人機(jī)工程原理在城南污水廠工程中的應(yīng)用

婁維國(guó)

（勝利石油管理局 供水公司，山東 東營(yíng)257200）

1 概 況

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，城市污水排放量也逐年增長(zhǎng)。近年來我國(guó)掀起了城市污水處理廠和配套管網(wǎng)建設(shè)的高潮。污水處理廠對(duì)社會(huì)的功能顯示了它對(duì)人民生活的正面效應(yīng)，但由于技術(shù)支撐不足、安全管理不完善等原因，它又展現(xiàn)出了相應(yīng)的負(fù)面效應(yīng)。隨著大量污水處理廠建設(shè)投產(chǎn)，污水處理廠的安全問題也日益突出。2006年8月8日，太原市殷家堡污水處理廠在進(jìn)行進(jìn)水井閘門檢修時(shí)4人死亡［1］；2009年6月11日?？诎咨抽T污水處理廠5名現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工人在擴(kuò)建排海工程的頂管施工過程中遇難［2］……一次次傷亡事故不僅影響了污水處理廠的建設(shè)運(yùn)行安全，也導(dǎo)致了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，影響了和諧社會(huì)的構(gòu)建。

國(guó)內(nèi)外對(duì)污水處理廠相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究［3］，國(guó)外的研究側(cè)重于污水處理工藝生命周期的評(píng)價(jià)，如M.Ortiz等［4］將生命周期評(píng)價(jià)運(yùn)用到污水廠的“可持續(xù)性”評(píng)價(jià)中。國(guó)內(nèi)，李方文［5］從保障出水達(dá)標(biāo)、防止污水處理廠對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染、減少污水處理過程中人員傷亡等方面探討如何保證污水處理廠安全運(yùn)行。這些研究均側(cè)重于污水廠運(yùn)行工藝過程，對(duì)于施工過程涉及較少。

安全人機(jī)工程學(xué)是人機(jī)工程學(xué)的一個(gè)分支，它從安全工程學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，為進(jìn)行系統(tǒng)安全分析和預(yù)防傷亡事故、職業(yè)病提供人機(jī)工程學(xué)方面的系統(tǒng)理論和知識(shí)［6］。LEC法是美國(guó)的安全專家G.F.Kinney和K.J.Graham提出的一種簡(jiǎn)單易行的評(píng)價(jià)作業(yè)條件危險(xiǎn)性方法。筆者針對(duì)城南污水廠建設(shè)要求和實(shí)際情況，運(yùn)用安全人機(jī)工程原理，通過風(fēng)險(xiǎn)分析，運(yùn)用各種管理方法和技術(shù)手段，建立合理可行的人機(jī)系統(tǒng)，做好城南污水廠工程的施工組織管理，旨在如何有效發(fā)揮人的主體作用，保證本工程以安全為主的各項(xiàng)指標(biāo)受控狀態(tài)良好，保障工程建設(shè)安全高效運(yùn)行，探索一套行之有效的污水廠建設(shè)管理新思路，并為其他類比工程提供參考。

2 城南污水廠工程人機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀

城南污水廠工程是包括污水收集管網(wǎng)、提升泵站和污水廠三位一體的大型污水處理工程，服務(wù)范圍約50km2。其中，城南污水廠位于山東省東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)基地南部，距市區(qū)約5km，一期設(shè)計(jì)處理能力為6×104t／d，污水廠內(nèi)單體工程有23個(gè)，多數(shù)為大型混凝土工程，廠區(qū)內(nèi)的水、氣等各類工藝管線縱橫交錯(cuò)，作業(yè)面廣；污水收集管網(wǎng)約21km，提升泵站5座，施工環(huán)境包括野外、道路穿越、水上（下）作業(yè)等，其中2座泵站為深基坑作業(yè)，施工環(huán)境復(fù)雜且差別大，安全隱患點(diǎn)多，施工組織難度大。

2.1 施工人員的心理特征與地域特征明顯

城南污水廠工程按要求開工建設(shè)，戰(zhàn)線長(zhǎng)達(dá)16 km，有大量施工人員同步施工，工程范圍涉及深基坑、穿越、水上（下）、高空、高壓電等，對(duì)部分施工人員尤其是特種作業(yè)人員的操作能力、安全主動(dòng)性要求高，操作者接受被動(dòng)安全指令多，易產(chǎn)生逆反心理；泵站等場(chǎng)所受施工空間影響，安全防護(hù)經(jīng)常重新拆建，容易產(chǎn)生厭煩或僥幸心理；大口徑管線吊運(yùn)安裝工地多處于鬧市區(qū)，受周圍景象影響注意力易分散。污水廠遠(yuǎn)離市區(qū)，交通不便，各專業(yè)隊(duì)伍交叉施工、勞動(dòng)強(qiáng)度差異較大、安全風(fēng)險(xiǎn)高低不同，數(shù)百人的“集合”施工隊(duì)伍中從眾、攀比現(xiàn)象表露較為突出。此外，施工操作人員分別來自山東、江蘇、河南、四川等地區(qū)，不同區(qū)域群體的省能心理、僥幸心理、抱團(tuán)與排外心理表現(xiàn)比較突出，每個(gè)小群體因社會(huì)背景、風(fēng)俗和“工頭”影響力不同，小群體安全意識(shí)、行為能力、工作態(tài)度等都明顯不同，小群體之間安全狀態(tài)差異大。

2.2 施工機(jī)具和外部環(huán)境差異較大

城南污水廠工程的施工機(jī)械、環(huán)境既有污水處理廠的普遍性，又有其特殊性，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：第一，工程施工過程中使用機(jī)械設(shè)備數(shù)量大、種類多，樁機(jī)、錨機(jī)、鉆機(jī)、起重機(jī)、電焊機(jī)、調(diào)直機(jī)、管機(jī)、穿越機(jī)等各類機(jī)具操作防護(hù)等級(jí)要求和安全風(fēng)險(xiǎn)高低不一，完好情況不同，往復(fù)調(diào)配后作業(yè)環(huán)境變化大，每個(gè)崗位的安全要求和崗位人員的安全狀態(tài)難以達(dá)到高度相符［7］。第二，城南污水廠工程管道種類和數(shù)量繁多，內(nèi)外防及補(bǔ)口、玻璃鋼打磨與黏接等施工中易產(chǎn)生酫、酚、醇、氨等毒性物質(zhì)。個(gè)人防護(hù)用品未使用或失效，操作失誤、通風(fēng)不良、物品存放不當(dāng)，冒險(xiǎn)進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所、設(shè)備缺陷等原因都極易導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。盲目施救和通風(fēng)不良極易導(dǎo)致中毒事故發(fā)生，需要特別注意。第三，管網(wǎng)所屬泵站全部位于市區(qū)內(nèi)，周圍大多是排水河道、道路橋梁或建筑，施工范圍有限，基坑深達(dá)11.5～13.5m。所屬截污、導(dǎo)污管網(wǎng)約60%靠近河道，部分施工段多次穿越數(shù)十米寬的排水河道，污水中含有有害物質(zhì)和較深底泥，施工期間，人員一旦不慎落入水中將會(huì)非常危險(xiǎn)。

2.3 施工中人機(jī)系統(tǒng)匹配波動(dòng)較大

城南污水廠工程按照項(xiàng)目“四制”要求進(jìn)行建設(shè)管理，安全管理體系、技術(shù)質(zhì)量體系和制度建設(shè)等較完善。但在工程建設(shè)中，人員、機(jī)具等施工資源投入巨大，期間立體交叉作業(yè)多，組織管理對(duì)象復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境多變，工程建設(shè)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和長(zhǎng)期性造成安全管理的高風(fēng)險(xiǎn)性。尤其對(duì)于城南污水廠工程而言，隨時(shí)間推移、作業(yè)空間變化發(fā)生人員、環(huán)境變更是不可避免的，特別是深基坑開挖與防護(hù)、河道周邊水上和水下等環(huán)節(jié)交替作業(yè)，作業(yè)環(huán)境、人員同時(shí)發(fā)生變更時(shí)，作業(yè)方法、人機(jī)功能的再分配、人機(jī)界面的適應(yīng)性和作業(yè)空間及負(fù)荷也都會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)性會(huì)大幅上升。

2.4 工程風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)識(shí)別與分析

城南污水廠工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，根據(jù)工程人機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)得出，城南污水廠工程建設(shè)過程中主要風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)是人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、不良作業(yè)環(huán)境及安全管理缺陷4個(gè)方面綜合作用的結(jié)果（圖1）。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)構(gòu)成要素

LEC作為一種作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)單實(shí)用，通過LEC評(píng)價(jià)，可以量化確定城南污水廠工程建設(shè)過程中各類有害因素可能造成的潛藏禍患程度。其中，L、E、C分別代表3個(gè)自變量，D為因變量：

L為危險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性；

E為易露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻率；

C為危險(xiǎn)嚴(yán)重程度；

D為作業(yè)條件的危險(xiǎn)性，為三者的乘積。

在城南污水廠工程建設(shè)管理中，根據(jù)工程建設(shè)各節(jié)點(diǎn)人員、機(jī)具和環(huán)境的不同，共將風(fēng)險(xiǎn)分為5級(jí)8類。5級(jí)分別為稍有危險(xiǎn)（1級(jí)）、一般危險(xiǎn)（2級(jí)）、顯著危險(xiǎn)（3級(jí)）、高度危險(xiǎn)（4級(jí)）和極其危險(xiǎn)（5級(jí)）；8類分別為高處作業(yè)、用電施工、機(jī)具操作、基坑防護(hù)、消防、水上施工、職業(yè)危害等8類。每一子類中又按照人員、機(jī)具、作業(yè)環(huán)境等要素進(jìn)行細(xì)化識(shí)別分析，共計(jì)131個(gè)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)。據(jù)此，確定工程建設(shè)各階段的安全管理控制重點(diǎn)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2、3所示。

圖2 城南污水廠操作環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

圖3 城南污水廠風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)統(tǒng)計(jì)

通過劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、綜合分析可知：高處作業(yè)、水上施工、用電施工等與普通施工場(chǎng)所變更的作業(yè)環(huán)節(jié)相比危險(xiǎn)性較大，說明作業(yè)環(huán)境對(duì)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)的影響較大；由于正常施工、生產(chǎn)環(huán)境中接觸的機(jī)械種類多，機(jī)械操作子類中的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)最多，體現(xiàn)了機(jī)具在現(xiàn)場(chǎng)安全管理中的重要性；由于作業(yè)環(huán)境基本不可變、機(jī)具本身特性固有，當(dāng)二者相對(duì)固定后，可能造成不可接受后果的高度危險(xiǎn)和極其危險(xiǎn)大多數(shù)與施工人員的安全主動(dòng)積極性有很大關(guān)聯(lián)。

3 人機(jī)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一推進(jìn)工程建設(shè)

3.1 注重群體因素和個(gè)體心理、生理因素，提高全員主動(dòng)安全意識(shí)

城南污水廠工程建設(shè)過程中，按中石化QHSE進(jìn)行管理，工程項(xiàng)目部要求參建各方的各級(jí)管理人員更加注重群體因素和個(gè)體因素在安全生產(chǎn)中所起的重要作用，并將這種認(rèn)識(shí)傳達(dá)到每一個(gè)具體行為人，落實(shí)到具體組織管理中，力爭(zhēng)全員主動(dòng)做好制度與安全、效益與安全的平衡與控制，真正增強(qiáng)全員主動(dòng)安全意識(shí)。

（1）所有特種操作人員經(jīng)過統(tǒng)一考核驗(yàn)證后才能入場(chǎng)，實(shí)行集中考核、配置施工的管理模式。各群體隊(duì)伍依據(jù)往年考核結(jié)果，按工程施工風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)度、技術(shù)水平、施工能力高低、業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)等進(jìn)行量化打分，綜合評(píng)價(jià)后調(diào)配不同隊(duì)伍的施工內(nèi)容，充分發(fā)揮“班頭”的示范影響作用，實(shí)行安全正負(fù)補(bǔ)償考核機(jī)制，保障安全與質(zhì)量、安全與效益、安全與進(jìn)度的高度統(tǒng)一。

（2）統(tǒng)一建立施工人員行為檔案，工程項(xiàng)目部與“班頭”共同把好施工人員入場(chǎng)關(guān)，結(jié)合施工人員性格特征并根據(jù)觀察、檢查情況建立、完善個(gè)人安全信譽(yù)檔案，更加關(guān)注“先進(jìn)”和“落后”兩個(gè)方面的人員，有針對(duì)性地采用不同方式進(jìn)行有效安全教育，將良好性格的人放在重要的艱巨的危險(xiǎn)性相對(duì)大的崗位上，將不良性格的人放在安全性相對(duì)較高的崗位上，督促“班頭”發(fā)揮隊(duì)伍內(nèi)個(gè)人的優(yōu)勢(shì)能力，合理安排，人盡其才，從而真正減少生產(chǎn)過程中因人的不安全行為可能造成的事故。

3.2 注重方案優(yōu)化和技術(shù)安全交底，不斷優(yōu)化施工作業(yè)方法和作業(yè)負(fù)荷

城南污水廠工程由上海院和油田院共同設(shè)計(jì)，項(xiàng)目部編制施工作業(yè)方案時(shí)充分落實(shí)設(shè)計(jì)意圖，聽取施工技術(shù)人員建議，并報(bào)請(qǐng)有關(guān)專家審核把關(guān)，根據(jù)方案確定可行的技術(shù)手段和管理方法后，對(duì)施工所有人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)安全交底。如在樁基施工過程中，將洛陽鏟式掏樁器改進(jìn)為螺旋切割式掏樁器，工作效率提高了300%。研制了多縫式自流平管養(yǎng)護(hù)器，在夏季實(shí)施混凝土養(yǎng)護(hù)，減輕了養(yǎng)護(hù)人員的作業(yè)負(fù)荷，并降低了在高空作業(yè)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。工程建設(shè)過程中，不斷地完善特殊環(huán)境下的安全管理制度和操作規(guī)程，以控制工程施工過程中設(shè)施、人員、過程（工藝）和環(huán)境等永久性或暫時(shí)性的變化［8］，提高人機(jī)系統(tǒng)的“安全、經(jīng)濟(jì)、高效”綜合效能。

3.3 注重人、機(jī)、環(huán)境的和諧統(tǒng)一，全力削減風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)，消除安全隱患

城南污水廠工程是一種水廠＋管網(wǎng)同步施工、開放式的團(tuán)隊(duì)作業(yè)項(xiàng)目，交叉作業(yè)環(huán)節(jié)多，地下、地上、高空環(huán)境復(fù)雜、隱患多，人、機(jī)、環(huán)境三者高度統(tǒng)一，才能保證安全生產(chǎn)。

3.3.1 優(yōu)選人員和設(shè)備

根據(jù)施工環(huán)境有針對(duì)性地選擇參與的人員和機(jī)械設(shè)備等資源，依據(jù)人、機(jī)資源滿足施工作業(yè)環(huán)境要求的原則，泵站深基坑作業(yè)調(diào)用經(jīng)驗(yàn)豐富的勝建專業(yè)化隊(duì)伍，單體水工構(gòu)筑物按安全風(fēng)險(xiǎn)、施工難度的大小分別調(diào)用江蘇、山東隊(duì)伍。統(tǒng)籌考慮布置作業(yè)場(chǎng)地，依據(jù)人體作業(yè)特征，機(jī)、料位置固定合理，確定最佳作業(yè)區(qū)域、作業(yè)方法、最低安全防護(hù)范圍，統(tǒng)一調(diào)配所有的機(jī)械設(shè)備資源，力爭(zhēng)在有限的資源內(nèi)，優(yōu)化配置，通過提升人員的操作水平來最大限度地保證人和機(jī)械設(shè)備的安全。

3.3.2 做好隊(duì)伍內(nèi)部組合

做好“群體”小隊(duì)伍內(nèi)部之間的組合，人與人組合從整體上考慮安全狀態(tài)和整體意識(shí)，技術(shù)力量較弱的補(bǔ)充技術(shù)人員，安全狀態(tài)低的配置培訓(xùn)后的專職班組安全監(jiān)督培訓(xùn)員，發(fā)揮“班頭”的示范力和關(guān)愛力。細(xì)化內(nèi)部作業(yè)負(fù)荷，認(rèn)真分析研究作業(yè)人員、機(jī)械和作業(yè)順序等，確定合理的工作流程，干什么、什么人干、怎么干，小隊(duì)伍內(nèi)部形成一種合理高效的組合，共同降低各項(xiàng)點(diǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.3 優(yōu)化設(shè)備設(shè)施

合理利用安全人機(jī)工程學(xué)的原理對(duì)設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化。注意設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)，編制嚴(yán)格、多層次設(shè)備的維修和檢修規(guī)程；盡量采用具有互鎖裝置的設(shè)備，以有效避免人員誤操作；對(duì)于特殊作業(yè)的設(shè)備必須滿足相應(yīng)的安全性能，如水下設(shè)備須達(dá)到相應(yīng)密封要求，臨電全部采用三相五線制，用電設(shè)備有漏電保護(hù)、接地，同一水平、垂直工作面上下電源實(shí)行單向聯(lián)鎖供電裝置；合理利用人機(jī)工程學(xué)中的視覺原理設(shè)計(jì)安全警示牌，對(duì)于特殊環(huán)境設(shè)置檢測(cè)裝置、聯(lián)動(dòng)光電報(bào)警裝置等，積極探索試行安全“目視化”管理。

3.4 注重安全教育培訓(xùn)質(zhì)量和安全檢查，提高安全水平

在安全教育中，依次開展安全知識(shí)、技能和意識(shí)教育與培訓(xùn)。入場(chǎng)時(shí)對(duì)從業(yè)人員進(jìn)行三級(jí)安全教育，以生產(chǎn)組織原則、環(huán)境、紀(jì)律、操作標(biāo)準(zhǔn)為主；結(jié)合施工的變化適時(shí)進(jìn)行安全技能教育和訓(xùn)練，并分步驗(yàn)收；經(jīng)常性地根據(jù)安全形勢(shì)開展安全意識(shí)教育和培訓(xùn)，以事故為事例，堅(jiān)定從業(yè)人員掌握安全知識(shí)和技能的信心。

針對(duì)特殊環(huán)境作業(yè)建立切實(shí)可行、全面規(guī)范的操作規(guī)程。重視作業(yè)人員尤其是高危作業(yè)項(xiàng)目人員的心理和生理健康，通過建立、查閱個(gè)人安全信譽(yù)檔案，根據(jù)個(gè)體差異及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，掌握個(gè)體心理、生理波動(dòng)表現(xiàn)出來的規(guī)律，進(jìn)行系統(tǒng)分析和評(píng)價(jià)，判斷各班組整體安全狀態(tài)和綜合安全能力。據(jù)此調(diào)整工作部署，在工作任務(wù)的安排、班前安全培訓(xùn)教育、作業(yè)中監(jiān)督檢查重點(diǎn)等方面區(qū)別對(duì)待，從而將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

通過應(yīng)用人機(jī)工程原理，城南污水廠工程安全防范控制措施更加注重人性化，提高了施工作業(yè)人員的安全和舒適感，施工安全和進(jìn)度等都得到了有效保障。

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