基于6SIGMA理论的高校实验室安全管理

阳富强，谢程宇，黄 萍，林晓航

（福州大学 环境与资源学院，福建 福州 350116）

高校实验室是进行科学研究与人才培养的重要基地，在提升学生的创新实践能力方面发挥着积极作用[1]。为响应国家一流实验室建设号召，各高校愈发重视实验室整体建设规模及水平[2]。由于实验室内存放危险化学药品、大型仪器设备、压力容器等，若安全管理不到位，极易造成实验室安全事故[3]。实验室安全关系到广大师生的人身安全、公共财产安全与社会环境安全，一旦出现问题后果不堪设想[4]。随着国内高校实验室规模不断扩大，实验室安全管理形势愈加严峻。有关统计表明，火灾及爆炸事故是实验室安全事故的主要类型[5]，如2015年4月，江苏某高校化工实验室发生火灾爆炸事故，造成5人受伤、1人死亡；2016年9月，上海某高校化学化工与生物工程实验室发生火灾爆燃事故，造成2名学生重伤；2018年12月，北京某高校环境工程实验室发生爆炸事故，造成3人死亡。以上高校实验室安全事故给社会造成了一定的负面影响。

目前，高校实验室安全管理仍存在一些问题，如实验室人员安全意识薄弱、实验室安全监管与管理工作不落实、实验室安全责任主体不明确、实验室场地规划不到位、学习区和实验区未明确划分、实验室人员缺少安全知识培训等。因此，为保障高校实验室师生员工安全，须构建高效、统一的安全管理体系。

6SIGMA理论是一种评估方法，其最初应用于企业管理，能很好地保证企业客户服务，追求生产“零缺陷”。本文尝试将 6SIGMA管理应用于高校实验室安全，旨在减少实验室安全隐患，追求实验室本质安全，有效提升实验室安全管理水平。通过构造6SIGMA理论的 DMAIC模型，以无事故发生为目标，研究分析高校实验过程中的潜在事故风险[6]，由此提出优化实验室安全管理方案，为改进高校实验室的安全管理工作提供依据。

1 6SIGMA基本理论概况

1.1 6SIGMA管理理论

SIGMA水平是检验服务及产品是否达到客户需求的指标。当 SIGMA水平越低，该服务及产品达到客户需求的概率越低；当 SIGMA水平越高，服务及产品则更可能满足客户的需求[7]。6SIGMA水平的合格率很高，当服务及产品的指标达到6SIGMA水平时，其服务及产品的合格率将高达99.999 66%[8]，接近零缺陷。因此，6SIGMA管理理论常用于评价企业的服务水平及产品状况，确保企业正常生产。将6SIGMA管理理论应用于高校实验室安全管理中，通过6SIGMA水平定量分析实验室安全绩效，能够有效找出高校实验室管理工作中存在的各种缺陷。同时，以高校实验室事故统计资料为基础，追求实验室人员“零伤亡”，通过分析主要影响因素及其原因，改进、优化实验作业流程，保证高校实验室各项工作顺利开展，追求实验室系统的本质安全。

1.2 DMAIC模型

DMAIC模型在6SIGMA管理理论中有5个环节，分别对应界定（define）、测量（measure）、分析（analyze）、改善（improve）和控制（control）。将DMAIC模型结合6SIGMA管理理论应用于高校实验室，模型中5个环节能循环使用，每个循环过程能确保实验室作业安全水平的进一步提升，每次循环将构成一个整体的螺旋式上升过程[9]，高校实验室DMAIC模型流程如图1所示。

界定环节是根据实验室作业的实际情况，找出造成事故的主要影响因素，该环节选取安全管理工作中的最主要影响因素。测量环节以定量方式评价危险源管理现状。分析环节需要找出事故原因，分析采集到的相关数据，找出对实验室安全管理水平影响最显著的危险源因素，该环节需要使用分析工具准确找到关键影响因素。改善和控制环节则是经过界定、测量、分析三个环节后，确定影响安全管理水平的关键影响因素，在此基础上提出有针对性的改进方案，并用于高校实验室安全管理工作。基于6SIGMA管理理论的DMAIC模型的主要流程如下：

图1 高校实验室DMAIC模型流程图

（1）确定高校实验室最主要的事故类型，将主要事故类型作为分析对象；

（2）收集数据，确定实验室安全改进目标；

（3）分析数据，确定事故主要影响因素；

（4）提出针对影响因素的改进措施，保证改进措施的有效性及可靠性。

2 高校实验室DMAIC模型

2.1 确定高校实验室主要事故类型

2015—2017年，高校实验室事故类型主要分为火灾爆炸事故、危险化学品及毒物泄漏事故、机械伤人事故及触电漏电事故。其中，火灾爆炸事故类型所占比重78%，是高校实验室最典型的事故类型[10]。因此，选定火灾爆炸事故作为主要事故类型进行分析，以火灾爆炸事故为例，研究高校实验室6SIGMA安全管理方案，同时确定关键特性指标Y（火灾爆炸事故发生起数）。

2.2 安全绩效评估

在应用6SIGMA管理方法前，需要测量高校实验室当前的安全绩效，定量评价事故对于实验室安全状况的影响程度。依照6SIGMA管理理论，建立高校实验室火灾爆炸事故的6SIGMA管理工作流程表。例如，某高校实验室在200次安全检查中，发现了114个不安全因素，其安全绩效水平计算流程见表1。

表1数据显示，该校实验室的短期6SIGMA水平=3.3，即高校实验室现有的安全绩效水平为 3.3 6SIGMA。因此，有必要找出引发事故的关键影响因素，控制事故危险源，提出安全管理改进措施，确保高校实验室的安全绩效水平达到6SIGMA。

2.3 关键影响因素分析

通过整理安全绩效评估阶段的数据，进行统计分析，找出造成火灾爆炸事故的关键影响因素。运用故障类型影响分析法（failure mode and effect analysis,FMEA），找到高校实验室管理工作的安全失效模式，并系统、有效地识别事故致因模式。在此基础上，建立FMEA分析表，确定高校实验室火灾爆炸事故的潜在关键影响因素X。由实验室安全管理人员、实验室作业流程监管人员及5人专家组共同确定出高校实验室火灾爆炸事故的严重度系数S、频度系数O及不易测量度D，风险系数（RPN）公式如式（1）

其中，严重度系数S、频度系数O、不易测量度D及风险系数的结果见表2。

表1 实验室安全绩效水平计算流程表

表2 高校实验室关键活动故障类型影响分析表

由表2可知，按照风险系数（RPN）大小，确定导致高校实验室火灾爆炸事故的3个最主要的影响因素分别为：高温高湿度天气（X1）、安全基础设施、报警装置及防护设备（X2）、实验室安全管理制度（X3）。

2.3.1 高温高湿度天气（X1）

通过研究一个年度的高校实验室火灾爆炸事故发生情况，可得知事故主要集中在4—6月和8—10月，而11月到次年2月之间，火灾爆炸事故的发生概率较低。出现这种现象的原因是4—6月天气变化快、忽冷忽热，实验室的物品及药剂未有效保存，极易造成物品损坏、药品变质，不利于开展后续的实验并带来造成事故的隐患。随着7月天气变热，高温高湿天气来临，实验室事故率随之上升。高校实验室存有大量的实验设备及实验药品，而高校实验室空间比较狭小，同时未配置齐全通风装置和室内空调设备，因此高校实验室发生火灾爆炸事故的概率提升。夏天高温酷暑天气更容易导致实验作业人员的疲惫、困乏，从而增加事故发生概率。

同时，分析一天内24 h高校实验室火灾爆炸事故规律，事故主要发生在下午 13:00—16:00点和凌晨0:00—2:00点。高温天气下，室外温度通常在下午14:00点时最高，而下午13:00—16:00点是一天最热的时间段，因此实验室内部的温度同样达到一天的峰值；在高温环境下，人员容易疲劳，极易导致实验室火灾爆炸事故的发生。此外，凌晨0:00—2:00点也是高校实验室事故高发的时段，由于大多高校实验繁杂，为加快实验进度，时常在凌晨时段开展部分实验作业，而实验作业人员在凌晨0:00—2:00点非常容易疲惫，从而增加了事故发生的概率。

2.3.2 安全基础设施、报警装置及防护设备（X2）

国内一些高校缺少对实验室安全基础设施、安全报警装置及防护设备的建设与规划，因此实验室安全建设及安全经费在根源上存在问题。多数高校不定期改善实验室仪器环境，但未能及时更换、升级实验室设施，往往不注重配置的安全设施，因此存在由于设计问题带来的安全隐患。如实验设备及装置的放置未达到安全距离要求、实验室环保措施不到位、实验室内的废弃物排放不达标、实验室报警设备未及时更换、个人防护设备质量问题等[11]。高校实验室安全应从源头抓起，实验室的场地设计及规划都是以安全为主，同时按照实验室需求合理配置实验室的基础设施、仪器装置，将现代化技术运用在高校实验室基础设施的规划建设中[12]。

一些实验室的安全报警设备不齐全，无法及时掌控安全动向。一些实验室缺少红外防护监控系统，灭火设备不齐全（灭火器配备不足、灭火器已过期未更换），未采用全天候监护方式，不能很好地减少与实验室无关人员进入实验室等。 有的实验室未给大型设备安装电流保护装置及视频实时监控装置，当出现使用大型设备过程中电流过大的现象时，无法自动报警，易导致因停电造成的设备损坏及报废情况。

实验室未能提供必需的防护设备及救助设备。一些实验室未能配备齐全防毒面具、护目镜、医疗急救箱、紧急喷淋装置等必要的救助设施等。一旦发生烧伤、烫伤等事故时，很难及时给予救治，若发生火灾爆炸事故，就更难提供必要的救护。

2.3.3 实验室安全管理制度（X3）

近年来，一些高校实验室安全管理制度不完善，未能设立专门的安全管理职能部门，致使其他多部门在安全管理方面职能相互交叉、管理不统一。同时，还存在安全管理制度缺失、安全检查不及时、安全责任分配不明确等问题[13]。目前，多数高校通常设立保卫部门作为高校实验室的安全管理部门，因此开展安全管理工作时，缺少实验室安全管理人员，给高校实验室的安全管理工作带来一定困难。此外，多部门管理实验室安全工作，容易出现职责不明确，沟通协调困难等问题。因此，需要建立科学合理的实验室安全管理制度，为进一步建设高校实验室的安全文化奠定基础。

随着国内高校招生规模的扩大，实验室常出现超负荷运转的情况，导致实验室管理人员紧缺，使得安全管理制度缺乏监督，各项安全条款难以落实，不利于实验室安全运行。此外，高校还存在重科研、轻安全的现象，一些师生的安全意识比较淡薄，因此需要进一步加强实验室安全教育。

2.4 主要影响因素改进措施及控制方法

2.4.1 改进措施

分析导致事故发生的主要影响因素后，提出改进措施，具体见表3。

2.4.2 控制方法

经过分析环节后，控制高校实验室安全管理方法可以使用安全检查表法。分别列出实验室环境、实验设施、实验设备三个检查单元的检查项和存在的问题，发现实验室中存在的安全隐患，以保证实验室安全状态符合实验室管理准则。高校实验室安全检查的具体内容见表4。

表3 主要影响因素及改进措施

表4 高校实验室安全检查表

根据表 4，在每次开展实验室安全检查后，应及时更新改进安全检查表，确保安全检查表更具指导意义，保持实验室工作的有效性。将成熟的6SIGMA管理理论应用于高校实验室中，能够提升高校实验室的安全管理工作效率。

3 结语

结合高校实验室安全管理现状，以火灾爆炸事故为例，运用6SIGMA管理方法，建立DMAIC模型，并将6SIGMA管理理论应用于高校实验室，分别从界定、测量、分析、改善和控制5个环节进行研究。根据研究结果，发现导致火灾爆炸事故的3个主要影响因素为高温高湿天气、安全报警装置及防护设备、实验室规章制度。将6SIGMA管理方法应用于高校实验室安全管理，运用DMAIC模型发现引起事故的主要影响因素。结合实验室安全管理现状，提出改进措施，构建适用于6SIGMA管理理论的高校实验室安全管理文化。