基于社會技術系統的高處墜落事故致因關聯性研究

李玨，劉煥，王幼芳，候云飛

基于社會技術系統的高處墜落事故致因關聯性研究

李玨，劉煥，王幼芳，候云飛

(長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410014)

為系統分析高處墜落事故的產生機理，運用社會技術系統理論，分析個人子系統、技術子系統、組織管理子系統和環境子系統對事故發生的影響；通過文獻分析、事故研究和專家討論識別35個影響事故發生的致因因素，建立高處墜落事故宏觀工效學模型(MM)；再根據201份事故報告數據，運用社會網絡分析(SNA)構建高處墜落事故致因關系網絡，分析網絡的中心度情況；采用潛在類別模型(LCA)分析主要致因的整體交互作用。研究結果表明：高處墜落事故關系網絡中，存在40~64歲的普通工人、安全教育培訓不到位和工人違規操作等核心節點，防墜落系統，護欄或安全網不合格等紐帶節點，感知與決策失誤等獨立發揮作用節點；高處墜落事故存在4類典型MM，得出各類模型中主要致因的交互作用。綜合各因素間相關性，提出針對性的高處墜落事故干預對策。

高處墜落；社會技術系統；宏觀工效學模型；事故致因；社會網絡分析；潛在類別分析

據住房和城鄉建設部數據顯示，2016~2018年國內房屋市政工程生產安全事故無論是事故起數還是死亡人數都呈上升趨勢，建筑施工安全形勢依然嚴峻，施工安全基礎薄弱的狀況沒有根本改變。而高處墜落是建筑施工事故的主要類型，據統計，2018年在我國發生的房屋市政工程生產安全事故734起中，高處墜落事故383起，占總數的52.2%，居于事故發生類型的首位[1]。在國外，美國職業安全與健康管理局數據顯示，2016年高處墜落占施工致死事故總數的38.7%[2]；英國健康與安全局數據顯示，2017年高處墜落占施工致死事故總數的48.0%[3]。通過研究高處墜落事故產生機理，預防高處墜落事故的發生，對改善建筑施工嚴峻生產形勢具有重要意義，而分析了解高處墜落事故致因及其關聯性是預防事故發生的基礎[4]。目前，針對高處墜落事故致因的研究積累了不少成果，大致可以歸納為以下幾方面。1) 對高處墜落事故的描述性統計分析，如馬彬等[5?6]對高處墜落事故的受害人工種、墜落區域等進行了描述性統計；2) 事故的致因統計分析，如Chi等[4, 7]根據事故調查報告統計分析了不安全行為和環境條件等方面的致因；3) 事故發生路徑的鏈性研究，如鄭霞忠等[8?9]用人因分析與分類系統(HFACS)對高處墜落事故致因的線性事故鏈進行分析。從現有研究來看，對高處墜落事故的分析已經從事故致因的統計分析向事故致因的聯系性發展，但聯系性研究大多集中在致因間的線性交互作用如事故鏈的研究，而較少考慮系統內部各因素間的復雜性，特別是針對致因間的非鏈性交互作用的研究比較少見。為了分析高處墜落事故致因的非鏈性復雜交互作用，找出影響高處墜落事故的主要致因及其關聯，為建筑施工安全管理提供理論依據。在此，運用基于社會技術系統理論的宏觀工效學模型，并通過大量描述詳實的事故調查報告，對高處墜落事故的致因進行詳細分類，建立完整的事故致因體系，再通過運用社會網絡分析和潛在類別模型方法對致因關系網絡及整體交互性進行研究。

1 社會技術系統事故模型構建

1.1 社會技術系統概述

社會技術系統是由英國Tavistoc人際關系研究所通過對英國一家煤礦采煤現場工人行為進行分析所提出的概念[10]。其核心思想是：一個組織的成功依賴于個人子系統、技術子系統、組織子系統和環境子系統的相容性，子系統的各組成要素間存在高接觸與緊耦合性，而非簡單的線性。社會技術系統理論的運用，既能構建更加全面的事故致因體系，也能更好地分析不同層次間各因素的復雜交互作用。隨著社會技術系統理論的不斷發展，開始運用于工業工程、人機工程和安全工程等領域。

1.2 社會技術系統事故模型

宏觀工效學模型是根據社會技術系統理論建立的，主要用來建立分析個人子系統、技術子系統、組織管理子系統以及內外部環境子系統之間的關系及其相關致因交互作用的系統框架。由Kleiner等提出，并應用到安全管理領域[11?12]。目前，已被用來分析施工觸電事故[13]和提升安全文化[14]等方面。參考上述研究成果，建立了高處墜落事故宏觀工效學模型，如圖1所示。

圖1 高處墜落事故的宏觀工效學模型

圖1中，個人子系統指工作具體實施人員，涉及人的背景、經驗、技能、不安全行為等因素；技術子系統指所執行任務中使用的技術及防護工具，包括防護工具和安全計劃等因素；組織管理子系統指組織管理機構對項目的管理與調控，涉及培訓、監督和決策結構等因素；內部環境子系統指內部工作環境條件，涉及工作區域和工作面條件等因素；外部環境子系統指外部環境對工作系統的影響，涉及政府監管和天氣狀況等因素。其中個人、技術、組織管理子系統在內部環境中相互影響，且都受到外部環境的潛在制約。任何一個子系統的變化都可能影響其他子系統的正常工作，任何2個子系統的不協同都可能導致安全風險。

基于社會技術系統理論的宏觀工效學模型，進行高處墜落事故的關聯性分析，該模型運用的基本結構如圖2所示。

圖2 模型運用分析框架

2 事故模型致因分類

筆者從全國各省市安監局等網站搜集到2012~ 2017年政府信息公開的高處墜落事故調查報告220份，挑選了詳細闡述事故項目參與方信息、建設情況、事故發生經過及救援情況、事故傷亡人員情況、發生原因、責任劃分和防范建議的201份調查報告作為研究樣本。這些調查報告是由安監局組建的專家調查組對現場勘查、訪談和事故現場還原的基礎上總結出來的，信息量大且來源可靠。通過對大量事故調查報告的研究分析、相關文獻閱讀和專家討論，確定了高處墜落事故社會技術系統各子系統的致因，共35個，其編碼及基本描述如表1所示。

表1 宏觀工效學模型中各子系統因素劃分

組織管理子系統制度不完善和監督者違規(L31)未建立安全安全生產責任制、安全生產規章制度和違法發包、承包和分包等鄭霞忠等[8] 安全教育培訓不到位(L32)安全教育培訓和安全技術交底未到位 隱患整改不到位(L33)安全隱患未按要求整改 班組管理不良(L34)無資質的施工班組和班組內部的溝通失誤等 現場日常檢查監督不充分(L35)建設單位和監理單位未按規定實施監督管理張洪等[7] 內部環境子系統工作區域：洞口臨邊作業(L41-1)；攀登作業(L41-2)；懸空作業(L41-3)；操作平臺作業(L41-4)；其他(L41-5)在孔、洞口旁邊或工作面邊緣作業；借助建筑結構或腳手架等在攀登條件下作業；在周邊臨空的狀態下進行作業；在施工現場用來站人、載料并能進行操作的平臺處作業；其他唐訊[17] 作業面條件較差(1L42)主要變現為作業面濕滑，作業面狹小和作業面失穩等 作業光線差(L43)夜間施工或電梯井內施工等 室外作業(L44)露天作業等 外部環境子系統季節：春季(L51-1)；夏季(L51-2)；秋季(L51-3)；冬季(L51-4)春季(3，4和5月)；夏季(6，7和8月)；秋季(9，10和11月)；冬季(12，1和2月)ZHAO等[13] 天氣差(L52)暴雨大風等天氣唐訊[17] 政府主管部門監督不力(L53)行業主管部門對項目檢查不到位鄭霞忠等[8]

3 高處墜落事故關系網絡分析

3.1 關系網絡模型構建

采用社會網絡分析方法，本文構建了高處墜落事故關系網絡模型，以理清各致因間的影響關系，找出關鍵致因。先以表1中的各因素作為社會網絡分析中的各子節點，統計得到201份事故調查報告的0-1矩陣數據，再利用Ucinet 6.212將數據處理為鄰接矩陣，完成高處墜落事故關系網絡建模，應用NetDraw進行可視化，結果如圖3所示。

從圖3中可看出，高處墜落事故中各因素之間的關聯和所處網絡位置。節點之間的連線體現了同一事故中共同出現的因素，線條越粗，致因間聯系越緊密。由于本研究數據的節點和樣本較多，整體關系網絡圖比較密集。

圖3 整體網絡模型

3.2 整體網絡中心性分析

網絡中心勢分析用于分析網絡能夠圍繞某些特定點的內聚程度，中心性分析用于衡量網絡模型中因素之間的關系，主要包括度數中心度(D)：反映節點與其他節點發生的聯系大小，節點地位越高度數越高；中間中心度(BP)：以經過某節點的路徑數目來刻畫節點重要性的指標，反映能影響其他節點的能力；特征向量中心度(E)：反映鄰居節點影響的重要程度。計算公式分別為：

式中：為網絡圖的中心勢；max為圖中的最大度數中心度；D為節點的度數中心度。

式中：D為節點的度數中心度，%；x為與節點聯系值；為總節點數。

式中：是鄰接矩陣；是鄰接矩陣的特征根；為是與特征根對應的的一個特征向量，即特征向量中心度。

計算得出中心勢為25.83%，表明網絡中有圍繞某些節點產生聯系的趨勢，即存在核心點即關鍵因素，表2列出了關系網絡中前15個關鍵因素。在個人子系統中，普通工人(L11-2)在高處墜落事故網絡中占據著最重要的位置，是技術工人(L11-1)各測量指標的近2倍，說明受過培訓和獲得特殊作業操作證的技術工人對施工現場危險有更高的辨識度，而對于普通工人而言，由于缺乏安全操作流程的培訓和必要的安全生產知識，更容易發生違規操作(L15-3)和感知與決策失誤(L15-1)。而40~64年齡段的工人(L12-3)則客觀反映了我國建筑施工行業的從業人員的主要群體。組織管理子系統中，安全教育培訓不到位(L32)的中間中心度(BP)位列第二，說明其影響其他節點的能力大；技術子系統中，防墜落系統，護欄或安全網不合格(L24)導致高處墜落事故發生的主要致因。在內部環境子系統中，洞口臨邊作業(L41-1)是高處墜落事故發生的主要區域。在外部環境子系統中，夏季(L51-2)是事故發生的主要季節。

表2 整體網絡中前15關鍵因素

表2中，前15個關鍵因素的3個測量指標的排名基本相同，但也有細微差別，如感知與決策失誤(L15-1)的中間中心度值(BP)較小，反映其影響其他節點的能力較小，一般獨立發揮影響作用。案例中，感知與決策失誤如工人忽視周圍危險情況，冒險作業，有時其他各子系統運行正常，也會導致事故發生，這主要受工人個人的影響較大。

4 事故致因的整體交互性分析

4.1 潛在類別模型構建

社會網絡分析雖分析了關系網絡中的關鍵致因，但沒能從整體上分析各致因的整體交互作用。而潛在類別模型可以從整體的角度來解釋各因素間的內在聯系[9]。本研究采用Mplus軟件對數據進行建模分析，采用最大似然法進行參數估計，迭代過程采用EM算法。整個分析過程主要包括模型參數化、參數估計、模型識別、擬合度優度評價、潛在分類與結果解釋。基本的數學模型可表示為：

模型一般用AIC(赤池信息準則)和BIC(貝葉斯信息準則)作為選用類別數目的適配指標，它們反映了模型擬合數據的優良性。該研究的適配指標見圖4所示，當樣本低于1 000時宜選用AIC指標為決策指標，圖中4類類別數目模型的AIC指標最小，且該模型Entropy為0.95，說明分類的準確率大于90%，所以選用4類類別數目模型來進行分析。

圖4 模型適配結果

4.2 潛在類別模型分類結果

根據LCA分析結果，得出各因素的條件概率，如表3所示，條件概率反映了因素與類別之間的聯系性。對于條件概率閾值的選擇沒有統一標準。綜合考慮到本文的數據樣本情況和ZHAO等[13]的研 究，采用0.35作為研究閾值，即將條件概率大于0.35的因素定義為對事故有重要影響。在表3中，未列舉所有類別中條件概率均小于0.35的因素。

表3 不同類別因素的條件概率

4.3 各類別整體交互分析

將類別因素與宏觀工效學模型相結合，對高處墜落事故主要致因間的整體交互性進行分析。

圖5體現了類別1的交互作用。圖中技術子系統與組織管理子系統存在交互，主要表現為組織管理者未落實好施工現場的防墜落系統等專項施工技術方案，這直接讓工人暴露在高風險的工作環境當中，如洞口臨邊未設有安全護欄、警告標記或護欄高度不符合要求等。個人子系統與組織管理子系統也存在交互，體現為安全培訓對工人安全意識的影響，網絡中心度分析表明沒有接受安全技術交底的普通工人比技術工人冒險違規作業的可能性更大。而個人子系統與技術子系統的交互卻不確定，主要因為防墜措施完善主要受組織管理者的影響。內外部環境也對系統產生威脅。如夏季的室外作業，因天氣的炎熱會給工人帶來額外的工作壓力。圖6體現了類別2的交互作用。與類別一相比，個人子系統和環境子系統的交互存在差異。差異主要體現在攀登作業過程中操作面條件不良。具體體現為作業層、斜道的欄桿和擋腳板的搭設不符合要求以及腳手架施工層未滿鋪腳踏板等情形。

圖5 類別1的交互系統

圖6 類別2的交互系統

圖7體現了類別3的交互作用。圖中組織管理子系統存在監督者違規和安全培訓不到位等情況，直接影響了其他子系統的正常運行。在多起案例中，因項目被違規發包或分包給沒有施工資質的個人或企業，他們沒有建立安全生產計劃，及相應的安全生產規章制度等，安全管理嚴重缺失，導致事故風險高。外部環境對系統的交互不確定，因為該類別沒有發現顯著的內外部環境因素，見表3。

圖7 類別3的交互系統

圖8 類別4的交互系統

圖8體現了類別4的交互作用。與其他類別不同的是，類別4主要是由于工人的感知與決策失誤導致事故發生，即工人忽視工作環境中的風險，冒險作業如高處作業不佩戴安全帶或者使用明顯不合格的設備(自制簡易式吊籃)進行作業等。且工人對潛在危險的認知也受到安全培訓和安全警告標記等影響。

由圖5~8可知，高處墜落事故的發生是社會技術系統中各子系統相互作用的結果。在各類別中存在著重疊因素如L24和L32等，說明這些因素在各類別之間充當紐帶，使高處墜落事故整體交互結構更具凝聚性，如在系統交互中處理好這些隱患，關系網絡將被切斷，即在安全管理中針對這些關鍵因素進行嚴格控制管理，將有效預防安全事故的 發生。

5 高處墜落事故干預對策

結合社會網絡分析和潛在類別分析結果，綜合考慮高處墜落事故的主要致因和整體交互性，對關鍵節點提出了針對性的干預對策。

1)加強針對性的安全教育和培訓。安全教育培訓不到位處于整個高處墜落事故關系網絡的較中心位置，且網絡中心度分析表明沒有接受安全技術交底的普通工人比技術工人冒險違規作業的可能性更大。加強安全教育培訓，特別是注重培訓后的考核工作，能有效減少工人的不安全行為，提高安全意識。2)加強臨邊洞口的防墜落、護欄和安全警告標志等安全防護措施。在3類MM模型中，安全防護措施不到位都起到了關鍵紐帶作用，所以確保高處作業防護設施到位，如符合規范要求的防護欄桿、洞口蓋板、擋腳板和標準吊籃等，減少物的不安全狀態，能有效減少事故發生。3)政府主管部門要完善對小型項目工程的監管。在對事故調查報告研究和事故致因分析知，小型工程的違規現象較為嚴重，存在違法發包、承包和分包情況，甚至沒有安全生產規章制度，這直接影響了整個安全系統的正常運行，而確保小型項目按規施工，可以有效降低事故風險。

6 結論

1) 建立事故致因齊全的高處墜落宏觀工效學模型。采用事故案例分析和文獻分析，建立社會技術系統背景下的包括個人子系統、技術子系統、組織管理子系統和環境子系統的事故致因模型，識別不安全行為等35個因素，并結合 201例事故調查報告進行驗證。

2) 高處墜落事故關系網絡具有較高的風險性。40~64歲的普通工人(L11-3和L12-3)、安全教育培訓不到位(L32)和工人違規操作(L15-3)等節點處于網絡核心位置，對高處墜落事故的發生影響較大；獨立發揮影響作用的關鍵節點包括感知與決策失誤(L15-1)等；充當關鍵紐帶作用的節點包括防墜落系統，護欄或安全網不合格(L24)等，通過重點監控這些重要節點，能夠有效提高安全管理工作績效。

3) 高處墜落事故存在4類典型MM，分析各類模型中事故致因交互作用，總結不同的事故致因耦合作業機制。

4) 綜合考慮高處墜落事故的主要致因和整體交互性研究結果，提出預防高處墜落事故的針對性干預對策。

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Association analysis of causes in fall-from-height construction accidents based on sociotechnical systems

LI Jue, LIU Huan, WANG Youfang, HOU Yunfei

(School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410014, China)

This study was to systematically analyze the mechanism of the fall-from-height construction accidents. First, the theory of sociotechnical systems was used to analyze the impacts of personnel subsystem, technological subsystem, organizational management subsystem and environmental subsystem on accidents. Second, potential causes of 35 direct accidents were identified from literature survey, accident study and expert discussions, then the macro-ergonomics model (MM) of fall-from-height accidents was established. Third, social network analysis (SNA) was adopted to build an accident causation network for analyzing the centrality of network. Finally, latent class analysis (LCA) was utilized to explore the overall interaction of the main causes. The results show that in the relationship network of fall-from-height accidents, the core nodes are ordinary workers with the ages between 40 and 64and inadequate safety training and workers’ illegal operations. The bond nodes include the factor of unqualified fall arrest system, guardrails, or safety nets. Perception and decision-making error independently play a role in the node. The findings identify four typical MM, thus revealing the causative interaction in various models. Synthesizing the correlation between each factor and the targeted intervention strategies to prevent the high falling accidents were proposed.

fall-from-height; sociotechnical systems; macro-ergonomics model; cause of accidents; social network analysis (SNA); latent class analysis (LCA)

X948

A

1672 ? 7029(2020)02 ? 0524 ? 09

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20190507

2019?06?06

國家自然科學基金資助項目(71371036)

候云飛(1981?)，女，湖南常德人，講師，博士，從事工程項目管理等方面的研究；E?mail：yunfeihou@csust.edu.cn

(編輯 陽麗霞)