装配式建筑施工安全人为影响因素研究

杨彦 祝连波 石振群 许小进 黄一雷

摘 要：为控制和预防由人为因素引起的装配式建筑施工安全事故，提高施工阶段的安全性，在文献分析和专家访谈的基础上，提出了装配式建筑人为因素分析与分类系统（HFACSPC），共包括5个致因层次和20个致因因素。基于该系统框架应用问卷调查法和结构方程模型建模，构建了二阶装配式建筑施工安全人为因素模型，分析了人为因素对施工安全的影响程度，并提出相关对策建议。研究结果表明，致因层次对装配式建筑施工安全的影响程度排名依次为不安全行为的前提、不安全行为、外界因素、企业影响、现场监督与管理;致因因素对装配式建筑施工安全的影响程度排名依次为机械设备缺陷（不安全行为的前提层）、认知差错（不安全行为层）、政府部门安全监管不足（外界因素层）、监督不充分（现场监督与管理层）、组织氛围差（企业影响层）。

关键词：装配式建筑;施工安全;人为因素;结构方程模型（SEM）

中图分类号：X 948;TU 714

文献标识码：A

文章编号：1672-7312（2022）01-0075-07

Abstract：In order to control and prevent the construction safety accidents of prefabricated buildings caused by human factors and improve the safety in the construction phase，based on literature analysis and expert interviews，a system for analyzing and classifying human factors of prefabricated buildings （HFACSPC） is put forward，which includes five contributing levels and twenty contributing factors.Based on the framework of the system，the questionnaire survey method and structural equation model are used to build a secondorder human factor model of prefabricated building construction safety，then analyze the influence of human factors on construction safety，and put forward relevant countermeasures and suggestions.The results show that the influence degree from high to low of potential variables on the construction safety of prefabricated buildings is ranked as follows：Preconditions for Unsafe Acts，Unsafe Acts，External Factors，Enterprise Influence，Site supervision and management;The degree of influence of observation variables on the construction safety of prefabricated buildings is ranked as follows：mechanical equipment defects（Preconditions for Unsafe Acts），Cognitive error（Unsafe Acts），Insufficient safety supervision of government departments（external factors），Inadequate supervision（Site Supervision and Management），Poor organizational atmosphere（Enterprise Influence）.

Key words：prefabricated buildings;construction safety;human factors;structural equation model（SEM）

0 引言為实现我国建筑业由粗放式到精细化发展的产业转型升级，实现可持续、绿色发展的建设要求，建筑工业化的发展势在必行[1]。相较于传统建筑，装配式建筑的作业环境、施工工艺都发生了较大的改变，在工程实践中，从预制构件工厂生产、物流运输、现场堆放到吊装过程中，多维作业空间的并行施工极易叠加安全风险，进而诱发安全事故[2-3]，因此研究如何控制和预防施工安全事故具有重要意义。近些年，国内外学者对此展开了相关研究。FRANCISCO等对装配式建筑吊装过程中可能存在的风险进行评估，提出了应用于装配式建筑吊装阶段的风险评估理论[4];ISIAM等使用模糊层次法分析了装配式建筑预制构件运输和吊装过程中的安全隐患[5];杨斯玲等从人、物、环境、管理、技术的角度构建了装配式建筑施工安全风险评价指标[6];冯亚娟等使用熵权法确定了装配式建筑安全评价指标的权重，使用五元联系数的集对势分析预测了施工安全的发展态势[7]。综上所述，现有研究多是从某一施工阶段出发，基于人、物、环境、技术和管理角度构建安全风险评价指标体系，并未考虑各因素间的交互影响，而装配式建筑安全事故的发生往往是由众多因素交互作用的结果[8-9]，其中人为因素又是影响装配式建筑施工安全的第一要素[10-11]。鉴于此，在人为因素分析与分类系统[12-13]（human factors analysis and classification system，HFACS）的基础上结合装配式建筑施工特点，确定装配式建筑施工安全人为影响因素，采用结构方程模型（structural equation model，SEM）的方法量化并分析人为因素对装配式建筑施工安全的影响程度。以期为施工安全事故的预防和控制提供决策建议，并为探索装配式建筑施工安全提供新的方法思路。

1 装配式建筑人为因素分析与分类系统

1.1 HFACSPC的模型构建HFACS模型是由美国学者WIEGMANN和SHAPPELL针对航空领域安全事故所提出的系统性理论模型，该理论可以同时考虑人的不安全行为及其潜在因素，系统分析人为因素及其内在关联性[14]。当前该理论模型在航空、煤炭等领域有着极为广泛的应用[15]，它将安全事故的致因划分为组织影响、不安全的监督、不安全行为的前提、不安全行为4个层词。但是在装配式建筑领域，场地、设备、人员都与航空、煤炭领域有着较大差异，因此本文基于我国近年来装配式建筑施工事故，运用文献分析法以及专家咨询法，通过提取安全事故致因因素，构建了装配式建筑人为因素分析与分类系统（HFACSPC），该模型共包括5个人为致因层次，由下到上依次为不安全行为、不安全行为的前提、现场监督与管理、企业影响、外界因素，具体定义见表1。

1.1.1 不安全行为

1）技能差错。指的是施工人员在执行生产活动时，因技能生疏或不熟练导致操作不当，施工工序遗漏等方面的差错，其表现形式包括施工人员技术水平不足、施工工序遗漏和操作过程不当。

2）决策差错。指的是施工人员按照预先制定的计划执行了行为，但是该行为不符合当前的情景需要，导致对隐患或事故的判断不准确，处理问题采取的措施不当等问题，其表现形式包括对于安全隐患的判断失准、对于事故结果的判断失准和处理问题采取的措施不当。

3）认知差错。认知差错产生的原因是施工人员对当前生产活动认知不足而出现偏差。其表现形式包括对自己盲目自信、对安全事故存在侥幸心理和个人经验主义。4）违规。包括习惯性违规和偶然性违规。其表现形式为违反安全条例或规章制度。

1.1.2 不安全行为的前提

1）机械设设备缺陷。指的是由于人为原因或者可以通过人为干预来预防和消除的设备缺陷。其表现形式包括机械设备不具有合格证书和机械设备缺乏定期维护。

2）协调与沟通不畅。指的是参与装配式建筑施工生产活动的主体人员间沟通不畅、缺乏团队协同。其表现包括不同班组间缺乏专业协同和分包方间推诿，扯皮。

3）违章指挥。指的是管理人员违反安全生产条例，盲目指挥工人进行施工。其表现形式包括安排未经培训/不具备资格证的人员施工和为抢工期盲目指挥，冒险作业。

4）环境因素。产生的原因是施工人员在恶劣环境下进行生产活动。其表现形式包括大风雨雪天气施工、作业环境脏乱和光线昏暗，缺乏照明。

5）精神状态差。指的是施工人员精神状态不佳。其表现形式包括注意力不集中、意志涣散和精神疲惫。

6）生理状态差。指的是施工人员生理状态不佳。其表现形式包括年龄过大/过小、生病和先天性身体局限。

7）安全意识差。指的是施工人员安全意识淡薄。其表现形式包括对安全问题不重视、未按培训要求作业和工作粗心，玩忽职守。

1.1.3 现场监督与管理

1）监督不充分。指的是管理人员由于疏忽或遗漏导致的，未按照生产条例对施工人员进行监督和引导。其表现形式包括安全隐患排查不及时和发现问题未及时纠正。

2）安全管理混乱。指的是管理机构人员不足，管理人员不具备相关专业知识等导致的不能按照计划实行施工任务的情况。其表现形式包括项目经理/项目经理部形同虚设和管理人员不具备专业知识。

3）监督违规。指的是管理人员在对施工人员执行监管责任时，刻意违背规章制度或安全生产条例。其表现形式包括隐瞒或谎报事故现场情况和伪造作业区域，逃避检查。

1.1.4 企业影响

1）制度体系缺陷。指的是组织内部为了实现安全生产而构建的组织体系，组织结构存在问题。其表现形式包括安全管理机构不健全、安全管理体系缺失和规章制度不完善。

2）组织氛围差。指的是企业内部对于安全管理、安全生产的重视程度低。其表现形式包括安全教育缺失、安全投入资金少和安全会议流于形式。

3）全過程管理漏洞。指的是对装配式建筑施工全过程各阶段所需的人力、资金、设备、设施等资源缺乏管控。其表现形式包括项目资金、人工、设备管理不当和施工组织，进度计划执行不当。

1.1.5 外界因素

1）政府部门安全监管不足。其表现形式包括监督检查次数少或不严格和对违规企业处罚较轻。

2）设计缺陷。其表现形式包括施工图设计、方案设计、施工组织设计存在问题或设计遗漏。

3）社会环境。其表现形式包括法律法规不完善、经济保障措施不足和群众对安全施工认知不足。

2 数据的收集

2.1 问卷调查根据HFACSPC中的20个致因因素编制调查问卷，采用李克特5级量表建立1～5分的评价维度，问卷内容主要包括3个部分。①被调查者基本情况，包括性别，年龄，工作单位等;②问卷量表，被调查者根据人为因素的重要性进行评价;③其他反馈意见。问卷调查以线上线下共同发放的形式向全国各地的装配式建筑专家、学者以及从业人员发放，共发放问卷430份，回收问卷397份，回收率92.3%，去除明显答题不认真或作答无效问卷48份，实际回收有效问卷439份，问卷有效率为87.91%。

2.2 信效度检验Cronbach’s Alpha系数可以对问卷各变量的内部一致性及稳定性进行检验，使用SPSS 24.0软件对问卷信度分析，其中Cronbach’s Alpha系数为0.985，大于0.9，表示数据信度较好，通过信度检验。KMO检验统计量是用于比较变量间简单相关系数和偏相关系数的指标，Bartlett球形检验用于检验各个变量是否各自独立，统计学中通常使用它们进行效度检验，采用SPSS 24.0软件进行KMO及Bartlett球形检验，KMO值为0.987，大于0.9，Bartlett球形检验值在P=0.000上显著，表示数据效度较好，通过效度检验。

3 基于SEM的装配式建筑施工安全人为因素分析

3.1 研究假设和指标选取CHIN[16]指出使用结构方程模型时需要对每一条路径提出假设，因此根据HFACSPC模型，將外界因素、企业影响、现场监督与管理、不安全行为的前提、不安全行为等5个致因层次设为潜在变量，并拟定潜在变量对装配式建筑施工安全存在正向作用路径;将包括政府部门安全监管不足、制度体系缺陷、监督不充分、机械设备缺陷、技能差错等20个致因因素设为观测变量。在构建结构方程模型时，需要使用适配度指标进行模型检验，拟采用国际范围内认可度较高的χ2/df（Normed Chisquare）、GFI（goodness of fit index）、

AGFI（adjustedgoodnessoffit index）、IFI（incremental fit index）、TLI（nonnormed fit index）、CFI（comparative fix index）、RMSEA（root mean square error of approximation）、SRMR（standardized root mean square residual）等8个模型适配度指标进行检验。

3.2 一阶结构模型构建将问卷数据导入AMOS 24.00软件中，得到一阶验证性因子分析标准化模型，如图1所示。根据软件计算结果，一阶模型不存在负误差项，且最大标准化系数为0.803小于0.950，通过违规估计检查。因此可以对模型拟合结果进行分析，拟合结果中，χ2/df=1.611/3.00、GFI=0.925>0.90、AGFI=0.902>0.90、IFI=0.978>0.90、TLI=0.974>0.90、CFI=0.978>0.90、RMSEA=0.420<0.05、SRMR=0.029<0.05，表明模型适配度和拟合度良好。潜在变量之间的相关性在0.59～0.72之间，且C.R值（t值）均大于1.96，说明模型内全部指标均达到了0.05的显著水平，5个潜在变量之间存在较高的相关性，可能会有另一个更高阶的共同因素对其产生影响，可以采用二阶模型进一步分析。

3.3 二阶结构模型构建根据上述分析可知，一阶模型中潜在因素间存在较高的相关性，很可能受一个更高阶的共同因素影响。因此根据问卷调查设计以及因子分析结果，可以假设更高阶的共同潜在因素，即装配式建筑施工安全风险，在一阶模型的基础上根据调查问卷结果和假设绘制二阶模型，结果如图2所示。二阶模型的拟合结果中，χ2/df=1.579/3.00、GFI=0.924>0.90、AGFI=0.903>0.90、IFI=0.979>0.90、TLI=0.975>0.90、CFI=0.979>0.90、RMSEA=0.410<0.05、SRMR=0.029<0.05，表明模型适配度和拟合度良好，且模型潜在变量的C.R值（t值）均大于2.58，说明模型内全部指标均达到了0.01的显著水平，上述假设成立，二阶结构方程模型是众模型中最优的。装配式建筑施工安全人为影响因素模型共由6个潜在变量，20个观测变量以及变量间的相互关系组成，其中测量模型和结构模型的路径结果均大于0.6，该结果表示数据拟合程度很高，能有效反映变量对装配式建筑施工安全的影响。

3.4 人为因素对装配式建筑施工安全影响程度分析

为了找出各人为因素对装配式建筑施工安全的影响程度大小，在二阶结构方程模型的基础上，采用加权平均数算法进行影响程度大小量化与排序，具体方法步骤如下。

1）设一阶潜变量（外界因素、企业影响、现场监督与管理、不安全行为的前提、不安全行为）与二阶潜变量（装配式建筑施工安全）之间的标准化系数为qi（i=1，2，3，4，5）。

2）设一阶潜变量（外界因素、企业影响、现场监督与管理、不安全行为的前提、不安全行为）与各层次对应的观测变量之间的标准化系数为qij（i=1，2，3，4，5; j=1，2，3，…，20）。

3）设一阶潜变量（外界因素、企业影响、现场监督与管理、不安全行为的前提、不安全行为）对二阶潜变量（装配式建筑施工安全风险）的影响程度系数为Qi（i=1，2，3，4，5）。

4）设各观测变量对各层次所在的一阶潜变量（外界因素、企业影响、现场监督与管理、不安全行为的前提、不安全行为）的影响程度系数为Qij（i=1，2，3，4，5; j=1，2，3，…，20）。

5）设各观测变量对二阶潜变量（装配式建筑施工安全）的影响程度系数为Qj（j=1，2，3，…，20）。

则影响程度系数Qi与Qj的计算公式分别见式（1）、式（2）、式（3）。

4 结论与建议

1）针对政府部门安全监管不足，可以通过委托和聘请第三方专项专家提供咨询及检查服务，聘请专家进行安全监管，既可以弥补人员不足的问题，又可以提供专业检查思路，与政府部门的安全监管人员形成互补，专项检查一些难以发现的安全隐患。

2）针对组织氛围差，根据“破窗理论”，人们会对不良的风气和行为进行模仿，而在企业内部，中高层领导人员具有较高的话语权，他们的行为和态度观念往往具有表率性作用。因此企业在营造良好组织氛围、引导安全管理风尚时，应注重中高层人员的模范带头作用，鼓励其以身作则，为基层员工树立榜样。

3）针对监督不充分，可以通过开发电脑软件，结合“大数据”“云计算”等技术手段，以实现安全隐患智能分析。依托大数据进行安全分析，提醒相关人员进行安全施工，可有效避免由于监管人员的主观行为导致的安全事故，从而减少安全隐患被忽视发生的概率。

4）针对机械设备缺陷，首先保证机械设备的采购过程具有完善的招标体系，对于供应商的销售资格、生产许可证等进行严格的把控，其次施工过程中高频率的机械设备使用必然带来磨损与老化，因此施工过程中的机械设备必须根据不同的类型建立资料档案，由专门的人员负责日常维护和保养。

5）针对认知差错，必须提高其安全意识，除了传统的线下岗前培训、安全教育培训制度外，企业还应当优化教育培训内容，可通过线上网络课程结合线下课程共同培训与考核，实现“线上+线下”“理论+实践”相结合的培训形式。对于考核结果优秀的从业人员，给予额外的物质奖励表彰，以调动施工人员提高专业技能的积极性。

参考文献：

[1] 田容凡.装配式混凝土结构施工危险源管理及安全管控研究[D].西安：西安工业大学，2018.[2]李皓燃，李启明，陆莹.基于SEM的装配式建筑施工安全关键风险分析[J].中国安全科学学报，2019，29（04）：171-176.[3]王军武，王梦雨，刘登辉，等.基于HFACSBN地铁车站施工高处坠落可能性评价.中国安全科学学报，2021，31（06）：90-98.[4]

FRANCISCO J，SESE A，CARRETEROGMEZ J M.Construction sites risk assessment tool[J].Safety Science，2016，89：338-354.[5]

ISIAM M S，NEPAL M，SKITMORE M，et al.Current research trends and application areas of fuzzy and hybrid methods to the risk assessment of construction projects[J].Advanced Engineering Informatics，2017，33：112-131.[6]

杨斯玲，黄和平，刘伟，等.基于结构熵权和修正证据理论的装配式建筑施工安全风险评[J].安全与环境工程，2019，26（06）：143-151.[7]

冯亚娟，都思竹，张竞一.基于EWSPA的装配式建筑施工安全评价及预测[J].中国安全科学学报，2019，29（05）：85-86.[8]

HEINRICH H W.Industrial accident prevention：A safety management approach[M].New York：McGrawHill，1980.[9]

REASON J.A system approach to organizational error[J].Ergonomics，1995，38（08）：1708-1721.[10]

ZHANG P，LI N，JIANG Z，et al.An agentbased modeling approach for understanding the effect of workermanagement interactions on construction workers’ safetyrelated behaviors[J].Automation in Construction，2019，97：29-43.

[11]夏妮妮，李德智，叶贵，等.建设项目员工安全行为前因研究进展与展望[J].中国安全科学学报，2021，31（06）：44-55.[12]

SHAPPELL S，DETWILER C，HOLCOMB K.Human error and commercial aviation accidents[J].Human Factors The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society，2007，49（02）：227-242.[13]

SHAPPELL S，WIEGMANN D.A human error approach to aviation accident analysis：The human  factors analysis and classification system[M]. Aldershot：Ashgate Publishing Ltd.，2003.

[14]

叶贵，陈梦莉，汪红霞.建筑安全事故人为因素分类研究[J].中国安全生产科学技术，2016，12（04）：131-137.[15]

HAVLE C A，KILIC B.A hybrid approach based on the fuzzy AHP and HFACS framework for identifying and analyzing gross navigation errors during transatlantic flights[J].Journal of Air Transport Management，2019，76：21-30.[16]

CHIN W W.Issues and opinion on structural equation modeling[J].MIS Qarterly，1998，22（01）：1-4.

（責任编辑：张 江）