业的生产提供了相应的预防事故、保证安全的根本方法与发展的方向。
2.2.2 职业健康安全管理体系（OHSMS）与PDCA循环
（1）职业健康安全管理体系
OHSMS（Occupation Health and Safety Management System，职业健康安全管理体系）是20世纪80年代后期在国际上发展起来的现代安全生产管理模式，它与ISO900和ISO1400等标准化管理体系相似，同时都被称为后工业化时代的管理方法。OHSMS一般包括七个主要部分：初始状态评审；安全卫生方针；规划；实施与运行；检查与改进措施；审核和定期评审总结。它的循环有是企业整个管理体系循环下的一个子循环。企业通过OHSMS不断循环运行和完善。
（2）PDCA循环
PDCA循环也叫质量环，是管理学中的一个通用的模型，最早是由休哈特于1930年构想，后来在1950年它被美国质量管理专家戴明博士二次挖掘出来，同时加以广泛宣传和运用，主要体现在持续改善产品质量的过程。
①P（plan）计划，它包括方针和目标的确定与活动规划的制定。
②D（do）执行，根据已知的信息，设计出具体的方法、方案和计划布局；之后再根据设计和布局，进行具体运行，实现计划中的内容。
③C（check）检查，总结并执行计划的结果，分清楚哪些正确，哪些错误，明确效果，然后找出问题。
④A（act）修正，对检查的结果进行下一步处理，对成功的经验加以肯定，然后标准化。对于未解决的问题，应该提交给下一个PDCA循环中去解决。
2.3基于系统动力学的安全管理仿真建模基本理论
2.3.1系统科学理论
系统科学是以系统为研究对象的基础理论和应用开发的学科组成的学科群。它们归纳总结出了三大原理，也即反馈原理、有序原理和整体原理
（1）反馈原理
反馈就是由控制系统把信息输送出去，然后又把其作用结果返送回来，同时对信息的再输出产生影响，起到一定控制的作用，以达到预期的目的。这就是现代管理的反馈原理。
（2）有序原理
有序就是按照一定的顺序把系统中的各个因素按照一定的次序排列，做到不重不漏。这个一定次序可以是自己定义的次序，但是尽可能做到因素之间的相互作用时的看起来一目了然。
（3）整体原理
整体原理就是用整体的思想看问题，也就是常说的看做是一个系统。一般来说，系统应该有以下三个方面的含义：①一些具有组织的对象的集合，如银河系；②一种组织和规划对象的方法；③不同对象之间的关系的汇总。
2.3.2系统动力学是系统科学理论的分支
系统动力学是20世纪50年代美国麻省理工学院的福雷斯特教授提出的，系统动力学最早是被应用在工业管理，当时被称为工业动力学。后来，逐渐被应用在城市的综合研究，称为城市动力学模型。关于系统动力学理论和方法研究的经典著作是1961年Forrester出版的《工业动力学》。20世纪70到80年代是系统动力学发展的旺盛时期，也是系统动力学发展成熟的时期，应用范围遍及工业、农业、交通、能源、产品开发、城市规划、国民经济计划、人口、生态等多个领域，并且取得显著成果，进一步完善系统动力学的理论与方法。
系统动力学可以这样描述：“系统动力学是一门对信息反馈系统的动态结构与行为进行分析研究的学科，并建立系统内部结构的系统动力学模型，应用计算机仿真技术对系统的宏观行为进行分析，从而寻求解决问题的正确方法。”
系统结构决定系统功能这一思想，不是用随机事件或外部的干扰解释系统的行为特性，而是从系统内部结构着手，根据系统内部各组成要素之间因果关系反馈的特点，寻找问题的根源。系统动力学是一种从系统整体角度出发，针对系统中实际存在的问题，通过对影响因素进行估计和研究，对复杂系统进行研究的方法，不回避问题的复杂性。其基本观点可以概括为以下两方面：
（l）系统的结构和功能
系统是一个结构和功能相统一的整体，根据系统动力学观点，系统结构的内涵是指：第一，系统内部反馈回路的结构及其之间的相互作用；第二，构成系统的各子结构及其之间存在着相互制约的关系。可以用系统结构、功能表示系统的组成和行为特征，在一个特定条件下，系统结构和功能之间对立统一的关系可以相互转化的。因此，在对系统进行研究的过程中，应用重复交叉的方法对系统的结构和功能进行考察，而后建立模型。
（2）系统结构的描述
在社会经济系统中，反馈回路的三个基本组成分别是流位、流率和信息。在系统动力学中，应用反馈回路对复杂系统的结构进行描述，系统的功能和行为是通过反馈回路的交叉及相互作用形成的，同时，反馈回路的相互作用受环境变化的影响。根据系统的内部特点和性质，应用分解原理将系统分为若干个相关联的子系统，但通常只有部分子系统是重要的。
2.3.3系统动力学的安全管理仿真理论
当前国内外研究安全问题，有些通过管理手段解决了安全问题，主要采用的是一般的系统工程理论、事故致因理论与现代管理理论相结合的方法。随着科技的进步与发展，安全管理的复杂性与非线性也应该得到解决。在这里要把系统动力学运用到安全管理中去，利用系统动力学解决复杂问题的优越性来解决安全管理中存在的问题，要把系统动力学与安全管理相结合。
2.4本章小结
本章概括的介绍的钢铁企业传统的安全管理理论如：事故致因理论、系统工程理论，同时也介绍了现代安全管理理论如：职业健康安全管理体系、PDCA循环。接着文章概括的介绍了系统动力学和系统科学，重点阐述了系统动力学的安全管理仿真理论。最后本章得出结论，要把系统动力学运用到钢铁企业的安全管理中，并且理论上是可以建立相应的仿真模型。

第三章 钢铁企业安全管理的系统动力学研究
3.1钢铁企业安全管理影响因素分析
钢铁企业中存在很多的安全隐患，这里从人、机、环、管四大方面对钢铁企业安全管理水平的因素进行分析。
（1）人的因素
人主要是说，现场的所有人员，包括主管、生产员工、司机等一切人。人的因素是生产管理中相当大的难点，也是所有管理理论中极为重要的讨论点。各种不同的企业存在着不同的管理模式和方法。常见的有人员不按照规程引起的失误、松懈心理、冒险心理、感知延迟等。下面介绍一下人的因素的安全指标：
①千人死亡率=死亡人数/1000
②安全劳动量=安全投入总共时/总职工人数
③安全技术人员配备率=（安全专职人员/职工总人数）*100%
根据本文的量化要求，自定义一些安全指标：
④心理负担度=（有1-5岁孩子的职工人数+有生病老人的职工人数）/总人数*100%
⑤年请假率=（请假天数/365）*100%
这一切的人的因素指标都是来表述人的因素发生事故的概率，即人因发生率。
（2） 机器因素
机器因素指的是生产过程中所使用的设备、仪器、工具等还有一些辅助生产的用具。在生产中，设备的有序运作，工具的良好使用情况，都在无时无刻的影响着生产进度，同事也是产品质量的另一要素。常见的因素如防护装置、密封不良、刚度不够、设施本身安全性可靠性差等。这里经过量化自定义了一些机器因素的安全指标：
①机器受损度=（机器已使用年的/机器的使用年限）*100%
②机器恢复度=（年维修次数+年更换次数）/365*100%
③安全工作距离度=人的工作位置与高温液体的距离/安全距离*100%
机器受损度和机器恢复度这两个指标在后文中的风险率中有所体现，安全工作距离度对安全度有正反馈的作用。
（3）环境因素
环境因素是指生产作业环境中的存在的危险和有害因素。钢厂的工作和运营中往往会造成环境污染，最为常见的是大气污染和水污染。对于这些环境污染，应当做出相应的治理措施，因此也要投入相当的费用。在以往的安全管理指标中，常见的有环境污染达标率、排放达标率、处理率、综合利用率。这些指标对社会效益起到了正反馈的作用。
（4）法制监管
法制监管就是指用一些规定来限制人的操作。例如一些条例，可以处罚不按规程操作的工作人员。还有一些措施是用来预防的，例如安全教育培训。还有的可以用一些安全教育栏，对上下班的职工的安全意识起到教育作用。这些都对事故发生率是负反馈的作用。
经过以上分析，这里把钢铁企业安全管理系统分成了六个子系统进行分析，对此作出整体的一个系统图，如图3.1所示。

图3.1 钢铁企业安全管理系统总图
3.2系统动力学概述
3.2.1系统动力学基本概念
复杂系统的反馈过程是系统动力学研究的主要问题，系统的反馈机制在计算机中形式化的过程简单地说就是动力学建立模型的过程。它的主要功能也是向人们提供一种进行学习和决策分析的工具。
（1）反馈
系统内部各要素之间存在着相互关系、相互影响的复杂作用关系，因此，可以通过描述系统各要素的因果关系来描述系统各要素间的作用关系。简称因果链，如图3.2所示。

图3.2因果关系反馈图

“反馈”是指信息的传送与返回。两个以上的因果链经过首尾相连会形成环状，则称为因果反馈回路，如图3.3所示。由于因果链有因果之分，那么由这种带有极性的因果链串联形成的反馈回路也必然会有正、负反馈回路的区分。个数为偶数的负因果关系形成的反馈回路称之为正反馈回路；反之，为负反馈回路。

图3.3因果反馈回路
（2）反馈系统
正反馈回路主导的系统被称为正反馈系统，其特性是不稳定性和自增强特性。由于这种自增强作用，系统的发展也就没有一个相对稳定的目标，因此终将打破整个系统的平衡，同时正反馈系统也表现出了对应于自增强特性的不稳定。负反馈回路主导的系统被称作为负反馈系统，其特性是稳定性。
（3）延迟
通常来讲，原因并非立即就能产生结果。系统动力学中将延迟分为物质延迟和信息延迟。物质流的传输和流通过程中，从一处到另一处的转移需要一定的时间，这就出现延迟，这种延迟被称为物质延迟。同样，信息流中存在信息传送和接收的延迟，也即信息延迟。
3.2.2系统动力学的特点
（1）系统的一般特性
整体性和层次性：系统整体的结构和功能不是各部分结构的堆积和功能的相加。系统有整体性的同时，还具有层次和等级。
关联性：系统整体与部分、部分与部分、系统与环境之间存在着相互关系，包括物质、运动和信息之间相互之间的关系。SD描述系统使用的反馈因果关系是对系统关联性的进一步认识。
相似性：SD的相似性原则是系统的结构与功能都相似。现实中存在许多不同系统的动态行为与内部反馈结构的相似之处，系统动力学就是这样沟通了不同领域的系统规律和特性。
（2）复杂系统的特性
反直观性：复杂系统的原因和结果的关系并不是人们想象的那样直接，系统内部的反馈机制决定了系统因果联系的复杂性。
对变动参数的不敏感性：复杂系统明显的对系统内参数的变动不敏感。因此，即使在缺乏严密的基础数据情况下，研究者也可以通过估计参数的方法来研究复杂系统。
长短期效果的矛盾性：一般说当变更复杂系统内部参数时，所引起的短期与长期的影响、作用与效果，往往彼此是相反、相伴的。
3.2.3 系统动力学仿真建模基本方法
系统动力学的方法好多，这里重点介绍因果关系图、树形图、流图和仿真平台。
（1）因果关系图
因果关系图就是用图的形式描述系统变量之间相互影响与相互作用的关系。因果关系图是系统动力学模型的基础，它是在绘制流图和建立系统数学仿真模型之前使用。
如果事件A（原因）引起事件B（结果），那么AB之间就会形成因果关系。如果A增加会引起B增加，我们称AB构成了正因果关系；反之如果A增加引起B减少，那么AB也就构成负因果关系。如果回路中某个因素发生了变化，通过回路的作用使这样的变化增强，那么我们称之为正因果回路也称正反馈；反之，、则被称为负因果回路即负反馈，（详见图3.4所示）。

图3.4负反馈因果回路图
上述因果关系回路为：安全投入→+安全培训考核→+职工安全意识→-人为事故率→+百万吨死亡率→+事故及停工损失→+安全/产能投资比→+安全投入。此回路为负反馈回路，在安全投入增加的情况下，百万吨死亡率呈下降趋势。
对因果关系图图的另一种形式是树形图如图3.5所示

图3.5因果关系树形图
（2）流图
因果关系图无法反映系统各要素的特性，流图基本上用于刻画系统要素的性质与整体框架，用更为直观的符号描述了系统要素之间的相互作用关系。简单举个系统动力学流图的例子如图3.6所示。

图3.6系统动力学流图
因果关系图根据变量性质对变量名称做调整，可得相应的流图，如将图3.7所示：

图3.7企业基本库存系统流图
库存量是可积累的状态变量，其状态只由订货速率和消费速率这两个速率变量决定，为更好掌握库存动态信息以制定订货政策，从而使库存量更接近期望库存，其系统流图中引入库存偏差这一辅助变量。其中，订货速率由库存的调节时间和库存偏差决定，库存调节时间、期望库存和消费速率可看成是数值不变的常量。
（3）仿真平台
仿真平台是指在计算机中对以上各种图形进行仿真。本论文采将采用Vensim软件对钢铁企业安全管理进行仿真。
3.3钢铁企业安全管理系统动力学模型的建立
3.3.1钢铁企业安全管理系统因果关系图和因果关系树形图
根据上述对钢铁企业安全管理系统中各个影响因素的关系和相互影响分析，即可利用系统动力学仿真软件Vensim，做出钢铁企业安全管理系统的因果关系图，如图3.8所示。

图3.8 钢铁企业安全管理系统因果关系图

图3.9钢铁企业安全管理因果关系树形图汇总图
为从整体上分析钢铁企业安全管理系统中各个影响因素之间的因果关系。用Vensim软件中自带的树形图分析工具，对上述钢铁企业安全管理系统的因果关系图进行分析，可以得出各个变量与各自的自变量和因变量的因果关系，做出其因果关系树形图汇总图，如图3.9所示。
3.3.2系统动力学对四大因素进一步分析
（1）人的因素
前文中已经对人的因素进行了简单分析，这里做进一步分析。人的因素就是人的操作过程中出现种种失误引起的事故，通常事故时危机到人的生命安全和设备的财产安全。因此加强对人的因素的安全投入会带来较为可观的安全效益。
对此可以做出简单的一个因果关系图。对于家庭中有1-5岁孩子的职工以及家中有生病老人的职工可以安排到较为简单的操作的工作中得以降低事故发生率，安全度较低的工作环境中的操作可以全部由安全专职人员进行工作提高安全度，每年都多次开展安全教育活动以增加工作人员的安全意识可以起到降低风险率的作用。

图3.10人的因素系统因果关系图
安全管理投入→-心理负担度→+事故发生率→+风险率→-安全产出→+安全效益→+安全投入变化率→安全管理投入
安全教育投入→+安全意识→-风险率
安全劳动量投入→+安全度→-风险率
如图3.10所示
（2）机器因素
机器是钢铁企业运行的载体，没有机器就等于没有了运作。事故的出现通常也是机器造成的，机器伤人也是常有的事故现象。机器运行的时间久了会出现一定的损耗和磨损，此时机器的安全度就会降低 。对机器定期的检修和零件的更换可以提高机器的寿命同时提高安全度从而降低事故发生率。机器的运作是需要人的操作，人员工作场地与机器运作的距离更远的话就能提高人的安全度，前文中的量化结果中的安全工作距离度得以体现。
安全设施投入→+机器受恢复度→+安全度→-事故发生率→+风险率→-安全产出
安全技术投入→+安全工作距离度→+安全度→-事故发生率→+风险率→-安全产出
如图3.11机器因素系统因果关系图所示

图3.11机器因素系统因果关系图
（3）环境因素
钢铁企业的生产运行工作中能够排放出各种具有污染环境的污气和废水，对此要做出相应的控制。钢铁企业里面排出的废水和污气都会对周围环境有污染，此时会影响到周围的村民的生活问题，这就容易形成社会问题，在这里就会存在对应的社会效益，同时宣传设施的投入可以提高人们的安全意识以降低事故发生率。
宣传设施投入→+安全意识→-事故发生率→-社会效益→+安全产出→+安全效益
宣传设施投入→+环境污染达标率→+社会效益→+安全产出→+安全效益
如图3.12环境因素系统因果关系图所示

图3.12环境因素系统因果关系图
（4）法制监管
没有规矩不成方圆，为此钢铁企业也是需要制定一些条例来限制人的工作状体，比如身体不适的员工禁止进入炉膛室。这些条例对人的管理可以有效降低事故发生率，同时也可以对人的工作状态起到一个促进作用。
安全投入→+法制监管→+人的管理→+人的工作状体→-事故发生率→-安全度→+安全产出→+安全效益
如图3.13法制监管因素系统因果关系图

图3.13法制监管因素系统因果关系图
3.3.3系统动力学流图模型中的变量及其符号表示
因果关系图和因果关系树形图完全不能表示不同性质变量之间的差别，同时也不能进行量化的模拟分析。为了进行系统动力学的仿真研究，我们还需建