基于圖示語言的工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)

徐 晟， 駱漢賓

(華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

目前，我國城市軌道交通建設(shè)已經(jīng)邁入了高速發(fā)展階段。據(jù)統(tǒng)計，10個城市已建成軌道交通線路37條，總里程1085 km，25個城市共有在建線路63條、1645 km[1]。軌道交通的快速發(fā)展，帶來了巨大的勞務(wù)需求。大量外來務(wù)工人員的加入，給建筑業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。研究表明，人的不安全行為是造成安全事故的一個重要原因[2]。海因里奇認(rèn)為88%的安全事故是由人的不安全行為導(dǎo)致的[3]。在我國，研究顯示安全事故中有90%是因勞動者違章作業(yè)、冒險作業(yè)等不安全行為造成的[4]。從事建筑施工的現(xiàn)場工人往往受教育程度較低，對于因作業(yè)不規(guī)范引起的安全風(fēng)險，缺乏足夠的認(rèn)識和了解。對現(xiàn)場工人安全知識的提高，主要依賴于安全培訓(xùn)。

目前現(xiàn)有的建筑工人安全培訓(xùn)體系不完善，農(nóng)民工職業(yè)安全培訓(xùn)效果不理想，有兩方面的問題比較突出：第一，安全培訓(xùn)的內(nèi)容主要來源于操作規(guī)程和安全規(guī)范，存在教條化、脫離實際和工人學(xué)習(xí)枯燥等問題[5]；第二，由于一線工人文化水平較低，對文本化的培訓(xùn)材料往往難以吸收，培訓(xùn)材料需要多樣化、圖形化的表現(xiàn)形式；第三，培訓(xùn)開展的方式多采用課堂集中教學(xué)，存在工人學(xué)習(xí)枯燥的問題[6]。

眾多學(xué)者對建筑工人安全培訓(xùn)開展了研究探討，如安全培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)包括安全生產(chǎn)思想教育、知識教育和技能教育[7]；安全培訓(xùn)的形式應(yīng)因地制宜，種類多樣化[6]。近期一些研究指出，我國安全培訓(xùn)往往以課堂集中教學(xué)的形式，講授安全理論，培訓(xùn)內(nèi)容較單一，存在脫離實際，工人學(xué)習(xí)枯燥的問題[8]。國外研究指出，受過培訓(xùn)的志愿工人對工友進行安全培訓(xùn)的效果好于老師或外部培訓(xùn)者[9]。另一項研究表明因為拉丁美洲移民工人的語言問題，工人對于以西班牙語改編和本地化后的培訓(xùn)材料接受程度較高，安全知識學(xué)習(xí)的效果也更好[10]。在培訓(xùn)形式上，采用信息技術(shù)、引入計算機進行輔助的安全培訓(xùn)也日益增多[11]，研究發(fā)現(xiàn)，使用圖片或多媒體手段的計算機輔助安全培訓(xùn)對年輕工人和年紀(jì)較大的工人效果都比較好[12]。

因此，本文針對培訓(xùn)內(nèi)容脫離實際、培訓(xùn)形式難以吸收、培訓(xùn)方式枯燥乏味等問題，提出一套基于圖示語言的行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)。該培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)內(nèi)容來源于安全規(guī)程和現(xiàn)場操作中的顯性知識和隱性知識，并使用圖示語言的形式進行表現(xiàn)，緊密結(jié)合工程實踐，并將整理出來的行為安全知識存儲在行為安全知識庫中，以支持針對現(xiàn)場工人的行為安全培訓(xùn)；培訓(xùn)材料的展現(xiàn)形式多樣化、圖形化，容易被現(xiàn)場工人接受和吸收；使用網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)系統(tǒng)，可以集中開展培訓(xùn)，也方便工人隨時使用便攜設(shè)備自行學(xué)習(xí)，形式多樣，貼合實際。

1 地鐵工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

地鐵施工行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)對地鐵安全施工規(guī)范和操作進行梳理，采用圖形化的方式表達，并形成安全行為知識庫，通過網(wǎng)絡(luò)對一線工人進行針對工種和安全水平的培訓(xùn)，以達到主動的行為糾偏和持續(xù)改進的目的，并輔助項目管理人員進行安全管理。系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)建思路是：在全面分析地鐵工程施工安全規(guī)程和現(xiàn)場實踐后，整合提煉地鐵施工行為安全知識，采用圖示語言對安全知識進行表達，并利用以WEB服務(wù)、數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實等信息處理技術(shù)，研究構(gòu)建面向現(xiàn)場一線工人的行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)。

地鐵工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)的功能體系由培訓(xùn)模塊、知識庫、管理模塊三大部分構(gòu)成。培訓(xùn)模塊面向現(xiàn)場工人進行行為安全培訓(xùn)，并可對工人的安全態(tài)度和安全知識進行評價；知識庫是整個行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)的核心，儲存了針對地鐵施工安全而設(shè)計制作的基于圖示語言的考核試題；管理模塊包括對知識庫的管理功能及對工人培訓(xùn)和考核情況的分析、整理、評價、管理功能。系統(tǒng)功能體系如圖1所示。

圖1 地鐵工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)功能體系

2 基于圖示語言的建筑工人行為安全知識庫的開發(fā)

地鐵工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)的核心模塊為建筑工人行為安全知識庫。安全知識可以分為顯性知識和隱性知識。顯性知識主要表現(xiàn)為施工安全規(guī)范和操作規(guī)程的條款，而隱性知識主要表現(xiàn)為現(xiàn)場施工操作中的不安全行為。對顯性知識的處理主要是將其圖像化，以便工人接受和吸收；而對隱性知識的處理則需要依賴知識轉(zhuǎn)化的理論進行處理。

繼1977年美國管理學(xué)家Teece[13]提出知識轉(zhuǎn)化的概念之后，許多學(xué)者對于知識轉(zhuǎn)移及相關(guān)的概念做了研究。其中，SECI知識螺旋轉(zhuǎn)化模型最被廣泛接受，為探討知識轉(zhuǎn)化的內(nèi)在規(guī)律提供了一定的理論支持[14]。

在該模型中，野中郁次郎提出了知識轉(zhuǎn)化的四種模式，分別是社會化(Socialization)、外化(Externalization)、組合(Combination)和內(nèi)化(Internalization)。“社會化”指隱性知識之間的轉(zhuǎn)化，是個人之間通過交流和共享來建立隱性知識的過程；“外化”指隱性知識向顯性知識的轉(zhuǎn)化，是指通過隱喻、類比、范例等方式將個人隱性知識以語言、文字、圖表等形式表達出來，將自身知識轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)資源的過程；“組合”指顯性知識之間的轉(zhuǎn)化，是指通過篩選、添加、組合、分類等手段將現(xiàn)有孤立知識系統(tǒng)化，并用專業(yè)語言表述出來；“內(nèi)化”是顯性知識到隱性知識的轉(zhuǎn)化，是將顯性知識形象化和具體化的過程[15]?；谥R轉(zhuǎn)化的SECI理論，并結(jié)合具體工程和培訓(xùn)對象的情況，我們將圖示語言安全培訓(xùn)知識管理系統(tǒng)的構(gòu)建分為獲取、轉(zhuǎn)化、存儲和使用四個階段。行為安全知識管理的全過程如圖2所示。

圖2 行為安全知識管理的全過程

2.1 獲取階段

對于顯性知識來說，獲取階段的主要任務(wù)是將規(guī)范條文結(jié)構(gòu)化，并抽取相關(guān)的要點；對于隱性知識來說，首先需要進行實地觀察，并對現(xiàn)場行為進行采集，然后將采集到的視頻、圖像中的信息進行分析，選出其中具有代表性的適宜用圖示語言表達的情況作為接下來題目編制的腳本?？梢哉f，獲取階段是一個將知識匯總、整理和提煉的過程，即將規(guī)范中的條文進行編碼，將照片中相對零散的隱性信息進行分析提煉，形成可用來進一步外化的隱性知識庫，從而完成了隱性知識的轉(zhuǎn)化——“社會化”過程。

我國現(xiàn)行的建筑施工安全規(guī)章制度體系包括法律、法規(guī)、部門規(guī)章、地方法規(guī)和規(guī)章、國務(wù)院和住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)范性文件以及各類安全管理標(biāo)準(zhǔn)。本題庫針對施工現(xiàn)場作業(yè)人員的安全操作，選擇了《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》、《北京市建筑工程事故安全操作規(guī)程》、《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理條例》、《城市軌道交通工程安全質(zhì)量暫行辦法》、《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》等法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)范作為培訓(xùn)材料的規(guī)范來源。

在分析整理規(guī)范時，首先確定每則條文的關(guān)鍵詞和對應(yīng)的風(fēng)險點。規(guī)范條文的一般結(jié)構(gòu)為情景說明、關(guān)鍵詞和風(fēng)險點。情景說明指條文所對應(yīng)的作業(yè)操作情景，關(guān)鍵詞指“必須”、“不得”、“應(yīng)”、“嚴(yán)禁”等表示程度的指示詞，關(guān)鍵詞所指示或禁止的內(nèi)容即為該條文的風(fēng)險點。通過對規(guī)范條文進行整理，將地鐵施工過程中可能存在的安全風(fēng)險歸納整理為《城市軌道交通工程質(zhì)量安全檢查要點》，涵蓋了499個安全風(fēng)險要點，建立了判斷地鐵工程施工過程中的風(fēng)險識別標(biāo)準(zhǔn)。

例如，《北京市建筑工程事故安全操作規(guī)程》的35.4.5中規(guī)定，“嚴(yán)禁任何人上下機械、傳動物件，以及在鏟斗內(nèi)，拖把或機架上坐立。”該條款針對鏟運機的作業(yè)環(huán)境，“嚴(yán)禁”一詞表明該條款屬于禁止性條款，而風(fēng)險點包括“在鏟斗內(nèi)坐立”這一不安全行為。另外，在六年的地鐵施工安全咨詢工作中，18位工程師在沈陽、武漢、鄭州、深圳等城市的地鐵施工中，針對近100個工點拍攝了6萬余張現(xiàn)場巡視照片，涵蓋了近萬名工人的施工行為。地鐵現(xiàn)場照片作為地鐵工程施工中的佐證，提供了很多可供研究地鐵風(fēng)險參考的依據(jù)與反映，大量的現(xiàn)場巡視照片是現(xiàn)場工程師長年累積的成果，從車站或區(qū)間的施工清晰真實地反映一線施工現(xiàn)場的工作狀態(tài)。對比質(zhì)量安全檢查要點，可將2萬余張現(xiàn)場照片進行分類、統(tǒng)計，得到照片對應(yīng)的安全風(fēng)險。圖3顯示了行為安全知識的獲取過程。

圖3 行為安全知識的獲取過程

2.2 轉(zhuǎn)化階段

轉(zhuǎn)化階段是圖示語言安全培訓(xùn)知識管理系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵步驟。圖示語言是圖像和文字元素的緊密集成，有多種表現(xiàn)形式，被認(rèn)為可以大大提高交流和知識傳遞的效率。從認(rèn)知科學(xué)的角度，研究表明，人類接受知識主要有三種模式，視覺、聽覺和動覺[16]，而以視覺學(xué)習(xí)為主的人群所占比例最大。在這個過程中，既要考慮到題目腳本如何描述才更易于轉(zhuǎn)化為圖示語言，也要充分發(fā)揮圖示語言簡單高效、便于學(xué)習(xí)的特點。轉(zhuǎn)化階段的主要工作內(nèi)容就是將獲取階段總結(jié)出的各類安全問題和安全規(guī)章描述通過直觀的圖示語言表達出來，轉(zhuǎn)化為方便應(yīng)用于安全培訓(xùn)的學(xué)習(xí)資源?？梢姡谵D(zhuǎn)化階段的工作，實質(zhì)上是一個將隱性知識庫作進一步梳理，并初步轉(zhuǎn)化為顯性知識的“外化”過程。

將規(guī)范條款圖像化的過程包括兩個步驟：腳本設(shè)計和漫畫設(shè)計。腳本設(shè)計包括三個工作內(nèi)容：編寫腳本內(nèi)容、對專業(yè)術(shù)語附圖、將模糊詞匯具體化描述。編寫腳本內(nèi)容時，首先根據(jù)條文分析得到的關(guān)鍵詞和風(fēng)險點確定其考察點，當(dāng)一則條文中包含多個考察點時，可以分別從不同角度設(shè)計培訓(xùn)題目。漫畫設(shè)計，即由專業(yè)繪畫人員采用黑白線條的方式根據(jù)腳本繪制成漫畫圖形。

而對現(xiàn)場照片的整理包括兩個步驟，首先將照片中的元素，如人員、機械、材料等識別出來，然后將這些元素與獲取階段中整理出來的風(fēng)險要點進行比對，標(biāo)示出每張照片中含有的風(fēng)險點。

經(jīng)過三個月的時間，根據(jù)499個安全風(fēng)險要點，完成426幅漫畫。同時，整理了2萬余張現(xiàn)場照片，得到有風(fēng)險點的照片近6000張。圖4顯示了行為安全知識的轉(zhuǎn)化過程。

圖4 行為安全知識的轉(zhuǎn)化過程

2.3 存儲階段

經(jīng)過外化的顯性知識是相對零散的，需要進一步系統(tǒng)化。因此在存儲階段，需要將經(jīng)過轉(zhuǎn)化階段得到的孤立的圖像題目根據(jù)工種、工法等作深入的篩選分類，再針對不同目標(biāo)群體和不同培訓(xùn)目的重新組合分類，然后根據(jù)風(fēng)險源和題目選項等因素編制不同的難度等級，最后存入系統(tǒng)化的顯性知識庫。經(jīng)過存儲階段，完成了圖示語言顯性知識的“組合”過程，建立起了可用于員工培訓(xùn)的組織知識庫和系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)資源。

對條文分析發(fā)現(xiàn)有的不安全行為或風(fēng)險點不止對一個工種的現(xiàn)場工人適用，而有些則是針對某個特定工種在建設(shè)活動中必須遵守的行為規(guī)范。因此將培訓(xùn)題庫分通用題庫和專業(yè)題庫。通用題庫是指適用于培訓(xùn)所有工種工人的題目，專業(yè)題庫是分別針對不同工種的工人所設(shè)計的培訓(xùn)題目。主要包括的專業(yè)工種有模板工、普工、爆破工、防水工、混凝土工、鋼筋工、電工、架子工和機械操作。

將426幅漫畫和近6000張照片針對不同工種進行對應(yīng)，形成348道漫畫類安全培訓(xùn)試題庫和877道照片類安全培訓(xùn)試題庫。

圖5 行為安全知識的存儲

2.4 使用階段

在使用階段，主要希望系統(tǒng)實現(xiàn)兩方面的需求：對于員工培訓(xùn)效果的評價以及對于培訓(xùn)系統(tǒng)運用情況的反饋。對每個既定班組的工人進行定期的培訓(xùn)和測試，并對每個工人在測試中的表現(xiàn)評分，再將每個工人測試的成績計入歷史評價。同時，在培訓(xùn)中鼓勵參與者對培訓(xùn)的內(nèi)容進行反饋，并及時記錄培訓(xùn)對象對培訓(xùn)系統(tǒng)本身以及知識庫構(gòu)建的意見和建議。系統(tǒng)使用時，一線工人通過學(xué)習(xí)得到啟發(fā)，在溝通中加深了對顯性知識的理解和吸收，在測試中檢驗個人對所學(xué)顯性知識的運用情況，在“學(xué)習(xí)——檢測——溝通”這樣的流程中實現(xiàn)了組織顯性知識轉(zhuǎn)化為個人隱性知識的“內(nèi)化”，有效提高了員工的安全意識和業(yè)務(wù)水平。

3 開發(fā)與應(yīng)用

地鐵工人行為安全培訓(xùn)系統(tǒng)使用信息技術(shù)對工人不安全行為進行矯正糾偏，從而實現(xiàn)主動控制工人不安全作業(yè)行為，提高安全操作意識。系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括個人信息管理、安全水平測試、安全培訓(xùn)、培訓(xùn)結(jié)果分析、總控系統(tǒng)和后臺管理等六個模塊，由終端用戶界面和管理人員界面組成。終端用戶界面包括針對一線工人的前四個模塊。后臺界面包括針對系統(tǒng)管理員和項目管理者的總控平臺和管理模塊。

安全培訓(xùn)是本系統(tǒng)的核心功能模塊，它是通過以圖示語言表現(xiàn)的安全培訓(xùn)試題對相關(guān)人員進行培訓(xùn)，貫徹主動控制、主動糾偏的思想，在每道題完成后都必須查看正確答案，并對錯誤的行為給出示例，以加深印象。在建筑工人結(jié)束每次培訓(xùn)之后，都能查看到自己本次培訓(xùn)的評分和歷史培訓(xùn)成績，從而了解自己的培訓(xùn)效果，增強了參與培訓(xùn)的積極性。

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，開發(fā)工具為Eclipse，系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫為ORACLE10g，版本為ORACLE 10.2.0。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，研究人員、開發(fā)人員、管理人員緊密溝通，通過工作例會反復(fù)確認(rèn)功能需求，并堅持系統(tǒng)開發(fā)的事前計劃、事中控制、事后評估，在開發(fā)的各個環(huán)節(jié)加強對系統(tǒng)功能的檢查。為了驗證安全培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的效果，針對武漢地鐵某工地，由項目經(jīng)理和管理人員組織了50名工人進行安全培訓(xùn)。研究人員介紹了系統(tǒng)的使用方法，工人接受了安全培訓(xùn)，并完成了滿意度調(diào)查。滿意度調(diào)查問卷包括了個人信息和培訓(xùn)內(nèi)容的滿意程度，使用了5分制里克特指數(shù)進行測量。部分反饋結(jié)果如下：安全培訓(xùn)的參與者對該行為安全知識庫基本滿意;50%的參與者認(rèn)為系統(tǒng)容易使用，8.33%的參與者認(rèn)為非常容易使用;75%的使用者認(rèn)為題目對日常工作很有幫助，還有16.67%的使用者認(rèn)為題目對日常工作有所幫助;67%的使用者認(rèn)為題目易于理解，91%的使用者認(rèn)為題目趣味性較強，而90%的使用者認(rèn)為經(jīng)過培訓(xùn)學(xué)習(xí)到了有用的知識;總體來看，只有8.33%的使用者對該培訓(xùn)系統(tǒng)不滿意。

表1 安全培訓(xùn)系統(tǒng)滿意度調(diào)查問卷

4 結(jié) 語

本文介紹了使用圖示語言改編建筑工人安全操作規(guī)范和施工安全法規(guī)，開發(fā)了適用于一線施工人員的安全培訓(xùn)系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了知識庫的開發(fā)過程，根據(jù)知識管理的理論，將地鐵施工安全知識的整理分為四個步驟，在此基礎(chǔ)上，對規(guī)范條文和現(xiàn)場安全巡視照片進行整理，通過獲取、轉(zhuǎn)化、存儲三個步驟，使用圖示語言生成易于理解、直觀生動、形象有趣適合現(xiàn)場施工人員的培訓(xùn)材料，并

將培訓(xùn)材料整合成包含不同難度等級、針對不同工種的安全培訓(xùn)知識庫。然后，圍繞該知識庫開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的面向現(xiàn)場施工人員的地鐵安全培訓(xùn)與矯正系統(tǒng)，讓現(xiàn)場人員可以使用該知識庫。實踐證明該安全培訓(xùn)內(nèi)容切合實際、培訓(xùn)形式易于吸收、培訓(xùn)方式受到施工人員的歡迎。

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