一种系统级语义可靠性框架,用于诊断高风险社会技术系统中的治理失效问题

《Reliability Engineering & System Safety》:A system-level semantic reliability framework for diagnosing governance failures in high-risk socio-technical systems

【字体: 时间:2026年02月12日 来源:Reliability Engineering & System Safety 11

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  本研究构建高风险行业治理可靠性语义诊断框架,基于372家企业2010-2023年2786份CSR报告,通过主题建模和STDE生命周期分析,揭示矿业成熟稳定、建筑制造转型中、交通业结构多样性高的治理演进规律。

  
张江石|毛向宁|冯开晨|张琦|刘磊|桂香友
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京,中国

摘要

高风险行业代表了复杂的社会技术系统,在这些系统中,治理失败往往源于技术、组织和文化因素的相互作用。传统的可靠性方法主要依赖于事故记录或审计,但这些方法对治理和安全文化方面的洞察有限。为了解决这一局限性,本研究开发了一个语义诊断框架,将企业社会责任(CSR)报告解读为治理绩效的指标。基于2010年至2023年间372家企业发布的2786份报告,应用主题建模来识别潜在的治理模块,并使用基于生命周期的“稳定-转型-解散-出现”(STDE)分类法跟踪这些模块在不同监管阶段的变化。通过网络分析和多元分析来研究治理成熟度、耦合性和结构变化模式。研究结果表明,这些行业正在从被动合规向更综合的治理结构转变。诸如危险识别和员工培训等核心功能保持稳定,而以投资为导向的主题则有所减少,同时出现了新的治理重点。跨行业比较显示,采矿行业的治理模式相对成熟,建筑业和制造业处于过渡阶段,交通运输行业的结构多样性较大。总体而言,该框架为安全相关实践的纵向监测和跨行业比较提供了一个补充的、以治理为导向的视角,而无需依赖直接的事故或故障数据。

引言

高风险行业对国家基础设施和资源供应至关重要,但其复杂的运营结构、高强度的环境以及紧密耦合的社会技术互动使它们特别容易发生灾难性故障[1,2]。尽管监管不断加强,例如中国的《安全生产法》和第十四个五年安全生产规划,但这些行业的治理实践仍面临三个持续存在的挑战:依赖被动的事故后响应、解读非结构化治理相关信息的有限能力,以及缺乏评估治理可靠性的可比指标。这些挑战强调了应将安全治理理解为复杂社会技术系统(STS)的动态属性[3,4],因为整个系统的可靠性不仅取决于技术组件和运营流程,还取决于治理子系统的连贯性、成熟度和耦合结构。
企业社会责任(CSR)报告已成为企业披露安全文化、职业健康实践和治理结构的重要渠道[5,6]。在高风险行业中,这些披露既传达了合规信息,也反映了管理层对系统安全的关注[7],[8],[9]。从系统安全的角度来看,CSR披露可以被视为治理子系统的受限语义表达,其多期语义结构捕捉了与可靠性相关的属性,如关注稳定性、协调模式和制度成熟度[10,11],而不仅仅是物理系统的运行状态。这些披露受到监管、声誉和制度约束的影响,而非自由形式的叙述。因此,它们的纵向语义结构可以作为诊断信号,有助于减少单期披露偏差和表面的“漂绿”现象。
自然语言处理(NLP)和机器学习的最新进展使得大规模非结构化治理相关文本的系统分析成为可能。主题建模方法(如潜在狄利克雷分配(LDA)以及结合TF-IDF权重和Word2Vec嵌入的混合方法,提高了语义可解释性,并已广泛应用于航空安全、能源政策和技术创新研究[7],[12],[13],[14],[15]。同时,基于生命周期的模型(包括STDE分类法)也被用来描述主题随时间的变化[16,17]。
然而,安全与可靠性研究仍然主要集中在事故上,通过STAP、FRAM、HRA、贝叶斯网络、安全I/II和韧性工程等方法研究技术组件、人为错误和故障链[4],[18],[19],[20]。尽管治理和文化子系统对长期系统可靠性至关重要,但它们很少通过结构化的定量诊断方法进行研究,通常只是定性或描述性地处理。现有的CSR和基于文本的研究通常强调披露强度、情感倾向或静态主题分类[6,21],但很少从结构成熟度、子系统耦合性和风险传播路径的角度探讨治理可靠性。因此,在系统安全研究中,治理动态性仍然难以观察,尤其是在披露叙述是最能反映组织治理实践的行业中[3]。
为了解决这些不足,本研究提出了一个针对社会技术系统中治理子系统的系统级语义诊断框架。CSR披露被视为治理层面的主要和补充性诊断语义信号,而不是直接衡量运营绩效的指标。基于2010年至2023年间372家上市公司的2786份CSR报告,该框架结合了TF-IDF权重、Word2Vec嵌入和LDA主题建模来提取潜在的治理模块。使用STDE分类法进行生命周期分段,以捕捉治理主题的演变,同时利用基于PCA的语义映射和共现网络来诊断话语层面的治理成熟度、结构协调性和治理相关风险扩散的潜在路径,这些在跨行业的语义耦合模式中得到体现。本研究采用以系统为导向的诊断视角,而不是制定具体的可检验假设。
本研究提出了四个研究问题:

RQ1

如何将高风险行业中的安全治理概念化为一个社会技术系统,并将其分解为潜在的治理模块?

RQ2

如何将非结构化的CSR语义转化为可解释的治理子系统可靠性指标?

RQ3

治理模块在不同阶段如何表现出稳定性、转型、解散和出现的生命周期特征?

RQ4

不同行业之间的治理成熟度和语义耦合差异如何支持差异化的监管策略?
本研究的贡献有三方面。首先,它引入了一个以CSR为导向的语义治理诊断框架,量化了治理子系统的成熟度、耦合重要性和风险传播结构,从而与传统的基于事故和物理的可靠性工程方法并列[4,7]。其次,它通过将语义感知、结构分析、生命周期评估和跨行业比较组织到一个连贯的治理层面分析框架中,实现了社会技术系统理论的应用,使得能够系统地研究治理子系统的动态和协调模式[3]。第三,它为监管和组织背景提供了实践导向的分析见解,包括治理监测视角、治理层面的诊断警报信号以及特定行业的诊断参考,支持基于话语的信息驱动和主动的治理评估,与现有的基于事故的方法相结合[9]。

部分摘录

CSR披露与安全治理

采矿、建筑、制造和运输等高风险行业对国家基础设施至关重要,但由于紧密耦合的社会技术过程,它们容易发生灾难性事故[1]。除了技术和组织因素外,治理和文化维度在塑造系统可靠性和事故预防方面也起着决定性作用[21,22]。在这种背景下,CSR报告逐渐成为职业健康和

整体框架

图1展示了系统导向语义可靠性建模(SOSRM)框架的整体分析工作流程,该流程分为五个连续阶段:(1)数据预处理和语义信号获取,(2)特征提取和编码,(3)主题结构评估,(4)生命周期演变跟踪,(5)行业异质性诊断。该流程的核心是将非结构化的CSR叙述转化为结构化的、与可靠性相关的治理模块。

主题数量校准

此阶段侧重于校准主题建模过程,以确保后续分析基于语义上连贯且有诊断意义的治理表示。非结构化的CSR叙述被转化为结构化的语义特征,为识别治理模块及其随时间的变化提供了统一的基础。从概念上讲,这一过程类似于社会技术系统分析中的输入校准,其中噪声输入被条件化

扩展STS方法:以治理为导向的可靠性诊断

STS研究中的一个持续挑战是现有方法主要依赖于事故案例和统计数据库来构建因果链或功能依赖模型。虽然这些方法有效描述了事故机制,但在捕捉日常治理实践中的潜在脆弱性方面存在局限性。例如,Karimi等人[4]应用文本分类和贝叶斯网络来识别事故因素,但他们的分析仍然局限于

结论

本研究开发了一个系统级语义可靠性框架,用于诊断复杂社会技术系统中的治理失败。它将CSR披露视为系统性能的软信号,整合了语义增强的主题建模、生命周期诊断和跨行业可靠性映射。通过这种方法,系统地识别治理模块,将其时间轨迹分类为稳定、转型、解散或出现的状态,并

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