高 坤,楊春輝
(海軍工程大學(xué) 管理工程與裝備經(jīng)濟(jì)系,湖北 武漢 430033)
隨著各種新型航空器逐步投入使用,機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施保障水平和飛行場(chǎng)地的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)亟待提高,全國(guó)很多機(jī)場(chǎng)需要進(jìn)行場(chǎng)道整修、跑道加寬加長(zhǎng)、飛行場(chǎng)區(qū)改擴(kuò)建等工程施工。然而,受到周邊機(jī)場(chǎng)停機(jī)位、保障裝設(shè)備條件和機(jī)場(chǎng)所擔(dān)負(fù)運(yùn)輸任務(wù)要求等約束,開(kāi)展機(jī)場(chǎng)施工項(xiàng)目通常在不停航的背景下進(jìn)行,其基本要求是在確保航空器運(yùn)行安全,且不影響航空器出動(dòng)或回收任務(wù)的前提下,保質(zhì)保量地實(shí)施機(jī)場(chǎng)土建、設(shè)備、設(shè)施改造更新項(xiàng)目[1]。
機(jī)場(chǎng)不停航施工面臨的最大問(wèn)題就是安全風(fēng)險(xiǎn)高[2],在機(jī)場(chǎng)不停航施工過(guò)程中,常見(jiàn)的安全隱患有如下6種:1)場(chǎng)區(qū)遺留垃圾、道面清掃、除塵不徹底;2)人員車輛未按規(guī)定路線進(jìn)出或違規(guī)進(jìn)入飛行保護(hù)區(qū);3)夜間連續(xù)疲勞作業(yè);4)夜間燈光使用不符合規(guī)定;5)飛行場(chǎng)區(qū)內(nèi)沙堆等未按規(guī)定進(jìn)行覆蓋;6)挖斷通信、通電線路[3]。通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn),這些安全隱患的根源都可以追溯到施工人員的不安全行為上來(lái)。根據(jù)1941年海因里希首次提出[4]的事故因果連鎖理論,“人”是引發(fā)安全事故的重要原因之一。陳勇[5]、徐志周[6]在研究報(bào)告中都提到機(jī)場(chǎng)不停航施工中對(duì)于施工人員的安全監(jiān)管和教育是施工順利與否的關(guān)鍵。民航總局191號(hào)令也專門規(guī)定[7]所有進(jìn)入內(nèi)場(chǎng)承擔(dān)施工任務(wù)的人員必須按照已制定的安全工作要求進(jìn)場(chǎng)施工,其內(nèi)容包括入場(chǎng)前的安全教育及培訓(xùn)、人身安全及入場(chǎng)工具清單檢查、人員設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)向塔臺(tái)報(bào)告制度等。因此,為了解決不停航施工進(jìn)度和安全風(fēng)險(xiǎn)之間的矛盾,必須重視對(duì)施工人員不安全行為的監(jiān)管,分析內(nèi)在動(dòng)機(jī)并進(jìn)行有效的教育和引導(dǎo),提高相關(guān)人員的安全能力。
在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)管理工作中,監(jiān)管行為與安全作業(yè)策略的選擇其實(shí)是1種動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程,從行為人的“成本-收益”角度出發(fā),運(yùn)用博弈方法更能直觀清晰分析雙方的行為動(dòng)機(jī)和決策過(guò)程[8]。目前,演化博弈理論在建筑施工安全管理、食品安全監(jiān)管以及煤礦監(jiān)察等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。張?jiān)谛竦萚9]基于前景理論,對(duì)政府監(jiān)管下建筑企業(yè)的安全生產(chǎn)行為進(jìn)行了博弈分析;莊麗等[10]引入前景理論和心理賬戶理論,對(duì)裝配式建筑施工安全管理行為進(jìn)行了演化分析。
綜上所述,結(jié)合前景理論和心理賬戶理論可以有效地對(duì)施工人員和監(jiān)管人員的行為決策進(jìn)行演化分析,研究?jī)?nèi)在影響路徑并給出科學(xué)解釋。但是目前尚未有學(xué)者運(yùn)用心理學(xué)與博弈理論來(lái)研究機(jī)場(chǎng)不停航施工安全監(jiān)管策略,無(wú)法對(duì)決策者非理性因素和風(fēng)險(xiǎn)偏好問(wèn)題進(jìn)行充分解釋。因此,本文使用前景理論和心理賬戶來(lái)建立價(jià)值感知矩陣,結(jié)合機(jī)場(chǎng)不停航施工安全管理特點(diǎn),研究施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員和施工人員安全行為決策過(guò)程。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證相關(guān)因素對(duì)行為演化路徑的影響,為控制相關(guān)人員的不安全行為提供理論依據(jù)。
在忽略工程施工外部環(huán)境影響的條件下,機(jī)場(chǎng)不停航施工過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)不安全行為進(jìn)而造成安全事故,可以看作是監(jiān)管人員和施工人員通過(guò)博弈選擇的行為決策所造成的結(jié)果。因此,可以進(jìn)行如下假設(shè)。
假設(shè)1:博弈雙方為有限理性的博弈群體,其策略選擇均根據(jù)自身對(duì)策略價(jià)值的感知,根據(jù)前景理論[11]可以構(gòu)建出價(jià)值感知函數(shù)如式(1)所示:
(1)
式中:V為決策者對(duì)整體價(jià)值的感知;π(pi)為決策權(quán)重函數(shù);ν(Δωi)為博弈雙方對(duì)損益的判斷價(jià)值函數(shù)。
其中,決策權(quán)重函數(shù)π(pi)如式(2)所示:
(2)
式中:γ為權(quán)重函數(shù)系數(shù);pi為事件i發(fā)生的概率,當(dāng)p趨近0時(shí),π(p)>p;當(dāng)p趨近1時(shí),π(p)
博弈雙方對(duì)損益的判斷價(jià)值函數(shù)ν(Δωi)如式(3)所示:
(3)
式中:Δωi為事件i發(fā)生后決策者所得的實(shí)際收益與參照點(diǎn)的差值,Δωi=ωi-ω0;θ為風(fēng)險(xiǎn)偏好態(tài)度系數(shù),表示決策者對(duì)損益感知價(jià)值的邊際遞減程度,其值越高遞減程度越大;λ為損失規(guī)避系數(shù),其值越大則決策者對(duì)損失的敏感程度越高。
根據(jù)心理賬戶理論,人們通常會(huì)將自身獲得的財(cái)富與用于支付的財(cái)富劃分到不同的心理賬戶進(jìn)行管理[12]。因此可以將判斷價(jià)值函數(shù)ν(Δωi)劃分為收益賬戶E(Δωi)和支付賬戶C(Δωi),其均存在相應(yīng)的感知參考點(diǎn)ω0和ω1。其函數(shù)關(guān)系式如式(4)和式(5)所示:
(4)
(5)
式中:λ,δ分別為收益和支付損失規(guī)避靈敏系數(shù);θ,β分別為相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)偏好系數(shù)。
假設(shè)2:博弈過(guò)程中決策者均根據(jù)價(jià)值感知進(jìn)行策略選擇。在機(jī)場(chǎng)不停航施工過(guò)程中,施工人員有{安全操作,違規(guī)操作}2種策略;安全管理人員有{積極監(jiān)管,消極監(jiān)管}2種策略。
假設(shè)3:機(jī)場(chǎng)不停航施工安全順利進(jìn)行是施工人員和安全監(jiān)管人員共同合作達(dá)成的,雙方只有在同時(shí)注重安全施工時(shí),即選擇的策略為{安全操作,積極監(jiān)管}時(shí)才能確保整體達(dá)到安全穩(wěn)定狀態(tài),設(shè)此時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)成本為0。當(dāng)其中一方不重視安全施工時(shí),由于個(gè)人能力有限,將會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)并發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移,風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)會(huì)根據(jù)不同主體發(fā)生變化。
根據(jù)以上假設(shè)條件,決策者雙方在進(jìn)行博弈時(shí),其收益和支付感知賬戶會(huì)發(fā)生如下變化:1)當(dāng)決策雙方選擇的策略為{安全操作,積極監(jiān)管}時(shí),由于此時(shí)處于安全穩(wěn)定狀態(tài),雙方都將獲得既定的工作報(bào)酬和額外的安全生產(chǎn)獎(jiǎng),同時(shí)各自將支付一定的勞動(dòng)感知成本(包括體力、時(shí)間、精神)。2)當(dāng)決策者有一方選擇不安全行為時(shí),一方面,雙方獲得的工作報(bào)酬不變,施工人員獲得舉報(bào)監(jiān)管人員消極怠工的獎(jiǎng)勵(lì),監(jiān)管人員獲得嚴(yán)格執(zhí)法的獎(jiǎng)勵(lì);另一方面,雙方支付的勞動(dòng)感知成本下降,但需承擔(dān)由對(duì)方不安全行為造成的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移,同時(shí)根據(jù)自身違規(guī)行為繳納罰款。3)當(dāng)決策雙方都不選擇安全生產(chǎn)操作時(shí),則雙方都需要根據(jù)事故發(fā)生概率承擔(dān)事故后期安全成本。
根據(jù)上述分析,結(jié)合機(jī)場(chǎng)不停航施工的特點(diǎn),可以得到施工安全管理行為博弈的收益感知矩陣如表1所示。
表1 行為博弈價(jià)值感知矩陣
其中參數(shù)含義如下:
a1,a2—分別為監(jiān)管和施工人員的工資報(bào)酬;
b1,b2—分別為安全監(jiān)管人員積極監(jiān)管和消極監(jiān)管所付出成本的感知,包括落實(shí)監(jiān)管工作所消耗的精力、資金等,顯然存在b1>b2,其差值大小與機(jī)場(chǎng)施工復(fù)雜程度、施工區(qū)域和航班密集度等呈正比;
b3,b4—分別為施工人員安全操作和違規(guī)操作所付出成本的感知,包括執(zhí)行施工任務(wù)、落實(shí)機(jī)場(chǎng)安全規(guī)定、參加安全教育培訓(xùn)以及因航班活動(dòng)反復(fù)進(jìn)退場(chǎng)等消耗的精力、資金等。顯然存在b3>b4,其差值大小與機(jī)場(chǎng)施工工作量、施工區(qū)域與進(jìn)退場(chǎng)路線復(fù)雜度、航班密集度以及夜間加班時(shí)間等呈正比;
c1—施工人員因違規(guī)操作被發(fā)現(xiàn)或監(jiān)管人員因消極監(jiān)管被舉報(bào)后需要支付成本的感知,包括罰金、精神損失等;
L—發(fā)生安全事故后事故責(zé)任方需要承擔(dān)的安全風(fēng)險(xiǎn)成本感知,包括工作對(duì)人身傷害、施工經(jīng)濟(jì)損失、進(jìn)度拖延等;
f1—針對(duì)施工人員和監(jiān)管人員的罰金轉(zhuǎn)換為對(duì)方安全生產(chǎn)獎(jiǎng)勵(lì)的比例;
f2—監(jiān)管人員積極監(jiān)管,而施工人員違規(guī)操作時(shí),雙方所需要承擔(dān)安全風(fēng)險(xiǎn)成本的折扣系數(shù);
f3—施工人員安全操作,而監(jiān)管人員消極監(jiān)管時(shí),雙方所需要承擔(dān)安全風(fēng)險(xiǎn)成本的折扣系數(shù);
k—決策雙方風(fēng)險(xiǎn)傳遞系數(shù);
x—積極監(jiān)管的安全監(jiān)管人員所占比例;
y—安全操作的機(jī)場(chǎng)施工人員所占比例;
q1—安全事故發(fā)生的概率;
q2—決策雙方違規(guī)或消極怠工被發(fā)現(xiàn)、舉報(bào)的概率。
由價(jià)值感知函數(shù)公式以及表1所示感知矩陣可求得安全監(jiān)管人員選擇“積極監(jiān)管”與“消極監(jiān)管”2類策略的期望收益感知V1Y,V1N和整個(gè)監(jiān)管人員群體的平均收益感知V1,如式(6)所示:
(6)
式中的各參數(shù)含義在前文模型假設(shè)和矩陣建立過(guò)程中已做解釋,后文不再贅述。
同理,可求得機(jī)場(chǎng)施工人員選擇“安全操作”與“違規(guī)操作”2類策略的期望收益感知V2Y,V2N和整個(gè)施工人員群體的平均收益感知V2,如式(7)所示:
(7)
根據(jù)演化博弈中的動(dòng)態(tài)復(fù)制公式[13],可以得到關(guān)于x,y這2類人員比例的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程分別如式(8)和式(9)所示:
(8)
(9)
為簡(jiǎn)化運(yùn)算,設(shè)I為施工人員安全操作時(shí)監(jiān)管人員積極監(jiān)管與消極監(jiān)管決策價(jià)值感知的差值;設(shè)J為施工人員違規(guī)操作時(shí)監(jiān)管人員積極監(jiān)管與消極監(jiān)管決策價(jià)值感知的差值。則式(8)可簡(jiǎn)化為如式(10)所示:
(10)
同理,設(shè)M為監(jiān)管人員積極監(jiān)管時(shí)施工人員安全操作與違規(guī)操作決策價(jià)值感知的差值;設(shè)N為監(jiān)管人員消極監(jiān)管時(shí)施工人員安全操作與違規(guī)操作決策價(jià)值感知的差值。則式(9)可簡(jiǎn)化為如式(11)所示:
(11)
按照Friedman提出的方法,微分方程系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略(ESS)可由該系統(tǒng)的雅可比矩陣的局部穩(wěn)定性分析得到[14]。由式(10)~(11)構(gòu)成方程組,其雅可比矩陣如式(12)所示:
(12)
由此可得其矩陣行列式如式(13)所示:
(13)
因此,可得其矩陣的跡如式(14)所示:
(14)
考慮到機(jī)場(chǎng)不停航施工安全事故所造成的損失往往遠(yuǎn)大于不安全行為和監(jiān)管成本,而且只要有一方選擇了不安全行為,就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生安全事故風(fēng)險(xiǎn)并轉(zhuǎn)移給另一方。同時(shí),若有決策者通過(guò)不安全行為獲益,也會(huì)引起其他決策者的效仿,工程施工將充滿安全風(fēng)險(xiǎn)。因此,最大程度減少事故風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生,才能達(dá)到最大安全程度,C(1,1)應(yīng)成為系統(tǒng)的穩(wěn)定均衡點(diǎn)。即在式(10)和式(11)中代入各均衡點(diǎn)后應(yīng)滿足IM>0且-I-M<0,即I>0,J>0,M>0,N>0,此時(shí)4個(gè)均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性如表2所示。
表2 4個(gè)均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性
當(dāng)前,機(jī)場(chǎng)不停航施工主要具有如下特點(diǎn):1)場(chǎng)地潔凈度要求高,建筑材料和垃圾需要及時(shí)覆蓋和處理;2)施工人員、機(jī)械車輛等進(jìn)出場(chǎng)管控嚴(yán)格,需要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)路線;3)航班起降活動(dòng)過(guò)程中,需要停止飛行保護(hù)區(qū)施工活動(dòng)并撤出人員車輛,且夜間加班施工較多;4)飛行安全事故一旦發(fā)生將面臨較大損失;5)施工區(qū)域大,容易存在監(jiān)管盲區(qū)。如果忽略上述特點(diǎn),可能將導(dǎo)致施工和監(jiān)管人員的行為產(chǎn)生系統(tǒng)性偏差,使系統(tǒng)難以達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)C(1,1)。為了更加直觀地分析在上述背景和要求下安全監(jiān)管與施工人員價(jià)值感知發(fā)生偏差所造成的影響,現(xiàn)運(yùn)用Matlab進(jìn)行仿真模擬。
1)根據(jù)工程實(shí)際情況,安全監(jiān)管和施工人員對(duì)安全收益的價(jià)值感知往往小于對(duì)不安全行為收益的價(jià)值感知,且對(duì)安全行為支付的價(jià)值感知往往大于對(duì)不安全行為支付的價(jià)值感知,為簡(jiǎn)化計(jì)算可設(shè)a1=a2=b2=b4=2,b1=b3=3。根據(jù)Tversky等[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)偏好系數(shù)進(jìn)行設(shè)定,設(shè)θ=0.88,β=0.98,λ=δ=2。設(shè)置決策雙方對(duì)于工資報(bào)酬感知的參考點(diǎn)ω1=ω0=1,設(shè)置權(quán)重函數(shù)系數(shù)γ=0.75。
2)施工人員因受到監(jiān)管而被動(dòng)進(jìn)行安全操作產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)概率應(yīng)大于施工人員主動(dòng)進(jìn)行安全操作產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)概率,因此可設(shè)f2=0.6,f3=0.4。由于管理責(zé)任制中規(guī)定出現(xiàn)事故時(shí)監(jiān)管人員要承擔(dān)連帶責(zé)任,故設(shè)置決策雙方風(fēng)險(xiǎn)傳遞系數(shù)k=1。
3)根據(jù)現(xiàn)實(shí)中罰款、獎(jiǎng)金與工資報(bào)酬的關(guān)系,設(shè)c1=1,f1=0.1。根據(jù)海因里希理論1∶300原理,設(shè)q1=0.03。根據(jù)機(jī)場(chǎng)不停航施工特點(diǎn),可設(shè)安全管理人員和施工人員不安全行為被發(fā)現(xiàn)并處罰的概率q2=0.8。此外,監(jiān)管人員和施工人員實(shí)施安全行為策略的比例初始值可設(shè)為x=y=0.5。
根據(jù)上述初始賦值,通過(guò)調(diào)整相關(guān)參數(shù)可以對(duì)如下幾種情況進(jìn)行仿真:
1)安全監(jiān)管和施工人員群體初始安全能力參差不齊。調(diào)整決策者實(shí)施安全行為策略初始比例x和y,對(duì)演化結(jié)果的影響如圖1~2所示??梢钥闯觯S著決策者選擇安全行為策略初始比例的增加,演化系統(tǒng)收斂的趨勢(shì)變得平緩,初始比例越大,模型向最佳理想狀態(tài)方向選擇的速度越快。因此,對(duì)于安全性要求更高的軍民合用和大型樞紐機(jī)場(chǎng),應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)管和施工人員的安全能力考評(píng)、安全知識(shí)交底以及初始上崗教育與考核等工作。
圖1 初始比例x對(duì)演化的影響
圖2 初始比例y對(duì)演化的影響
2)安全事故損失被低估。施工人員由于安全教育培訓(xùn)缺失以及對(duì)機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行管理規(guī)定不掌握,有時(shí)會(huì)表現(xiàn)得過(guò)度自信。例如機(jī)場(chǎng)施工經(jīng)常發(fā)生的遺落工具、擅自靠近跑道、不按規(guī)定路線進(jìn)出等,經(jīng)常會(huì)有施工和監(jiān)管人員認(rèn)為這些行為對(duì)飛行器構(gòu)成不了重大威脅。因此,其往往會(huì)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)和事故損失造成低估,即對(duì)L低估。調(diào)整決策者對(duì)安全事故損失的感知L,對(duì)演化結(jié)果的影響如圖3所示,由圖可知,決策者對(duì)安全事故嚴(yán)重性和損失的感知將增強(qiáng)其采取安全行為的意愿。因此在機(jī)場(chǎng)不停航施工項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,尤其應(yīng)該重視對(duì)監(jiān)管和施工人員進(jìn)行機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行管理規(guī)定的教育,明確飛行區(qū)域保護(hù)規(guī)定和相關(guān)要求。
圖3 事故損失對(duì)系統(tǒng)演化的影響
3)監(jiān)管成本制約因素多。受施工現(xiàn)場(chǎng)條件和機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行管理制度所限,機(jī)場(chǎng)管理方和施工方的監(jiān)管人員往往難以做到全方位、不間斷、不留死角的監(jiān)控,例如航空管制人員與施工管理人員之間漏傳航班信息等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,最終導(dǎo)致監(jiān)管成本b1增加,違規(guī)操作行為被發(fā)現(xiàn)的概率q2降低。調(diào)整決策者安全行為成本b1,對(duì)演化結(jié)果的影響如圖4所示,由圖可知,隨著監(jiān)管成本的増大,監(jiān)管群體選擇積極安全行為策略的演化進(jìn)程變慢,而當(dāng)監(jiān)管成本超過(guò)一定程度時(shí),監(jiān)管人員選擇積極安全策略的意愿會(huì)降低為0。因此機(jī)場(chǎng)管理方與施工方應(yīng)制定行之有效、可操作性強(qiáng)的操作規(guī)程和信息傳遞交流制度,利用信息化手段(例如監(jiān)控、無(wú)人機(jī)等)減少監(jiān)管盲區(qū),提高監(jiān)管的效率。
圖4 積極監(jiān)管成本對(duì)演化的影響
4)安全操作成本難以降低。由于機(jī)場(chǎng)不停航施工部分項(xiàng)目需要規(guī)避民用航空器運(yùn)行,白天施工不連續(xù),經(jīng)常是利用夜間時(shí)間開(kāi)展。無(wú)論是連續(xù)的布置、撤收、清理工作還是夜間連續(xù)的精力投入,都相應(yīng)地提高了安全操作支出成本b3,類似的投入還體現(xiàn)在復(fù)雜且可操作性不強(qiáng)的安全規(guī)定以及效果不良的安全培訓(xùn)上。調(diào)整決策者安全行為成本b3,對(duì)演化結(jié)果的影響如圖5所示,變化趨勢(shì)與監(jiān)管成本變化類似。因此在規(guī)劃施工流程和每日工作時(shí),要充分考慮航班情況,避免頻繁干擾施工過(guò)程,造成不必要的成本流失。同時(shí),施工材料和工程裝備的堆放要在滿足安全規(guī)定的基礎(chǔ)上更加利于施工過(guò)程的進(jìn)展。
圖5 安全操作成本對(duì)演化的影響
1)運(yùn)用前景理論與心理賬戶理論描述價(jià)值感知矩陣,可以更好地解釋監(jiān)管和施工人員進(jìn)行安全行為決策時(shí)的非理性和風(fēng)險(xiǎn)偏好因素。通過(guò)建立符合機(jī)場(chǎng)不停航施工安全管理特點(diǎn)的演化博弈模型,可以更加直觀地掌握施工相關(guān)行為人安全行為決策演化過(guò)程,有利于提高安全管理效率。
2)通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn),監(jiān)管和施工人員群體初始安全能力、低估安全事故損失、安全監(jiān)管和施工成本對(duì)安全施工和監(jiān)管行為策略選擇具有顯著影響,同時(shí)驗(yàn)證模型的合理性。
3)在分析機(jī)場(chǎng)不停航施工相關(guān)人員行為決策時(shí)考慮決策者風(fēng)險(xiǎn)偏好心理因素,對(duì)復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)不停航背景與外部條件因素進(jìn)行簡(jiǎn)化,后期工作可以在細(xì)化航班不停航影響因素以及外部政策、環(huán)境等因素的方向上對(duì)模型進(jìn)行拓展。
中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)2022年6期