安全工程学认为：工作系统不可能从事故状态自行恢复到事故前的状态，而事故的发生可归纳为三个阶段：孕育阶段、生长阶段、损失阶段。这是工作系统从有序走向无序以至发生故障、事故的不可逆过程（irreversibility process）。这里的无序（disorder）不管是物的、人的不安全状态或管理的失误、缺陷以及工作环境的恶劣都表现了一种不合科学标准、违背法规、安技、程序的综合性混乱和错位的特征。于是描述、量度这种动态特征的安全熵（safety entropy）的概念就有了重要的现实意义。预防工作系统高熵的出现与“安全第一，预防为主”的方针不仅等价，而且有明显的特征值。

1 熵与开放性和功能发散

熵是热力学过程中，描述不可逆过程单向性所引入的状态函数，热力学第二定律（一热量不能自动从低温物体传向高温物体）可用熵函数具体表示。统计热力学已经证明热力学系统中的熵S=klnP，其中K为玻尔兹曼常数，P为系统状态发生的概率，以叫热力学概率。在非平衡条件下，热力学系统中的微观状态出现的概率不相等，构成分布函数f，则系统的熵值：

S = -kΣflnf

式中，和符号Σ遍及系统分布函数f自变量所有可能值，当自变量连续时和符号变成积分。上式不要求满足大数定律。总之，在大量粒子（原子、分子）构成的孤立系统中，熵表示粒子之间无规则的排列程度；或者说，表示系统紊乱程度，系统越“乱”，熵就越大；系统越有序，熵就越小。系统内的自发过程是沿熵增加的方向进行的，热力学第二定律表现为不可逆性，最终达到平衡态（equilibrium state）对应于熵的最大状态。热力学第二定律的这种表述也叫熵增原理，所导致孤立系统达到的平衡态是失去做功势能的均匀无序的状态。

事实已经证明，熵的概念不仅局限于热力学封闭的平衡系统（closed system），在开放、不平衡大系统描述方面也有其不可替代的优点。熵增原理（principle of entropy increase）和熵概念的延伸、拓展，可以推出一系列该系统设计和运行的规则和原理。因为熵定律的重要特征之一还在于其等效性，一种不可逆过程可以推出另一种不可逆过程，不同过程之间存在相互关联，这是熵定律普遍性的实质。所以熵理论代表体的一种非平衡有序向无序演化的思想观念对安全生产有着指导性的意义。可以认为，安全生产是由人（Men）——技术（Technology）——环境（Environment）构成的，也是一个工矿企业的非线性系统。系统的开放、耗散效应是不可避免的，是增熵的过程。比如：各种危险因素增多，叠加在一起整体影响力和危害将很大。要保持发展自己的有序结构就要与外界交换物质、能量、信息，其流变过程也是熵的深化过程。

这样事故就是工作系统综合功能失效、失控所致。安全问题的研究，放在开放系统（open system）中，确定其与环境所存在的物质、能量、信息的交换关系与深化过程，才能揭示其深层的客观规律，有效地防止事故的发生。

1.1 应认识工作系统安全总功能的发散性，其主要因素非线性的相互关系表现在

a.人的行为必须规范化、程序化，在比较宽松或恶劣的环境下，会出现一种缓慢的衰退，安全可靠性较物的可靠性差。例如：管理不到位、各种利害关系的冲突、身体状况和注意力的减退，肯定会造成工作能力的减退，以至造成有章不守、有法不依、有纪不守的混乱局面。

b.机具、设备系统随时间的延续，可能产生磨损、腐蚀等故障，使用时，不注意检修、维护，超负荷或带病运行，加之技能低、缺乏安全素质都能造成系统信息的进一步混乱以至失控。

c.即使管理制度定得完善、具体，由于人或物的缺陷也会在执行过程中有所偏差。如：管理素质不高，安全目标的量化与层层分解不够或缺乏程序化及全方位的安全管理等。

d.安全文明的施工环境随工程的不断进展，有恶化的一面，例如：工业、生活废弃物的不断增加、安全设施的老化、损坏等，需要不断的治理和完善，否则将出现脏、乱、差、不文明的混乱局面，无法应对自然环境的异常和工作环境恶化所带来的种种负面影响。

1.2 对于工作系统安全熵dS的变化可以分为两部

一部分是系统内部不可逆过程，即发散性所引起的增熵diS，方向为正；另一部分是系统与外界交换物质、能量、信息引起的熵deS，一般方向为负，能全部抵消系统内部的diS，而且使总熵dS趋向负值，对应非平衡有序状态。这种状态有持续作安全功消除安全缺陷的本领。整个系统的熵为：

dS = diS + deS

负熵（negative entropy）对于工作系统来说就是具体的安全技术措施、整改方案与相应的安全与技术投入，可以说，在施工中不戴安全帽，不系安全带等明显违章得到控制的情况下，如何加强安全文化建设，开展多种形式的安全教育，纠正领导层的违章管理和作业人员的违章操作是摆在安全生产前的新课题，也是交换熵的新形式。事实说明，管理上“人管人”“制度管人”等硬管理和注重文化建设的软管理的相互融合，将更有助于工作系统安全高熵向低熵的转变。

对于封闭系统，交换熵deS = 0，即取得经典热力学表达式：dS = diS≥0（=0对应于平衡态）。

对于开放系统，deS ≠0，负的交换熵能使总熵减小。

安全熵实际使一种安全信息熵，将平均信息量定义为信息熵，其式为：

Si = -ΣpilogPi

其中：Pi是该事件可能结果的概率，信息熵可以看成对系统状态无知程度和混乱程度的量化。不确定的信息源越无序即有序的信息源熵越小，无序的信息源熵越大。

1.3 通向事故的道路

阵发性混乱是工作系统发生事故的一条通路。阵发性概念是指时间域中，系统不规则行为和规则行为的随机交替现象。具体的说，系统从有序向无序的事故转变时，在非线性条件下，当某些参数的变化达到某一临界值时，系统的时间行为忽而周期（有序），忽而混乱（无序），在两者之间振荡。当有关参数继续变化时，整个系统会由阵发性混乱发展为整体混乱以至失控、造成事故。所以，在通向事故的道路上，安全生产只有强有力的组织保证，及时的检查、监督、整改，才能阻止安全高熵的演化、防止事故的发生。

2 吸引子与低熵功能

安全生产有不稳定发散的一面，但其状态在相空间内总是收敛于一定的吸引子。这种吸引子是一种独立于时间或与时间渐进的状态或极限集，对应着系统结构稳定的部分（点或区域）。它在一个依赖于时间的演化过程中吸引其周围的初始点，也是我们观察到的系统的状态，表征了被描述对象即系统的动态稳定特征。它既反映了不可逆过程总是不可逆地趋向吸引子，也反映了系统的目的性。

对安全生产来说，这种吸引子就是零事故目标+科学管理+按程序操作。应该指出，这是一种具有一定安全势能的吸引子——突现吸引子。它能吸引工作系统不安全的流变而产生出有一定序的整体。所以，其生产和演化的规律就是最大熵产生定律。例如：安全管理到位且形成群体效应，就能把零事故的基本准则，规范渗透到每项实际工作和活动中，人人明确需求，个个预防在先，自觉遵守安全技术规程，相关协调，层层检查，环环重点把关，工作系统必然安全运行。这也说明安全势能做功、突现吸因子的实际效应。

从全局看，消除熵的机制具有多个层次性，但不同层次的熵处于不停的趋动中才是安全生产的必要保证。即高熵必须趋向低熵，低熵的增高也在所必然。不断地循环趋动才能保证安全生产模式的有序化和不断的提高。具体来说，评价安全管理机制是否正常运转，还存在哪些隐患和缺陷，采取适宜的方式和措施进行整改和预防措施，安全管理机制就能不断完善和改进。

3 结束语

对安全熵的探讨，实际是对安全运作规律认识的提高，它比查隐患、找漏洞来保证安全生产具有更广泛的意义和更好的操作性。因为具有明显的特征值，所以认识它的演化规律非常重要和迫切。

范亚炯