基于社會網絡分析法的建筑施工高處作業風險傳遞及管控措施

成連華， 薛思婷， 曹東強

(西安科技大學安全科學與工程學院， 西安 710054)

近年來建筑施工領域生產安全事故發生率一直居高不下[1]，據統計，2017—2019年僅房屋建筑和市政工程領域，因進行高處作業而發生的高處墜落事故由331起逐漸增至415起，事故占比從48%上升至53.69%[2]，由此可見，高處墜落事故已成為建筑施工領域發生率最高的事故類型。通過全面分析高處作業涉及的風險因素及其風險傳遞過程，制定高處作業風險管控措施，進而提高風險防范能力，對改善建筑施工領域施工安全生產形勢具有重要意義。

目前，諸多學者運用多種方法從不同角度對高處作業風險因素進行深入研究。Chi等[3]、Gulgun等[4]用故障樹和決策樹研究了高處墜落事故因果關系和致因要素；高黎穎[5]通過模糊事故樹對高處作業風險進行了研究；隆嵩[6]、孫世梅等[7]、劉輝等[8]等基于“2- 4”模型從個人層面和組織層面研究了導致高處墜落事故原因；Mehdi等[9]基于自適應神經網絡模糊推理系統(adaptive neuro fuzzy inference system，ANFIS)識別高處墜落風險；陳曉勇等[10]、宋少卿等[11]基于(human factors analysis classification system，HFACS)框架對高處墜落事故主要致因體系進行了研究；張玉明等[12]、仇國芳等[13]、李永清等[14]基于(interpretative structural modeling，ISM)從人物環管以及其他的角度對事故致因進行了分析；李玨等[15]引入文本挖掘思想分析出7項高處墜落事故核心致因。現有針對高處作業風險因素關系進行定量分析的研究較少，且大多屬于無向的定量分析，對風險因素間的有向交互關系和傳遞機理關注不夠。

為此，依據層級事故分析模型并基于扎根理論識別高處作業風險因素，運用社會網絡分析法(social network analysis，SNA)，構建有向高處作業風險因素關系網絡模型，對高處作業風險因素間的網絡結構及作用關系進行研究。通過網絡中心性分析識別關鍵風險因素以及風險傳遞鏈，為高處作業風險管控措施的提出提供理論依據，進而為高處作業安全管理和安全生產提供安全保障。

1 高處作業風險因素維度及關系分析

1.1 高處作業風險因素維度劃分

1990年，曼徹斯特大學Reason教授首次提出REASON模型，即瑞士奶酪模型，此模型最大的亮點在于系統觀的提出，認為事故是由系統多方面因素共同作用的結果，以事故鏈的邏輯對事故原因進行深層次剖析。REASON模型中將事故系統分為4個層次，其中組織因素是最高層，接下來是一線監督者和現場管理層，下一層針對一線作業人員作業環境和條件，最后一層針對一線作業人員的不安全行為，所有上一層次因素均會對下一層次產生直接影響。

高處作業作為一個完整的系統，需考慮多維度、多因素、多相關和全過程，因此基于REASON模型的系統觀念對高處作業系統進行層層深入分析后，利用分解原理將系統按照內部特性劃分為若干個相互關聯的層級P，表達式為[16]

(1)

式(1)中：S為整個系統；P為子系統；Rjk為關系矩陣；j、k為子系統因素；I為因素集；J、K為因素子集。

最終，將高處作業系統按層級劃分施工操作層、作業條件層、安全監督層、組織管理層，同時以一般層級事故分析模型為基礎[17]，形成如圖1所示的高處作業層級事故分析模型。各層級不僅內部因素之間相互影響，層級之間也存在相互影響、相互傳遞的動力關系，共同構成一個相互影響的動態系統。

圖1 高處作業層級事故分析模型Fig.1 Accident analysis model for high-altitude operations

1.2 施工操作層分析

施工操作層的主要參與者是施工現場實際操作者，“人的因素”是施工過程中最活躍、最不穩定的因素，也是整個系統最核心的因素，參與了高處作業全過程。在從事高處作業的過程中，技能、決策和知覺方面的差錯均會造成施工作業人員的不安全行為，是導致事故發生的直接原因。因此需嚴格要求重點崗位的人員持證上崗，現場施工作業人員在作業過程中的科學操作、規范操作、專業操作顯得尤為重要；同時施工作業人員精神狀態、心理狀態和身體狀態，在一定程度上影響著施工作業人員的作業行為。施工操作層首先直接受作業條件層的影響，其次也會接受安全監督層的管理和指揮，以及組織管理層的影響和約束，同時向安全監督層和組織管理層反饋現場工作信息。

1.3 作業條件層分析

作業條件層主要涉及高處作業所需設備及所處環境，“物”和“環境”是高處作業必不可少的基礎作業條件之一。設備的安全即本質安全是避免事故發生的關鍵，一般事故的發生是由于施工設備自身或輔助設備存在不安全狀態所導致。在高處作業的過程中，作業人員長時間暴露在嘈雜、混亂以及可能存在多種交叉作業的環境中，加大了作業風險性；同時警告標識的缺失、設備的隨意擺放和周圍環境及光線的變化均容易導致人機不匹配的情況發生，進而造成事故的發生；若施工過程中出現高溫、暴雨、大風等惡劣天氣，會加大事故發生的可能性。作業條件層首先需滿足施工操作層需求，同時接受安全監督層的檢查且必須符合組織管理層的要求。

1.4 安全監督層分析

安全監督層是安全管理人員為獲得較好的管理效果，對作業施工過程中的各項具體活動所實行的檢查、審核、督導和防患等一系列管理活動。施工現場安全管理人員在執行安全監督檢查任務時，作業前未進行材料、作業條件等方面的進廠驗收，未對編制的作業方案進行審核，作業過程中未及時制止作業現場的不安全行為，方案、技術及進度的交底工作不到位，未及時發現潛在風險以及未及時上報重大風險趨勢，都可能造成事故的發生；由于高處作業的特殊性和專業性，還需對作業單位發包和承包情況進行監督檢查，避免不合理的發包和承包進而導致作業風險的加大。安全監督層需對作業條件層進行監督檢查，對存在的安全風險進行分析判斷，并向施工操作層發出工作指令同時接受其工作信息反饋，整個工作過程需滿足組織管理層的整體要求。

1.5 組織管理層分析

組織管理層是對組織中合理配備人員、健全組織管理機構、制訂并完善各項規章制度等工作的總稱，是為了實現作業施工安全而按照一定的程序規則構成的一種人事和責權結構安排。首先組織管理層的管理機構設置、資源配置以及相關人員配置需滿足安全生產組織需要，同時還需對施工設備進行保養和維護管理；其次安全文化直接影響組織管理體系，組織管理運行和決策效率取決于安全文化；最后應注重作業班前會的開展、規章制度的制定、以及各項考核評定，各環節有序、高效的推進安全管理工作。因此，組織管理層主要由資源管理、安全文化、組織過程三部分共同構成。組織管理層統籌管理并控制所有層級，同時根據安全監督層的信息反饋對各環節存在的不足進行改進。

2 高處作業風險因素提取

扎根理論最早是由社會學家B.Glaser和L.Strauss于1967年提出的質性研究方法，該研究方法的特點是從實際入手并參與其中，通過對大量資料進行歸納、提煉、比較和修正，最終在概念之間建立聯系而形成理論。通過查詢中華人民共和國應急管理部官方網站和各市應急管理局官方網站中的事故案例，收集建筑施工領域近3年的237起房屋建筑和市政工程高處墜落事故調查報告，從調查報告的事故原因中采集原始文本資料并進行開放式編碼、主軸式編碼和選擇性編碼，因表格數據過大，故選取1起事故調查報告進行編碼過程演示，如表1所示，其余236起事故調查報告編碼過程均與表1 所示過程一致。

第一階段開放式編碼階段，即表1中事故案例原始語句到初級類屬的過程，將原始文本資料打散、拆分、對比并重新定義概念化的過程，過程中盡量選取原文作為概念標簽，可以避免因人的主觀性而導致編碼結果發生偏差，通過初步分類237起事故調查報告共形成153個初級類屬。

第二階段主軸式編碼階段，即表1中初級類屬到主范疇(高級類屬)的過程，分析153個開放式編碼即初級類屬之間的聯系，對初級類屬進行簡化、合并，對出現頻率低的類屬去除，最終將概念歸納為24個范疇概念，即高級類屬。

第三階段選擇性編碼階段，即表1中主范疇(高級類屬)到核心范疇的過程，對主范疇進行系統分析，通過核心范疇將高級類屬不斷進行聚合。將前面劃分的層級“施工操作層、作業條件層、安全監督層、組織管理層”進行比較分析后，可將其作為4個核心范疇。

第四階段編碼完成后進行飽和度檢驗，隨機采集新事故案例資料，檢驗是否有新類屬產生，若無則通過飽和度檢驗，停止采樣分析，高處作業風險因素識別結果如圖2所示。

3 高處作業風險因素關系網絡分析

3.1 關系網絡模型構建

采用社會網絡分析方法構建高處作業風險因素關系網絡模型，以理清風險因素間影響關系，并找出路徑關鍵風險因素。通過問卷調查的形式，對圖2中各因素間的相互影響關系進行調查，利用SPSS24.0軟件對問卷數據進行信效度分析，整體Cronbach α系數為0.816，證明問卷數據具有較高的信度；同時KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)值為0.893，接近0.1，Bartlett’s球形檢驗的顯著性Sig.值為0，證明變量之間具有較強相關性，適合做因子分析；利用主成分分析法，得出通過主因子可以反映所有變量78.522%的信息量，證明問卷數據有良好的效度。因此，說明該數據具有較高的可信性和有效性。

基于信效度分析整理數據得到風險因素關系矩陣即模網數據如表2所示，其中數據表示行所在風險因素對列所在風險因素產生影響，1說明影響程度最小，5說明影響程度最大，導入Ucinet 6中進行數據處理，最后利用 NetDraw 可視化功能形成二元有向高處作業風險因素關系網絡模型，結果如圖3所示。模型中各節點表示圖2中相應的高處作業風險因素，越處于模型中心的節點，與其他節點緊密程度越高，也越關鍵；箭頭體現因素間影響關系的方向，若高處作業風險因素之間的影響程度越大，二者間的線條越粗。

表1 高處作業風險因素提取過程

圖2 高處作業風險因素Fig.2 Risk factors for high-altitudeoperations

表2 高處墜落風險因素關系矩陣Table 2 Relationship matrix of the risk factors of falling from height

圖3 高處作業風險因素關系網絡模型Fig.3 Relationship network model of risk factors for high-altitude operations

3.2 整體網絡分析

通過Ucinet 6進行分析，可得到整體網絡密度、密度標準差和中心勢。有向關系網絡中整體網絡密度越接近1代表關系越緊密，高處作業風險因素關系網絡的網絡密度為0.864，證明網絡節點間關系較緊密；網絡密度標準差為1.48，證明網絡中存在具有較大影響力的節點；度數中心勢為25.79%，證明該關系網絡整體趨勢較為集中，且存在影響全局的核心節點；接近中心勢為30.85%，說明各節點可通過相互之間的影響間接控制整個網絡；中間中心勢為 28.63%，證明網絡中存在具有中間性的節點。

3.3 網絡中心性分析

網絡中心性用于衡量分析網絡模型中各因素之間的關系，主要從度數中心度、接近中心度和中間中心度三個方面對網絡中個各節點的位置及影響程度進行分析。

3.3.1 度數中心度

度數中心度反映了網絡的關鍵節點，節點度數中心度越大表示該節點越關鍵。在有向社會網絡中，節點的度數中心度由點出度和點入度組成，點出度表現為節點指向能力，同時對其他節點產生一定影響，點入度表現為節點接受能力，同時容易受其他節點影響。度數中心度的計算公式為

(2)

式(2)中：Xoutput為節點X的點出度；Xinput為節點X的點入度；n為網絡規模。

圖4 高處作業風險因素度數中心度Fig.4 Centrality of risk factors of high-altitude operations

度數中心度強調的是每個節點單獨的作用，根據風險因素關系矩陣利用Ucinet 6得出度數中心度如圖4所示，安全教育培訓不充分O5、隱患排查不到位S1、安全規章制度不完善O4、班前會開展不到位O6、安全監管責任落實不到位S3點出度較大，表明其與多數風險有直接關系，可產生較大影響力，進而誘發其他風險；違規操作J1、安全防護設施不到位T1、個人防護用品使用不當J6、安全意識薄弱J2點入度較大，說明在網絡中處于較核心的位置，且易受多數有直接關系的風險因素影響，進而被誘發成為導致事故的直接風險。綜合度數中心度的點出度和點入度看，組織管理層風險因素均具有較小的點入度和較大的點出度，可認為該層風險因素是誘發風險的根源因素，而J1和T1具有較大的點入度和較小的點出度，證明違規操作和安全防護設施不到位是導致事故的直接風險因素，其中安全意識薄弱的點出度和點入度均較大，是風險網絡中的關鍵節點，在高處作業風險網絡中可控制并影響其他風險因素，因此在實際作業過程中總是強調作業人員的安全意識。

在收集的237起房屋建筑和市政工程高處墜落事故調查報告中，違規操作和安全防護設施不到位作為直接原因出現的頻率分別是92.8%和89.1%，而安全意識薄弱不僅可以在單因素事故中作為直接原因，也可以在雙因素、多因素耦合事故中作為間接原因。因此，證明高處作業風險因素網絡的度數中心度分析結果是客觀合理的。

3.3.2 接近中心度

接近中心度反映網絡中兩個節點間的距離遠近程度，節點越靠近中心位置接近中心度越大，同時與其他節點之間的距離也就越近。在有向社會網絡中接近中心度分為入度中心度和出度中心度，入度中心度表現為節點整合力，出度中心度表現為節點輻射力。接近中心度的計算公式為

(3)

接近中心度強調的是節點在整體網絡中的作用，同時也代表了誘發風險的能力，根據風險因素關系矩陣利用Ucinet 6得出接近中心度如圖5所示，違規操作J1、安全防護設施不到位T1、個人防護用品使用不當J6、安全意識薄弱J2入度中心度較大，說明其他節點容易與其形成風險路徑，進而發生雙因素耦合，產生較大風險性；安全投入不足O1和安全教育培訓不充分O5出度中心度較大，說明其容易與其他節點形成風險路徑，進而誘發雙因素耦合，對其他節點產生風險。從層面角度看，施工操作層J、作業條件層T、安全監督層S風險因素均具有較大的入度中心度，組織管理層O具有較大出度中心度，說明施工操作層、作業條件層、安全監督層風險因素受組織管理層風險因素影響，其中施工操作層和作業條件層的入度中心度相對較大，更容易與組織管理層因素發生雙因素耦合，進而對高處作業造成更大風險。

在收集的237起房屋建筑和市政工程高處墜落事故調查報告中，組織管理層因素作為間接原因出現的頻率是100%，證明組織管理層因素會與其他層因素發生因素耦合后，形成風險間接造成事故，在雙因素耦合事故中有78.2%的事故是由施工操作層和作業條件層因素與組織管理層因素發生雙因素耦合后造成的。表明高處作業風險因素網絡的接近中心度分析結果符合客觀事實。

圖5 高處作業風險因素接近中心度Fig.5 Risk factors of high-altitude operations are close to centrality

3.3.3 中間中心度

中間中心度反映網絡中節點控制其他兩個節點之間銜接的能力，節點銜接次數越多中間中心度就越大。中間中心度的計算公式為

(4)

中間中心度強調的是節點在其他點之間的調節控制能力，根據風險因素關系矩陣利用Ucinet 6得出中間中心度如圖6所示，安全意識薄弱J2、安全監管責任落實不到位S3具有較大的中間中心度，說明以上節點在網絡中充當其他節點之間的橋梁，具有較強的連接作用，易引發多因素耦合。中間中心度較大的風險因素多為施工操作層和安全監督層風險因素，針對中間中心度大的風險因素采取管控措施，可有效控制網絡中節點之間的風險傳遞，進而降低高處作業風險因素整體關系網絡的風險。

圖6 高處作業風險因素中間中心度Fig.6 Centrality of risk factors for high-altitude operations

圖7 聚類圖Fig.7 Cluster diagram

在收集的237起房屋建筑和市政工程高處墜落事故調查報告中，有61起事故由多因素耦合造成，根據事故經過和事故原因可形成事故鏈，其中安全意識薄弱和安全監管責任落實不到位作為事故鏈銜接點出現的頻率為67.5%、63.5%。此結果與高處作業風險因素網絡的中間中心度分析結果相符，證實結果是客觀合理的。

3.4 聚類及派系分析

社會網絡分析利用凝聚子群分析的方式探究關系網絡中各節點之間的相互關系以及潛在關系，當網絡中某些風險因素因關系緊密而形成次級團體時，稱此團體為凝聚子群。凝聚子群構成情況如圖7所示。高處作業風險因素關系網絡中一共得到32個派系，即子群，相互之間存在重疊現象同時產生許多橋節點，其中違規操作J1、安全意識薄弱J2和安全監管責任落實不到位S3重復存在于32個高處作業風險因素子群中，同時從圖3中可以看出，J1、J2、S3位于整體網絡的中心位置，說明這3個節點是網絡中的重要橋節點，用于連接不同的派系從而形成緊密聯系的風險網絡。位于同一派系內的風險因素相互作用耦合，對高處作業產生更大風險；位于派系外部的風險因素無法與派系內部的風險因素形成路徑，從而以獨立個體的形式存在，降低了風險耦合的可能性。故通過核心橋節點對網絡風險密度加以控制，有利于整體網絡安全性的提高。

4 高處作業網絡風險傳遞思維下的管控措施

基于上述研究，分析不同因素對于其他因素的可達性，從而確定風險因素的潛在耦合形式，并得出高處作業風險大小的關鍵風險因素，并通過網絡模型的形式展現高處作業風險傳遞過程，從而更加明確高處作業風險管控的具體對象和方向。通過度數中心度、接近中心度和中間中心度的網絡中心性分析，可得出較關鍵的風險傳遞鏈。安全意識薄弱J2和安全監管責任落實不到位S3具有較大的點出度的同時，還具有較大的中間中心度，說明二者為其他因素之間的橋梁，可引發多因素耦合。違規操作J1和安全防護設施不到位T1不僅點入度較大，易受其他因素誘發成為事故直接誘因，而且入度中心度也較大，易發生因素耦合。安全投入不足O1和安全教育培訓不充分O5由于點入度小點出度大，是事故的根源因素，且出度中心度較大，易與其他因素形成耦合路徑。故依據各因素之間的有向關系，可得出網絡中兩條較短的關鍵風險傳遞鏈，分別是安全投入不足O1→安全監管責任落實不到位S3→安全防護設施不到位T1、安全教育培訓不充分O5→安全意識薄弱J2→違規操作J1。

同時，根據聚類和派系分析結果，得出違規操作J1、安全知識和經驗缺乏J5和安全監管責任落實不到位S3為高處作業風險因素關系網絡重要橋節點。網絡中重要橋節點將決定網絡整體密度大小，通過破壞橋節點減小網絡密度，達到降低整體網絡風險的目的，進而提高整體網絡的安全性，降低事故發生率。

因此，企業應針對以上依據提出風險管控措施。首先，加大高處作業安全管理資源方面的安全投入，主要包括提供質量合格的安全防護裝備、提高安全教育物質保障、制定完善的安全獎勵辦法、為高處作業人員繳納保險等，同時增加管理體系的人員配備權重，從體系加強組織管理力量，針對高危崗位進行專項檢查，并依據建筑施工領域標準規范健全高處作業管理制度體系，編制審批有效的高處作業安全技術措施計劃，其中主要包括重大風險因素控制實施辦法、安全檢查和應急救援預案等，確保安全管理工作合法有效。其次，作業前對施工方案、條件、材料以及人員資格等進行檢查驗收，構建“按級負責、層級監管、逐級問責”的安全監管責任制并出版安全責任清單，明確作業過程中各層級具體責任并厘清范圍，實現作業全方位監督管理，當天作業結束后通過信息化和網絡平臺，實現內部信息共享，完善施工交底工作。再次，配備充足且檢驗合格的施工設備和安全防護設施，針對大型設備實施“一機一冊”制度，并指定專業人員對其進行保養、維護和更換，當出現交叉作業時，施工設備和防護設施的臨時使用需經現場安全負責人批準，在完成相關交叉作業后及時恢復現場，可通過物聯網和傳感技術手段建立監測系統，打造“智慧工地”，通過智能監測系統對施工現場周圍的環境變化情況進行監測，了解環境動態變化趨勢，更好采取應對措施。最后，作業前對進行高處作業的人員進行實名登記，并必須取得相關作業的資格證書，開展與高處作業安全操作規程等內容相關的安全教育培訓，通過周期性安全教育提升施工作業人員高處作業過程中的風險防范能力，培訓完后要落實相應的考核程序確保培訓效果，采取考核獎懲制度充分調動作業人員參與安全相關活動的積極性，同時合理安排施工作業時間和休息時間，每年按時進行體檢，避免患有高血壓、心臟病等疾病的高處作業人員進行作業，可為施工人員提供可穿戴的監測設備，通過物聯網技術對施工人員的身體和心理健康狀態、行動軌跡等進行實時監測，從而提前預防風險。

開展不同形式的安全知識宣傳活動，并通過競賽考察的形式，加深企業員工對高處作業風險傳遞思維和傳遞方式的認識，同時利用企業安全文化宣傳以上相關政策，營造良好的安全氛圍，提升企業員工的安全意識。依靠企業影響力對各項措施、制度和體系進行推廣，針對研究得出的高處作業風險傳遞鏈采取風險管控措施，做到從源頭阻止風險，從中間阻斷風險傳遞鏈的傳遞，切斷網絡中各風險因素之間的聯系，對建筑施工高處作業實行全方位安全監督管理，實現全面風險管控。

5 結論

(1)依據高處作業系統不同層級，將風險因素劃分為施工操作層、作業條件層、安全監督層和組織管理層，同時構建概念模型，基于扎根理論對近三年的237起高處墜落事故調查報告進行分析，共識別出24個高處作業的風險因素。

(2)運用Ucinet 6構建高處作業風險因素網絡，得出網絡具有較高的風險性。組織管理層風險因素是事故發生的根源因素，違規操作和安全防護設施不到位是導致事故的直接風險因素；組織管理層風險因素易與施工操作層和作業條件層風險因素發生雙因素耦合；多數施工操作層和安全監督層風險因素控制連接作用強，易引發多因素耦合。

(3)綜合分析網絡中心性指標，得到安全投入不足→安全監管責任落實不到位→安全防護設施不到位和安全教育培訓不充分→安全意識薄弱→違規操作2條較短的關鍵風險傳遞鏈。同時，違規操作、安全知識和經驗缺乏和安全監管責任落實不到位是決定高處作業風險因素關系網絡風險密度的關鍵因素。針對得出的關鍵風險因素制定風險管控措施，有效控制高處作業風險傳遞，進而提高高處作業安全水平。