煤炭企業安全投入優化分析

邢媛媛，張飛飛

（太原理工大學陽泉學院，山西 陽泉 045000）

煤炭企業安全投入優化分析

邢媛媛，張飛飛

（太原理工大學陽泉學院，山西 陽泉 045000）

煤炭企業投入不足和不合理是造成當前我國煤炭企業安全生產形勢嚴峻的主要原因。作者提出了煤炭企業安全投入決策的優化模型，對煤炭企業安全保障度的量化、安全投入數量的確定、安全投入方向的選擇、安全投入結構的安排等一系列問題，進行了研究，提出了自己的觀點，對煤炭企業安全投入的理論與實踐有借鑒意義。

安全投入；安全保障度；優化

1 安全投入與安全成本的關系

安全投入是指為了提高企業的系統安全性，控制危險源，提高作業安全系數，改善作業環境、消除事故隱患，治理塵毒作業區的全部費用。安全成本是指實現安全所消耗的人力、物力和財力的總和。安全成本包括為保證安全而支出的一切費用和因安全問題而產生的一切損失費用之和。因此，在煤炭生產中發生的與安全有關的費用和損失，對其單獨核算、研究和匯總，總稱為安全成本。企業安全成本由安全投入和安全事故經濟損失兩部分構成。

2 安全投入優化流程

2.1 煤炭企業安全保障度的量化

在不考慮地質條件、開采條件和自然災害條件等因素的影響下，度量安全保障度的指標是“煤炭產量”與“事故損失費用”總和。

煤炭企業安全保障度=煤炭產量/事故損失費用

“煤炭企業安全保障度”用“煤炭產量”與“事故損失費用”的比值衡量，表明用“多少安全事故代價”實現了“這么多產出”的經濟意義。其比值越大，說明用“較少的代價”實現了“更多的產出”。

2.2 安全事故損失模型的建立

事故損失包括直接經濟損失和間接經濟損失兩部分。建立安全事故經濟損失模型如下：式中：Y為安全事故經濟損失；pi（i=1，2，…）為對第i項因素的安全投入量；R為表示當時企業的職工人數數量；Q為企業當年生產總產值；t為時間變量，用以表示技術進步情況。

函數式（1）應滿足以下三個條件：

第一條件 Y=F（p1，p2，…，pn，Q，R，t）＞0；

第三條件

即各安全分項項目投入對整個系統的安全具有無限重要性。

2.3 安全投入非線性優化模型的建立

安全成本（C）等于安全投入總額與安全事故經濟損失之和。

因此，建立安全事故損失不超過k條件下，可建立安全投入非線性優化模型如下：

2.4 安全投入最優化模型求解

安全事故經濟損失模型函數式（1）為一般非線性函數，安全投入優化模型式（3）是有約束的非線性多元函數，可借助Lingo軟件對模型求解，在達到預期安全保障度的條件下，得出企業對各安全項目最優投入分量pi（i=1，2，…）,以及企業最優安全投入總量。

3 應用實例

3.1 研究對象基本情況

該煤炭企業屬國有大型煤炭企業。礦井水文地質條件簡單，煤系巖層含水性弱，開采技術條件優越，屬高瓦斯礦井。安全上建立了KJ90安全監控系統及束管監測系統。礦井設計能力為400萬t/a。

3.2 安全保障度與安全成本的關系

經過調查取得有關該礦1998-2008年的安全成本、煤炭產量資料，對其進行整理，結果如表1所示。

表1 該礦安全成本構成

3.2.1 安全損失費用與安全保障度關系及其擬合曲線

根據該礦安全損失費用和安全保障度的資料，輸入STATA軟件，得到擬合曲線見圖1。

由圖1擬合結果表明：隨著安全保障度（x）的提高，安全損失費用（y）呈逐漸減少的趨勢，即在煤炭企業實際生產中事故發生的數量和頻率以及損失隨著保障度的提高是逐漸減少的。

3.2.2 安全投入與安全保障度關系及其擬合曲線

根據該礦安全投入和安全保障度的資料，輸入STATA軟件，可得結果見圖2。

圖1 安全損失費用與安全保障度的擬合曲線

圖2 安全投入與安全保障度的擬合曲線

由圖2可知，該煤炭企業的安全投入與安全保障度的關系可以劃分為三個階段，安全保障度提高的速度明顯減慢，但始終保持在0.4左右。可見，只有安全投入達到一定規模時才能起到提高安全保障的作用，但并不是安全投入越多越好。

3.3 安全投入非線性優化模型的建立

經過調查取得該礦1999-2008年間的各項的安全投入資料，如表2所示。

表2 該礦1999-2008年的安全投入資料

根據表中的數據，利用STATA軟件對企業安全投入額與事故經濟損失的自然對數進行多元線性回歸，從而得到該企業安全事故損失模型：

企業安全成本C等于安全投入總額與安全事故經濟損失之和。

建立企業在確保事故經濟損失不超過k（萬元）的條件下，追求安全負擔最小化的安全投入優化模型：

3.4 K值的確定

根據該煤炭企業2009年生產預計和整個煤炭企業發展戰略規劃，在2009年投入安全資產和管理費用5 500萬元，可以確定該煤炭企業的安全保障度應為0.471左右。可得安全損失費用為750萬元左右。根據安全保障度的定義可得，安全保障度為0.471時，產量為353.25萬噸。該礦的設計產能為400萬噸，將安全保障度提高為0.5，則每年安全資產和管理費用投入應為5800萬元左右。因此，將K值確定為700萬元。

3.5 安全投入模型最優化求解

下面用lingo軟件處理有約束的非線性多元函數的優化問題。取K=700萬元，計算得出該煤炭企業最優投資額為5 045.115萬元，最優的投入分配投資方案為p1=2 246.541萬元，p2=577.7139萬元，p3=526.91萬元，p4=1 083.856萬元，p5=610.0945萬元，企業期望的安全成本為5745.115萬元。即企業按此分項投資方案，安全投入5 045.115萬元，可在事故損失不超過700萬元的前提下，實現該煤炭企業安全成本最小化5745.115萬元。

4 總結

本文所構建的安全投資最優化模型有很強的實用性和優越性，特別是對大型煤炭企業進行正確有效的安全總投資和安全分項投資計劃和決策，提供依據。該煤炭企業是現代化高產高效礦井，安全程度在同行業中較高，但是從其1999年到2008年的安全投入中可以看到，投入總額逐年增加，但安全事故控制效果并不顯著。從模型可看出，企業歷年在生產安全方面的投入較多，而忽視技術研發的投入；在企業安全管理投入較多，特別是勞保用品和安全管理人員日常開支占很大部分，且逐年遞增速度很快，而安全教育培訓費用所占比例較少。因此，安全投資決策的正確選擇是企業改善安全狀況的主要途徑。

[1] 羅云.安全經濟學[M].北京：化學工業出版社，2004.3:3-58.

[2] 王大業，王琦.安全投資優化分配模型的建立及其應用[J].數學的實踐與認識，2002，32（6）:3-4.

[3] 李雅瓊，楊世勇.煤炭企業安全成本的界定問題探討[J].內蒙古煤炭科技，2008（5）:2-5.

[4] Gambatese J,Hinze J,Haas C.Tool to design for construction worker safety[J].Journal of Architectural Engineering,ASCE,1997（3）:32-41.

[5] 周維，葉義成，周德紅.煤炭企業安全成本與安全投資比例優化分析[J].工業安全與環保，2007，33（9）:3-5.

Abstract:The optimization model of safety investment decision-making is presented.The author also studies the quantization of safety insurance degree,determination of investment quantity,selection of direction,and arrangement of structure,which is beneficial to theory and practice of safety investment in coal enterprises.

Keywords:safety investment;safety insurance degree;optimization

編輯：劉新光

Optimization Analysis on Safety Investment of Coal Enterprises

XING Yuan-yuan,ZHANG Fei-fei

（Yangquan Institute,Taiyuan University of Technology,Yangquan Shanxi 045000,China）

TD79

A

1672-5050（2010）08-0036-03

2010-04-23

邢媛媛（1981—），女，山西原平人，碩士，助教，主要從事安全經濟及安全評價。