吴超：安全科学方法系列31：安全系统模型的类型

安全系统模型是安全科学原型的类似物，按照所构建模型的形式以及实验形式，可以把安全系统模型分为实体安全系统模型（进行实际实验）和思维安全系统模型（进行思想实验）。

实体安全系统模型是对所要研究的安全科学客体，按照一定的研究目的，寻找一种天然存在的具有相似性的实物（天然安全系统模型）或者人工地制造一种具有相似性的实物（人工安全系统模型）作为原型客体的模拟物。实体安全系统模型的构建遵循确定模型目标（功能）、设计、制造、试运行、正式投入实验的过程。对于实体安全系统模型的研究取向和构建程式可以做一下分析。

安全科学涉及思维科学，在进行安全科学研究时需要抽象出安全科学客体的本质属性和特征，使原型客体在人们思想中理想化再现，进而构造思维形式的模拟物（思维安全系统模型），以便直观的体现科研路径和方法，以及科研成果。思维安全系统模型常表现为抽象、数学、理论等形态。

1.理论安全系统模型

对安全科学研究领域中的某个基本问题及其有关问题，在积累了相当多的安全科学理论和事实的基础上进行系统地分析和综合，对研究客体做出科学抽象（简化或理想化），提出基本概念，构建反映研究对象内在关系的模型体系，并据此进行推论。

按照安全科学原理研究的三条路径，将理论安全系统模型构建路径分为三类，如图1所示。①逆向构建路径，即从事故出发以系统事故预防为主线进行安全系统模型构建（此类安全系统模型简称“逆向安全系统模型”）；②中间构建路径，即从未形成事故的隐患出发以系统风险控制为主线进行安全系统模型构建（此类安全系统模型简称“中间安全系统模型”）；③正向构建路径，即从本原安全开始以系统安全为主线构建安全系统模型（此类安全系统模型简称“正向安全系统模型”）。第三种安全系统模型通常需要有第一种和第二种安全系统模型为基础。

图1 理论安全系统模型研究取向

2.数学安全系统模型

数学安全系统模型是针对安全系统的主要特征、主要关系和内在规律，对所研究的安全科学问题进行数学上的抽象，并用数学语言加以表述的一种数学结构。从安全系统工程学方法论的角度出发，根据不同的建模目的，可将数学安全系统模型研究取向分为四类（如图2）：系统安全预测模型、系统安全评价模型、系统安全决策模型、系统安全控制模型。数学安全系统模型一般是以理论安全系统模型为基础建立起来的，表现为数理逻辑的表达式、各种数学方程及反映量与量之间相互关系的图形和表格等形式。

图2  数学安全系统模型研究取向

3. 广义安全系统模型

随着安全科学的发展、安全内涵和外延的不断拓展以及安全科学研究对象（复杂安全系统）复杂性的提高，安全科学研究开始将过去相互隔离的自然科学和社会科学的概念和方法汇聚在一些复杂系统的安全系统模型中。因此，在实体安全系统模型和思维安全系统模型的基础上，有必要将安全系统模型广义化，称之为广义安全系统模型。

复杂安全系统可以分解为若干“子系统”，而子系统又可以再细分为若干“子子系统”，它们的量化单位分别称为宏系统、中系统和微系统。通过相互之间的匹配关系（宏匹配、中匹配、微匹配）将它们组织起来，用粗大的量化单位或知识基元刻画宏系统形成“宏观安全系统模型”，用中等规模的量化单位或知识基元刻画中系统形成“中观安全系统模型”，用细小的量化单位或知识基元刻画微系统形成“微观安全系统模型”，进而构成复杂安全系统的广义安全系统模型，如图3所示。

图3  广义安全系统模型研究取向

4. 安全系统模型构建实例

从不同的研究视角出发，可以得到研究侧重点不同的许多具体安全系统模型，如表1所示。 

表1  安全系统模型实例