基于系統動力學的高校消防安全管理研究

孫洛浦 劉紀達

(1.大慶市消防救援支隊，黑龍江 大慶 163000；2.哈爾濱工業大學 經濟與管理學院，黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

高校消防安全管理工作一直以來都是高校安全管理和政府消防安全監管領域的重點內容，國家各部委也從多個層面做出部署、提出要求。2009年7月，公安部與教育部聯合發布《高等學校消防安全管理規定》；2017年1月，教育部編制并下發《普通高等學校消防安全工作指南》；2017年10月頒布《消防安全責任制實施辦法》，進一步從政府教育部門和高校主體2方面明確高校消防安全管理工作的行業主管責任和單位主體責任；2019年4月，教育部結合發展實際發布《關于做好高等學校消防安全工作的通知》。當前，高校消防安全管理工作雖取得一定成效，但部分高校火災隱患未能及時消除、火情火災時有發生。在實際工作中，仍存在消防責任落實不到位、安全防范工作不扎實、巡查巡檢制度不完善、設施設備更新不及時、宣傳教育開展不全面等問題。

做好高校消防安全管理工作、提升高校消防安全水平，對保護師生生命財產安全、維護消防安全形勢穩定、營造良好育人環境、保障教育事業穩步發展具有重要的現實意義。現階段，國內有關高校消防安全管理的研究論文多以消防安全隱患與安全現狀分析和提出相應的對策建議為主，尚缺乏從理論視角出發的量化研究。高校消防安全管理存在較為多元化的分支內容，本文將從系統思維出發，構建高校消防安全管理系統動力學模型，并通過仿真分析進一步識別不同投入比例下高校消防安全管理水平的實時狀態和發展趨勢，研究結論將對提升高校消防安全管理水平具有一定支撐作用，可為高校管理者、教育部門、消防機構在進行安全管理決策時提供依據與參考。

1 研究路線及分析方法

高校消防安全管理系統包括多個影響高校消防安全水平的子系統和影響因素，本研究將以系統動力學的視角剖析高校消防安全系統，構筑高校消防安全管理的系統動力學模型，其建模分析過程示意圖，如圖1。具體步驟如下：首先結合文獻分析、專家訪談和實地調研情況，梳理得到高校消防安全管理系統需求，在此基礎上確定系統動力學模型邊界；其次，進行高校消防安全管理系統的機構分析，繪制因果關系圖和存量流量圖；再次，結合實際案例情況，確定系統動力學(Systen Dynamics,SD)模型方程的相關系數和常數取值；最后，進行系統動力學模型仿真分析，并結合研究結果進一步對模型進行優化。

圖1 研究路線Fig.1 Research route

2 高校消防安全管理系統動力學模型

2.1 高校消防安全管理系統的子系統及影響因素

研究根據文獻閱讀和實地調研情況，并結合公安部令第28號《高等學校消防安全管理規定》、教育部辦公廳《普通高等學校消防安全工作指南》中所規定的高校各級組織應履行的消防安全職責內容，提出構成高校消防安全管理系統的子系統，主要包括:消防組織管理子系統、消防設施建設子系統、人員素質發展子系統和安全環境氛圍子系統，如圖2。同時，研究結合實際案例與專家意見，確定影響高校消防安全管理水平的指標體系，見表1。其中，消防組織管理子系統主要受消防檢查巡查情況、消防安全規章制度、消防預案編制情況、日常消防演練情況和消防安全培訓情況影響；消防設施建設子系統受到消防器材產品更新、消防設施維護保養、科技信息設備配置、安全指示標志設置等因素影響；人員素質發展子系統受安全管理人員素質水平、教師學生安全意識水平、人員消防技能掌握水平影響；安全環境氛圍子系統主要包括高校消防安全文化氛圍、高校危險源設置及布局2方面影響因素。

圖2 高校消防安全管理系統構成Fig.2 The composition of fire safety management system for colleges and universities

表1 高校消防安全管理的影響因素Tab.1 Influencing factors of fire safety management of colleges and universities

2.2 高校消防安全管理系統的因果關系圖構建

研究結合高校消防安全管理子系統構成和影響因素，從投入產出角度分析高校消防安全管理系統中各要素間的影響和關聯關系，并據此確定該系統中存在的9條主要反饋回路，利用Vensim軟件繪制高校消防安全管理系統的因果關系圖，如圖3。

圖3 高校消防管理系統的因果關系圖Fig.3 Causality diagram of fire safety management system for colleges and universities

在系統內，高校消防安全管理總投入主要包含規章制度建設投入、消防管理及檢查投入、預案編制及演練投入、設備維保更新投入、科技及信息化投入、管理人員培訓投入及消防宣傳教育投入等7個方面。隨著各方面安全投入的變化，高校消防安全管理各子系統水平在水平時間上產生一定的變化量，并在一定的條件下作用于高校消防安全管理水平，使其達到理想狀態。

其中，預案編制及演練投入、消防管理及檢查投入、規章制度建設投入對消防組織管理子系統具有正向影響；設備維保更新投入、科技及信息化投入對消防設施建設子系統具有正向影響；管理人員培訓投入、消防宣傳教育投入對人員素質發展子系統具有正向影響；消防宣傳教育投入對安全環境氛圍子系統具有正向影響。同時，隨著高校消防安全管理水平的提升，其安全投入需求將隨之降低并反饋于高校消防安全管理總投入。此外，由于高校包含理化實驗室、設備運行場所等消防安全重點場所及實驗用品、化工原料等易燃易爆品，其存放位置、數量等情況及布局會對安全環境氛圍子系統產生一定的負向影響。

2.3 高校消防安全管理系統的存量流量圖構建

在繪制的系統因果關系基礎上，結合系統中各變量及影響因素的自身性質，研究構建高校消防安全管理系統存量流量圖，如圖4。其中，高校消防安全管理水平是存量變量(Box Variable)，高校消防安全管理水平變化量是速率變量(Rate),高校消防安全管理投入、高校消防安全需求系數、危險源影響系數、各分支投入變量、各子系統水平變化量、各子系統水平衰減量等18個變量為輔助變量(Variable)，高校安全總投入、消防安全投入占比、各分支投入轉化率等18個變量為常量(Constant)。

圖4 高校消防管理系統的存量流量圖Fig.4 Stock flow chart of fire safety management system for colleges and universities

3 高校消防安全管理系統的模擬仿真

3.1 模型參數與變量方程的確定

研究人員實地前往H省H市的6家高校開展調研工作，收集到高校消防安全管理日志4份、學院及宿舍等建筑內消防安全管理記錄17份，并回收向高校消防安全管理人員發放的調查問卷37份。在此基礎上，結合高校消防安全管理相關定量研究成果，運用層次分析法計算，得出高校消防安全管理系統動力學模型中的相關參數，包括模型變量方程系數及常數變量取值，結果經整理后，見表2、3。其中，需要說明的是：各子系統及相應影響因素通過高校消防安全管理投入形成變化量，以實現整體高校消防安全管理能力的增長；組織管理變化量、人員素質變化量、消防設施變化量、安全環境變化量在隨時間變化時，存在一定的延遲效應，由DELAY1一階延遲函數進行表示，延遲時間為4個月；危險源影響系數、人員素質衰減量、組織管理衰減量、消防設施衰減量、安全環境衰減量等5個輔助變量與仿真時間增長呈非線性關系，由WITH LOOKUP表函數形式給出。

表2 高校消防安全管理系統模型變量及變量方程Tab.2 The model variables and variable equations of fire safety management system model for colleges and universities

3.2 系統仿真的投入方案設計

該部分模擬仿真分析，將通過改變高校消防安全管理總投入在7個分支投入上的比例，著重分析不同消防安全管理投入方案下高校消防安全管理水平的變化趨勢。通過梳理實地調研情況，發現目前高校消防安全管理投入方向基本集中于消防管理及檢查投入、設備維保更新投入和消防宣傳教育投入3個方面，而在規章制度建設方面的投入則普遍較少。因此，結合高校消防安全管理實際，研究設計6種不同的高校消防安全投入方案，具體分配情況，見表4。

表4 高校消防安全管理投入方案及取值Tab.4 The investment solution and value of fire safety management of colleges and universities

其中，方案1表示除規章制度建設投入較少外，其他6方面均等投入的情況。方案3、方案4、方案5分別表示高校在消防管理及檢查、設備維保更新和消防宣傳教育3個方向依次實施重點投入，相應的其他6方面投入保持一定的平均分配。方案2與方案6則顯示出高校消防安全管理中實施按需分配的投入策略，即在方案1的基礎上，適當增加消防管理及檢查、設備維保更新和消防宣傳教育的投入比例，同時保持對另外4方面的平均投入。根據以上方案，在仿真周期48個月、步長1個月的條件下，得到不同安全投入方案下的高校消防安全管理水平變化量與高校消防安全水平的動態仿真結果，如圖5、6。

表3 高校消防安全管理系統模型常量參數Tab.3 Constants of fire safety management system model for colleges and universities

圖5 高校消防安全管理水平變化量模擬仿真結果Fig.5 Simulation results of change value of fire safety management level of colleges and universities

圖6 高校消防安全管理水平模擬仿真結果Fig.6 Simulation results of fire safety management level of colleges and universities

3.3 仿真輸出結果分析

(1)平均分配的投入方案或僅偏向單一分支的投入方案均不能實現消防安全管理水平增長的最佳效果。一方面，在方案1的配置下，高校消防安全管理水平的增長情況較差，為6種方案的最差選擇，說明在高校消防安全管理系統中采用平均分配的投入方案并不理想。另一方面，在方案3與方案5的投入比例下高校消防安全管理水平提升效果不佳，即說明單一傾向消防管理及檢查或消防安全教育的投入方案不能有效提升高校整體消防安全管理水平。這可能是由于高校人員流動比例較大、致災因素較多，且消防管理及檢查與消防安全教育實施具有一定的動態性，致使該2方面分支投入的轉化率較低，不能有效提升整體管理水平。而與之對應的，在方案4情況下高校消防安全管理水平發展情況較好，這說明加大消防設施維保、消防產品更新投入會在短時間內快速提升消防安全管理水平。但也要指出的是，在實際情況中消防設施與消防產品會在數量和配置上存在一定飽和，該部分投入不應一直保持較高比例，會發生投入失效和一定的資源浪費。

(2)采取分散卻有所側重的投入策略是高校消防安全管理投入的最佳選擇。在方案2與方案6的投入分配下，高校消防安全管理水平隨時間的累積提升效果較好，其中方案6為最佳方案。這表明，要尊重高校消防安全管理中的重點需求，并適當增加消防管理及檢查、設備維保更新和消防宣傳教育的投入比例。

4 結論

高校消防安全管理系統屬于動態系統，系統中的子系統及影響因素間存在一定關聯和影響關系，且這些關系符合一定的變化規律。研究應用系統動力學方法，從系統的影響因素和投入產出關系入手，對高校消防安全管理系統的結構進行分析。結合實地調研情況，通過模擬仿真分析不同消防安全管理投入比例對高校消防安全管理水平提升效果的影響。本研究構建的高校消防安全管理系統動力學模型符合實際，解構系統中各要素間的相互作用和影響機制，具有一定參考價值。在實際案例分析過程中，相關學者及高校管理人員可通過改變模型中的仿真參數，預測高校消防安全管理水平的變化趨勢，可為制定科學、合理、有效的高校消防安全管理措施和規劃提供借鑒。