施工作业人员不安全行为干预策略仿真研究

李俊亭，郑明珠, ，赛云秀

(1.西安石油大学 经济管理学院，陕西 西安 710065；2.陕西国际商贸学院 创新创业学院，陕西 咸阳 712046)

尽管我国建筑安全管理体系日趋完善，建筑安全形势在BBS(behavior-based safety，行为安全管理)事故预防策略的广泛应用下也得到了极大的改善，但是重大安全事故仍然频频发生，造成了大量的人员伤亡和经济财产损失，进而导致建筑项目出现了大量的进度中断、项目延迟、成本增加等连锁效应，调度计划频繁变更，存在项目风险性。作业人员是工程项目现场中具体施工活动的直接操作者，其不安全行为已经成为诱发安全事故的关键因素。据统计，超过一半的工业事故都是由人的不安全行为所引发的[1]。所以，制定具有针对性且有效的行为干预策略，令不安全行为正向转化是提高施工作业人员安全生产水平的重大举措，这对工程项目安全管理和进度控制也有着重要作用。

目前，工程项目(尤其是煤矿工程)对于施工作业人员不安全行为的干预策略多是从不安全行为的影响因素切入，由于安全管理水平和个体因素对不安全行为的影响最为明显，所以干预措施一般侧重于强化安全意识，提高安全文化氛围，合理奖励和惩罚，加强安全教育培训等[2-3]。然而，随着对人的不安全行为干预策略的深入研究，学者发现组合干预对不安全行为的干预效果最为明显。Oyewole等[4]从项目管理视角出发，对煤矿工人不安全行为发生的一系列全过程进行了组合干预实验。Yu等[5]通过安全控制、安全文化、安全素质以及安全管理体系4种组合策略对矿工不安全行为进行了干预，干预效果较为显著。

鉴于此，本文基于系统动力学理论(system dynamics，SD)，结合工程项目的行业特点，构建施工作业人员不安全行为影响因素的系统动力学干预模型，分析系统中各影响因素和不安全行为之间的作用关系，借助Vensim仿真软件对施工作业人员不安全行为的动态演化过程进行模拟。

1 因果关系构建

1.1 影响因素分析

已有研究成果表明，人、物、管理以及环境这4个要素是发生事故的关键影响因素。本文结合系统工程思想，将施工过程中作业人员的不安全行为影响因素分为个体因素、群体因素、组织因素、文化因素、管理因素以及环境因素5个指标层面。具体包括以下因素。

1) 个体因素。叶贵等[6]提出应注重从个体的认知心理角度去深入分析建筑施工作业人员的不安全行为及其影响。董婷等[7]验证了作业人员的思维能力、安全态度以及操作施工技能等因素是直接影响不安全行为的关键因素。其他研究学者也纷纷证实了个体因素是导致作业人员做出不安全行为的内在影响因素。故而将其二级影响因素梳理归纳为性格、安全意识、安全能力以及安全价值观、安全知识与工作经验。

2) 群体因素。李乃文等[8]提出有效干预工作压力和心智游移能够减少矿工不安全行为。成家磊等[9]、祁神军等[10]从组织视角，揭示了组织安全氛围对建筑工人不安全行为具有明显抑制作用。陈洋[11]研究了施工一线矿工群体对不安全行为的羊群跟随效仿性及其所带来的消极影响。孙丽青等[12]、张洪潮等[13]验证了矿工安全自我效能感对服从安全行为起显著正向影响作用。文章将其二级影响因素归纳为群体安全氛围、群体压力、安全效能感、群体安全行为模仿能力以及人际关系。

3) 安全管理。姚明亮等[14]通过实验发现，管理安全干预能够有效提高作业人员的安全能力，降低不安全行为发生的概率。对行为人进行安全管理主要是项目管理者通过采取一系列制度约束、监督检查等管理方法，达到减少和消除人的不安全行为这一目的，进而防止人、物两者都陷入不安全状态。文章将其二级影响因素归纳为安全行为管理制度、过程控制、安全监督以及沟通与反馈。

4) 安全文化。栗继祖等[15]及朱睿[16]认为，安全文化是规范员工日常行为的产物，积极的安全文化能够有效提高作业现场的安全生产绩效。作业人员安全意识低下，安全知识匮乏以及缺少现场安全工作经验，归根结底还是缺乏安全文化的支撑。安全文化建设必须要得到企业上级领导的高度重视和大力支持，通过培训实践、观摩学习等方式指导作业人员安全投入施工生产。故而将其二级影响因素归纳为安全教育培训、安全投入、领导重视程度、安全参与。

5) 环境安全。黄辉等[17]经总结CNKI统计分析得出，作业环境、作业时间、机器设备等工作因素是导致员工做出不安全行为的主要因素。因此，在施工项目中，保障环境安全是进行安全施工的基本必备条件，故将其二级影响因素归纳为自然环境、设备安全性、人机匹配以及安全防护设施。

1.2 因果关系构建

为了能够更加清楚地反映施工作业人员不安全行为系统内部各子系统和各要素之间的作用关系，建立因果关系图，如图1所示。通过分析施工作业人员不安全行为的各个影响因素之间的相互作用关系，得到以下6条主要的反馈回路。

1) 个体安全行为水平↑—不安全行为水平↓—个体安全素质↑—不安全行为习惯↓—个人安全能力↑—个体安全行为水平↑。

2) 群体安全行为水平↑—不安全行为水平↓—群体安全目标↑—群体压力↑——群体安全效能感↑—群体安全行为水平↑。

3) 不安全行为水平↓—群体安全目标↑—群体压力↑—安全效能感↑—安全意识↑—个体安全素质↑—不安全行为习惯↓—个人安全能力↑—个体安全行为水平↑—不安全行为水平↓。

4) 不安全行为水平↑—上级领导重视程度↑—行为规范管理制度↑—安全监督↑—安全管理水平↑—不安全行为水平↓。

5) 不安全行为水平↑—上级领导重视程度↑—安全投入↑—安全教育培训↑—安全文化水平↑—不安全行为水平↓。

6) 不安全行为水平↑—上级领导重视程度↑—安全投入↑—安全管理防护↑—人机匹配↑—环境安全水平↑—不安全行为水平↓。

图 1 因果关系图Figure 1 The casual loop diagram

2 SD模型构建

2.1 SD干预模型构建

干预模型主要针对施工作业人员的不安全行为进行仿真模拟。假设不安全行为不会带来任何的行为结果，系统模型的研究价值也将不复存在。因此，本文研究对象限定为促使和引发安全事故发生的这一类不安全行为，并且，将其他内外部资源以及施工现场周边环境等要素看作常量，只考虑个体行动以及制度规范视域下的不安全行为干预策略研究。构建施工作业人员不安全行为影响因素的SD干预模型，如图2所示。

图 2 施工作业人员不安全行为影响因素SD干预模型Figure 2 The SD intervention model of influencing factors of construction workers’ unsafe behaviors

2.2 仿真方程构建

根据系统动力学原理，利用DYNAMO函数对施工作业人员不安全行为影响因素系统进行量化分析[18]。设置各变量之间的数学逻辑关系，对主回路中的参数变量构建仿真方程。

其中， αj是系统中各影响因素对施工作业人员不安全行为的影响系数，且α1+α2+α2+α4+α5=1。

其中，INTEG为积分函数，表示状态变量的值；Mi为状态变量的初始值。由于状态变量的变动必须通过速率变量的作用才能够进行，因此，速率变量的方程可以参照式(1)和式(2)给出。

其中，β1、β2、β3、β4、β5分别代表群体安全氛围、群体压力、安全效能感、群体安全行为模仿能力以及人际关系的权重。另外，在现实的项目管理过程中，行为监督、管理以及纠正等政策措施所发挥的效力具有一定的时间滞后性，因此，安全管理水平增量应建立延迟函数方程。

其中，DELAY1为一阶延迟函数； δ表示辅助变量的权重。其他辅助方程可参考以上公式并结合DYNAMO语言的方程规则给出，此处就不再作解释。

3 仿真结果分析

3.1 仿真参数设置

以3年工期的施工项目为例进行算例实验，并设置初始系统参数：INITIAL TIME=0；FINAL TIME=36；TIME STEP=1。根据12名来自建筑工程领域专家学者和工程项目施工现场施工员的打分情况，整理得出状态变量的初始值(L1,L2,L3,L4,L5,L6)=(80,75,80,75,80,200)。利用层次分析法(AHP)确定系统内部各级影响因素对施工作业人员不安全行为的影响系数，(α1,α2,α2,α4,α5)=(0.263 1,0.083 1,0.420 4,0.166 5,0.066 9)。

3.2 仿真模拟输出与结果分析

3.2.1 系统模型初始仿真结果分析

施工作业人员不安全行为系统干预模型的初始仿真模拟结果如图3所示(图中纵坐标“US”表示不安全行为水平，横坐标表示时间)。结果显示如下。1) 0～18月，项目已经完成了一半的完工期，不安全行为水平急剧下降，说明在这一阶段所采取的各项安全行为管理手段发挥了作用。2) 19～36月，工程项目逐渐接近尾声，不安全行为水平不再快速下降，反而逐步趋于平缓，最终处于一定的数值范围内，这说明不安全行为系统自身的抑制作用具有条件限制。此外，个体安全行为水平等各个状态变量的数值都有所增加，其变化趋势与模型系统初始运行状态的变化趋势保持一致。

图 3 系统初始运行状态Figure 3 The construction workers’ unsafe behaviors in initial state

3.2.2 施工作业人员不安全行为干预策略模拟分析

基于控制变量法原理，对系统中各要素的数值进行干预。运行模型之后，得到施加干预策略下的变化状态。

1) 个体因素与群体因素的干预效果对比分析。将L1和L2的初始值扩张1倍，其模拟结果如图4所示。个体因素对不安全行为的抑制作用更大，且下降速度更快。原因在于：施工作业人员的不安全行为归根结底是以个体行为来进行表现的；且组织行为学理论指出，群体安全行为水平是施工作业人员个体行为的集成。因此，个体因素是施工作业人员不安全行为的关键影响因素，在实际的施工过程中要提高个体安全行为水平。

图 4 个体因素与群体因素干预效果对比Figure 4 Comparison of intervention effects of individual factors and group factors

2) 安全管理、安全文化和环境安全的干预效果对比分析。在保持其他变量不变的基础上，将L3、L4和L5的初始值扩张1倍，其模拟结果如图5所示。当安全管理水平、安全文化水平以及环境安全水平等量增加时，安全管理对不安全行为的控制效果相比其他两个因素更为显著，最后1个月的不安全行为水平减少到了50以下。与此同时，在14～28月这一阶段，3个状态变量的干预效果减小了，不安全行为水平曲线趋于平缓；从第28个月以后，不安全行为水平慢慢趋于稳定状态。

图 5 安全管理、安全文化和环境安全干预效果对比Figure 5 Comparison of intervention effects of safety management,safety culture and environmental safety

3) 组合干预策略的仿真模拟分析。基于“前摄性+反应性”原理，并结合施工作业人员不安全行为的影响因素，从不安全行为发生的前、中、后3个角度考虑，提出3种组合干预策略：(1)L1和L2的值提高至120；(2) 将L3的值提高至120；(3) 将L1、L2、L3、L4、L5的值均提高至120。其模拟结果如图6所示。采取组合干预策略后，施工作业人员的不安全行为水平显著下降，表明组合干预策略的干预效果比较显著，且干预效果的优先顺序为(3)—(2)—(1)。

因此，在实际施工管理过程中，在保证物(环境)安全性的前提下，可以采取以下策略降低施工作业人员的不安全行为水平。

1) 通过提高项目管理者对施工安全行为管理工作的重视程度，竭力做到事前演练和技能岗位匹配，增加对人、财、物等方面的安全投入，及时更新作业过程中使用的安全防护设备和机械工具，加大风险控制力度，只有足够的重视和投入，才能够推进工程项目施工安全行为管理工作。

2) 完善施工安全行为管理制度规范，在项目施工过程中实施安全奖励和监督检查，从制度管理上减少员工的不安全行为；进行安全文化建设，通过素质教育、知识文化以及岗位技能培训来提高作业人员的安全行为素养，从文化层面上引导员工进行安全作业。

3) 塑造良好的群体安全氛围，加强作业人员对安全目标的认可度和安全效能感，通过安全生产绩效考核和安全事故案例分享进行反馈和交流，间接地影响作业人员的心理和行为模仿性，逐渐规范施工作业人员的行为，从而提高群体安全行为水平。

图 6 组合干预模拟结果对比Figure 6 The simulation results after the adoption of individual combined intervention strategies

4 结语

本文以工程项目施工过程中作业人员的不安全行为为研究对象，构建了相应的不安全行为SD干预模型，通过仿真模拟得到以下结论。

1) 通过系统动力学方法系统地揭示了施工作业人员不安全行为干预模型的影响路径和作用机理，定量地描述了人的心理以及群体、组织和环境等外在因素对作业人员行为的影响作用，验证了不安全行为影响因素之间存在的多重复杂的相互作用关系。

2) 作业人员个体因素和安全管理水平对不安全行为的干预效果较为显著，模型模拟结果与作业人员不安全行为影响因素研究得出的权重排序基本一致。在实际的工程项目施工中要着重加强对这两个方面的管理，从制度管控和自身约束两个方面来规范作业人员行为。

3) 将行为人、安全文化、安全制度等看作一个整体，基于项目管理中“前摄性+反应性”思想，对不安全行为发生的前后进行系统分析，施加全面的组合干预策略，大大提高了不安全行为控制效果。

本文所得出的仿真结果与实际施工项目作业情况相合，所提出的不安全行为干预策略对作业人员行为管理和安全生产具有非常大的向导作用。在后续的研究工作中，仍需对行为干预技术在工程项目安全施工领域中的实践应用作进一步的深入研究。同时，施工作业人员不安全行为的影响因素都是通过二级指标进行衡量和发挥作用的。因此，如何通过不安全行为影响因素的二级指标进行干预策略仿真并实现自主策略寻优是作者下一步努力的方向。