基于HFACS和SD的建筑工人不安全行為影響因素

李易凇, 徐 琴, 周光毅

(1. 大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部, 遼寧 大連 116024;2. 中國建筑第八工程局有限公司 東北分公司, 遼寧 大連 116002)

2012—2018年,我國大陸地區(qū)共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故4100起,死亡人數(shù)5011人,事故數(shù)和死亡人數(shù)隨年份呈總體上升趨勢[1];2019年又發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故773起,死亡904人,相比于2018年事故增加39起、死亡人數(shù)增加64人,二者分別上升5.31%和7.62%[2]。

Garrett等[3]研究發(fā)現(xiàn),不安全行為是導(dǎo)致各個高風(fēng)險行業(yè)安全事故的主要原因,其中包括建筑行業(yè);Fang等[4]綜合分析我國建筑安全事故,指出不安全行為是導(dǎo)致事故的重要因素。這些研究結(jié)果表明,人的不安全行為作為事故的關(guān)鍵致因需要重點關(guān)注。

在不安全行為的影響因素研究領(lǐng)域中,李紅霞等[5]通過使用層次分析法-熵權(quán)法和模糊評價法構(gòu)建了包含管理、作業(yè)、個體等因素的礦山工人不安全行為影響因素評價模型;葉貴等[6]從人、物、管、環(huán)4個方面歸納了建筑工人的不安全行為影響因素;楊雪等[7]通過對心理壓力、情感因素進(jìn)行分析,構(gòu)建了情感事件視角下礦工不安全行為影響因素系統(tǒng)動力學(xué)模型;郭燾等[8]通過探究礦工生產(chǎn)中不安全行為背后的心理動機(jī),指出礦工個人心理風(fēng)險與生產(chǎn)中的不安全行為存在顯著相關(guān)性。然而,上述研究主要是從不同角度去分析不安全行為的產(chǎn)生原因,即只涵蓋了其產(chǎn)生階段。石娟等[9]基于社會網(wǎng)絡(luò)和傳播動力學(xué)理論構(gòu)建建筑工人不安全行為傳播模型,表明建筑行業(yè)中工人間不信任的關(guān)系可以有效降低不安全行為的傳播能力和傳播速率;張明媛等[10]通過建立不安全行為的傳播模型,證明不安全行為的傳播會對施工現(xiàn)場的不安全行為產(chǎn)生影響。

HFACS模型是一種常用的人因分析工具,其在考慮不安全行為的同時還能考慮到背后的潛在因素,目前主要應(yīng)用于航空、鐵路、煤礦等領(lǐng)域[11-13]。在建筑行業(yè),HFACS模型已逐漸被應(yīng)用于建筑安全事故影響因素的分析中[14-16]。系統(tǒng)動力學(xué)模型作為一種兼顧定性分析與定量分析的工具,可以通過因素間的因果反饋圖直觀地反映各影響因素間的關(guān)系,處理較為長期的問題以及周期性較強的問題。

本文綜合考慮不安全行為產(chǎn)生和傳播2個階段的影響,通過構(gòu)建并量化的HFACS-C體系,明確工人不安全行為的影響因素,再根據(jù)量化結(jié)果建立施工現(xiàn)場不安全行為SD模型進(jìn)行仿真模擬,將其作為分析施工現(xiàn)場不安全行為的工具分析體系內(nèi)各因素間的復(fù)雜關(guān)系,以更好地提供不安全行為管理建議,提高施工安全管理水平。

1 不安全行為影響因素體系

1.1 構(gòu)建HFACS-C體系

HFACS最初是針對航空行業(yè)提出的,為使HFACS更適用于建筑行業(yè),在對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上,考慮不安全行為的產(chǎn)生和傳播階段,對HFACS框架進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,初步建立了適用于建筑工人不安全行為的HFACS-C體系,如圖1所示。

不安全行為層次作為建筑安全事故最主要的致因,主要包括違規(guī)和失誤兩種?？紤]到人們在違規(guī)和失誤兩類行為的采取過程中會有不同的心理活動,將不安全行為分為有意不安全行為和無意不安全行為。有意不安全行為是指行為人在知道安全行為標(biāo)準(zhǔn)的前提下選擇采取不安全的行為,主要表現(xiàn)形式體現(xiàn)為冒險作業(yè)、不按要求佩戴使用防護(hù)工具、違反規(guī)章制度及操作程序等;而無意不安全行為則是在行為人不知情的狀況下發(fā)生的,主要表現(xiàn)形式包括操作規(guī)程遺漏、環(huán)境危害辨識不到位和事故處理不及時或方法不當(dāng)?shù)取?/p>

行為傳播是人類以人際交往為基礎(chǔ)進(jìn)行的行為復(fù)制、擴(kuò)散以及演化[17]。在特定群體中,成員之間只要具有一定的連接關(guān)系,行為便可以在成員之中傳播。韓豫等[18]通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),施工現(xiàn)場的作業(yè)活動大多以班組為單位開展,通過班組長對工人的師徒傳授以及工人的模仿自學(xué),使得建筑工人獲得作業(yè)技能。施工現(xiàn)場的不安全行為可以在模仿學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行傳播。一些學(xué)者[19-22]認(rèn)為不安全行為的傳播對現(xiàn)場整體安全水平有較大的影響,提出可以從班組的角度對建筑工人的不安全行為進(jìn)行控制。本文選取安全教育、關(guān)鍵人物、懲罰措施以及工作任務(wù)的不方便程度作為不安全行為傳播層的影響因素。

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究和實際情況確定各因素的表現(xiàn)形式見表1。

表1 HFACS-C各要素的表現(xiàn)形式Tab.1 Expression form of each element of HFACS-C

1.2 HFACS-C體系分析

本文從中華人民共和國應(yīng)急管理部官方網(wǎng)站上公布的大量事故調(diào)查報告中,針對建筑領(lǐng)域的安全事故進(jìn)行篩選,共收集到我國各省(市)48起建筑安全事故的事故調(diào)查報告。

1.2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

根據(jù)表1中的各影響因素,從收集的安全事故報告中提取事故經(jīng)過、直接原因及間接原因等信息,并進(jìn)行分類匯總,得到各影響因素的頻數(shù)及頻率。

1.2.2 因素關(guān)聯(lián)分析

將事故報告獲得的影響因素統(tǒng)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入到統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS中進(jìn)行分析,計算得到不同層級因素卡方值、讓步比和P值。

卡方檢驗用來檢驗2個因素間是否獨立,如卡方值大于臨界值且P值滿足一定顯著水平,則二者相關(guān)。2個變量間的讓步比衡量了二者的相關(guān)程度,如讓步比大于1,說明1個變量的出現(xiàn)增大了另1個變量的出現(xiàn)幾率,即二者相關(guān),且讓步比越大,因素之間的關(guān)聯(lián)越強。

對統(tǒng)計分析結(jié)果進(jìn)行篩選,篩選條件為P值大于0.05且讓步比大于1[23],得到的統(tǒng)計情況見表2。

1.2.3 權(quán)重的確定

根據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析結(jié)果,剔除關(guān)聯(lián)關(guān)系不明顯的因素,構(gòu)建施工現(xiàn)場不安全行為ANP結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,并依據(jù)各因素的頻數(shù)結(jié)果對各因素的相對重要性結(jié)果進(jìn)行賦值,頻數(shù)越高代表重要性越強,賦值標(biāo)準(zhǔn)參照1～9標(biāo)度法,具體標(biāo)準(zhǔn)見表3。將賦值后的重要性比較結(jié)果輸入到ANP結(jié)構(gòu)圖中,通過Super Decison軟件進(jìn)行權(quán)重計算,權(quán)重計算結(jié)果如表4所示,最終得到量化的建筑工人不安全行為影響因素體系HFACS-C如圖3所示,圖中方框內(nèi)數(shù)據(jù)為影響因素的權(quán)重,指引線處的數(shù)據(jù)為讓步比。

表4 權(quán)重計算結(jié)果Tab.4 Calculation results of weight

圖2 ANP結(jié)構(gòu)圖Fig.2 ANP structure diagram

圖3 量化的HFACS-C體系Fig.3 Quantitative HFACS-C system

2 不安全行為的系統(tǒng)動力學(xué)模型

2.1 構(gòu)建存量流量圖

本文使用Vensim軟件進(jìn)行建模,構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型的因果回路圖,并在因果回路圖的基礎(chǔ)上繪制出存量流量,如圖4所示。

圖4 存量流量圖Fig.4 Diagram of stock and flow

2.2 確定系統(tǒng)動力學(xué)方程

影響系數(shù)表示因變量對結(jié)果變量的影響程度。不同層次影響因素的權(quán)重值代表該影響因素對這一層次的影響程度,而層次間的卡方值及讓步比代表各層次之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文使用加權(quán)權(quán)重值與讓步比方法確定的不同因素之間影響系數(shù)見表5。由此,可根據(jù)建筑工人不安全行為的存量流量圖建立SD模型變量間的關(guān)系方程式。

表5 因素間影響系數(shù)Tab.5 Influence coefficient between factors

3 案例應(yīng)用

基于構(gòu)建的施工現(xiàn)場不安全行為系統(tǒng)動力學(xué)模型,本節(jié)以某城市具體項目為例,對施工現(xiàn)場一定時期內(nèi)的不安全行為進(jìn)行實例分析。

3.1 數(shù)據(jù)獲取

為了對各因素進(jìn)行定量分析,應(yīng)先對模型中的各因素進(jìn)行量化處理。由于不能直接獲取各水平變量的值,故選取對項目情況較為熟悉的項目管理人員、安全員、班組長以及木工、鋼筋工等基層作業(yè)人員作為對象開展問卷調(diào)查工作,并根據(jù)問卷數(shù)據(jù)反饋確定項目情況。

通過查閱相關(guān)資料明確本研究的問卷題項,共設(shè)計40個題項,發(fā)放并回收64份有效問卷。信度反映問卷數(shù)據(jù)的可靠性,用α系數(shù)大小體現(xiàn),具體標(biāo)準(zhǔn)為:0.60<α<0.65,表示問卷信度較低;0.65<α<0.70,表示信度一般;0.70<α<0.80,表示信度較好;0.80<α<0.90,表示信度很好;α>0.90,表示信度非常好。效度是指問卷測量的準(zhǔn)確性,使用SPSS中的Kaiser-Meyer-Olkin檢驗對問卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行效度分析,檢驗指標(biāo)值越接近于1,說明變量間相關(guān)性越大。

經(jīng)分析本次回收的問卷數(shù)據(jù)信度指標(biāo)α=0.983、效度指標(biāo)值為0.96,信度和效度均滿足要求。

3.2 方法應(yīng)用

3.2.1 確定初始值

將問卷數(shù)據(jù)平均值作為各狀態(tài)變量的初始值,經(jīng)處理后的各狀態(tài)變量的初始值見表6。

表6 狀態(tài)變量初始值Tab.6 Initial values of state variables

3.2.2 Vensim仿真

1) 初始狀態(tài)模擬。將確定的初始值以及相關(guān)的影響系數(shù)等參數(shù)值輸入SD模型中,對施工現(xiàn)場的不安全行為進(jìn)行模擬,得到不安全行為的變化趨勢如圖5所示。

由圖5可以看到,在沒有任何不安全行為干預(yù)措施的條件下,施工現(xiàn)場的不安全行為在前2個月內(nèi)表現(xiàn)平穩(wěn),從第3個月開始增大。如果不對現(xiàn)場不安全行為采取控制措施,從第4個月開始施工現(xiàn)場不安全行為將大幅提升,會嚴(yán)重危害現(xiàn)場安全。

2) 不同條件下的不安全行為模擬。為進(jìn)一步分析不同層次對不安全行為的作用效果,以便有針對性的采取控制措施,通過改變各層次的初始值以模擬采取不同干預(yù)措施后的初始狀態(tài),進(jìn)行對比分析。

將初始狀態(tài)命名為current 0,current 0表示初始值條件下的施工現(xiàn)場不安全行為變化趨勢;current 1表示外部環(huán)境的初始值減少1個單位,其他層級初始值保持不變下的不安全行為變化趨勢;current 2表示安全管理的初始值減少1個單位,其他層級初始值保持不變下的不安全行為變化趨勢;current 3表示現(xiàn)場監(jiān)管的初始值減少1個單位,其他層級初始值保持不變下的不安全行為變化趨勢;current 4表示不安全行為的前提條件初始值增加1個單位,其他層級初始值保持不變下的不安全行為變化趨勢;current 5表示不安全行為傳播初始值增加1個單位,其他層級初始值保持不變下的不安全行為變化趨勢。在上述條件下分別進(jìn)行模擬仿真,最終得到的原始方案current 0與5個對比方案current 1、current 2、current 3、current 4、current 5的仿真結(jié)果見圖6。

通過對初始狀態(tài)進(jìn)行改變,可以模擬得到不同條件下的不安全行為狀態(tài)隨著時間的發(fā)展程度。其中,不安全行為傳播因素是對不安全行為影響最大的因素,這與所建立的HFACS-C體系的層次水平相吻合,證實了模型的合理性和有效性,也強調(diào)了不安全行為傳播因素的重要性。通過此模型,管理人員可通過對不同項目進(jìn)行考察,進(jìn)行不安全行為狀態(tài)的發(fā)展預(yù)測,并通過控制各影響因素,尤其是不安全行為傳播因素進(jìn)行有效的干預(yù)。綜上,本文建立的模型具有一定的實踐意義。

4 結(jié) 論

建筑行業(yè)生產(chǎn)安全事故頻發(fā),為對施工現(xiàn)場不安全行為進(jìn)行有效干預(yù),本文考慮不安全行為傳播特性,提出了一種基于HFACS框架和系統(tǒng)動力學(xué)的影響因素分析模型,主要得出以下結(jié)論:

1) 通過文獻(xiàn)研究,結(jié)合建筑行業(yè)的具體特征確定不安全行為影響因素體系內(nèi)各層次的表現(xiàn)形式;收集事故報告數(shù)據(jù),從宏觀、微觀層面對框架展開分析,得到各因素權(quán)重值以及因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,分析得到量化的HFACS-C體系。所構(gòu)建的體系可對不安全行為進(jìn)行多方面分析,對于實際應(yīng)用具有參考價值。

2) 基于HFACS-C體系建立施工現(xiàn)場不安全行為系統(tǒng)動力學(xué)模型,系統(tǒng)地分析框架內(nèi)各因素間的關(guān)系,反映施工現(xiàn)場不安全行為的累積。進(jìn)行實際案例的應(yīng)用,通過分析得到不同因素對于施工現(xiàn)場不安全行為的影響程度:不安全行為傳播對于施工現(xiàn)場不安全行為的影響程度最明顯,其次分別是不安全行為前提條件、現(xiàn)場監(jiān)管、安全管理和外部環(huán)境。管理人員可使用此模型對項目進(jìn)行安全評估,并對各因素進(jìn)行控制干預(yù)。