安全韧性驱动生产运营管理创新研究
作者：孙继龙、李康、张利舒 来源： 日期：2026年8月13日煤炭行业作为我国主体能源产业，煤炭能源消费占比虽呈下降趋势，但是2024年依然占一次能源消费比重53.2%，其生产运营的稳定性直接关系国家能源安全。传统管理模式下，矿业生产运营存在三大痛点：一是安全管理与生产计划脱节，生产调度忽视安全资源约束；二是风险响应滞后导致生产中断，传统人工决策模式下，瓦斯超限等突发风险的平均响应时间达40秒，远超安全规程要求的15秒标准；三是数据孤岛现象严重，安全监测系统、生产执行系统、人员定位系统分属不同厂商，数据格式差异导致互通困难，协同决策效率低下。国内研究聚焦安全管理技术应用与生产效率优化，但融合深度不足。
安全管理理论为创新方法提供风险管控基础，主要包括风险预控管理体系、系统安全理论与行为安全理论，三者协同形成“整体－过程－个体”的安全管理框架。风险预控管理体系强调“超前预防”，通过“风险识别－评估－控制－验证”闭环流程将安全风险嵌入生产运营全流程。该体系将煤矿风险划分为重大、较大、一般、低四级，针对高风险作业制定“技术－管理－个体”三级控制措施。系统安全理论注重“人-机-环-管”四维协同，该理论要求同步优化环境要素、技术要素和管理要素。系统安全理论的动态相关性原则揭示：井下通风系统效率下降30%会导致瓦斯浓度上升25%，需同步调整设备维护周期以降低风险叠加。行为安全理论聚焦“人员行为管控”，认为85%的事故源于不安全行为。该理论最新发展强调行为诱因分析，不仅关注行为本身，还需探究组织管理因素和个体心理因素。潞安化工集团基于该理论设计“VR实训 安全积分”体系，使安全行为依从率极大程度地提升。系统安全理论提供整体视角，确保各要素协同；风险预控管理体系提供具体方法，实现风险动态管控；行为安全理论解决关键要素，减少人的不安全行为。
生产运营管理创新理论为方法提供效率优化工具，重点包括数字孪生技术、资源协同理论与智能化管理模式，三者融合形成“技术－资源－流程”的生产优化框架。数字孪生技术通过物理世界与虚拟模型的实时映射，实现生产流程可视化与参数优化。其核心是构建“物理矿井－虚拟模型－数据交互”三层架构：物理层部署传感器采集实时数据，虚拟层通过3D建模模拟生产场景，数据交互层实现双向映射。资源协同理论强调“输入－转化－输出”全链条资源优化配置，核心是通过动态平衡安全资源与生产资源，实现“安全成本－生产效益”最优耦合。资源协同的典型实践是“生产负荷－维护周期”联动模型：当综采设备开机率超过90%时，自动缩短维护周期20%，山西焦煤集团应用该模型后，设备故障导致的生产中断减少30%。智能化管理模式推动“少人无人化”作业，核心是通过人工智能技术优化生产参数。唐家会煤矿应用智能掘进系统，AI算法实时调整切割参数，结合瓦斯监测数据动态平衡效率与安全，在瓦斯涌出量增加的情况下，仍能保持掘进效率的提升。数字孪生技术提供可视化工具，资源协同理论提供优化逻辑，智能化管理模式提供技术手段。三者融合可实现生产资源的动态最优配置，为创新方法奠定效率提升支撑。
安全与生产融合的理论交叉点在于资源刚性配置与动态协同机制，核心是通过安全资源投入提升生产系统韧性，实现安全与效率的协同增值。资源基础观为融合提供理论支撑，该理论认为企业异质性资源是竞争优势的来源。煤矿企业的安全资源包括技术资源、管理资源、人力资源，具有价值性、稀缺性、不可模仿性特征。协同治理理论强调跨部门合作互动，解决安全与生产部门的目标冲突。该理论要求建立“风险共担、资源共享”的联合决策机制，霍州煤电集团开发的AI视频智能识别系统实现安全监测与生产调度联动，“三违”行为识别率达92%，因人为失误导致的设备故障停机时间缩短40%。协同治理的关键是利益协调，通过KPI考核融合使部门目标一致。
创新方法定位为“安全韧性驱动生产运营协同管理方法”，核心理念是将“安全韧性”作为生产运营的核心驱动要素，通过动态风险评估与资源协同调配，实现“安全增值－效率提升”双重目标。
创新方法构建“风险感知－协同决策－执行反馈”三维实施模型，包含九个核心要素，形成闭环管理，具体模型架构如图2所示。
1.风险感知层。通过“智能监测–人工排查”复合模式，采集设备、环境、人员与管理四类数据，为决策层提供高质量输入。设备维度：在采掘装备、液压支架和电机等关键环节布设超宽带定位系统与高清摄像装置，监测液压支架初撑力、截齿磨损、电机温度等运行参数；利用基于视觉识别与振动信号分析的算法，对支架漏油、轴承异常等故障进行预测，实现提前预警。环境维度：布设甲烷、顶板离层仪和风速传感器等，确保数据实时采集与快速响应；采用三维激光扫描技术构建巷道空间模型，对超挖、欠挖等隐患进行精准识别。人员维度：通过虚拟现实实训系统记录操作行为，并结合安全积分进行依从性评估；同时在智能安全帽中集成心率监测装置，对员工疲劳状态进行实时监测，降低因生理因素导致的人为失误风险。管理维度：整合隐患整改记录、培训档案和应急预案等管理性数据，建立四色风险地图并实时更新，反映隐患分布与整改进度，为后续决策提供依据。
2.协同决策层。构建“风险－资源”动态联动算法，实现安全阈值与生产参数的实时匹配，通过数字孪生平台支持多部门联合决策。动态联动算法：算法输入风险等级与生产目标，输出资源调配方案。核心公式
其中Ri为i区域资源投入量，Si为i区域风险等级，Pi为i区域生产目标权重，α为风险系数、β为生产系数，通过矿山历史运行数据进行校准。在技术平台层面，依托数字孪生系统集成流式数据处理与三维可视化功能，能够进行风险模拟、资源调度与方案比选。决策机制方面，由安全副矿长、生产副矿长和总工程师组成的决策小组，依据风险热力图和算法输出结果动态调整生产计划，并在突发风险情境下启动应急决策流程，实现响应时间不超过15秒的快速处置。
3.执行反馈层。将决策方案转化为具体行动，通过“三级管控”确保执行，建立“双闭环”反馈机制持续改进。三级管控：班组层依据协同决策平台指令调整操作；车间层监督资源到位情况；企业层考核执行效果。双闭环反馈：短期闭环优化生产参数，每日对比实际风险与预测风险的偏差，调整算法参数；长期闭环迭代风险评估模型，分析未预见风险的原因，更新风险识别清单。
为保障创新方法的有效运行，本研究构建了由风险–资源联动、跨部门协同与绩效评价三项机制组成的保障体系，形成“感知–决策–执行–反馈”的闭环管理模式。首先，在风险–资源联动方面，建立“风险等级–资源投入”对应规则，实现投入强度与生产负荷的动态匹配：高风险区域安全投入比例不低于生产成本的5%，生产负荷控制在70%；中风险区域投入比例为3%–5%，负荷维持在80%–90%；低风险区域投入比例为2%–3%，负荷可保持在90%以上。其次，在跨部门协同方面，设立以矿长为核心的“安全韧性管理委员会”，成员由安全、生产、机电、通风等部门负责人组成，主要职责包括风险标准制定、资源配置审批与实施监督。通过例会机制与“协同积分”制度强化跨部门协作，提升治理合力。最后，在绩效评价方面，构建“安全–生产”双KPI体系，安全与生产指标权重各占40%，管理创新指标占20%，并实行“双否决”原则，以保证安全与生产的同等优先性。同时，通过设立“安全韧性明星班组”等激励措施，进一步增强基层执行力与主动性。三项机制协同运行能够有效提升煤矿企业的安全韧性，实现从风险感知到执行反馈的动态闭环管理。
本研究从煤矿企业安全管理视角出发，提出“安全韧性驱动的生产运营协同管理方法”，通过理论构建、模型设计、案例实证与保障机制研究，得出以下结论：第一，创新方法整合风险预控管理体系、数字孪生技术与资源协同理论，构建“风险感知－协同决策－执行反馈”三维九要素模型，突破传统“安全－生产”二元对立思维。模型通过四维数据采集、动态联动算法、三级管控与双闭环反馈，实现安全与生产的深度融合，解决风险响应滞后、资源配置静态、跨部门协同低效等行业痛点。第二，方法落地需突破技术、管理、人员层面障碍，通过“数据－平台－模型”技术保障、“协同－考核－文化”管理保障、“引进－培养－激励”人才保障三大机制，确保方法可持续运行。
作者单位：肥城矿业集团单县能源有限责任公司
