基于FAHP的建筑工人安全行為能力基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測評(píng)

陳 娜， 王世玲， 付登松， 趙 軍

(鄭州大學(xué) 力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

建筑業(yè)從業(yè)人員多且流動(dòng)性強(qiáng)，交叉作業(yè)普遍，屬于事故高發(fā)行業(yè)。一系列事故致因理論都將人的不安全行為視作導(dǎo)致事故的直接原因[1]，而人的安全(行為)能力的匱乏，會(huì)導(dǎo)致其作出不安全行為，進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生[2～4]，因此研究人的安全(行為)能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，針對(duì)個(gè)體安全(行為)能力方面的測評(píng)指標(biāo)較多，主要有安全技能、安全素質(zhì)、安全生理、安全心理、安全意識(shí)等[5～7]。從安全人機(jī)工程學(xué)的角度來說，在優(yōu)化設(shè)備與環(huán)境的同時(shí)，通過選拔挑選出當(dāng)前環(huán)境下最適應(yīng)設(shè)備和環(huán)境的工人，甚至在特殊場合，通過對(duì)人提出苛刻的要求去彌補(bǔ)設(shè)備的缺陷或適應(yīng)惡劣的環(huán)境，也是預(yù)防事故的手段之一。本文擬結(jié)合安全人機(jī)工程學(xué)知識(shí)，基于安全和人機(jī)實(shí)驗(yàn)視角對(duì)個(gè)體的安全行為能力進(jìn)行測評(píng)和研究，從而為建筑工人的選拔、作業(yè)安排、培訓(xùn)教育等提供依據(jù)和參考，進(jìn)而有效地減少建筑人因事故的發(fā)生。

1 安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型

安全(行為)能力的影響因素眾多[8,9]，研究應(yīng)從系統(tǒng)的角度出發(fā)。層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)即是把要處理問題的對(duì)象視為系統(tǒng)，通過定性分析與定量分析相結(jié)合，按照分解、比較、判斷、綜合的思維方式進(jìn)行決策的重要工具[10]。而模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP)是在AHP的基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，進(jìn)一步有效地解決AHP判斷矩陣思維一致性較難保證的問題，同時(shí)減少權(quán)重確定時(shí)主觀因素的影響。

1.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

結(jié)合建筑安全相關(guān)規(guī)定，建筑工人要具備一定的學(xué)習(xí)能力和較強(qiáng)的空間感，以及準(zhǔn)確的分析、判斷、推理能力，手指、手臂、腿腳靈活性也要滿足作業(yè)要求；此外，在緊急狀況時(shí)還需有應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。在遇到突發(fā)狀況時(shí)，個(gè)體一般會(huì)產(chǎn)生緊張、焦慮、恐懼等一系列情緒和心理體驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)心率加快、皮電增加、血壓升高等生理變化，進(jìn)而影響其行為反應(yīng)和應(yīng)對(duì)能力[11～13]，因此，應(yīng)急能力也是一個(gè)重要的安全行為能力考核指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合與建筑工人的實(shí)地交談，筆者從以下三個(gè)層次構(gòu)建建筑工人的安全行為能力結(jié)構(gòu)模型(見圖1)。

(1)目標(biāo)層A是建筑工人的安全行為能力量化評(píng)估目標(biāo)；

(2)分析層B是建筑工人的安全行為能力分析維度，包括建筑工人的安全行為技能指標(biāo)B1和安全素質(zhì)指標(biāo)B2；

(3)因素層C是建筑工人的安全行為能力構(gòu)成要素，是可測量、可獲取、可對(duì)比的具體基本指標(biāo)。本文設(shè)置手指靈活性C1、手腕靈活性C2、動(dòng)作穩(wěn)定性C3、動(dòng)作協(xié)調(diào)性C4、疲勞程度C5、反應(yīng)能力C6、注意力集中能力C7等7個(gè)安全行為技能指標(biāo)，以及安全意識(shí)水平C8、應(yīng)急能力C9、心理調(diào)節(jié)能力C10等3個(gè)安全素質(zhì)指標(biāo)。

圖1 建筑工人安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型

1.2 模糊判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

1.2.1模糊互補(bǔ)矩陣的建立

根據(jù)上述建筑工人安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用模糊層次分析法，構(gòu)建模糊互補(bǔ)判斷矩陣進(jìn)行各因素的權(quán)重計(jì)算。運(yùn)用模糊判斷矩陣進(jìn)行模糊層次分析時(shí)，通過對(duì)相同指標(biāo)下的因素進(jìn)行重要程度對(duì)比(通用的模糊標(biāo)度見表1[3])，同時(shí)使矩陣滿足條件aij=0.5，且aij+aji=1(i,j=1,2,…,n)，可構(gòu)建該指標(biāo)下各因素的模糊互補(bǔ)判斷矩陣A=(aij)n×n。

表1 模糊標(biāo)度及含義

在上述安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合表1提供的模糊標(biāo)度及含義，建立針對(duì)建筑工人安全行為能力分析的模糊判斷矩陣如下：

分析層-因素層：

1.2.2模糊互補(bǔ)矩陣的一致性檢驗(yàn)

(1)

對(duì)于權(quán)重排序向量w，令

(2)

則稱n階矩陣w*=(wij)n×n為A的特征矩陣。

對(duì)于模糊判斷矩陣A=(aij)n×n和B=(bij)n×n，相容性指標(biāo)[3]為：

(3)

由式(1)可得建筑工人安全行為能力各層次因素的權(quán)重排序向量為：WA= (0.625, 0.375)；WB1=(0.136, 0.136, 0.156, 0.146, 0.136, 0.146, 0.146)；WB2=(0.297, 0.372, 0.335)。

經(jīng)計(jì)算，各矩陣的相容性指標(biāo)均小于決策者態(tài)度α=0.1，所以各層權(quán)重滿足一致性檢驗(yàn)，可以認(rèn)為由本文圖1結(jié)構(gòu)模型計(jì)算出的因素層各指標(biāo)權(quán)重具有合理性。

1.2.3計(jì)算各因素權(quán)重

由各層次的權(quán)重排序向量簡單計(jì)算可得到最終權(quán)重?cái)?shù)值。對(duì)安全行為技能指標(biāo)B1下面因素C1～C7的權(quán)重為：

RB1=0.625wB1=0.625(0.136,0.136,0.156,0.146,0.136,0.146,0.146)=(0.085,0.085,0.0975,0.09125,0.085,0.09125,0.09125)。

同理，對(duì)安全素質(zhì)指標(biāo)B2下面因素C8～C10的權(quán)重計(jì)算為：

RB2=0.375wB2=0.375(0.297,0.372,0.335)=(0.1113,0.1395,0.1256)。

綜上可得，因素層各指標(biāo)從C1～C10的權(quán)重為：

R=(0.085,0.085,0.0975.0.09125,0.085,0.09125,0.09125,0.1113,0.1395,0.1256)。

2 安全人機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理

2.1 安全人機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

在現(xiàn)有安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖1建筑工人安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型，需要直接用安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)測量的安全行為技能指標(biāo)有7個(gè)。而安全素質(zhì)指標(biāo)中的應(yīng)急能力指標(biāo)可以用心率、皮電等生理變化來反映[13]，本文即通過測量實(shí)驗(yàn)對(duì)象的皮電、心率來量化圖1中的應(yīng)急能力和心理調(diào)節(jié)能力指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)用到的主要儀器如表2所示。

表2 安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)名稱及儀器

由于實(shí)驗(yàn)條件的局限性，選取安全工程專業(yè)在校本科男生共20人(大一到大四，每個(gè)年級(jí)各5人)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其中大三、大四學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行過安全專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)的開展，大一、大二學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)過安全專業(yè)知識(shí)和進(jìn)行過安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)。為減小誤差，除心率、皮電外，手指靈活性、手腕靈活性等C1～C7等7個(gè)安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)均測量三次，以三次的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。心率和皮電的測量出現(xiàn)異常值時(shí)，也要重復(fù)測量以得到準(zhǔn)確值。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

為完成由簡單的安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)向各項(xiàng)安全行為能力指標(biāo)的過渡，筆者以各項(xiàng)安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)其所對(duì)應(yīng)的個(gè)體安全行為能力進(jìn)行打分。手指靈活性C1、手腕靈活性C2、動(dòng)作穩(wěn)定性C3、注意力集中能力C7等4個(gè)指標(biāo)均以實(shí)驗(yàn)直接得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化打分，前兩個(gè)指標(biāo)C1，C2完成時(shí)間越短，得分越高，后兩個(gè)指標(biāo)C3，C7在規(guī)定時(shí)間內(nèi)出錯(cuò)次數(shù)越多，得分越低。疲勞程度指標(biāo)C5以實(shí)驗(yàn)前后實(shí)驗(yàn)對(duì)象的閃光融合臨界頻率降低率進(jìn)行量化打分，降低率越高，得分越低。動(dòng)作協(xié)調(diào)性指標(biāo)C4得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為出錯(cuò)次數(shù)和完成時(shí)間，筆者按兩者相乘除以100計(jì)算實(shí)驗(yàn)等效完成時(shí)間，并由此進(jìn)行量化打分；反應(yīng)能力指標(biāo)C6以平均正確反應(yīng)時(shí)間和出錯(cuò)次數(shù)為基數(shù)，筆者也自己設(shè)置公式計(jì)算等效反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而進(jìn)行量化打分；等效完成(反應(yīng))時(shí)間越長，得分越低。

安全意識(shí)水平指標(biāo)C8結(jié)合問卷結(jié)果進(jìn)行量化打分(高、較高、一般、較低、低)。應(yīng)急能力指標(biāo)C9以皮電、心率應(yīng)激前后的增長率為基數(shù)進(jìn)行量化打分，增長率越高，得分越低。心理調(diào)節(jié)能力指標(biāo)C10以個(gè)體應(yīng)激后心率恢復(fù)到正常的時(shí)間長短進(jìn)行量化打分，恢復(fù)時(shí)間越短，得分越高。

為統(tǒng)一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際打分中均以10分為最高分，6分為最低分，從10～6代表該項(xiàng)指標(biāo)能力逐漸降低。由此形成實(shí)驗(yàn)對(duì)象的安全行為能力評(píng)分表(見表3)。

表3 安全行為能力評(píng)分

注：1～5號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象為大一學(xué)生，6～10號(hào)為大二學(xué)生，11～15號(hào)為大三學(xué)生，16～20號(hào)為大四學(xué)生

3 安全行為能力測評(píng)

基于以上計(jì)算的各項(xiàng)安全行為能力權(quán)重Ri及各項(xiàng)安全行為能力得分Ci，利用模糊層次分析法， 計(jì)算個(gè)體安全行為能力得分CI:

(4)

由式(4)計(jì)算出每位實(shí)驗(yàn)對(duì)象的最終安全行為能力得分，如表4所示。綜合計(jì)算結(jié)果和企業(yè)操作可行性，參照以往研究，給出建筑工人安全行為能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見表5[3])。

表4 實(shí)驗(yàn)對(duì)象安全行為能力得分

表5 建筑工人安全行為能力等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

由表4，5可知，安全行為能力總得分在9分以上，劃分為Ⅰ級(jí)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象共5人，編號(hào)分別為12，14，16，19，20；安全行為能力總得分在7～8之間，劃分為Ⅲ級(jí)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象共有2人，編號(hào)分別為9，10；其余13人的安全行為能力總得分均在8～9分之間、劃分為Ⅱ級(jí)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，建筑工人的安全行為能力測評(píng)除了以個(gè)體的安全行為能力總得分為依據(jù)外，還應(yīng)考慮其安全行為技能指標(biāo)、安全素質(zhì)指標(biāo)得分，以及各分項(xiàng)安全行為能力指標(biāo)得分。以上面文中各層次所計(jì)算出的權(quán)重向量為標(biāo)準(zhǔn)，安全行為技能指標(biāo)、安全素質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重經(jīng)計(jì)算后分別為0.625、0.375；根據(jù)計(jì)算結(jié)果，安全行為技能指標(biāo)和安全素質(zhì)指標(biāo)的得分應(yīng)同時(shí)分別在5分和3分以上才能視為符合危險(xiǎn)程度和操作難度較高的工作崗位要求。如在表4中，1，2，4，8，15號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象安全行為能力總得分高于8分，但存在安全行為技能指標(biāo)得分低于5分，或安全素質(zhì)指標(biāo)得分低于3分的情況，同樣視作不能滿足較高工作崗位的要求。另外，某些實(shí)驗(yàn)對(duì)象雖然安全行為能力總得分和安全行為技能、安全素質(zhì)指標(biāo)得分均超過8，5，3分，但存在部分分項(xiàng)安全行為能力得分較低(<8分)的情況，如3，5，7，11，17，18號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)于相應(yīng)分項(xiàng)安全行為能力要求較高的崗位，也須慎重進(jìn)行選拔和考慮。

以不同年級(jí)(高年級(jí)、低年級(jí))為分組變量，使用IBM SPSS Statistics 22將實(shí)驗(yàn)對(duì)象的安全行為能力得分進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(見表6，7)。由表6，7可知，實(shí)驗(yàn)對(duì)象的安全行為技能指標(biāo)得分、安全素質(zhì)指標(biāo)得分、安全行為能力總得分在高年級(jí)和低年級(jí)中均存在顯著性差異(p<0.05)，且各項(xiàng)指標(biāo)得分的均值高年級(jí)均大于低年級(jí)，表明經(jīng)受過專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)和安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)等實(shí)習(xí)實(shí)踐的高年級(jí)學(xué)生的整體安全行為能力要較高于沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和安全人機(jī)實(shí)踐的低年級(jí)學(xué)生。

表6 組統(tǒng)計(jì)量

注：年級(jí)編號(hào)1代表低年級(jí)(實(shí)驗(yàn)對(duì)象為大一、大二學(xué)生)，編號(hào)2代表高年級(jí)(實(shí)驗(yàn)對(duì)象為大三、大四學(xué)生)

表7 獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

4 結(jié)論與展望

基于本文研究，得出如下結(jié)論：

(1)基于安全人機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了建筑工人的安全行為能力層次結(jié)構(gòu)模型，設(shè)置了手指靈活性、手腕靈活性、動(dòng)作穩(wěn)定性、動(dòng)作協(xié)調(diào)性、疲勞程度、反應(yīng)能力、注意力集中能力7個(gè)安全行為技能指標(biāo)，以及安全意識(shí)水平、應(yīng)急能力、心理調(diào)節(jié)能力3個(gè)安全素質(zhì)指標(biāo)；利用模糊層次分析法(FAHP)建立模糊判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算得出此10個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值分別為：0.085，0.085，0.0975，0.09125，0.085，0.09125，0.09125，0.1113，0.1395，0.1256。

(2)設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全人機(jī)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量化打分，并結(jié)合各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算安全行為能力得分、進(jìn)行等級(jí)劃分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：同時(shí)滿足安全行為能力總得分≥8分、安全行為技能指標(biāo)得分≥5分、且安全素質(zhì)指標(biāo)得分≥3分的能夠滿足較高工作崗位要求的實(shí)驗(yàn)對(duì)象有13名，分別為編號(hào)3，5，6，7，11，12，13，14，16，17，18，19，20；其中編號(hào)為6，12，13，14，16，18，19，20等 8名實(shí)驗(yàn)對(duì)象的分項(xiàng)安全行為能力得分同時(shí)也均≥8分，能夠滿足更高工作崗位的要求。

(3)使用IBM SPSS Statistics 22對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的安全行為能力得分進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高年級(jí)學(xué)生的安全行為技能指標(biāo)得分、安全素質(zhì)指標(biāo)得分、安全行為能力總得分均顯著高于低年級(jí)學(xué)生(p<0.05，均值差值>0)，表明安全專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)和安全人機(jī)實(shí)踐等能夠有效地提高個(gè)體的安全行為能力。

此外，本文主要從安全人機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)入手對(duì)個(gè)體的安全行為能力測評(píng)進(jìn)行了初探，在模擬建筑工人的真實(shí)工作情況、反映建筑工人的真實(shí)安全能力方面存在一定的局限性，在以后的工作中將加強(qiáng)對(duì)建筑工人真實(shí)工況下安全行為技能和安全素質(zhì)指標(biāo)的量化研究，以更加準(zhǔn)確地測評(píng)出建筑工人的安全行為能力，為企業(yè)的崗位選拔和針對(duì)性的教育培訓(xùn)提供參考。