基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建筑施工落物傷害人因分析

夏志海工程師 付國榮 寇俊輝

(1.長江水利委員會(huì)河湖保護(hù)與建設(shè)運(yùn)行安全中心，湖北 武漢 430000；2.煙臺(tái)厚仁安全技術(shù)服務(wù)有限公司，山東 煙臺(tái) 265599；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引言

在建筑施工過程中高空作業(yè)是最常見和最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。根據(jù)2019年建筑業(yè)生產(chǎn)安全事故統(tǒng)計(jì)分析，高處墜落和物體打擊排在事故數(shù)量前2位[1]。多數(shù)情況下，建筑施工安全事故是由施工作業(yè)過程中人的不安全行為、設(shè)備不安全狀態(tài)以及管理缺陷引起的。隨著技術(shù)進(jìn)步和管理理念的提升，施工設(shè)備的安全性和安全管理模式不斷優(yōu)化，對(duì)減少事故的發(fā)生起到一定作用。但人的因素對(duì)建筑施工落物傷害有重要影響，通過人因分析減少建筑工人的不安全行為，對(duì)保障建筑工人的生命安全與施工作業(yè)的正常運(yùn)行十分重要。

國外學(xué)者對(duì)建筑施工事故人因分析開展諸多研究，如JACKSON等[2]從人的行為造成的危害開始研究，認(rèn)為失誤是由錯(cuò)誤或不恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)刺激導(dǎo)致，提出人為錯(cuò)誤事故模型；GARRETT等[3]通過對(duì)人為錯(cuò)誤意識(shí)培訓(xùn)(Human Error Awareness Training， HEAT)和人為因素分析分類系統(tǒng)(Human Factor Analysis Classification System， HFACS)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)人為錯(cuò)誤對(duì)建筑施工安全影響較大，應(yīng)予以重視。近幾年，國內(nèi)學(xué)者逐漸開始重視工人人為因素在施工事故原因分析和風(fēng)險(xiǎn)防范中的作用，如夏潤禾等[4]采用前因—行為—結(jié)果分析法，針對(duì)地鐵施工工人的不安全行為構(gòu)建不安全行為風(fēng)險(xiǎn)管理模型；楊彥等[5]提出裝配式建筑人為因素分析與分類系統(tǒng)，分析各類人為因素對(duì)建筑施工安全的影響程度，并提出相關(guān)措施建議。

目前國內(nèi)對(duì)于高空落物傷害的研究主要集中在對(duì)易墜落物的管理和風(fēng)險(xiǎn)防范上，真正著眼于行為心理角度分析人因影響探討落物相關(guān)的研究很少[6]。分析建筑施工作業(yè)中的人因因素，建立落物傷害人因影響系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics，SD)模型，研究建筑工人生理、心理、作業(yè)環(huán)境等因素對(duì)施工落物傷害的影響，并提出預(yù)防和控制措施。

1 落物傷害人因影響模型構(gòu)建

1.1 內(nèi)在影響因素分析

根據(jù)建筑施工特點(diǎn)，構(gòu)建建筑施工落物傷害人因內(nèi)在影響因素子系統(tǒng)，包括基本情況、生理因素、心理因素[7]，見表1。

表1 人因內(nèi)在因素子系統(tǒng)

為描述生理、心理等影響因素與個(gè)人安全行為之間的因果關(guān)系，運(yùn)用SD模擬軟件Vensim7.3繪制落物傷害人因內(nèi)在影響因素因果關(guān)系圖，如圖1。圖1中因果回路顯示生理因素、心理因素的提升與個(gè)人安全行為的提升正相關(guān)，個(gè)人安全行為對(duì)心理動(dòng)力因素和心理特征因素是正反饋，同時(shí)心理動(dòng)力因素與心理特征因素也是心理因素的正反饋。

注：+表示正反饋

1.2 外在影響因素分析

建筑施工落物傷害人因外在影響因素子系統(tǒng)，見表2。

表2 人因外在因素子系統(tǒng)

為描述管理、環(huán)境等影響因素與個(gè)人安全行為之間的因果關(guān)系，運(yùn)用SD模擬軟件Vensim7.3繪制落物傷害不安全行為外在因素因果關(guān)系圖，如圖2。圖2中因果回路顯示作業(yè)環(huán)境因素對(duì)個(gè)人安全行為是正反饋，個(gè)人安全行為對(duì)安全教育和組織體系也是正反饋。

圖2 落物傷害不安全行為外在因素因果關(guān)系圖

1.3 落物傷害人因影響SD模型的構(gòu)建

綜合考慮建筑施工落物傷害人因的內(nèi)外影響因素，繪制落物傷害人因影響的因果關(guān)系圖，如圖3。

圖3 落物傷害人因影響因果關(guān)系圖

建筑施工落物傷害人因內(nèi)在影響因素子系統(tǒng)和人因外在因素行為子系統(tǒng)之間相互連接、相互作用，構(gòu)建整個(gè)的SD模型，使2個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整、動(dòng)態(tài)的相關(guān)模型。構(gòu)建模型的變量集，見表3。

表3 落物傷害不安全行為SD模型變量集

模型變量確定后，根據(jù)SD理論構(gòu)建落物傷害人因SD模型，如圖4。

圖4 建筑施工落物傷害人因影響SD模型流程圖

2 SD模型落物傷害人因分析工程應(yīng)用

2.1 調(diào)查問卷設(shè)計(jì)

選取武漢市某施工企業(yè)某項(xiàng)目部現(xiàn)場作業(yè)人員作為調(diào)查對(duì)象?！督ㄖ┕ぢ湮飩θ艘蚍治稣{(diào)查問卷》由人員基本情況、引導(dǎo)語、問題等部分構(gòu)成，包含被調(diào)查者基本情況、生理?xiàng)l目、心理?xiàng)l目、作業(yè)環(huán)境條目、安全管理?xiàng)l目、安全教育條目等。通過對(duì)落物傷害人因影響SD模型分析，針對(duì)內(nèi)在影響因素和外在影響因素設(shè)置問卷問題，調(diào)查問卷具體問題，見表4。對(duì)于每一個(gè)條目問題的回復(fù)選項(xiàng)，由李克特5級(jí)量表組成：1、2、3、4、5分別表示完全符合、符合、比較符合、不符合、完全不符合。

表4 建筑施工落物傷害人因分析調(diào)查問卷設(shè)計(jì)

參與問卷調(diào)查的有60名現(xiàn)場工人，回收56份，問卷回收率93.35%，在數(shù)據(jù)錄入時(shí)去除2份空白無效問卷，問卷有效率為90%，最后對(duì)54份有效問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。

2.2 調(diào)查問卷結(jié)果描述性分析

為分析落物傷害人因的SD模型各因素在具體工程實(shí)例中的影響，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS25對(duì)本次問卷問題進(jìn)行描述性分析。圖5-9展示問卷中建筑工人對(duì)施工安全的生理、心理、作業(yè)環(huán)境、安全管理和安全教育等問題的回復(fù)結(jié)果分布情況。該結(jié)果可作為落物傷害人因SD模型參數(shù)定量化的基礎(chǔ)，同時(shí)也為提出改進(jìn)建筑施工落物傷害的不安全行為措施提供有效依據(jù)。

圖5 生理?xiàng)l目調(diào)查結(jié)果

圖6 心理?xiàng)l目調(diào)查結(jié)果

圖7 作業(yè)環(huán)境條目調(diào)查結(jié)果

圖8 安全管理?xiàng)l目調(diào)查結(jié)果

圖9 安全教育條目調(diào)查結(jié)果

2.3 模型變量參數(shù)定量化

為定量化仿真模型的變量參數(shù)，建立不安全行為變量體系，采用變量估計(jì)法[8]，確定各變量的影響系數(shù)。以調(diào)查問卷的權(quán)重作為依據(jù)，利用權(quán)重公式進(jìn)行運(yùn)算[9]，得到各變量的影響系數(shù)：

(1)

式中：

N1-N5—選擇符合程度分別為1-5的人數(shù)；

Wi—各因素的權(quán)重；

Ii—各因素的影響系數(shù)取值；

i— 變量名稱。

計(jì)算各因素值，見表5。

表5結(jié)果顯示，生理因素中的輔助變量能力的提高G2的I值最大，表明其對(duì)安全水平的提高具有積極作用。另外個(gè)人心理因素、教育、管理因素也產(chǎn)生積極作用，惡劣的作業(yè)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響(I<1)。變量能力的提升G2受到員工個(gè)人條件、后期學(xué)習(xí)、素質(zhì)提升等影響，企業(yè)安全教育培訓(xùn)可以充分協(xié)助提高員工的能力，從而提高整體安全水平，減少落物傷害人的不安全行為。

表5 因素取值

2.4 落物傷害人因SD模型模擬分析

對(duì)模型進(jìn)行SD仿真分析，通過對(duì)施工企業(yè)的研究，一個(gè)工程項(xiàng)目的平均施工作業(yè)周期一般為3年，將作業(yè)周期設(shè)置為36個(gè)月，模型的時(shí)間范圍為0～36月，時(shí)間步長為1個(gè)月。根據(jù)建立的人因各影響因素因果關(guān)系圖、建筑施工落物傷害人因影響SD模型流程圖，依次輸入模型參數(shù)，運(yùn)用SD模擬軟件Vensim7.3進(jìn)行仿真模擬，表函數(shù)采用階梯函數(shù)(STEP Function)模擬結(jié)果，如圖10。

圖10 整體安全水平趨勢(shì)圖

建筑工人安全水平趨勢(shì)整體上升，前3個(gè)月，上升迅速，與項(xiàng)目施工初期施工單位大力開展安全教育、安全培訓(xùn)有關(guān)。隨著項(xiàng)目的逐漸開展，工人工作逐漸熟練，安全教育培訓(xùn)等手段對(duì)行文安全水平的提升效果逐漸放緩，安全水平的提升也逐漸趨于平緩，這也受到工人自身水平的限制，最后趨于較高的水平。模擬結(jié)果表明：工人能力的提升可以促進(jìn)施工項(xiàng)目安全水平的提升，減少落物傷害的可能性，建筑施工單位應(yīng)當(dāng)重視對(duì)工人的各類安全教育和培訓(xùn)，而且隨著時(shí)間推移，能力提升對(duì)安全水平的提高效果速度放緩，對(duì)工人教育培訓(xùn)應(yīng)當(dāng)長期投入。

3 落物傷害人因安全控制措施

個(gè)人能力的提升、自身積極的心理狀態(tài)對(duì)于行為安全有提升作用，惡劣的作業(yè)環(huán)境會(huì)使工人的不安全行為增加，企業(yè)的教育和管理水平可以顯著提高企業(yè)的施工安全水平。為減少落物傷害不安全行為，提出落物傷害的控制預(yù)防措施如下：

(1)提升工人素質(zhì)，優(yōu)化工人選擇及崗位匹配。加強(qiáng)崗位技能培訓(xùn)，提高工人的技能和操作水平，根據(jù)工人的性格、情緒等特點(diǎn)，安排適合的崗位，優(yōu)化勞動(dòng)組合提高效率，減少不安全行為的產(chǎn)生。

(2)改善作業(yè)環(huán)境，減少工人在惡劣天氣的工作時(shí)間，不能為趕工期而忽視安全。施工現(xiàn)場應(yīng)區(qū)分好施工區(qū)域和生活區(qū)域，在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)語，高處作業(yè)區(qū)域平臺(tái)上放置的物資材料要設(shè)圍欄板，優(yōu)化環(huán)境設(shè)計(jì)，保證建筑工人可以安全高效地完成施工任務(wù)。

(3)強(qiáng)化企業(yè)管理，開展安全文化建設(shè)，可以使企業(yè)各層級(jí)都具有良好的態(tài)度和行為規(guī)范。

4 結(jié)論

本文以武漢某建筑施工項(xiàng)目為研究對(duì)象，通過模擬落物傷害人因影響因素對(duì)安全水平的影響，發(fā)現(xiàn)工人能力的提高對(duì)安全水平的提升效果顯著，有利于降低落物事故發(fā)生的可能性。最后從建筑工人素質(zhì)的提升、作業(yè)環(huán)境的改善、企業(yè)管理的強(qiáng)化3個(gè)方面提出企業(yè)減少落物傷害事故的改進(jìn)措施。