安全工程學(xué)認(rèn)為：工作系統(tǒng)不可能從事故狀態(tài)自行恢復(fù)到事故前的狀態(tài)，而事故的發(fā)生可歸納為三個(gè)階段：孕育階段、生長(zhǎng)階段、損失階段。這是工作系統(tǒng)從有序走向無(wú)序以至發(fā)生故障、事故的不可逆過(guò)程（irreversibility process）。這里的無(wú)序（disorder）不管是物的、人的不安全狀態(tài)或管理的失誤、缺陷以及工作環(huán)境的惡劣都表現(xiàn)了一種不合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、違背法規(guī)、安技、程序的綜合性混亂和錯(cuò)位的特征。于是描述、量度這種動(dòng)態(tài)特征的安全熵（safety entropy）的概念就有了重要的現(xiàn)實(shí)意義。預(yù)防工作系統(tǒng)高熵的出現(xiàn)與“安全第一，預(yù)防為主”的方針不僅等價(jià)，而且有明顯的特征值。

1 熵與開(kāi)放性和功能發(fā)散

熵是熱力學(xué)過(guò)程中，描述不可逆過(guò)程單向性所引入的狀態(tài)函數(shù)，熱力學(xué)第二定律（一熱量不能自動(dòng)從低溫物體傳向高溫物體）可用熵函數(shù)具體表示。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)已經(jīng)證明熱力學(xué)系統(tǒng)中的熵S=klnP，其中K為玻爾茲曼常數(shù)，P為系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生的概率，以叫熱力學(xué)概率。在非平衡條件下，熱力學(xué)系統(tǒng)中的微觀狀態(tài)出現(xiàn)的概率不相等，構(gòu)成分布函數(shù)f，則系統(tǒng)的熵值：

S = -kΣflnf

式中，和符號(hào)Σ遍及系統(tǒng)分布函數(shù)f自變量所有可能值，當(dāng)自變量連續(xù)時(shí)和符號(hào)變成積分。上式不要求滿足大數(shù)定律?？傊诖罅苛Ｗ樱ㄔ?、分子）構(gòu)成的孤立系統(tǒng)中，熵表示粒子之間無(wú)規(guī)則的排列程度；或者說(shuō)，表示系統(tǒng)紊亂程度，系統(tǒng)越“亂”，熵就越大；系統(tǒng)越有序，熵就越小。系統(tǒng)內(nèi)的自發(fā)過(guò)程是沿熵增加的方向進(jìn)行的，熱力學(xué)第二定律表現(xiàn)為不可逆性，最終達(dá)到平衡態(tài)（equilibrium state）對(duì)應(yīng)于熵的最大狀態(tài)。熱力學(xué)第二定律的這種表述也叫熵增原理，所導(dǎo)致孤立系統(tǒng)達(dá)到的平衡態(tài)是失去做功勢(shì)能的均勻無(wú)序的狀態(tài)。

事實(shí)已經(jīng)證明，熵的概念不僅局限于熱力學(xué)封閉的平衡系統(tǒng)（closed system），在開(kāi)放、不平衡大系統(tǒng)描述方面也有其不可替代的優(yōu)點(diǎn)。熵增原理（principle of entropy increase）和熵概念的延伸、拓展，可以推出一系列該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的規(guī)則和原理。因?yàn)殪囟傻闹匾卣髦贿€在于其等效性，一種不可逆過(guò)程可以推出另一種不可逆過(guò)程，不同過(guò)程之間存在相互關(guān)聯(lián)，這是熵定律普遍性的實(shí)質(zhì)。所以熵理論代表體的一種非平衡有序向無(wú)序演化的思想觀念對(duì)安全生產(chǎn)有著指導(dǎo)性的意義?？梢哉J(rèn)為，安全生產(chǎn)是由人（Men）——技術(shù)（Technology）——環(huán)境（Environment）構(gòu)成的，也是一個(gè)工礦企業(yè)的非線性系統(tǒng)。系統(tǒng)的開(kāi)放、耗散效應(yīng)是不可避免的，是增熵的過(guò)程。比如：各種危險(xiǎn)因素增多，疊加在一起整體影響力和危害將很大。要保持發(fā)展自己的有序結(jié)構(gòu)就要與外界交換物質(zhì)、能量、信息，其流變過(guò)程也是熵的深化過(guò)程。

這樣事故就是工作系統(tǒng)綜合功能失效、失控所致。安全問(wèn)題的研究，放在開(kāi)放系統(tǒng)（open system）中，確定其與環(huán)境所存在的物質(zhì)、能量、信息的交換關(guān)系與深化過(guò)程，才能揭示其深層的客觀規(guī)律，有效地防止事故的發(fā)生。

1.1 應(yīng)認(rèn)識(shí)工作系統(tǒng)安全總功能的發(fā)散性，其主要因素非線性的相互關(guān)系表現(xiàn)在

a.人的行為必須規(guī)范化、程序化，在比較寬松或惡劣的環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)一種緩慢的衰退，安全可靠性較物的可靠性差。例如：管理不到位、各種利害關(guān)系的沖突、身體狀況和注意力的減退，肯定會(huì)造成工作能力的減退，以至造成有章不守、有法不依、有紀(jì)不守的混亂局面。

b.機(jī)具、設(shè)備系統(tǒng)隨時(shí)間的延續(xù)，可能產(chǎn)生磨損、腐蝕等故障，使用時(shí)，不注意檢修、維護(hù)，超負(fù)荷或帶病運(yùn)行，加之技能低、缺乏安全素質(zhì)都能造成系統(tǒng)信息的進(jìn)一步混亂以至失控。

c.即使管理制度定得完善、具體，由于人或物的缺陷也會(huì)在執(zhí)行過(guò)程中有所偏差。如：管理素質(zhì)不高，安全目標(biāo)的量化與層層分解不夠或缺乏程序化及全方位的安全管理等。

d.安全文明的施工環(huán)境隨工程的不斷進(jìn)展，有惡化的一面，例如：工業(yè)、生活廢棄物的不斷增加、安全設(shè)施的老化、損壞等，需要不斷的治理和完善，否則將出現(xiàn)臟、亂、差、不文明的混亂局面，無(wú)法應(yīng)對(duì)自然環(huán)境的異常和工作環(huán)境惡化所帶來(lái)的種種負(fù)面影響。

1.2 對(duì)于工作系統(tǒng)安全熵dS的變化可以分為兩部

一部分是系統(tǒng)內(nèi)部不可逆過(guò)程，即發(fā)散性所引起的增熵diS，方向?yàn)檎?；另一部分是系統(tǒng)與外界交換物質(zhì)、能量、信息引起的熵deS，一般方向?yàn)樨?fù)，能全部抵消系統(tǒng)內(nèi)部的diS，而且使總熵dS趨向負(fù)值，對(duì)應(yīng)非平衡有序狀態(tài)。這種狀態(tài)有持續(xù)作安全功消除安全缺陷的本領(lǐng)。整個(gè)系統(tǒng)的熵為：

dS = diS + deS

負(fù)熵（negative entropy）對(duì)于工作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是具體的安全技術(shù)措施、整改方案與相應(yīng)的安全與技術(shù)投入，可以說(shuō)，在施工中不戴安全帽，不系安全帶等明顯違章得到控制的情況下，如何加強(qiáng)安全文化建設(shè)，開(kāi)展多種形式的安全教育，糾正領(lǐng)導(dǎo)層的違章管理和作業(yè)人員的違章操作是擺在安全生產(chǎn)前的新課題，也是交換熵的新形式。事實(shí)說(shuō)明，管理上“人管人”“制度管人”等硬管理和注重文化建設(shè)的軟管理的相互融合，將更有助于工作系統(tǒng)安全高熵向低熵的轉(zhuǎn)變。

對(duì)于封閉系統(tǒng)，交換熵deS = 0，即取得經(jīng)典熱力學(xué)表達(dá)式：dS = diS≥0（=0對(duì)應(yīng)于平衡態(tài)）。

對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)，deS ≠0，負(fù)的交換熵能使總熵減小。

安全熵實(shí)際使一種安全信息熵，將平均信息量定義為信息熵，其式為：

Si = -ΣpilogPi

其中：Pi是該事件可能結(jié)果的概率，信息熵可以看成對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)無(wú)知程度和混亂程度的量化。不確定的信息源越無(wú)序即有序的信息源熵越小，無(wú)序的信息源熵越大。

1.3 通向事故的道路

陣發(fā)性混亂是工作系統(tǒng)發(fā)生事故的一條通路。陣發(fā)性概念是指時(shí)間域中，系統(tǒng)不規(guī)則行為和規(guī)則行為的隨機(jī)交替現(xiàn)象。具體的說(shuō)，系統(tǒng)從有序向無(wú)序的事故轉(zhuǎn)變時(shí)，在非線性條件下，當(dāng)某些參數(shù)的變化達(dá)到某一臨界值時(shí)，系統(tǒng)的時(shí)間行為忽而周期（有序），忽而混亂（無(wú)序），在兩者之間振蕩。當(dāng)有關(guān)參數(shù)繼續(xù)變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)由陣發(fā)性混亂發(fā)展為整體混亂以至失控、造成事故。所以，在通向事故的道路上，安全生產(chǎn)只有強(qiáng)有力的組織保證，及時(shí)的檢查、監(jiān)督、整改，才能阻止安全高熵的演化、防止事故的發(fā)生。

2 吸引子與低熵功能

安全生產(chǎn)有不穩(wěn)定發(fā)散的一面，但其狀態(tài)在相空間內(nèi)總是收斂于一定的吸引子。這種吸引子是一種獨(dú)立于時(shí)間或與時(shí)間漸進(jìn)的狀態(tài)或極限集，對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的部分（點(diǎn)或區(qū)域）。它在一個(gè)依賴于時(shí)間的演化過(guò)程中吸引其周圍的初始點(diǎn)，也是我們觀察到的系統(tǒng)的狀態(tài)，表征了被描述對(duì)象即系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特征。它既反映了不可逆過(guò)程總是不可逆地趨向吸引子，也反映了系統(tǒng)的目的性。

對(duì)安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，這種吸引子就是零事故目標(biāo)+科學(xué)管理+按程序操作。應(yīng)該指出，這是一種具有一定安全勢(shì)能的吸引子——突現(xiàn)吸引子。它能吸引工作系統(tǒng)不安全的流變而產(chǎn)生出有一定序的整體。所以，其生產(chǎn)和演化的規(guī)律就是最大熵產(chǎn)生定律。例如：安全管理到位且形成群體效應(yīng)，就能把零事故的基本準(zhǔn)則，規(guī)范滲透到每項(xiàng)實(shí)際工作和活動(dòng)中，人人明確需求，個(gè)個(gè)預(yù)防在先，自覺(jué)遵守安全技術(shù)規(guī)程，相關(guān)協(xié)調(diào)，層層檢查，環(huán)環(huán)重點(diǎn)把關(guān)，工作系統(tǒng)必然安全運(yùn)行。這也說(shuō)明安全勢(shì)能做功、突現(xiàn)吸因子的實(shí)際效應(yīng)。

從全局看，消除熵的機(jī)制具有多個(gè)層次性，但不同層次的熵處于不停的趨動(dòng)中才是安全生產(chǎn)的必要保證。即高熵必須趨向低熵，低熵的增高也在所必然。不斷地循環(huán)趨動(dòng)才能保證安全生產(chǎn)模式的有序化和不斷的提高。具體來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)安全管理機(jī)制是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還存在哪些隱患和缺陷，采取適宜的方式和措施進(jìn)行整改和預(yù)防措施，安全管理機(jī)制就能不斷完善和改進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)安全熵的探討，實(shí)際是對(duì)安全運(yùn)作規(guī)律認(rèn)識(shí)的提高，它比查隱患、找漏洞來(lái)保證安全生產(chǎn)具有更廣泛的意義和更好的操作性。因?yàn)榫哂忻黠@的特征值，所以認(rèn)識(shí)它的演化規(guī)律非常重要和迫切。

范亞炯