安全工程學認為：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)生可歸納為三個階段：孕育階段、生長階段、損失階段。這是工作系統(tǒng)從有序走向無序以至發(fā)生故障、事故的不可逆過程（irreversibility process）。這里的無序（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)了一種不合科學標準、違背法規(guī)、安技、程序的綜合性混亂和錯位的特征。于是描述、量度這種動態(tài)特征的安全熵（safety entropy）的概念就有了重要的現(xiàn)實意義。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，而且有明顯的特征值。

1 熵與開放性和功能發(fā)散

熵是熱力學過程中，描述不可逆過程單向性所引入的狀態(tài)函數(shù)，熱力學第二定律（一熱量不能自動從低溫物體傳向高溫物體）可用熵函數(shù)具體表示。統(tǒng)計熱力學已經(jīng)證明熱力學系統(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，以叫熱力學概率。在非平衡條件下，熱力學系統(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Σ遍及系統(tǒng)分布函數(shù)f自變量所有可能值，當自變量連續(xù)時和符號變成積分。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，熵表示粒子之間無規(guī)則的排列程度；或者說，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)過程是沿熵增加的方向進行的，熱力學第二定律表現(xiàn)為不可逆性，最終達到平衡態(tài)（equilibrium state）對應(yīng)于熵的最大狀態(tài)。熱力學第二定律的這種表述也叫熵增原理，所導(dǎo)致孤立系統(tǒng)達到的平衡態(tài)是失去做功勢能的均勻無序的狀態(tài)。

事實已經(jīng)證明，熵的概念不僅局限于熱力學封閉的平衡系統(tǒng)（closed system），在開放、不平衡大系統(tǒng)描述方面也有其不可替代的優(yōu)點。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)計和運行的規(guī)則和原理。因為熵定律的重要特征之一還在于其等效性，一種不可逆過程可以推出另一種不可逆過程，不同過程之間存在相互關(guān)聯(lián)，這是熵定律普遍性的實質(zhì)。所以熵理論代表體的一種非平衡有序向無序演化的思想觀念對安全生產(chǎn)有著指導(dǎo)性的意義?？梢哉J為，安全生產(chǎn)是由人（Men）——技術(shù)（Technology）——環(huán)境（Environment）構(gòu)成的，也是一個工礦企業(yè)的非線性系統(tǒng)。系統(tǒng)的開放、耗散效應(yīng)是不可避免的，是增熵的過程。比如：各種危險因素增多，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，其流變過程也是熵的深化過程。

這樣事故就是工作系統(tǒng)綜合功能失效、失控所致。安全問題的研究，放在開放系統(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)認識工作系統(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，肯定會造成工作能力的減退，以至造成有章不守、有法不依、有紀不守的混亂局面。

b.機具、設(shè)備系統(tǒng)隨時間的延續(xù)，可能產(chǎn)生磨損、腐蝕等故障，使用時，不注意檢修、維護，超負荷或帶病運行，加之技能低、缺乏安全素質(zhì)都能造成系統(tǒng)信息的進一步混亂以至失控。

c.即使管理制度定得完善、具體，由于人或物的缺陷也會在執(zhí)行過程中有所偏差。如：管理素質(zhì)不高，安全目標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，無法應(yīng)對自然環(huán)境的異常和工作環(huán)境惡化所帶來的種種負面影響。

1.2 對于工作系統(tǒng)安全熵dS的變化可以分為兩部

一部分是系統(tǒng)內(nèi)部不可逆過程，即發(fā)散性所引起的增熵diS，方向為正；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，一般方向為負，能全部抵消系統(tǒng)內(nèi)部的diS，而且使總熵dS趨向負值，對應(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)。整個系統(tǒng)的熵為：

dS = diS + deS

負熵（negative entropy）對于工作系統(tǒng)來說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，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，如何加強安全文化建設(shè)，開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。事實說明，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。

對于封閉系統(tǒng)，交換熵deS = 0，即取得經(jīng)典熱力學表達式：dS = diS≥0（=0對應(yīng)于平衡態(tài)）。

對于開放系統(tǒng)，deS ≠0，負的交換熵能使總熵減小。

安全熵實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，信息熵可以看成對系統(tǒng)狀態(tài)無知程度和混亂程度的量化。不確定的信息源越無序即有序的信息源熵越小，無序的信息源熵越大。

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)性概念是指時間域中，系統(tǒng)不規(guī)則行為和規(guī)則行為的隨機交替現(xiàn)象。具體的說，系統(tǒng)從有序向無序的事故轉(zhuǎn)變時，在非線性條件下，當某些參數(shù)的變化達到某一臨界值時，系統(tǒng)的時間行為忽而周期（有序），忽而混亂（無序），在兩者之間振蕩。當有關(guān)參數(shù)繼續(xù)變化時，整個系統(tǒng)會由陣發(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)只有強有力的組織保證，及時的檢查、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立于時間或與時間漸進的狀態(tài)或極限集，對應(yīng)著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的部分（點或區(qū)域）。它在一個依賴于時間的演化過程中吸引其周圍的初始點，也是我們觀察到的系統(tǒng)的狀態(tài)，表征了被描述對象即系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定特征。它既反映了不可逆過程總是不可逆地趨向吸引子，也反映了系統(tǒng)的目的性。

對安全生產(chǎn)來說，這種吸引子就是零事故目標+科學管理+按程序操作。應(yīng)該指出，這是一種具有一定安全勢能的吸引子——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則，規(guī)范滲透到每項實際工作和活動中，人人明確需求，個個預(yù)防在先，自覺遵守安全技術(shù)規(guī)程，相關(guān)協(xié)調(diào)，層層檢查，環(huán)環(huán)重點把關(guān)，工作系統(tǒng)必然安全運行。這也說明安全勢能做功、突現(xiàn)吸因子的實際效應(yīng)。

從全局看，消除熵的機制具有多個層次性，但不同層次的熵處于不停的趨動中才是安全生產(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)趨動才能保證安全生產(chǎn)模式的有序化和不斷的提高。具體來說，評價安全管理機制是否正常運轉(zhuǎn)，還存在哪些隱患和缺陷，采取適宜的方式和措施進行整改和預(yù)防措施，安全管理機制就能不斷完善和改進。

3 結(jié)束語

對安全熵的探討，實際是對安全運作規(guī)律認識的提高，它比查隱患、找漏洞來保證安全生產(chǎn)具有更廣泛的意義和更好的操作性。因為具有明顯的特征值，所以認識它的演化規(guī)律非常重要和迫切。

范亞炯