基于6SIGMA理論的高校實驗室安全管理

陽富強，謝程宇，黃 萍，林曉航

（福州大學 環境與資源學院，福建 福州 350116）

高校實驗室是進行科學研究與人才培養的重要基地，在提升學生的創新實踐能力方面發揮著積極作用[1]。為響應國家一流實驗室建設號召，各高校愈發重視實驗室整體建設規模及水平[2]。由于實驗室內存放危險化學藥品、大型儀器設備、壓力容器等，若安全管理不到位，極易造成實驗室安全事故[3]。實驗室安全關系到廣大師生的人身安全、公共財產安全與社會環境安全，一旦出現問題后果不堪設想[4]。隨著國內高校實驗室規模不斷擴大，實驗室安全管理形勢愈加嚴峻。有關統計表明，火災及爆炸事故是實驗室安全事故的主要類型[5]，如2015年4月，江蘇某高校化工實驗室發生火災爆炸事故，造成5人受傷、1人死亡；2016年9月，上海某高校化學化工與生物工程實驗室發生火災爆燃事故，造成2名學生重傷；2018年12月，北京某高校環境工程實驗室發生爆炸事故，造成3人死亡。以上高校實驗室安全事故給社會造成了一定的負面影響。

目前，高校實驗室安全管理仍存在一些問題，如實驗室人員安全意識薄弱、實驗室安全監管與管理工作不落實、實驗室安全責任主體不明確、實驗室場地規劃不到位、學習區和實驗區未明確劃分、實驗室人員缺少安全知識培訓等。因此，為保障高校實驗室師生員工安全，須構建高效、統一的安全管理體系。

6SIGMA理論是一種評估方法，其最初應用于企業管理，能很好地保證企業客戶服務，追求生產“零缺陷”。本文嘗試將 6SIGMA管理應用于高校實驗室安全，旨在減少實驗室安全隱患，追求實驗室本質安全，有效提升實驗室安全管理水平。通過構造6SIGMA理論的 DMAIC模型，以無事故發生為目標，研究分析高校實驗過程中的潛在事故風險[6]，由此提出優化實驗室安全管理方案，為改進高校實驗室的安全管理工作提供依據。

1 6SIGMA基本理論概況

1.1 6SIGMA管理理論

SIGMA水平是檢驗服務及產品是否達到客戶需求的指標。當 SIGMA水平越低，該服務及產品達到客戶需求的概率越低；當 SIGMA水平越高，服務及產品則更可能滿足客戶的需求[7]。6SIGMA水平的合格率很高，當服務及產品的指標達到6SIGMA水平時，其服務及產品的合格率將高達99.999 66%[8]，接近零缺陷。因此，6SIGMA管理理論常用于評價企業的服務水平及產品狀況，確保企業正常生產。將6SIGMA管理理論應用于高校實驗室安全管理中，通過6SIGMA水平定量分析實驗室安全績效，能夠有效找出高校實驗室管理工作中存在的各種缺陷。同時，以高校實驗室事故統計資料為基礎，追求實驗室人員“零傷亡”，通過分析主要影響因素及其原因，改進、優化實驗作業流程，保證高校實驗室各項工作順利開展，追求實驗室系統的本質安全。

1.2 DMAIC模型

DMAIC模型在6SIGMA管理理論中有5個環節，分別對應界定（define）、測量（measure）、分析（analyze）、改善（improve）和控制（control）。將DMAIC模型結合6SIGMA管理理論應用于高校實驗室，模型中5個環節能循環使用，每個循環過程能確保實驗室作業安全水平的進一步提升，每次循環將構成一個整體的螺旋式上升過程[9]，高校實驗室DMAIC模型流程如圖1所示。

界定環節是根據實驗室作業的實際情況，找出造成事故的主要影響因素，該環節選取安全管理工作中的最主要影響因素。測量環節以定量方式評價危險源管理現狀。分析環節需要找出事故原因，分析采集到的相關數據，找出對實驗室安全管理水平影響最顯著的危險源因素，該環節需要使用分析工具準確找到關鍵影響因素。改善和控制環節則是經過界定、測量、分析三個環節后，確定影響安全管理水平的關鍵影響因素，在此基礎上提出有針對性的改進方案，并用于高校實驗室安全管理工作。基于6SIGMA管理理論的DMAIC模型的主要流程如下：

圖1 高校實驗室DMAIC模型流程圖

（1）確定高校實驗室最主要的事故類型，將主要事故類型作為分析對象；

（2）收集數據，確定實驗室安全改進目標；

（3）分析數據，確定事故主要影響因素；

（4）提出針對影響因素的改進措施，保證改進措施的有效性及可靠性。

2 高校實驗室DMAIC模型

2.1 確定高校實驗室主要事故類型

2015—2017年，高校實驗室事故類型主要分為火災爆炸事故、危險化學品及毒物泄漏事故、機械傷人事故及觸電漏電事故。其中，火災爆炸事故類型所占比重78%，是高校實驗室最典型的事故類型[10]。因此，選定火災爆炸事故作為主要事故類型進行分析，以火災爆炸事故為例，研究高校實驗室6SIGMA安全管理方案，同時確定關鍵特性指標Y（火災爆炸事故發生起數）。

2.2 安全績效評估

在應用6SIGMA管理方法前，需要測量高校實驗室當前的安全績效，定量評價事故對于實驗室安全狀況的影響程度。依照6SIGMA管理理論，建立高校實驗室火災爆炸事故的6SIGMA管理工作流程表。例如，某高校實驗室在200次安全檢查中，發現了114個不安全因素，其安全績效水平計算流程見表1。

表1數據顯示，該校實驗室的短期6SIGMA水平=3.3，即高校實驗室現有的安全績效水平為 3.3 6SIGMA。因此，有必要找出引發事故的關鍵影響因素，控制事故危險源，提出安全管理改進措施，確保高校實驗室的安全績效水平達到6SIGMA。

2.3 關鍵影響因素分析

通過整理安全績效評估階段的數據，進行統計分析，找出造成火災爆炸事故的關鍵影響因素。運用故障類型影響分析法（failure mode and effect analysis,FMEA），找到高校實驗室管理工作的安全失效模式，并系統、有效地識別事故致因模式。在此基礎上，建立FMEA分析表，確定高校實驗室火災爆炸事故的潛在關鍵影響因素X。由實驗室安全管理人員、實驗室作業流程監管人員及5人專家組共同確定出高校實驗室火災爆炸事故的嚴重度系數S、頻度系數O及不易測量度D，風險系數（RPN）公式如式（1）

其中，嚴重度系數S、頻度系數O、不易測量度D及風險系數的結果見表2。

表1 實驗室安全績效水平計算流程表

表2 高校實驗室關鍵活動故障類型影響分析表

由表2可知，按照風險系數（RPN）大小，確定導致高校實驗室火災爆炸事故的3個最主要的影響因素分別為：高溫高濕度天氣（X1）、安全基礎設施、報警裝置及防護設備（X2）、實驗室安全管理制度（X3）。

2.3.1 高溫高濕度天氣（X1）

通過研究一個年度的高校實驗室火災爆炸事故發生情況，可得知事故主要集中在4—6月和8—10月，而11月到次年2月之間，火災爆炸事故的發生概率較低。出現這種現象的原因是4—6月天氣變化快、忽冷忽熱，實驗室的物品及藥劑未有效保存，極易造成物品損壞、藥品變質，不利于開展后續的實驗并帶來造成事故的隱患。隨著7月天氣變熱，高溫高濕天氣來臨，實驗室事故率隨之上升。高校實驗室存有大量的實驗設備及實驗藥品，而高校實驗室空間比較狹小，同時未配置齊全通風裝置和室內空調設備，因此高校實驗室發生火災爆炸事故的概率提升。夏天高溫酷暑天氣更容易導致實驗作業人員的疲憊、困乏，從而增加事故發生概率。

同時，分析一天內24 h高校實驗室火災爆炸事故規律，事故主要發生在下午 13:00—16:00點和凌晨0:00—2:00點。高溫天氣下，室外溫度通常在下午14:00點時最高，而下午13:00—16:00點是一天最熱的時間段，因此實驗室內部的溫度同樣達到一天的峰值；在高溫環境下，人員容易疲勞，極易導致實驗室火災爆炸事故的發生。此外，凌晨0:00—2:00點也是高校實驗室事故高發的時段，由于大多高校實驗繁雜，為加快實驗進度，時常在凌晨時段開展部分實驗作業，而實驗作業人員在凌晨0:00—2:00點非常容易疲憊，從而增加了事故發生的概率。

2.3.2 安全基礎設施、報警裝置及防護設備（X2）

國內一些高校缺少對實驗室安全基礎設施、安全報警裝置及防護設備的建設與規劃，因此實驗室安全建設及安全經費在根源上存在問題。多數高校不定期改善實驗室儀器環境，但未能及時更換、升級實驗室設施，往往不注重配置的安全設施，因此存在由于設計問題帶來的安全隱患。如實驗設備及裝置的放置未達到安全距離要求、實驗室環保措施不到位、實驗室內的廢棄物排放不達標、實驗室報警設備未及時更換、個人防護設備質量問題等[11]。高校實驗室安全應從源頭抓起，實驗室的場地設計及規劃都是以安全為主，同時按照實驗室需求合理配置實驗室的基礎設施、儀器裝置，將現代化技術運用在高校實驗室基礎設施的規劃建設中[12]。

一些實驗室的安全報警設備不齊全，無法及時掌控安全動向。一些實驗室缺少紅外防護監控系統，滅火設備不齊全（滅火器配備不足、滅火器已過期未更換），未采用全天候監護方式，不能很好地減少與實驗室無關人員進入實驗室等。 有的實驗室未給大型設備安裝電流保護裝置及視頻實時監控裝置，當出現使用大型設備過程中電流過大的現象時，無法自動報警，易導致因停電造成的設備損壞及報廢情況。

實驗室未能提供必需的防護設備及救助設備。一些實驗室未能配備齊全防毒面具、護目鏡、醫療急救箱、緊急噴淋裝置等必要的救助設施等。一旦發生燒傷、燙傷等事故時，很難及時給予救治，若發生火災爆炸事故，就更難提供必要的救護。

2.3.3 實驗室安全管理制度（X3）

近年來，一些高校實驗室安全管理制度不完善，未能設立專門的安全管理職能部門，致使其他多部門在安全管理方面職能相互交叉、管理不統一。同時，還存在安全管理制度缺失、安全檢查不及時、安全責任分配不明確等問題[13]。目前，多數高校通常設立保衛部門作為高校實驗室的安全管理部門，因此開展安全管理工作時，缺少實驗室安全管理人員，給高校實驗室的安全管理工作帶來一定困難。此外，多部門管理實驗室安全工作，容易出現職責不明確，溝通協調困難等問題。因此，需要建立科學合理的實驗室安全管理制度，為進一步建設高校實驗室的安全文化奠定基礎。

隨著國內高校招生規模的擴大，實驗室常出現超負荷運轉的情況，導致實驗室管理人員緊缺，使得安全管理制度缺乏監督，各項安全條款難以落實，不利于實驗室安全運行。此外，高校還存在重科研、輕安全的現象，一些師生的安全意識比較淡薄，因此需要進一步加強實驗室安全教育。

2.4 主要影響因素改進措施及控制方法

2.4.1 改進措施

分析導致事故發生的主要影響因素后，提出改進措施，具體見表3。

2.4.2 控制方法

經過分析環節后，控制高校實驗室安全管理方法可以使用安全檢查表法。分別列出實驗室環境、實驗設施、實驗設備三個檢查單元的檢查項和存在的問題，發現實驗室中存在的安全隱患，以保證實驗室安全狀態符合實驗室管理準則。高校實驗室安全檢查的具體內容見表4。

表3 主要影響因素及改進措施

表4 高校實驗室安全檢查表

根據表 4，在每次開展實驗室安全檢查后，應及時更新改進安全檢查表，確保安全檢查表更具指導意義，保持實驗室工作的有效性。將成熟的6SIGMA管理理論應用于高校實驗室中，能夠提升高校實驗室的安全管理工作效率。

3 結語

結合高校實驗室安全管理現狀，以火災爆炸事故為例，運用6SIGMA管理方法，建立DMAIC模型，并將6SIGMA管理理論應用于高校實驗室，分別從界定、測量、分析、改善和控制5個環節進行研究。根據研究結果，發現導致火災爆炸事故的3個主要影響因素為高溫高濕天氣、安全報警裝置及防護設備、實驗室規章制度。將6SIGMA管理方法應用于高校實驗室安全管理，運用DMAIC模型發現引起事故的主要影響因素。結合實驗室安全管理現狀，提出改進措施，構建適用于6SIGMA管理理論的高校實驗室安全管理文化。