地鐵施工安全風險管理知識集成模型研究

胡利超， 李 解

(內江師范學院 建筑工程學院， 四川 內江 641100)

0 引言

目前，越來越多的組織意識到知識對產品、服務、核心競爭力、組織獲利等各方面都有支持作用，努力從傳統(tǒng)的生產型組織向更加注重人、智力、知識的知識型組織轉型.地鐵項目施工安全風險項目及管理組織也同樣處于轉型期.城市軌道交通屬于典型的大型復雜高風險工程項目，以深基坑與地下隧道為主，建設周期長且與環(huán)境接口多，施工階段的管理、組織和協(xié)同工作較一般的項目更為困難，項目的風險狀態(tài)隨項目進展、作業(yè)場地、項目變更、周圍環(huán)境、施工組織、施工工法等因素不斷發(fā)生變化.《城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范》中規(guī)定所有的項目必須落實風險動態(tài)管理，項目級管理者如建設方、設計方、施工方、監(jiān)理方等要實現施工安全風險敏捷管理必定需要占用大量的信息、歷史經驗與知識，才能做出最符合當前項目情境的風險決策.但目前，施工實踐中積累的大量隱性和顯性知識，如規(guī)范標準、專家經驗、工程實例、施工總結等，都還處于無序與零碎的狀態(tài)，并不能高效地重用于后續(xù)項目安全風險管理工作中，絕大部分知識在項目可交付物完成和組織解散時流失.由此可見,項目層級安全風險管理組織轉型難度遠大于一般企業(yè)組織.而如何進行知識集成并有序化知識的結構，明確知識與知識情境及知識場的關系，構建知識集成模型，是實現建設方、設計方、施工方和監(jiān)理方等項目參與方間知識的識別、轉移、共享、復用和風險知識沉淀的關鍵.Grant[1]提出知識集成概念并將其定義為：運用系統(tǒng)科學手段把分散在組織內部的知識進行整合、結構化和有序化，以方便組織內部員工對知識的高效復用.在知識工程領域的知識集成模型通常由知識庫(數據庫)、知識內容、實現人機交互的集成平臺構成.研究集中在如何利用知識工程技術解決因知識的語義沖突和異構分布式儲存而引發(fā)的知識集成問題，關鍵技術主要包括自然語言處理、知識圖譜、本體論和其他知識表示方式.汪洋[2]基于模塊化的建模思想構建了“知識表示-知識映射-知識服務”知識集成模型，實現了語義層面的知識重用.Alejandro[3]提出應該重視項目間知識轉移過程，把本體論應用到知識集成中可以加速轉移過程.知識管理的領域知識集成模型關注促成知識內容重用的組織要素.朱方偉[4]認為工程項目管理的知識集成模型應能包含項目全生命周期內各管理職能的知識，并給出知識集成的實現途徑與持續(xù)改進方法.Lucio[5]分析了項目安全風險管理過程中知識流動情況，說明了管理流程中知識產生、共享、復用和儲存的機理，并且強調知識集成模型除了以信息技術為基礎，還必須關注管理過程、管理目標、組織特征和人員配置等管理側面的要素.

由此可見，知識集成已成為管理領域的研究熱點，但地鐵施工安全風險管理知識集成的研究相對較少，研究還不夠系統(tǒng)深入.因此，借助系統(tǒng)論和控制論分析地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)結構及工作過程，利用改進的SECI-BA模型,厘清知識集成與管理系統(tǒng)結構的關系，從而確定知識集成模型的構成要素，在深入分析各構成要素的基礎上構建地鐵施工安全風險管理知識集成模型.

1 地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)分析

系統(tǒng)論和控制論是分析系統(tǒng)結構和系統(tǒng)運行規(guī)律的最基本理論，建立知識集成模型必須要對施工安全風險管理系統(tǒng)進行全面深入的分析.此前，已有很多學者明確了管理系統(tǒng)由以下8個子系統(tǒng)構成：環(huán)境、目標、行為、對象、組織、制度、方法、技術[6-13].由于學者們的知識背景和認知角度的不同，對于管理系統(tǒng)的構成的理解也有部分差異.有的學者認為方法隸屬于流程、制度隸屬于組織中.綜合不同的觀點，地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)結構主要由環(huán)境子系統(tǒng)、目標子系統(tǒng)、行為子系統(tǒng)、對象子系統(tǒng)和組織子系統(tǒng)構成[14-15].其中環(huán)境子系統(tǒng)是指在項目周期內對施工安全有影響的所有外部條件、因素和變化，主要包括自然環(huán)境和地鐵沿線已有的建筑物和構筑物；目標子系統(tǒng)是反映安全風險管理的成果和項目整體風險最終狀態(tài)，一般由輕傷率、重傷率、死亡率、經濟損失和社會影響等指標構成；行為子系統(tǒng)為達成安全目標所需付出的管理行為，《地鐵與地下工程建設風險管理指南》明確了風險管理包括識別、估計、評價、控制及跟蹤五個管理行為；對象子系統(tǒng)為地鐵施工過程引發(fā)安全事故的各類風險，如因人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)所導致的風險；組織子系統(tǒng)是管理的實施者，由合同關系所建立起的臨時性合作組織，包括項目建設方、施工方和監(jiān)理方等.各子系統(tǒng)協(xié)同工作，體現出明顯的“輸入-控制-反饋”的系統(tǒng)工作特征.具體的工作過程為：依據國家的法律法規(guī)和建設方的要求設置系統(tǒng)目標，作為系統(tǒng)初始輸入值.為了達成系統(tǒng)目標，組織行為子系統(tǒng)在施工過程中不斷進行管理干預和施加施控行為.對象子系統(tǒng)中的各類安全風險在施控行為和環(huán)境疊加耦合干擾下狀態(tài)不斷發(fā)生變化，如果安全風險的狀態(tài)處于能接受的范圍則施控行為停止，如果與目標間有一定的偏差則把其作為下次系統(tǒng)工作循環(huán)的輸入目標值[15].

2 知識集成與安全風險管理系統(tǒng)的關系

2.1 知識集成理論基礎

在明晰施工安全風險管理系統(tǒng)與知識集成關系從而確定集成模型要素之前，需要先分析知識集成的理論基礎.知識分為顯性知識與隱性知識，兩種知識類型可相互轉化.野中郁次郎提出的SECI模型認為顯性知識與隱性知識之間的轉化形容為類似于螺線狀的動態(tài)上升過程，從而解決了兩類知識的轉化問題[16].SECI模型中涉及四種知識轉化情況：隱性向隱性轉化(社會化)；隱性向顯性轉化(外顯化)；顯性向顯性轉化(整合化)；顯性向隱性轉化(內在化).各轉化過程首尾相接，實現知識按照個體-團隊-組織螺線上升路徑的集成.由于知識是情境下的產物[17]，隨后野中郁次郎提出場(BA)的概念來說明情境對知識轉化的支持.共有四種BA分別對應知識的四種轉化過程.SECI模型對知識集成的知識轉化過程給出了系統(tǒng)性的解釋，但也存在缺陷[18]:把組織看作獨立、封閉的系統(tǒng)，沒有考慮組織外部環(huán)境的變化及外部信息和知識的輸入對系統(tǒng)的影響，系統(tǒng)中的新知識只能通過組織內部現存的知識創(chuàng)造，沒有考慮知識輸出及支持輸出的場.鑒于以上的三方面缺陷，現對原有的SECI模型進行改進，改進后的模型如圖1所示.

改進后的SECI模型增加了輸入與輸出環(huán)節(jié)，把原有封閉系統(tǒng)變?yōu)殚_放式系統(tǒng).系統(tǒng)不斷接受外部刺激，并從外部吸收信息與知識，再進入原SECI模型,開始組織內部知識的轉化和循環(huán)過程.與此同時，行為主體在組織內部已有知識的支持和應用BA的約束下開展行動，作用于行為對象并分析行為結果與目標的偏差，總結造成不足與失誤的原因.如果偏差原因是由知識缺口造成，則編制缺口清單，用于指導下一次信息的收集.改進的SECI模型是信息-知識-行為和組織外部-組織內部的全過程循環(huán)，也使知識從個體到團體到組織逐漸積累與結構化，最終實現知識集成.該模型同樣明確了知識集成所必需的構成要素：知識、知識轉化場和知識應用場.

圖1 改進的SECI模型

2.2 知識集成與施工安全風險管理系統(tǒng)關系

改進的知識集成SECI模型在系統(tǒng)結構、系統(tǒng)目標、工作過程和工作對象幾方面與施工安全風險管理系統(tǒng)有高度的一致性.兩者都為開放系統(tǒng)，目標分別為減少損失和幫助組織獲利，工作過程都形成了“輸入-控制-反饋”的特征，工作對象都分別對應了信息與知識，由此可見兩者將存在較強的耦合關系，兩者相互補充和相互作用，且能在保持自身系統(tǒng)結構和功能不變化的情況下實現融合如圖2所示.

圖2 知識集成與施工安全風險管理系統(tǒng)融合

圖2是知識集成與領域安全風險管理系統(tǒng)融合的結果，圖中實線矩形框表示安全風險管理系統(tǒng)結構，虛線矩形框表示知識集成結構.前面提到知識集成要素包括知識、轉化場、應用場，分別從知識內容、知識轉化條件和知識應用范圍三方面保證知識集成的成功.圖2中兩者融合后，可以直觀看到知識集成結構要素在安全風險管理系統(tǒng)中的現實意義.其中知識對應的是安全風險管理中所需的來源于環(huán)境子系統(tǒng)、組織子系統(tǒng)、行為子系統(tǒng)、對象子系統(tǒng)和目標子系統(tǒng)的所有知識，這些知識共同構成了領域知識.轉化場對應的是組織子系統(tǒng)和行為子系統(tǒng)，包括安全風險管理的各參與方和風險識別、風險估計、風險評價和風險管控等管理行為，說明在實際工作中管理各參與方在完成具體管理任務的同時都會涉及對知識的處理，任務過程也是知識的處理和轉化過程，因此可以把組織子系統(tǒng)和行為子系統(tǒng)看作虛化后知識轉化的場所，為其提供轉化的條件，定義為“領域管理場”.應用場對應的是對象子系統(tǒng)，包含地鐵施工具體業(yè)務中存在的安全風險，不同施工業(yè)務中的安全風險限制著知識的應用范圍和標記待解決的安全風險問題的位置，可定義為領域業(yè)務場.至此,領域施工安全風險管理知識集成模型構成要素確定為領域知識、領域管理場、領域業(yè)務場.

3 施工安全風險管理知識集成模型要素

3.1 領域知識分析

領域知識是為有效完成地鐵施工安全風險管理工作和決策所需的所有知識，借助這些知識可以深刻理解和掌握各子系統(tǒng)的客觀規(guī)律和變化趨勢.知識集成強調的是利用知識支持施工安全風險管理，因此將領域知識再細分為制度、標準類知識、流程業(yè)務類知識、專業(yè)類知識、案例類知識、經驗、總結、培訓類知識和項目基礎類知識六類，具體如表1所示.

表1 領域知識類型與主要內容

知識元是指知識內容組成的具有邏輯含義的最小單位，用Ki表示，上述所有知識的內容都可以用有限數量的知識元組合而成.

3.2 領域管理場分析

領域管理場是知識轉化的場所，該場所依附于行為子系統(tǒng)和組織子系統(tǒng).分析有多少種知識轉化情況就有多少種支持其轉化的領域管理場.行為子系統(tǒng)是一組將輸入轉化為輸出的相互關聯或相互作用的活動，由于管理過程也是知識處理過程，活動前后搭接就能形成連續(xù)的知識流.因此可以通過分析知識流厘清知識的轉化情況，Hai[19]對知識流有如下定義[19]：

定義1(知識流元模型-順序型知識流)：知識流可以用知識流元模型組合而成，表示單個知識K1經過管理行為活動(管理場)轉化為單個知識K2的情況.

定義2(結合型知識流)結合型知識流是管理行為活動(管理場)利用K1—Kn多種知識結合生成Kn+1的過程.這種知識流類型多出現在需要工程項目各參與方協(xié)作的管理行為活動(管理場)中，如安全施工方案評審會、安全施工總結會等.

定義3(分配型知識流)分配型知識流是管理行為活動(管理場)利用知識K1生產新的知識，并把知識分配為K2—Kn.安全教育培訓和施工前安全交底就屬于這類型.

定義4(混合型知識流)混合型知識流是管理行為活動利用多種知識形成多種新的知識.

結合型、分配型、混合型知識流模型如圖3所示.

圖3 知識流模型

地鐵施工安全風險管理的知識流描述了管理行為活動知識轉化過程中數量變化的情況：一對一、一對多、多對一和多對多.管理行為活動之所以能有效搭接還歸功于組織內各參與方有合理的分工和協(xié)作，同理知識流的成因則是項目組織在分工和協(xié)作過程中通過各種正式和非正式的溝通建立起知識發(fā)送者和接受者間的隱性知識與顯性知識轉化[20].因此組織子系統(tǒng)為這兩類知識相互間轉化提供前提條件.所以要厘清領域中究竟有多少種支持知識轉化的領域管理場，需兼顧由行為子系統(tǒng)引發(fā)的知識轉化數量變化和由組織子系統(tǒng)引發(fā)的知識轉化類型的變化兩方面.以這兩方面為X和Y軸可以繪制出領域管理場種類，具體如圖4所示.

圖4 領域管理場種類

圖4中共表示了16種類型的領域管理場，每種類型定義為領域管理場元，表示為某一特定的知識轉化類型提供場所.在實際施工安全風險管理工作中，風險識別、風險估計、風險評價和風險管控對應著一個或多個管理場元，由于管理行為是按一定邏輯組成的連續(xù)性活動，這些依附于管理行為的領域管理場元間也有同樣的邏輯連接.

3.3 領域業(yè)務場分析

領域業(yè)務場是限制領域知識應用的范圍和標記知識待解決問題的位置.根據前述分析，領域業(yè)務場依附對象子系統(tǒng)，即地鐵施工業(yè)務范圍內面臨的所有安全風險.要明確安全風險的結構，首先分析地鐵施工業(yè)務結構.利用WBS對地鐵施工業(yè)務進行分解[21-23]，地鐵施工主要由車站和區(qū)間工程組成，車站工程包括明挖和蓋挖車站；區(qū)間由明挖、礦山、盾構區(qū)間，各工法對應著各自的施工工藝.對象子系統(tǒng)可以在WBS的基礎上利用WBS-RBS描述.風險結構分解借鑒4M1E對管理要素的劃分，分解為人、機、料、法、環(huán)等五類風險因素，如環(huán)境方面雨水濕透使土體主動壓力變大和隧道開挖前無地質超前預報、未探明地質情況等；人員方面特殊工種作業(yè)人員未持證上崗、身體狀態(tài)不適合高溫施工等；法方面隧道礦山法開挖不當，產生較大擾動和隧道開挖使用的作業(yè)臺架未進行強度、剛度驗算等[24-25].最終領域業(yè)務場如圖5所示.

圖5 領域業(yè)務場種類

圖5中每個耦合矩陣單位為一個領域業(yè)務場元，建立了特定知識與知識應用及位置之間的聯系，地鐵安全風險管理的所有信息和知識都可以通過上述的分類找到應用位置。由于安全風險之間存在普遍的關聯性，業(yè)務場也因此相關聯.

4 領域施工安全風險管理知識集成模型

知識集成模型是整合各構成要素，使之成為統(tǒng)一的整體.領域知識集成模型目的在于支持安全風險管理，實質是實現了知識重用.領域知識集成模型用三維坐標表示，如圖6所示.圖6是由領域知識、領域管理場和領域業(yè)務場三個維度構成的領域知識集成模型，空間點代表的是施工安全風險管理知識重用點.知識重用點表示某種類型的知識在不同領域管理場中被重用和轉化，從而為解決某一領域業(yè)務場中的安全風險的問題或決策提供支持.一般來說，解決安全風險問題或決策都涉及多種類型的知識和領域管理場，對應的各知識重用點就構成解決該問題的知識支持集合.圖6中四個知識重用點表示專業(yè)類知識元、經驗總結和培訓知識元以及項目基礎知識元在風險評估場元里被重用和轉化，最終為領域業(yè)務場元14的安全風險問題的解決提供知識支持.

圖6 領域施工安全風險管理知識集成模型

為進一步分析知識集成模型如何支持安全風險管理工作，現通過“盾構出洞風險識別”實例說明領域知識集成模型的運行過程.

圖7 領域知識集成體系運行過程

圖7是領域知識集成模型運行過程示意.由于選定“盾構出洞的安全風險識別”作為分析實例，所以領域管理場和領域業(yè)務場的維度就可簡化和省去，而具體提供知識轉化的領域管理場元用圖中矩形方框表示.盾構出洞風險識別時，在t0—t2時間段搜索相關專業(yè)類知識，包括風險識別和事故致因等管理知識(K1、K2)，和盾構出洞工藝流程、工序控制要點(K4、K5)等技術知識；t2—t5過程在順序演練場(如自主學習過程)的支持下，學習和掌握收集到的顯性知識，并吸收為自身的隱性知識，進而對盾構出洞的安全風險有了初步認識；t5—t7過程各參與方在初步認識的基礎上，在混合起源場(如重大風險專項研討會)交流和探討，加深安全風險的認識，并形成新的知識元;t7—t12過程，結合以往項目盾構出洞的經驗總結(K6)，參與各方做出判斷與決策，并利用相應的管理業(yè)務流程類知識如風險識別表(K9)形成風險識別過程文檔；t12—t13過程在結合系統(tǒng)場(如成果文件編制過程)中，整合所有的風險識別過程文檔，做出最終的風險決策，并編制風險識別清單(K10).

5 結論

為促成地鐵施工安全風險管理組織向知識型組織的轉型，在國內外學者構建的知識集成模型缺少系統(tǒng)性的分析和思考而存在片面情況的基礎上，借助系統(tǒng)論和控制論分析施工安全風險管理系統(tǒng)，明確管理系統(tǒng)與知識集成的關系，從而確定知識集成模型構成要素和構建知識集成模型.知識集成實現的是知識與其所處的知識場的集成.當知識進行儲存時同樣記錄了當時與知識有關的知識場，因此在后一次安全風險管理工作循環(huán)時，也會產生諸多的待解決的安全風險管理問題.正是因為知識集成保存了知識場，在解決問題時組織子系統(tǒng)中不同的參與方就能把問題情境和知識場提供的情境進行對比，進而獲取能解決當前安全風險管理問題的知識，實現安全風險管理的知識支持.具體研究結論如下：

(1)地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)由環(huán)境、目標、流程、對象、組織五個子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)間存在干擾、達成、分擔、分解、對象、主體作用關系，且五個子系統(tǒng)共同構成反饋控制結構，保證管理工作的完成.并且，地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)與改進的知識集成SECI模型在結構、目標、過程、對象幾方面具有高度的相似性，兩者有較強的耦合關系.

(2)通過知識集成與地鐵施工安全風險管理系統(tǒng)的融合，確定領域知識、領域管理場和領域業(yè)務場為知識集成模型的構成要素，并建立三維坐標描述的知識集成模型，其中領域知識按知識用途劃分為6種類型；領域管理場依據知識轉化方式劃分為16種類型；領域管理場依靠WBS-RBS方法劃分為有限種類型.

(3)我國建筑業(yè)和基礎設施建設領域正向數字化和智能化方向轉型，以期在2035年實現智能建造強國的目標，其中結合知識工程范疇內的信息技術和知識管理范疇內的理論思想將把傳統(tǒng)的依據個人經驗判斷的風險管理模式轉化為依據知識和數據科學決策的模式.知識集成模型從知識管理的角度探討了知識集成的理論框架，后續(xù)可依據知識集成模型并借助大數據、本文挖掘和知識圖譜等技術從大量工程信息文本中挖掘具體知識元和構建具備語義內涵的知識結構網絡，開發(fā)安全風險管理知識支持平臺，從而實現對管理者風險決策的支持.