基于FTA的高校实验室安全事故风险识别

廉金桥 徐睿琛 牟占军

1.内蒙古工业大学 国际商学院 2.内蒙古工业大学 教务处 3.乌海职业技术学院

近年来，随着高等教育的发展和高校科技创新能力的提升，高校实验室科研教学活动日益频繁，实验室安全管理工作面临的风险也更加复杂，各种风险源上涌现出来的事故层出不穷，实验室安全问题日益凸显[1]。高校实验室安全事故，大多伴随着人员伤亡以及高校声誉的损失，实验室安全管理工作对于保障高校稳定发展意义重大。安全管理的最终目标是预防事故，具体到高校实验室安全管理工作来讲，预防事故首先要实现对事故风险因素的有效识别。通过文献梳理，近年来针对高校实验室风险识别的相关研究较少，现有研究大多集中在对常规风险因素的管理上，对一些隐性风险因素以及风险因素的重要度分析关注不够，因此，加强对高校实验室风险识别现状的研究具有很强的现实意义。系统地进行事故风险源的分析常常需要用到事故树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA），该方法能够有效改善高校实验室风险识别的状况，系统识别高校实验室安全事故发生的主要风险源，从而为制定有效的风险控制措施提供依据，预防事故的发生，保障实验室安全[2]。

1 事故树的编制

首先，确定事故树的顶事件。一般选择易于发生且后果严重的事故作为事故树的顶事件。通过对近年来高校实验室安全事故的总结，结合本文的主要研究目的，选取宏观的高校实验室安全事故，即所有可能发生的安全事故作为事故树的顶事件，不特指某一类型的事故。

其次，调查与顶事件有关的所有原因事件。借鉴“事故致因理论”的主要思想，确定高校实验室面临的主要风险源有人的不安全行为、物的不安全状态、管理因素、环境因素四个基本方面[3]。通过运用现场管理的4M1E分析法，4M是指Man（人），Machine（机器），Material（材料），Method（方法），1E是指Environments（环境），从“人-机-料-法-环”五个方面对近年来高校实验室安全事故的相关文献进行分析，结合专家访谈，逐级向下确定风险因素，直到不可再细分，得到基本事件。

最后，编制事故树。本文采用FreeFta软件来编制事故树，事故树中的与门用“”表示，或门用“”表示，各个事件间的逻辑关系通过专家访谈得到，最终确定高校实验室安全事故的事故树，如下图。

图 高校实验室安全事故事故树图

依据上述逻辑，构建高校实验室安全事故层级关系表，见下表。

2 事故树分析

2.1 求最小割集

在事故树中，把引起顶事件发生的基本事件的集合称为割集，在这些割集中，凡不包含其他割集的，叫做最小割集，每个最小割集表示一种校园安全事故爆发的可能途径，最小割集数越少，系统越安全。用布尔代数法求解上图事故树得到最小割集如下：

本文构建的事故树最小割集组数为6720组，这直接说明了高校实验室事故爆发的可能性极高，由于最小割集数较多，分析难度较大，定性分析阶段需要从最小径集来入手。

2.2 求最小径集

在同一事故树中，不包含其他径集，且如果径集中任意去掉一个基本事件后就不再是径集，那么该径集就是最小径集。最少径集数越多，系统越安全。用布尔代数法求解上图事故树得到最小径集如下：

本文构建的事故树最小径集组数为10组，而对应的最小割集组数为6720组，这说明高校实验室安全事故爆发的可能途径远远高于事故的应对途径。通过最小径集来分析系统的安全性，一般认为最小径集数越多系统越安全，基本事件多的径集是系统的薄弱环节，因此改善系统的安全性就有了两种途径。一是增加新的最小径集，二是减少径集中的基本事件，优先考虑基本事件多的径集。

表 高校实验室安全事故层级关系表

2.3 结构重要度分析

结构重要度分析是事故树定性分析重要的一个部分，是从事故树的结构上来分析各基本事件的重要性程度，本文采用结构重要度分析的近似判断方法，从最小径集入手得到如下结果：

I(X30)=I(X29)=I(X28)＞I(X27)=I(X26)=I(X25)=I(X24)=I(X20)=I(X19)=I(X18)=I(X17)=I(X16)＞I(X15)=I(X14)=I(X13)＞I(X23)=I(X22)=I(X21)=I(X12)=I(X11)=I(X10)=I(X9)＞I(X38)=I(X37)=I(X36)=I(X35)=I(X34)=I(X33)=I(X32)=I(X31)=I(X8)=I(X7)=I(X6)= I(X5)=I(X4)=I(X3)=I(X2)=I(X1)

依据上述结构重要度顺序，结合现状分析，得出如下结论：

（1）实验室自身环境因素对顶事件影响最大，是实验室风险源控制应该最先关注的问题，也是实验室建设审批阶段就应该充分考虑的问题，审批环节的科学性、规范性对于实验室风险源控制意义重大。

（2）管理因素中的资源管理、教学管理、应急救护三个方面，以及物的不安全状态中材料的不安全状态对实验室安全事故的预防起关键作用。这些管理因素及其所包含的基本事件，由于其直接针对事故根源，可操作性较强，一直是各高校实验室日常安全管理工作的重点[4]，相关的管理标准规范，责任主体明确。对于这一层级风险因素的控制最重要的是要保证相关制度和规则能够得到有效执行，尽量避免人因失误。

（3）物的不安全状态下的设备管理因素处于结构重要度层级的第三部分，重要性程度也较高。在实验室安全管理中对物的不安全状态风险因素的控制主要体现在实验室管理的“技防”方面。“技防”是避免人因失误的重要手段之一，现阶段高校实验室的“技防”大多集中在“平安校园”和“数字校园”等安全系统的建设[5]。近年来随着“技防”工作的深入，现有系统的缺陷日益显露。以实验室监控系统为例，耗费大量人力物力建设的监控系统虽然大大提高了实验室的可视化管理水平，但由于感知手段单一，智能化程度不够，不能很好地发挥其事前预防作用，而大多局限于事后的调查取证。系统集成度不高，造成信息之间的沟通障碍，不能有效地服务于管理，形成资源的极大浪费。风险源控制的“技防”水平有待提高。

（4）管理因素中的文化管理和物的不安全状态下的设备自身因素处于结构重要度层级的第四部分，其中文化管理因属于长期的、隐性的影响因素，不直接作用于危机发生的根源，而在日常的管理中容易被忽视，但越来越多的研究表明，文化管理对风险源控制起关键作用，由人为原因造成的事故，大多与组织文化有关[6]。高校实验室的文化管理主要包括宣传、教育培训、自律及安全习惯的养成等等。在发生实验室安全事故的高校中，大都具备系统的安全管理制度，并且开展了多年的安全意识教育和大检查，但事故最终还是发生，其主要原因是在强制规章制度约束下形成的“我要安全”意识并没有真正融入组织成员的观念中，并没有真正完成从“要我安全”到“我要安全”的根本性改变[7]。因此，立足高校发展实际，加强适合我国国情的高校安全文化建设尤为必要。

（5）外部环境因素中的不可抗力、经济因素、文化因素、制度因素和人的不安全行为的故意性行为、非故意性行为属于更为隐性的影响因素，从对这些因素的控制来进行事故预防效果不明显，实践中也缺乏可操作的具体措施，在日常的管理中也容易被忽视。对于这一层级风险因素的控制必须依托安全文化建设来进行。同时，针对一些不可控的风险因素，要有针对性地做好应急预案，积极开展应急演练，不断提升事故应急处置水平。

3 结论

本文以实验室安全管理的相关研究为线索，结合教育领域、危机管理领域的专家咨询以及对实验室管理人员、相关教师和学生的访谈，按照事故致因理论和现场管理的4M1E法则，运用事故树分析方法（FTA）对实验室安全事故风险因素进行一级分类，继而得到覆盖实验室自身环境因素、资源管理、文化管理、教学管理等二级指标。根据定性分析结果及结构重要度排序得出以下结论：实验室自身环境因素是安全事故发生的主要风险因素，同时也是防范实验室安全事故发生的首要因素；管理因素是防控实验室安全事故的关键因素；外部环境因素和人的不安全行为是实验室安全事故发生的非核心因素。

[1] 康伟,孙德梅,吕冬诗.学校突发危机事件管理研究——以生成、演化与控制为视角 [M].北京：人民日报出版社,2015

[2] Mohammad Yazdi,Farzaneh Nikfar,Mahnaz Nasrabadi.Failure Probability Analysis by Employing Fuzzy Fault Tree Analysis[J].International Journal of System Assurance Engineering and Management,2017,(2)：1-17

[3] 车剑飞,路贵斌,叶欣欣,等.高校化学实验室管理中EHS文化的构建[J].实验技术与管理,2009,(9)：19-24

[4] 刘惠桥,王田.危机管理视角下的高校平安校园建设研究[J].高教学刊,2016,(3)：203-204

[5] 崔升广.高等院校智慧实验室建设研究与应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2016,(5)：58-60

[6] 刘湘丽.安全事故的人为因素与组织因素[J].经济管理,2008,(Z2)：163-169

[7] 刘忠双.普通高校校园安全文化建设研究[D].齐齐哈尔：齐齐哈尔大学,2016