煤礦特種作業人員安全培訓面臨的問題與虛擬現實技術的應用?

田子建 雷 婧 劉社育 甕立平

(中國礦業大學(北京),北京市海淀區,100083)

煤礦特種作業人員安全培訓面臨的問題與虛擬現實技術的應用?

田子建 雷 婧 劉社育 甕立平

(中國礦業大學(北京),北京市海淀區,100083)

針對目前我國煤礦特種工安全培訓存在的主要問題,提出了做好培訓的需求分析、改善培訓方法、建立“串行”的實際操作結合面試的考核方式、加強師資的實踐性、完善培訓評估等提高特種工安全培訓質量的對策。指出了虛擬現實技術在煤礦井下特種作業人員安全培訓中的應用方式和特點。

特種作業人員 安全培訓 需求分析 培訓方法 考核方式 培訓評估 虛擬現實技術

煤炭行業特種作業人員是影響煤炭行業安全生產的主要因素之一,據煤礦井下事故原因分析統計,特種工崗位違章作業占人員違章作業的80%,所以提高煤炭行業特種作業人員培訓質量是提高煤炭行業安全生產的必要途徑之一。煤礦企業特種作業人員包括井下電工、爆破工、通風安全監測工、瓦斯檢查工、安全檢查工、提升機操作工、采煤機(掘進機)操作工、瓦斯抽采工、防突工、探放水工等。本文作者作為第二起草人參加了安全生產行業標準《AQ 1094－2011煤礦通風安全監測工安全技術培訓大綱及考核要求》的制定,在該項安全生產行業標準的制定過程中全面調研了目前特種作業人員培訓工作存在的問題。

1 存在問題

1.1 學員文化水平較低且差異較大

目前,我國煤炭井下從業人員文化水平相對較低,小學文化程度或者文盲占有相當大的比例,《AQ 1094－2011煤礦通風安全監測工安全技術培訓大綱及考核要求》針對的通風安全監測工10個特種工中對文化水平要求較高的,通風安全監測工負責礦井瓦斯監控系統的運行和維護,瓦斯是煤礦井下首要災害隱患,通風安全監測工對保障井下安全起著非常重要的作用,該標準在征求意見稿中對通風安全監測工從業條件中學歷要求的條款是“高等院校或職業技術學校相關專業大專以上文化程度”,通過大量的意見反饋和反復的討論,定稿的標準該條款為“高中及以上文化程度”,有很多呼聲認為這個條款要求太高,認為“初中及以上文化程度”較切合實際,這從一個側面反映了特種工培訓工作的重要性和急迫性,煤礦安全生產的提高要靠科技和裝備,特種工是科技裝備的直接操作者和維護人員,如果不提高他們的技術素質,再好的裝備也難以發揮其應有的作用。煤炭行業對不同工種的技術要求有很大差異,譬如通風安全監測工相對其他特種工對通信、計算機等弱電知識要求較強,而井下電工強調學員有較好的電機、井下供電等強電知識。特種作業人員自身素質存在很大差異,學員的文化程度和技術水平有很大差距,給培訓帶來很大的難度,導致培訓質量不高。

1.2 培訓內容缺乏針對性

目前特種工培訓內容存在的問題主要表現在要花很大精力培訓教師補習基礎技術知識和灌輸安全規程條例,而忽視了學員在日常工作中遇到或可能遇到的實際問題。

目前我國的特種工培訓機構是專業獨立的培訓組織,其教師是專職的培訓教師,有很大比例的培訓教師很少下井深入生產一線,很多教師的身體條件已不適應井下的跟班作業,如果培訓教師不深入生產現場主動調研特種工作業情況,是很難發現現場特種工的培訓需求,而培訓機構對教師的考核和獎勵普遍按課時量進行計算,雖然也要求轉業教師進行現場調研和寫調研報告,但這種調研報告基本上是流于形式,培訓教師到煤礦調研多數情況只去地面調度室,下井也只限于到大巷,很少全程跟班到采掘一線,而采掘一線才是真正的各類特種工常遇到問題的作業場所,這與目前我國煤炭企業管理模式等因素有關,生產單位出于安全和利益的考慮,并不歡迎培訓教師進入生產現場的核心區域,培訓教師的調研是出于完成任務,缺乏作調研的激勵機制和動力,而好的有針對性的調研是做好煤炭行業特種作業人員安全培訓的前提和基礎。

1.3 教學方法陳舊

培訓機構和煤炭企業用人單位目前沒有建立起特種工培訓需求調研的有效保障機制,導致在培訓內容上缺乏針對性,表現在教學方法上就是理論與實踐脫節。目前,大多數的培訓還是以傳統的課堂教學為主,以教師為中心、以教材為中心、授課方式死板,教學方法上還沒有形成一個有效的模式,基本上還是沿用高校的教學模式,簡單地分為理論課和實踐課兩類,在作培訓計劃時規定的指標是理論課占多大比例,實踐課占多大比例,理論課講理論,實踐課練操作,二者沒有有機的結合。由于缺乏充分有效的培訓需求調研,培訓目標模糊,理論課講哪些內容,實踐課做哪些操作更是缺乏針對性。由于缺乏講授和演練學員在現場遇到的困惑和問題,學員學習沒有積極主動性。

1.4 培訓考核一刀切

與培訓教學方法相對應,特種工培訓考核分為筆試和實踐操作兩部分。比如要求煤礦通風安全監測工掌握對瓦斯濃度等十幾種傳感器、電源、斷電器、礦用分站、信息傳輸接口等諸多儀器設備的安裝、操作運行和維護,為了便于考核,簡單地把這些知識技能和對應的管理條例分別拆成筆試和實踐操作兩部分,考核時分別給每個單元劃定一個底線,多年的實踐表明這種形式上的分離很難反映學員對特定專項技能和管理條例的掌握程度,每期培訓班是筆試同時進行,實踐操作分組進行,這種考核形式太過簡單粗糙,無法準確地考察學員對每項技術技能的掌握情況,也不利于調動學員的學習積極性和引導學員有效地學習掌握技術技能。一刀切主要源于考慮到要給學員統一發證書,證書的目的是為表明學員通過了培訓考核,這種一刀切的方式阻礙了培訓的有效考核,好的考核制度是改善培訓質量的基礎,應該考慮對這種一刀切的考核和發證方式進行改變。

2 提高特種工安全培訓質量的對策

要保證特種工安全培訓質量,必須對培訓工作進行規范化管理,培訓機構要改變為培訓而培訓的現狀,首先要變“要我培訓”為“我要培訓”,培訓課程開始前要先進行充分的需求分析,根據特種工生產現場操作和維護設備的情況總結出其應掌握的專業技能,調查了解生產現場特種工知識技術的實際水平和欠缺之處,這種調研不是一勞永逸的,一方面是工人的素質在不斷提高,另一方面是新的裝備和技術在煤礦企業不斷得到應用,以通風安全監測為例,瓦斯監控系統的傳輸方式就經歷了電纜、光纜、無線的轉變,傳感器的檢測原理也經歷了催化燃燒、電化學、光纖檢測的不同階段,煤礦企業的自動化信息化水平在不斷提高,與此相對應的是要求培訓教師和特種工作業人員都要終身學習。將培訓的需求通過培訓設計轉換成培訓課程大綱和教案,進行課程的實施,使學員能力得到提高,通過培訓考核和評價等反饋環節檢驗培訓效果,將培訓效果與培訓需求進行比較,從而形成一個良性循環,如圖1所示,這樣才能保證培訓質量不斷提高。

圖1 安全培訓系統

2.1 強化特種工安全培訓需求調研

煤炭行業特種作業人員各工種所需技能有很大差異,同一工種在不同企業的流程和要求也不相同,做好培訓的需求分析是保障培訓質量的基礎,需求分析是特種工培訓的起始環節,通過收集、分析煤礦企業情況和各工種學員的情況以及評估反饋來判斷煤礦企業和學員對特種工培訓的需求,從而決定特種工培訓的內容和方式。需求調研的有效必須有煤礦企業的積極參與作保障,培訓機構不能閉門造車,生產現場特種工在工作中常碰到什么樣的問題,需要哪些方面的技能提高,生產現場的班組長和技術主管最清楚,要請他們來參與培訓內容的制定,要讓他們相信通過培訓提高員工的技術技能,必將為企業和班組帶來效益和排除安全隱患,培訓機構要通過自身的努力為企業生產管理者證明這樣一個事實:企業有效積極參與培訓對其自身的發展有重要的意義。

2.2 改進特種工培訓方法

現階段我國煤炭行業特種工培訓授課方式單一,授課內容以教材為中心,以教師講授為主,老師講授,學員接收,雖然授課過程也會設計提問、討論等互動環節,但并未從根本上改變學員是被動接收者的現實,學員上課缺乏積極性、主動性。要提高培訓質量,首先要采用新的教學方法提高學生的積極性。目前培訓教師普遍采用的教學工具和手段是PPT、黑板、麥克風和粉筆(油彩筆),筆記本電腦在教師桌上,但學員桌子上放的是筆記本而非筆記本電腦,隨著信息技術的不斷發展,要把學員桌上的筆記本換成筆記本電腦,使學員的角色真正由被動變為主動,使學員通過電腦提供的模擬場景互動地學習和模擬操作,現代化的三維虛擬現實(Virtual Reality)技術為實現這樣的培訓方式提供了平臺和手段,三維虛擬現實技術最大的優勢在于對三維空間的表達和演示,而煤礦生產環境和生產過程就是在地下三維空間中進行的,只有借助三維虛擬現實技術才能對煤礦井下生產環境進行模擬仿真。虛擬煤礦特種工培訓體系模型由人機界面層、三維煤礦場景層以及Open GL仿真平臺及操作系統層三層體系結構組成,主要實現煤礦虛擬漫游、虛擬實現和各工種的作業流程功能。借助虛擬漫游,學員可以身臨其境地在虛擬巷道中行走;學員在礦井虛擬現實中找到自己的工作位置,進行點擊操作,出現相應的培訓知識和操作條例提示,并有操作演示,學員可以操作虛擬設備,系統會根據其操作正確與否做出評價,從而使學員在交互過程中迅速掌握技能知識和有關條例。

2.3 建立科學化考核體系

首先要提高培訓過程考核的重視度,強化培訓考核管理體系。考核體系包括對學員的考核和對教師的考核,形成雙層約束考核機制,充分調動雙方的積極性,有利于培訓質量的提高。

改變現有的考核方式。可以參考國外企業員工培訓的考核經驗,采用競賽的方式,對每個學員進行單獨考核,變筆試為面試,將實踐操作與理論考核兩個環節融為一體,徹底改變現有將筆試和實踐操作兩個環節分離的局面,以考帶練,以考促練。筆者嘗試過應用這種考核方式。培訓結束后,學員在一年內自愿報名參加考核,培訓機構根據學員的報名情況協調考核時間和地點,考核形式為實際操作＋面試,考核小組由3名考官組成,其中2名來自生產現場的技術和管理人員,通過考核的學員將獲得相應的培訓證書,學員可以有一次的補考機會,但如果2次均不通過,需要再培訓。自愿報名的方式雖然增加了培訓機構的管理難度,但是卻調動了學員學習的積極性。實踐表明這種考核方式受到用人企業和學員的普遍認可,當然這種考核方式對培訓機構要求較高,考核的周期要求較長。

目前我國煤炭行業培訓機構的現狀是培訓教師只在培訓班開班期間較為緊張,而在沒有培訓班的時間里較為輕松,目前的培訓機構完全有能力將“并行”的考核變為“串行”的考核,隨著培訓機構的發展和健全,最終理想的考核方式應該是深入生產現場進行考核,將考核和培訓的需求調研融為一體。

2.4 加強師資的實踐性要求

特種工培訓質量的高低很大程度取決于教師的專業水平和工作質量。所以,加強師資力量是提高煤礦特種工技術培訓質量的重要途徑。必須采用請進來、走出去的方式,請進來即請生產現場專業的技術人員來參與培訓的全過程,特別是在培訓內容的制定和學員考核這兩個關鍵環節應該由現場技術人員主導,因為他們更了解現場的需求,由他們主導培訓內容的制定可以使培訓更具針對性,他們更清楚現場特種工的實際業務水平,由他們主導培訓考核會更客觀地反映培訓的效果;走出去即要求專職的培訓教師定期到煤礦生產企業工作一段時間,在制度上確保特種工培訓教師對實際的生產現場有很好的了解。

2.5 完善培訓的評估

特種工培訓效果最終是以員工在企業中的表現來衡量的,如果特種工培訓沒有設立評估反饋環節,培訓的質量得不到回饋,培訓過程處于開環狀態,培訓質量自然得不到提高。

需要改變現有的培訓評估方式。要在培訓中設立過程評估,收集學員的評價和建議,調節、激勵、促進特種工培訓的進行,還要對學員建特種工培訓檔案,以便動態管理和評估分析;培訓結束后,要對學員和用人單位進行跟蹤評估,為今后的特種工培訓提供修改依據,應該將培訓的評估與學員的考核環節相結合,將學員的培訓考核由目前“并行”的筆試和實踐操作2個環節轉變為“串行”的競賽面試形式,而且競賽面試應由現場的技術人員作主導,競賽面試考核也為有效的培訓評估提供了條件,培訓評估可采用柯克帕特里(Kirkpatrick)的四層次評估模型,即反應層、學習層、行為層和結果層。反應層指的是學員在接受培訓時對培訓本身是否滿意及滿意的程度;學習層指的是學員在接受培訓后知識和技能水平是否得到提高及提高的程度;行為層指的是學員所學知識和技能是否在工作中得到運用及運用程度;結果層指的是學員是否通過所學知識和技能使自己的業績得到改善及改善的程度。

表1 培訓過程評估模型

表2 跟蹤評估模型

(1)培訓過程評估。在培訓過程中,對教學管理、教師管理、學員管理和培訓服務進行評估,模型如表1所示。

(2)培訓跟蹤評估。培訓項目結束后一年左右,對學員行為改變和培訓效果進行跟蹤評估,模型如表2所示。

3 結束語

分析了煤炭行業特種作業人員安全培訓面臨的問題與對策,提出了虛擬現實技術在煤礦井下的特種作業人員安全培訓中的應用方式和特點,指出虛擬現實技術對提高煤礦特種 作業人員安全培訓效果具有重要意義。

[1] 杜進棟.關于完善中國特色煤礦安全監察體制的思考[J].中國煤炭,2013(11)

[2] 國家安全生產監督管理局.煤礦安全規程[M].北京:煤炭工業出版社,2011

[3] 孫繼平.煤礦安全生產與信息化[M].北京:煤炭工業出版社,2011

[4] 孫繼平,田子建等.AQ 1094－2011煤礦通風安全監測工安全技術培訓大綱及考核要求[S].北京:煤炭工業出版社,2011

[5] 孫繼平.煤礦安全監控技術與系統[J].煤炭科學技術,2010(10)

[6] 羅海濤,劉嘉瑩.煤礦特種作業人員安全培訓存在的問題與對策[J].煤礦安全,2008(1)

[7] 龔聲武.我國礦山危險性控制與安全培訓體系研究[D].中南大學資源與安全工程學院,2010

[8] 司國海.基于虛擬現實技術井下作業培訓系統的研究與實現[D].哈爾濱理工大學,2003

Problems of safety training for special operation personnel in coal mines and application of virtual reality technology

Tian Zijian,Lei Jing,Liu Sheyu,Weng Liping
(China University of Mining and Technology,Beijing,Haidian,Beijing 100083,China)

In view of the present main problems of coal mines in China special work safety training,puts forward the training demand analysis,improve training methods,establish a＂serial＂actual operation combined with the interview assessment methods,strengthening teachers＇practical,perfect training evaluation etc．Countermeasures to improve the quality of the special work safety training．Points out the virtual reality technology in coal mine application forms and characteristics of special operations personnel safety training．

special operation personnel,safety training,demand analysis,training methods, evaluation mode,training evaluation,virtual reality technology

TD791

A

田子建(1964－),男,博士,教授,博士生導師,中國礦業大學(北京)通信與信息系統博士點學科帶頭人,研究方向:礦井監控與通信。

(責任編輯 張艷華)

國家自然科學基金資助重點項目:煤礦安全生產監控與通信基礎研究(51134024),國家高技術研究發展項目(863計劃)——數字礦山關鍵技術及應用研究(2012AA062203)