智慧工地施工人員不安全行為及其致因分析

崔慶宏，陳雨田，李 敏

(青島理工大學 管理工程學院，山東 青島 266525)

智慧工地作為一種嶄新的施工現場一體化管理模式，是“互聯網+”與傳統建筑行業的深度融合，已逐漸成為國內施工企業建設推廣的重點。與傳統建造相比，智慧工地能通過對先進信息技術的集成應用，將安全理念全方位融入生產作業中[1]。但值得深思的是，在工地智慧化的同時，人的不安全行為越來越成為事故頻發的主要原因。施工人員作為生產系統中的核心主體，對其不安全行為的管控是十分必要的。而對這類不安全行為管控的前提，是充分考慮施工人員不安全行為的發生要素。對這些行為的致因要素進行深入研究，對增強智慧工地安全管理具有重要意義。

一、文獻綜述

隨著社會各界近年來對智慧工地的關注度不斷加強，國內外學者也在智慧工地研究方面取得了一定進展。韓豫等提出智慧工地應遵循“問題導向，創新驅動”的發展策略，實現技術前瞻性與功能實用性的相互平衡[2]。丁小虎等認為要找準智慧工地建設著力點，深入理解智慧工地，完善相關政策提供發展空間[3]。李霞等引入GIS與物聯網技術，融合工地位置與監測數據，建立了初步的智慧工地監管平臺，為文明施工提供了依據[4]。賈美珊等基于ISM+AHP的方法對智慧工地建設影響因素進行分析，提出了完善施工現場網絡設施與施工階段的協同度等建議[5]。而在工地安全管理方面，Park C.S.等整合BIM技術、GPS以及AR等技術，建立SMVS的可視化安全管理系統[6]?；谌竽K，從規劃、檢查、教育三方面加強管理者與工人溝通，能有效識別風險因素并提高工人安全風險意識。目前學術界從宏觀層面對智慧工地的技術應用與架構進行了一定的研究，但對智慧工地安全管理的研究相對匱乏，且鮮有研究智慧工地重要主體施工人員的不安全行為。

不安全行為的概念早在20世紀90年代就引起了學者的討論。Reason認為不安全行為是指操作人員在實際操作過程中不遵守安全規定的表現[7]。劉志云認為不安全行為是指那些違反安全生產客觀規律并可能導致安全事故及財產損失的行為[8]。張錦等認為不安全行為是可能提高系統風險性的人為錯誤[9]。綜合上述學者對不安全行為的定義，本文將智慧工地施工人員的不安全行為定義為施工人員違背安全生產規律可能引發事故的人為錯誤，既涵蓋可能直接導致事故發生的人為錯誤，也包含間接導致事故發生的人為錯誤。因此要想從根源上提高安全管理水平，對影響施工人員不安全行為致因要素及其作用路徑的探究十分關鍵。

目前，諸多學者對煤礦工人、建筑工人、地鐵工人不安全行為從不同視角進行了研究。陰東玲等綜合運用HFACS與貝葉斯網絡，系統分析了煤礦工人不安全行為致因及因素間的影響關系，為降低煤礦安全事故的發生提供更加準確、直接的控制措施[10]。楊振宏等基于傳播理論，從示范模仿和感染從眾兩方面研究不安全行為的傳播路徑，研究發現個體易感度對兩者的影響程度最大[11]。薛楠楠等基于文本挖掘技術和R語言，提出應重點管控政府安全監管職責不到位、安全教育培訓缺失、隱患排查不徹底、檢查不到位等4個關鍵影響因素[12]。已有研究多從宏觀角度對各因素的相互作用關系進行梳理，對關鍵因素及其作用路徑的研究相對匱乏，因素分析不夠直觀透徹，鮮有研究智慧工地施工人員的不安全行為。鑒于此，本文基于“人-機-管-環”框架，通過文獻分析法、專家調研與灰色關聯法收集篩選智慧工地施工人員不安全行為的致因因素，采用ISM模型梳理各因素之間的內在聯系與層級結構，以期為有效管控智慧工地施工人員不安全行為以及控制人因事故提供依據。

三、研究設計

(一)研究理論

智慧工地施工系統由作業過程中涉及的材料、施工人員、管理人員、施工環境等要素構成，這些構成要素的相互作用會直接或間接導致安全事故的發生。Heinrich提出了多米諾事故致因理論[13]，用以闡明導致傷亡事故的各種原因及事故之間的關系，為安全事故理論的發展奠定了基礎。國內外具有代表性的因果連鎖理論、軌跡交叉理論、危險源理論、能量釋放理論等為煤礦、航空、地鐵等諸多領域研究事故致因并提出相應的控制措施給予了理論支持，也為深入研究智慧工地的安全管理提供了理論基礎與科學指導。

(二)研究框架

對事故致因因素進行分類的“直接或間接致因”“人機環”“4M”劃分法等均可對事故進行科學管理、指導與監督。其中“人-機-管-環”框架不僅闡明了事故發生的本質，更從人員、機械、管理與環境綜合考慮事故致因。在理論上可用以指導預防和控制事故的發生，也有助于學者探究事故致因因素之間的相互作用，實現及時反饋和調整。“人-機-管-環”框架符合智慧工地施工人員不安全行為致因要素體系的合理性、可操作性、科學性等要求，并能對施工企業的安全管理起到科學引導作用。基于上述分析，本文從“人-機-管-環”四個方面構建智慧工地施工人員不安全行為致因因素體系，其具體內涵如表1所示。

表1 “人-機-管-環”框架的具體內涵

(三)研究方法

本文以智慧工地施工人員不安全行為作為研究對象，在綜合考慮行為特征與智慧工地特征的基礎上，基于“人-機-管-環”框架，采用文獻研究、專家咨詢對主要不安全行為致因因素進行識別。通過灰色關聯法計算因素的權重，結合權重計算結果篩選關鍵因素，在此基礎上利用ISM模型直觀明晰致因因素的內在聯系和層次結構。

1.灰色關聯度分析?；疑P聯(Grey Relation Analysis，GRA)是對事物或系統因素間描述其關系強弱、大小和次序的一種度量方法。由于此方法對樣本量的大小與數據分析的規律性沒有太高的要求，因此具有廣泛的實用性[14]，所以可將其運用在本研究中計算不安全行為致因因素的關聯度，進而篩選關聯程度較大的因素進行后續分析。研究步驟如下：第一，確定參考數列，本文選擇不安全行為致因因素中，受訪者同意最多的選項作為參考數據列。將參考數據列記為x0，第m個影響不安全行為致因因素的值為x0(m)；將比較數據列記為xi(i=1,2,3,...,n)，第m個影響不安全行為致因因素的值為xi(m)。第二，計算參考數據列x0與比較數據列xi差值的絕對值，從而得到兩級最小差與最大差。第三，根據公式

2.ISM模型。ISM(Interpretative Structural Modeling，解釋結構模型法)原理是把復雜系統分解為若干子系統的過程，它通過系統結構的圖形和數字表明系統各單元之間的相互關系[15]。通過對問題因素的提取，構建鄰接矩陣和可達矩陣，從而將復雜系統分解為直觀清晰的模型。

基于灰色關聯法識別主要致因因素后，其研究步驟如下：第一，確定智慧工地施工人員不安全行為致因因素間的二元關系，構建初步關聯矩陣。第二，量化關聯矩陣得到鄰接矩陣，其思路為：若Fi對Fj有直接作用，對應的Aij=1，Aji=0；若Fj對Fi有直接作用，對應的Aji=1，Aij=0；若Fi與Fj互有直接作用，對應的Aij=1，Aji=1；若Fi與Fj互不相關，對應的Aij=0，Aji=0。第三，計算可達矩陣并對其進行分解。將鄰接矩陣通過多次布爾運算得到可達矩陣，再對其進行分解。先確定各因素的可達集R(Fi)與先行集Q(Fi)，然后再計算二者的交集I(Fj)，當R(Fi)=Q(Fi)時，即可確定第一層級因素。再將第一層級因素從可達集中去除，繼續按照以上思路依次確定第二、第三層級等其他層級因素，結合分層結果繪制多層遞階結構模型圖。

四、研究分析與結果

(一)因素識別

致因因素指一定程度上增加施工人員不安全行為發生進而導致安全事故產生的因素。對其進行識別是探究不安全行為作用路徑的基礎?；凇叭?機-管-環”框架，在CNKI和萬方等庫中檢索“智慧工地”“施工人員不安全行為”及“施工人員不安全行為致因”等關鍵詞，對其中涉及智慧工地施工人員不安全行為致因要素的相關文獻進行梳理后發現：每一因素體系都是智慧工地施工人員不安全行為致因體系的組成部分，致因程度的大小都會對生產過程中人的不安全行為產生誘發，伴隨著時間和生產條件的變化影響程度也會隨之變化。在結合相關文獻及專家咨詢意見基礎上對相關研究成果中相近指標進行合并，最終得到智慧工地施工人員不安全行為在人員、機械、管理、環境方面的致因因素，如表2所示。

表2 智慧工地施工人員不安全行為致因因素列表

(二)因素確定

由于采用文獻法得出的智慧工地施工人員不安全行為的致因要素較多，且各因素對不安全行為的影響程度不同，運用灰色關聯分析法對各因素進行綜合評價篩選出對智慧工地施工人員不安全行為影響較大的因素。

基于表2的因素列表，利用5分制Likert量表將施工人員不安全行為致因因素重要程度分為低、較低、中等、較高、高5個級別。邀請我國建筑施工企業中參與過智慧工地項目管理應用的企業管理者、項目部管理人員和技術人員以及高校從事智慧工地相關研究的群體(在讀碩士、在讀博士、教師)共計15位專家充分討論后進行因素關聯評分，得出15組數據。將這15組數據采用灰色關聯分析計算各因素的關聯度，結果如表3所示。

表3 不安全行為致因因素關聯度及排序

由表3可以看出，組織投入、健康狀態、安全教育三者排名位居前列，且整體來看除安全監督與反饋排名18外，管理維度的因素總體排名較靠前。管理層面的因素是項目維持安全生產，減少事故的必要條件，因此影響程度較大。人員維度除便捷感知與文化結構差異排名靠后，其涵蓋的健康狀態、專業技能、心理素質與過去行為都排在較前位置，分別位于第2、第4、第6與第8名。機械維度包含的因素除設備保養與維護排名第5外，整體排在靠中位置。環境維度除施工環境排名第7外，惡劣天氣、政策制度、工友壓力與管理者壓力的排名較靠中后段。而在施工人員不安全行為的致因因素中，管理者壓力與文化結構差異影響程度較小。當分辨系數ρ=0.5時，兩者的γi值小于0.6，表明關聯度較弱。管理者壓力排名較后的原因可能是管理者注重對項目的組織協調，與施工人員并無過多的交流與溝通。文化結構差異排名較后的原因是施工人員的文化差異較小，更注重施工人員的實際經驗、臨場發揮與應急處理事故能力而不是文化水平高低。將對施工人員不安全行為影響較小的因素排除，得到18項主要的不安全行為的致因因素。

(三)ISM模型構建

由于擾動施工人員不安全行為的因素間聯系冗雜，為理清智慧工地施工人員不安全行為致因因素之間的邏輯關系與作用路徑，特借助ISM模型對這些因素分層以確定各影響因素的遞階結構。

1.確定因素間的二元關系。將上文得出的18項主要的智慧工地施工人員不安全行為的致因因素構建一個新的集合S={Fi|i=2,...,18}。其中F1為設備更新，F2為便捷感知，F3為設備保養與維護，F4為健康狀態，F5為過去行為，F6為設備故障，F7為惡劣天氣，F8為專業技能，F9為組織投入，F10為安全監督與反饋，F11為組織文化，F12為安全教育，F13為設備監管，F14組織制度，F15為工友壓力，F16為心理素質，F17為政策制度，F18為施工環境。

因素并不是孤立存在的，往往相互作用。因此根據研究的具體情況及每個因素的特點，確定各因素的二元關系是構建模型的首要前提。邀請10位參與過智慧工地項目管理應用的企業管理者、課題研究人員、項目部管理人員組成本次研究的ISM小組。各位專家結合自身經驗對18個關鍵致因因素的相互影響關系進行反復討論，得到智慧工地施工人員不安全行為致因因素的關聯矩陣。進一步將關聯矩陣量化，最終關聯矩陣就轉化為了一個18×18的鄰接矩陣A。

通過MATLAB對鄰接矩陣進行多次布爾運算，最終得到智慧工地施工人員不安全行為致因因素的可達矩陣M。

2.可達矩陣分解。在得到可達矩陣后，需對其進行區間分解和級間分解，從而得知智慧工地施工人員不安全行為主要致因因素處于同一系統，故只需進行級間分解。第一層級因素分解如表4所示。

表4 第一級因素分解表

3.ISM分析。利用ISM模型對智慧工地施工人員不安全行為致因因素進行層級劃分，最后得到七個層級。第一層級包含F4,F6,F7,F16；第二層級包含F2,F10；第三層級包含F9,F18；第四層級包含F5,F12,F15；第五層級包含F1,F3,F8,F11；第六層級包含F13,F14；第七層級包含F17。將七層關鍵致因因素分為直接因素組、間接因素組和深層因素組三組。其中，直接因素組包含第一層，第二層；間接因素組包含第三層、第四層和第五層；深層因素組包含第六層與第七層。

直接因素包含F4健康狀態、F6設備故障、F7惡劣天氣、F16心理素質、F10安全監督與反饋與F2便捷感知6個因素。作為影響施工人員最直觀的因素，會直接導致不安全行為的發生。其中，健康狀態是最重要的直接因素，施工人員健康狀態好壞是生產作業最基本的條件，可見要想對施工人員不安全行為進行合理控制，加強對施工人員的人文關懷與健康檢測極為重要。

間接因素包含F18施工環境、F9組織投入、F12安全教育、F5過去行為、F15工友壓力、F8專業技能、F1設備更新、F11組織文化、F3心理素質9個因素。這些因素又可以劃分為3級，間接因素作為中層因素，不僅依賴于深層影響因素的解決，并會向上傳遞給直接影響因素，間接影響著施工人員不安全行為的意愿。其中組織投入是最關鍵的間接因素，組織投入的高低不僅向上直接影響組織對施工人員行為的監督反饋、便捷感知等直接因素，也依賴于政策發展環境與科學的組織制度等深層要素。同時安全教育、過去行為與工友壓力又位于間接因素中的中間因素，發揮著重要的承上啟下作用。

圖1 智慧工地施工人員不安全行為致因因素的ISM模型圖

深層因素包含F13設備監管、F14組織制度與F17政策制度3個因素，其中，政策制度是最根本的深層因素，一方面會直接影響到組織制度的實施與機械設備監管，同時也會通過影響組織投入、施工環境等因素間接影響直接因素。這表明要想從根本上加強對不安全行為的管控，制定科學規范的政策制度并切實落實必不可少。另外，政府支持的力度和態度也會影響政策大環境，政府重視智慧工地發展，加大對施工企業應用智慧工地方面的投入與扶持，即產業政策越好，企業參與應用的積極性越高，相關規范也會越發完善。

五、結論與討論

(一)結論

基于“人-機-管-環”的框架，構建了智慧工地施工人員不安全行為致因因素指標體系，運用灰色關聯法對因素進行篩選。運用ISM法對智慧工地施工人員不安全行為致因因素進行剖析與探尋，并以多級遞階結構模型的形式直觀地展現了其層次結構與內在機理。智慧工地施工人員不安全行為致因因素可劃分為7級3階的多級遞階結構。其中，政策制度是最根本的深層因素，組織投入是最承上啟下的間接因素，健康狀態是最重要的直接因素。

(二)討論

從深層因素、中間因素以及直接因素三個層面出發，分別對增強施工人員不安全行為的把控提出如下發展對策。

1.增強深層因素，提升安全管控能力。政策制度作為降低不安全行為產生的根本，根據我國智慧工地應用特點推動管理機制更新十分關鍵。一方面，政府部門應根據智慧工地的需求制定并落實切實可行的激勵政策，完善相關行為規范與行業標準，進行更為科學高效的宏觀管控，推行智慧工地項目規范化操作和實施。另一方面，施工企業應落實好政府政策，嚴格遵守安全條例，結合項目發展程度建立健全各類人員的安全生產責任制，安全技術交底等與實際情況契合的組織制度，并制定完整規范的機械設備管理體系，定期對設備進行生命周期內檢查與維護，保障設備的正常運行。

2.落實中間因素，保障安全投入與教育。影響施工人員不安全行為的間接因素眾多，要從思想上減少不安全行為的產生，提升對行為風險的安全認知顯得尤為重要。一方面，應加大組織投入，增加安全管理人員與資源配備。完善獎懲機制，加大安全表彰力度，給予安全行為的正面評價與反饋，同時對違反規章制度的行為應予以懲罰。另一方面，應加強安全教育培訓，多渠道、多形式組織安全文化推廣工作，組織學習安全生產法規與標準，定期進行安全教育考試與機械設備實操技能培訓，提升施工人員安全與專業素養，從而有效減少安全事故發生。

3.重視直接因素，提升對工人群體的人為關懷。一方面要重視施工人員精神及身體狀態，推動管理人員工作模式與態度的轉變，增加對施工人員群體的親和力與關懷，幫助排解因工作產生的不安全心理及生理狀態，創造良好安全氛圍。另一方面要建立規范化的惡劣天氣作業規章，以人為本，關注施工人員的健康狀態，做到重點監測與及時反饋，在保障施工人員人身安全的前提下確保項目生產的正常進行。