基于社会网络分析法的建筑施工高处作业风险传递及管控措施

成连华， 薛思婷， 曹东强

(西安科技大学安全科学与工程学院， 西安 710054)

近年来建筑施工领域生产安全事故发生率一直居高不下[1]，据统计，2017—2019年仅房屋建筑和市政工程领域，因进行高处作业而发生的高处坠落事故由331起逐渐增至415起，事故占比从48%上升至53.69%[2]，由此可见，高处坠落事故已成为建筑施工领域发生率最高的事故类型。通过全面分析高处作业涉及的风险因素及其风险传递过程，制定高处作业风险管控措施，进而提高风险防范能力，对改善建筑施工领域施工安全生产形势具有重要意义。

目前，诸多学者运用多种方法从不同角度对高处作业风险因素进行深入研究。Chi等[3]、Gulgun等[4]用故障树和决策树研究了高处坠落事故因果关系和致因要素；高黎颖[5]通过模糊事故树对高处作业风险进行了研究；隆嵩[6]、孙世梅等[7]、刘辉等[8]等基于“2- 4”模型从个人层面和组织层面研究了导致高处坠落事故原因；Mehdi等[9]基于自适应神经网络模糊推理系统(adaptive neuro fuzzy inference system，ANFIS)识别高处坠落风险；陈晓勇等[10]、宋少卿等[11]基于(human factors analysis classification system，HFACS)框架对高处坠落事故主要致因体系进行了研究；张玉明等[12]、仇国芳等[13]、李永清等[14]基于(interpretative structural modeling，ISM)从人物环管以及其他的角度对事故致因进行了分析；李珏等[15]引入文本挖掘思想分析出7项高处坠落事故核心致因。现有针对高处作业风险因素关系进行定量分析的研究较少，且大多属于无向的定量分析，对风险因素间的有向交互关系和传递机理关注不够。

为此，依据层级事故分析模型并基于扎根理论识别高处作业风险因素，运用社会网络分析法(social network analysis，SNA)，构建有向高处作业风险因素关系网络模型，对高处作业风险因素间的网络结构及作用关系进行研究。通过网络中心性分析识别关键风险因素以及风险传递链，为高处作业风险管控措施的提出提供理论依据，进而为高处作业安全管理和安全生产提供安全保障。

1 高处作业风险因素维度及关系分析

1.1 高处作业风险因素维度划分

1990年，曼彻斯特大学Reason教授首次提出REASON模型，即瑞士奶酪模型，此模型最大的亮点在于系统观的提出，认为事故是由系统多方面因素共同作用的结果，以事故链的逻辑对事故原因进行深层次剖析。REASON模型中将事故系统分为4个层次，其中组织因素是最高层，接下来是一线监督者和现场管理层，下一层针对一线作业人员作业环境和条件，最后一层针对一线作业人员的不安全行为，所有上一层次因素均会对下一层次产生直接影响。

高处作业作为一个完整的系统，需考虑多维度、多因素、多相关和全过程，因此基于REASON模型的系统观念对高处作业系统进行层层深入分析后，利用分解原理将系统按照内部特性划分为若干个相互关联的层级P，表达式为[16]

(1)

式(1)中：S为整个系统；P为子系统；Rjk为关系矩阵；j、k为子系统因素；I为因素集；J、K为因素子集。

最终，将高处作业系统按层级划分施工操作层、作业条件层、安全监督层、组织管理层，同时以一般层级事故分析模型为基础[17]，形成如图1所示的高处作业层级事故分析模型。各层级不仅内部因素之间相互影响，层级之间也存在相互影响、相互传递的动力关系，共同构成一个相互影响的动态系统。

图1 高处作业层级事故分析模型Fig.1 Accident analysis model for high-altitude operations

1.2 施工操作层分析

施工操作层的主要参与者是施工现场实际操作者，“人的因素”是施工过程中最活跃、最不稳定的因素，也是整个系统最核心的因素，参与了高处作业全过程。在从事高处作业的过程中，技能、决策和知觉方面的差错均会造成施工作业人员的不安全行为，是导致事故发生的直接原因。因此需严格要求重点岗位的人员持证上岗，现场施工作业人员在作业过程中的科学操作、规范操作、专业操作显得尤为重要；同时施工作业人员精神状态、心理状态和身体状态，在一定程度上影响着施工作业人员的作业行为。施工操作层首先直接受作业条件层的影响，其次也会接受安全监督层的管理和指挥，以及组织管理层的影响和约束，同时向安全监督层和组织管理层反馈现场工作信息。

1.3 作业条件层分析

作业条件层主要涉及高处作业所需设备及所处环境，“物”和“环境”是高处作业必不可少的基础作业条件之一。设备的安全即本质安全是避免事故发生的关键，一般事故的发生是由于施工设备自身或辅助设备存在不安全状态所导致。在高处作业的过程中，作业人员长时间暴露在嘈杂、混乱以及可能存在多种交叉作业的环境中，加大了作业风险性；同时警告标识的缺失、设备的随意摆放和周围环境及光线的变化均容易导致人机不匹配的情况发生，进而造成事故的发生；若施工过程中出现高温、暴雨、大风等恶劣天气，会加大事故发生的可能性。作业条件层首先需满足施工操作层需求，同时接受安全监督层的检查且必须符合组织管理层的要求。

1.4 安全监督层分析

安全监督层是安全管理人员为获得较好的管理效果，对作业施工过程中的各项具体活动所实行的检查、审核、督导和防患等一系列管理活动。施工现场安全管理人员在执行安全监督检查任务时，作业前未进行材料、作业条件等方面的进厂验收，未对编制的作业方案进行审核，作业过程中未及时制止作业现场的不安全行为，方案、技术及进度的交底工作不到位，未及时发现潜在风险以及未及时上报重大风险趋势，都可能造成事故的发生；由于高处作业的特殊性和专业性，还需对作业单位发包和承包情况进行监督检查，避免不合理的发包和承包进而导致作业风险的加大。安全监督层需对作业条件层进行监督检查，对存在的安全风险进行分析判断，并向施工操作层发出工作指令同时接受其工作信息反馈，整个工作过程需满足组织管理层的整体要求。

1.5 组织管理层分析

组织管理层是对组织中合理配备人员、健全组织管理机构、制订并完善各项规章制度等工作的总称，是为了实现作业施工安全而按照一定的程序规则构成的一种人事和责权结构安排。首先组织管理层的管理机构设置、资源配置以及相关人员配置需满足安全生产组织需要，同时还需对施工设备进行保养和维护管理；其次安全文化直接影响组织管理体系，组织管理运行和决策效率取决于安全文化；最后应注重作业班前会的开展、规章制度的制定、以及各项考核评定，各环节有序、高效的推进安全管理工作。因此，组织管理层主要由资源管理、安全文化、组织过程三部分共同构成。组织管理层统筹管理并控制所有层级，同时根据安全监督层的信息反馈对各环节存在的不足进行改进。

2 高处作业风险因素提取

扎根理论最早是由社会学家B.Glaser和L.Strauss于1967年提出的质性研究方法，该研究方法的特点是从实际入手并参与其中，通过对大量资料进行归纳、提炼、比较和修正，最终在概念之间建立联系而形成理论。通过查询中华人民共和国应急管理部官方网站和各市应急管理局官方网站中的事故案例，收集建筑施工领域近3年的237起房屋建筑和市政工程高处坠落事故调查报告，从调查报告的事故原因中采集原始文本资料并进行开放式编码、主轴式编码和选择性编码，因表格数据过大，故选取1起事故调查报告进行编码过程演示，如表1所示，其余236起事故调查报告编码过程均与表1 所示过程一致。

第一阶段开放式编码阶段，即表1中事故案例原始语句到初级类属的过程，将原始文本资料打散、拆分、对比并重新定义概念化的过程，过程中尽量选取原文作为概念标签，可以避免因人的主观性而导致编码结果发生偏差，通过初步分类237起事故调查报告共形成153个初级类属。

第二阶段主轴式编码阶段，即表1中初级类属到主范畴(高级类属)的过程，分析153个开放式编码即初级类属之间的联系，对初级类属进行简化、合并，对出现频率低的类属去除，最终将概念归纳为24个范畴概念，即高级类属。

第三阶段选择性编码阶段，即表1中主范畴(高级类属)到核心范畴的过程，对主范畴进行系统分析，通过核心范畴将高级类属不断进行聚合。将前面划分的层级“施工操作层、作业条件层、安全监督层、组织管理层”进行比较分析后，可将其作为4个核心范畴。

第四阶段编码完成后进行饱和度检验，随机采集新事故案例资料，检验是否有新类属产生，若无则通过饱和度检验，停止采样分析，高处作业风险因素识别结果如图2所示。

3 高处作业风险因素关系网络分析

3.1 关系网络模型构建

采用社会网络分析方法构建高处作业风险因素关系网络模型，以理清风险因素间影响关系，并找出路径关键风险因素。通过问卷调查的形式，对图2中各因素间的相互影响关系进行调查，利用SPSS24.0软件对问卷数据进行信效度分析，整体Cronbach α系数为0.816，证明问卷数据具有较高的信度；同时KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)值为0.893，接近0.1，Bartlett’s球形检验的显著性Sig.值为0，证明变量之间具有较强相关性，适合做因子分析；利用主成分分析法，得出通过主因子可以反映所有变量78.522%的信息量，证明问卷数据有良好的效度。因此，说明该数据具有较高的可信性和有效性。

基于信效度分析整理数据得到风险因素关系矩阵即模网数据如表2所示，其中数据表示行所在风险因素对列所在风险因素产生影响，1说明影响程度最小，5说明影响程度最大，导入Ucinet 6中进行数据处理，最后利用 NetDraw 可视化功能形成二元有向高处作业风险因素关系网络模型，结果如图3所示。模型中各节点表示图2中相应的高处作业风险因素，越处于模型中心的节点，与其他节点紧密程度越高，也越关键；箭头体现因素间影响关系的方向，若高处作业风险因素之间的影响程度越大，二者间的线条越粗。

表1 高处作业风险因素提取过程

图2 高处作业风险因素Fig.2 Risk factors for high-altitudeoperations

表2 高处坠落风险因素关系矩阵Table 2 Relationship matrix of the risk factors of falling from height

图3 高处作业风险因素关系网络模型Fig.3 Relationship network model of risk factors for high-altitude operations

3.2 整体网络分析

通过Ucinet 6进行分析，可得到整体网络密度、密度标准差和中心势。有向关系网络中整体网络密度越接近1代表关系越紧密，高处作业风险因素关系网络的网络密度为0.864，证明网络节点间关系较紧密；网络密度标准差为1.48，证明网络中存在具有较大影响力的节点；度数中心势为25.79%，证明该关系网络整体趋势较为集中，且存在影响全局的核心节点；接近中心势为30.85%，说明各节点可通过相互之间的影响间接控制整个网络；中间中心势为 28.63%，证明网络中存在具有中间性的节点。

3.3 网络中心性分析

网络中心性用于衡量分析网络模型中各因素之间的关系，主要从度数中心度、接近中心度和中间中心度三个方面对网络中个各节点的位置及影响程度进行分析。

3.3.1 度数中心度

度数中心度反映了网络的关键节点，节点度数中心度越大表示该节点越关键。在有向社会网络中，节点的度数中心度由点出度和点入度组成，点出度表现为节点指向能力，同时对其他节点产生一定影响，点入度表现为节点接受能力，同时容易受其他节点影响。度数中心度的计算公式为

(2)

式(2)中：Xoutput为节点X的点出度；Xinput为节点X的点入度；n为网络规模。

图4 高处作业风险因素度数中心度Fig.4 Centrality of risk factors of high-altitude operations

度数中心度强调的是每个节点单独的作用，根据风险因素关系矩阵利用Ucinet 6得出度数中心度如图4所示，安全教育培训不充分O5、隐患排查不到位S1、安全规章制度不完善O4、班前会开展不到位O6、安全监管责任落实不到位S3点出度较大，表明其与多数风险有直接关系，可产生较大影响力，进而诱发其他风险；违规操作J1、安全防护设施不到位T1、个人防护用品使用不当J6、安全意识薄弱J2点入度较大，说明在网络中处于较核心的位置，且易受多数有直接关系的风险因素影响，进而被诱发成为导致事故的直接风险。综合度数中心度的点出度和点入度看，组织管理层风险因素均具有较小的点入度和较大的点出度，可认为该层风险因素是诱发风险的根源因素，而J1和T1具有较大的点入度和较小的点出度，证明违规操作和安全防护设施不到位是导致事故的直接风险因素，其中安全意识薄弱的点出度和点入度均较大，是风险网络中的关键节点，在高处作业风险网络中可控制并影响其他风险因素，因此在实际作业过程中总是强调作业人员的安全意识。

在收集的237起房屋建筑和市政工程高处坠落事故调查报告中，违规操作和安全防护设施不到位作为直接原因出现的频率分别是92.8%和89.1%，而安全意识薄弱不仅可以在单因素事故中作为直接原因，也可以在双因素、多因素耦合事故中作为间接原因。因此，证明高处作业风险因素网络的度数中心度分析结果是客观合理的。

3.3.2 接近中心度

接近中心度反映网络中两个节点间的距离远近程度，节点越靠近中心位置接近中心度越大，同时与其他节点之间的距离也就越近。在有向社会网络中接近中心度分为入度中心度和出度中心度，入度中心度表现为节点整合力，出度中心度表现为节点辐射力。接近中心度的计算公式为

(3)

接近中心度强调的是节点在整体网络中的作用，同时也代表了诱发风险的能力，根据风险因素关系矩阵利用Ucinet 6得出接近中心度如图5所示，违规操作J1、安全防护设施不到位T1、个人防护用品使用不当J6、安全意识薄弱J2入度中心度较大，说明其他节点容易与其形成风险路径，进而发生双因素耦合，产生较大风险性；安全投入不足O1和安全教育培训不充分O5出度中心度较大，说明其容易与其他节点形成风险路径，进而诱发双因素耦合，对其他节点产生风险。从层面角度看，施工操作层J、作业条件层T、安全监督层S风险因素均具有较大的入度中心度，组织管理层O具有较大出度中心度，说明施工操作层、作业条件层、安全监督层风险因素受组织管理层风险因素影响，其中施工操作层和作业条件层的入度中心度相对较大，更容易与组织管理层因素发生双因素耦合，进而对高处作业造成更大风险。

在收集的237起房屋建筑和市政工程高处坠落事故调查报告中，组织管理层因素作为间接原因出现的频率是100%，证明组织管理层因素会与其他层因素发生因素耦合后，形成风险间接造成事故，在双因素耦合事故中有78.2%的事故是由施工操作层和作业条件层因素与组织管理层因素发生双因素耦合后造成的。表明高处作业风险因素网络的接近中心度分析结果符合客观事实。

图5 高处作业风险因素接近中心度Fig.5 Risk factors of high-altitude operations are close to centrality

3.3.3 中间中心度

中间中心度反映网络中节点控制其他两个节点之间衔接的能力，节点衔接次数越多中间中心度就越大。中间中心度的计算公式为

(4)

中间中心度强调的是节点在其他点之间的调节控制能力，根据风险因素关系矩阵利用Ucinet 6得出中间中心度如图6所示，安全意识薄弱J2、安全监管责任落实不到位S3具有较大的中间中心度，说明以上节点在网络中充当其他节点之间的桥梁，具有较强的连接作用，易引发多因素耦合。中间中心度较大的风险因素多为施工操作层和安全监督层风险因素，针对中间中心度大的风险因素采取管控措施，可有效控制网络中节点之间的风险传递，进而降低高处作业风险因素整体关系网络的风险。

图6 高处作业风险因素中间中心度Fig.6 Centrality of risk factors for high-altitude operations

图7 聚类图Fig.7 Cluster diagram

在收集的237起房屋建筑和市政工程高处坠落事故调查报告中，有61起事故由多因素耦合造成，根据事故经过和事故原因可形成事故链，其中安全意识薄弱和安全监管责任落实不到位作为事故链衔接点出现的频率为67.5%、63.5%。此结果与高处作业风险因素网络的中间中心度分析结果相符，证实结果是客观合理的。

3.4 聚类及派系分析

社会网络分析利用凝聚子群分析的方式探究关系网络中各节点之间的相互关系以及潜在关系，当网络中某些风险因素因关系紧密而形成次级团体时，称此团体为凝聚子群。凝聚子群构成情况如图7所示。高处作业风险因素关系网络中一共得到32个派系，即子群，相互之间存在重叠现象同时产生许多桥节点，其中违规操作J1、安全意识薄弱J2和安全监管责任落实不到位S3重复存在于32个高处作业风险因素子群中，同时从图3中可以看出，J1、J2、S3位于整体网络的中心位置，说明这3个节点是网络中的重要桥节点，用于连接不同的派系从而形成紧密联系的风险网络。位于同一派系内的风险因素相互作用耦合，对高处作业产生更大风险；位于派系外部的风险因素无法与派系内部的风险因素形成路径，从而以独立个体的形式存在，降低了风险耦合的可能性。故通过核心桥节点对网络风险密度加以控制，有利于整体网络安全性的提高。

4 高处作业网络风险传递思维下的管控措施

基于上述研究，分析不同因素对于其他因素的可达性，从而确定风险因素的潜在耦合形式，并得出高处作业风险大小的关键风险因素，并通过网络模型的形式展现高处作业风险传递过程，从而更加明确高处作业风险管控的具体对象和方向。通过度数中心度、接近中心度和中间中心度的网络中心性分析，可得出较关键的风险传递链。安全意识薄弱J2和安全监管责任落实不到位S3具有较大的点出度的同时，还具有较大的中间中心度，说明二者为其他因素之间的桥梁，可引发多因素耦合。违规操作J1和安全防护设施不到位T1不仅点入度较大，易受其他因素诱发成为事故直接诱因，而且入度中心度也较大，易发生因素耦合。安全投入不足O1和安全教育培训不充分O5由于点入度小点出度大，是事故的根源因素，且出度中心度较大，易与其他因素形成耦合路径。故依据各因素之间的有向关系，可得出网络中两条较短的关键风险传递链，分别是安全投入不足O1→安全监管责任落实不到位S3→安全防护设施不到位T1、安全教育培训不充分O5→安全意识薄弱J2→违规操作J1。

同时，根据聚类和派系分析结果，得出违规操作J1、安全知识和经验缺乏J5和安全监管责任落实不到位S3为高处作业风险因素关系网络重要桥节点。网络中重要桥节点将决定网络整体密度大小，通过破坏桥节点减小网络密度，达到降低整体网络风险的目的，进而提高整体网络的安全性，降低事故发生率。

因此，企业应针对以上依据提出风险管控措施。首先，加大高处作业安全管理资源方面的安全投入，主要包括提供质量合格的安全防护装备、提高安全教育物质保障、制定完善的安全奖励办法、为高处作业人员缴纳保险等，同时增加管理体系的人员配备权重，从体系加强组织管理力量，针对高危岗位进行专项检查，并依据建筑施工领域标准规范健全高处作业管理制度体系，编制审批有效的高处作业安全技术措施计划，其中主要包括重大风险因素控制实施办法、安全检查和应急救援预案等，确保安全管理工作合法有效。其次，作业前对施工方案、条件、材料以及人员资格等进行检查验收，构建“按级负责、层级监管、逐级问责”的安全监管责任制并出版安全责任清单，明确作业过程中各层级具体责任并厘清范围，实现作业全方位监督管理，当天作业结束后通过信息化和网络平台，实现内部信息共享，完善施工交底工作。再次，配备充足且检验合格的施工设备和安全防护设施，针对大型设备实施“一机一册”制度，并指定专业人员对其进行保养、维护和更换，当出现交叉作业时，施工设备和防护设施的临时使用需经现场安全负责人批准，在完成相关交叉作业后及时恢复现场，可通过物联网和传感技术手段建立监测系统，打造“智慧工地”，通过智能监测系统对施工现场周围的环境变化情况进行监测，了解环境动态变化趋势，更好采取应对措施。最后，作业前对进行高处作业的人员进行实名登记，并必须取得相关作业的资格证书，开展与高处作业安全操作规程等内容相关的安全教育培训，通过周期性安全教育提升施工作业人员高处作业过程中的风险防范能力，培训完后要落实相应的考核程序确保培训效果，采取考核奖惩制度充分调动作业人员参与安全相关活动的积极性，同时合理安排施工作业时间和休息时间，每年按时进行体检，避免患有高血压、心脏病等疾病的高处作业人员进行作业，可为施工人员提供可穿戴的监测设备，通过物联网技术对施工人员的身体和心理健康状态、行动轨迹等进行实时监测，从而提前预防风险。

开展不同形式的安全知识宣传活动，并通过竞赛考察的形式，加深企业员工对高处作业风险传递思维和传递方式的认识，同时利用企业安全文化宣传以上相关政策，营造良好的安全氛围，提升企业员工的安全意识。依靠企业影响力对各项措施、制度和体系进行推广，针对研究得出的高处作业风险传递链采取风险管控措施，做到从源头阻止风险，从中间阻断风险传递链的传递，切断网络中各风险因素之间的联系，对建筑施工高处作业实行全方位安全监督管理，实现全面风险管控。

5 结论

(1)依据高处作业系统不同层级，将风险因素划分为施工操作层、作业条件层、安全监督层和组织管理层，同时构建概念模型，基于扎根理论对近三年的237起高处坠落事故调查报告进行分析，共识别出24个高处作业的风险因素。

(2)运用Ucinet 6构建高处作业风险因素网络，得出网络具有较高的风险性。组织管理层风险因素是事故发生的根源因素，违规操作和安全防护设施不到位是导致事故的直接风险因素；组织管理层风险因素易与施工操作层和作业条件层风险因素发生双因素耦合；多数施工操作层和安全监督层风险因素控制连接作用强，易引发多因素耦合。

(3)综合分析网络中心性指标，得到安全投入不足→安全监管责任落实不到位→安全防护设施不到位和安全教育培训不充分→安全意识薄弱→违规操作2条较短的关键风险传递链。同时，违规操作、安全知识和经验缺乏和安全监管责任落实不到位是决定高处作业风险因素关系网络风险密度的关键因素。针对得出的关键风险因素制定风险管控措施，有效控制高处作业风险传递，进而提高高处作业安全水平。