基于图示语言的工人行为安全培训系统

徐 晟， 骆汉宾

(华中科技大学 土木工程与力学学院，湖北 武汉 430074)

目前，我国城市轨道交通建设已经迈入了高速发展阶段。据统计，10个城市已建成轨道交通线路37条，总里程1085 km，25个城市共有在建线路63条、1645 km[1]。轨道交通的快速发展，带来了巨大的劳务需求。大量外来务工人员的加入，给建筑业带来了巨大的挑战。研究表明，人的不安全行为是造成安全事故的一个重要原因[2]。海因里奇认为88%的安全事故是由人的不安全行为导致的[3]。在我国，研究显示安全事故中有90%是因劳动者违章作业、冒险作业等不安全行为造成的[4]。从事建筑施工的现场工人往往受教育程度较低，对于因作业不规范引起的安全风险，缺乏足够的认识和了解。对现场工人安全知识的提高，主要依赖于安全培训。

目前现有的建筑工人安全培训体系不完善，农民工职业安全培训效果不理想，有两方面的问题比较突出：第一，安全培训的内容主要来源于操作规程和安全规范，存在教条化、脱离实际和工人学习枯燥等问题[5]；第二，由于一线工人文化水平较低，对文本化的培训材料往往难以吸收，培训材料需要多样化、图形化的表现形式；第三，培训开展的方式多采用课堂集中教学，存在工人学习枯燥的问题[6]。

众多学者对建筑工人安全培训开展了研究探讨，如安全培训的内容应包括安全生产思想教育、知识教育和技能教育[7]；安全培训的形式应因地制宜，种类多样化[6]。近期一些研究指出，我国安全培训往往以课堂集中教学的形式，讲授安全理论，培训内容较单一，存在脱离实际，工人学习枯燥的问题[8]。国外研究指出，受过培训的志愿工人对工友进行安全培训的效果好于老师或外部培训者[9]。另一项研究表明因为拉丁美洲移民工人的语言问题，工人对于以西班牙语改编和本地化后的培训材料接受程度较高，安全知识学习的效果也更好[10]。在培训形式上，采用信息技术、引入计算机进行辅助的安全培训也日益增多[11]，研究发现，使用图片或多媒体手段的计算机辅助安全培训对年轻工人和年纪较大的工人效果都比较好[12]。

因此，本文针对培训内容脱离实际、培训形式难以吸收、培训方式枯燥乏味等问题，提出一套基于图示语言的行为安全培训系统。该培训系统的培训内容来源于安全规程和现场操作中的显性知识和隐性知识，并使用图示语言的形式进行表现，紧密结合工程实践，并将整理出来的行为安全知识存储在行为安全知识库中，以支持针对现场工人的行为安全培训；培训材料的展现形式多样化、图形化，容易被现场工人接受和吸收；使用网络培训系统，可以集中开展培训，也方便工人随时使用便携设备自行学习，形式多样，贴合实际。

1 地铁工人行为安全培训系统设计

地铁施工行为安全培训系统对地铁安全施工规范和操作进行梳理，采用图形化的方式表达，并形成安全行为知识库，通过网络对一线工人进行针对工种和安全水平的培训，以达到主动的行为纠偏和持续改进的目的，并辅助项目管理人员进行安全管理。系统的设计和构建思路是：在全面分析地铁工程施工安全规程和现场实践后，整合提炼地铁施工行为安全知识，采用图示语言对安全知识进行表达，并利用以WEB服务、数据库、虚拟现实等信息处理技术，研究构建面向现场一线工人的行为安全培训系统。

地铁工人行为安全培训系统的功能体系由培训模块、知识库、管理模块三大部分构成。培训模块面向现场工人进行行为安全培训，并可对工人的安全态度和安全知识进行评价；知识库是整个行为安全培训系统的核心，储存了针对地铁施工安全而设计制作的基于图示语言的考核试题；管理模块包括对知识库的管理功能及对工人培训和考核情况的分析、整理、评价、管理功能。系统功能体系如图1所示。

图1 地铁工人行为安全培训系统功能体系

2 基于图示语言的建筑工人行为安全知识库的开发

地铁工人行为安全培训系统的核心模块为建筑工人行为安全知识库。安全知识可以分为显性知识和隐性知识。显性知识主要表现为施工安全规范和操作规程的条款，而隐性知识主要表现为现场施工操作中的不安全行为。对显性知识的处理主要是将其图像化，以便工人接受和吸收；而对隐性知识的处理则需要依赖知识转化的理论进行处理。

继1977年美国管理学家Teece[13]提出知识转化的概念之后，许多学者对于知识转移及相关的概念做了研究。其中，SECI知识螺旋转化模型最被广泛接受，为探讨知识转化的内在规律提供了一定的理论支持[14]。

在该模型中，野中郁次郎提出了知识转化的四种模式，分别是社会化(Socialization)、外化(Externalization)、组合(Combination)和内化(Internalization)。“社会化”指隐性知识之间的转化，是个人之间通过交流和共享来建立隐性知识的过程；“外化”指隐性知识向显性知识的转化，是指通过隐喻、类比、范例等方式将个人隐性知识以语言、文字、图表等形式表达出来，将自身知识转化为学习资源的过程；“组合”指显性知识之间的转化，是指通过筛选、添加、组合、分类等手段将现有孤立知识系统化，并用专业语言表述出来；“内化”是显性知识到隐性知识的转化，是将显性知识形象化和具体化的过程[15]。基于知识转化的SECI理论，并结合具体工程和培训对象的情况，我们将图示语言安全培训知识管理系统的构建分为获取、转化、存储和使用四个阶段。行为安全知识管理的全过程如图2所示。

图2 行为安全知识管理的全过程

2.1 获取阶段

对于显性知识来说，获取阶段的主要任务是将规范条文结构化，并抽取相关的要点；对于隐性知识来说，首先需要进行实地观察，并对现场行为进行采集，然后将采集到的视频、图像中的信息进行分析，选出其中具有代表性的适宜用图示语言表达的情况作为接下来题目编制的脚本。可以说，获取阶段是一个将知识汇总、整理和提炼的过程，即将规范中的条文进行编码，将照片中相对零散的隐性信息进行分析提炼，形成可用来进一步外化的隐性知识库，从而完成了隐性知识的转化——“社会化”过程。

我国现行的建筑施工安全规章制度体系包括法律、法规、部门规章、地方法规和规章、国务院和住房与城乡建设部规范性文件以及各类安全管理标准。本题库针对施工现场作业人员的安全操作，选择了《建筑安装工人安全技术操作规程》、《北京市建筑工程事故安全操作规程》、《建设工程安全生产管理条例》、《城市轨道交通工程安全质量暂行办法》、《地铁工程施工安全评价标准》等法律法规和行业规范作为培训材料的规范来源。

在分析整理规范时，首先确定每则条文的关键词和对应的风险点。规范条文的一般结构为情景说明、关键词和风险点。情景说明指条文所对应的作业操作情景，关键词指“必须”、“不得”、“应”、“严禁”等表示程度的指示词，关键词所指示或禁止的内容即为该条文的风险点。通过对规范条文进行整理，将地铁施工过程中可能存在的安全风险归纳整理为《城市轨道交通工程质量安全检查要点》，涵盖了499个安全风险要点，建立了判断地铁工程施工过程中的风险识别标准。

例如，《北京市建筑工程事故安全操作规程》的35.4.5中规定，“严禁任何人上下机械、传动物件，以及在铲斗内，拖把或机架上坐立。”该条款针对铲运机的作业环境，“严禁”一词表明该条款属于禁止性条款，而风险点包括“在铲斗内坐立”这一不安全行为。另外，在六年的地铁施工安全咨询工作中，18位工程师在沈阳、武汉、郑州、深圳等城市的地铁施工中，针对近100个工点拍摄了6万余张现场巡视照片，涵盖了近万名工人的施工行为。地铁现场照片作为地铁工程施工中的佐证，提供了很多可供研究地铁风险参考的依据与反映，大量的现场巡视照片是现场工程师长年累积的成果，从车站或区间的施工清晰真实地反映一线施工现场的工作状态。对比质量安全检查要点，可将2万余张现场照片进行分类、统计，得到照片对应的安全风险。图3显示了行为安全知识的获取过程。

图3 行为安全知识的获取过程

2.2 转化阶段

转化阶段是图示语言安全培训知识管理系统构建的关键步骤。图示语言是图像和文字元素的紧密集成，有多种表现形式，被认为可以大大提高交流和知识传递的效率。从认知科学的角度，研究表明，人类接受知识主要有三种模式，视觉、听觉和动觉[16]，而以视觉学习为主的人群所占比例最大。在这个过程中，既要考虑到题目脚本如何描述才更易于转化为图示语言，也要充分发挥图示语言简单高效、便于学习的特点。转化阶段的主要工作内容就是将获取阶段总结出的各类安全问题和安全规章描述通过直观的图示语言表达出来，转化为方便应用于安全培训的学习资源。可见，在转化阶段的工作，实质上是一个将隐性知识库作进一步梳理，并初步转化为显性知识的“外化”过程。

将规范条款图像化的过程包括两个步骤：脚本设计和漫画设计。脚本设计包括三个工作内容：编写脚本内容、对专业术语附图、将模糊词汇具体化描述。编写脚本内容时，首先根据条文分析得到的关键词和风险点确定其考察点，当一则条文中包含多个考察点时，可以分别从不同角度设计培训题目。漫画设计，即由专业绘画人员采用黑白线条的方式根据脚本绘制成漫画图形。

而对现场照片的整理包括两个步骤，首先将照片中的元素，如人员、机械、材料等识别出来，然后将这些元素与获取阶段中整理出来的风险要点进行比对，标示出每张照片中含有的风险点。

经过三个月的时间，根据499个安全风险要点，完成426幅漫画。同时，整理了2万余张现场照片，得到有风险点的照片近6000张。图4显示了行为安全知识的转化过程。

图4 行为安全知识的转化过程

2.3 存储阶段

经过外化的显性知识是相对零散的，需要进一步系统化。因此在存储阶段，需要将经过转化阶段得到的孤立的图像题目根据工种、工法等作深入的筛选分类，再针对不同目标群体和不同培训目的重新组合分类，然后根据风险源和题目选项等因素编制不同的难度等级，最后存入系统化的显性知识库。经过存储阶段，完成了图示语言显性知识的“组合”过程，建立起了可用于员工培训的组织知识库和系统化的学习资源。

对条文分析发现有的不安全行为或风险点不止对一个工种的现场工人适用，而有些则是针对某个特定工种在建设活动中必须遵守的行为规范。因此将培训题库分通用题库和专业题库。通用题库是指适用于培训所有工种工人的题目，专业题库是分别针对不同工种的工人所设计的培训题目。主要包括的专业工种有模板工、普工、爆破工、防水工、混凝土工、钢筋工、电工、架子工和机械操作。

将426幅漫画和近6000张照片针对不同工种进行对应，形成348道漫画类安全培训试题库和877道照片类安全培训试题库。

图5 行为安全知识的存储

2.4 使用阶段

在使用阶段，主要希望系统实现两方面的需求：对于员工培训效果的评价以及对于培训系统运用情况的反馈。对每个既定班组的工人进行定期的培训和测试，并对每个工人在测试中的表现评分，再将每个工人测试的成绩计入历史评价。同时，在培训中鼓励参与者对培训的内容进行反馈，并及时记录培训对象对培训系统本身以及知识库构建的意见和建议。系统使用时，一线工人通过学习得到启发，在沟通中加深了对显性知识的理解和吸收，在测试中检验个人对所学显性知识的运用情况，在“学习——检测——沟通”这样的流程中实现了组织显性知识转化为个人隐性知识的“内化”，有效提高了员工的安全意识和业务水平。

3 开发与应用

地铁工人行为安全培训系统使用信息技术对工人不安全行为进行矫正纠偏，从而实现主动控制工人不安全作业行为，提高安全操作意识。系统的主要内容包括个人信息管理、安全水平测试、安全培训、培训结果分析、总控系统和后台管理等六个模块，由终端用户界面和管理人员界面组成。终端用户界面包括针对一线工人的前四个模块。后台界面包括针对系统管理员和项目管理者的总控平台和管理模块。

安全培训是本系统的核心功能模块，它是通过以图示语言表现的安全培训试题对相关人员进行培训，贯彻主动控制、主动纠偏的思想，在每道题完成后都必须查看正确答案，并对错误的行为给出示例，以加深印象。在建筑工人结束每次培训之后，都能查看到自己本次培训的评分和历史培训成绩，从而了解自己的培训效果，增强了参与培训的积极性。

本系统采用B/S架构，开发工具为Eclipse，系统开发应用数据库为ORACLE10g，版本为ORACLE 10.2.0。在系统开发过程中，研究人员、开发人员、管理人员紧密沟通，通过工作例会反复确认功能需求，并坚持系统开发的事前计划、事中控制、事后评估，在开发的各个环节加强对系统功能的检查。为了验证安全培训系统开发的效果，针对武汉地铁某工地，由项目经理和管理人员组织了50名工人进行安全培训。研究人员介绍了系统的使用方法，工人接受了安全培训，并完成了满意度调查。满意度调查问卷包括了个人信息和培训内容的满意程度，使用了5分制里克特指数进行测量。部分反馈结果如下：安全培训的参与者对该行为安全知识库基本满意;50%的参与者认为系统容易使用，8.33%的参与者认为非常容易使用;75%的使用者认为题目对日常工作很有帮助，还有16.67%的使用者认为题目对日常工作有所帮助;67%的使用者认为题目易于理解，91%的使用者认为题目趣味性较强，而90%的使用者认为经过培训学习到了有用的知识;总体来看，只有8.33%的使用者对该培训系统不满意。

表1 安全培训系统满意度调查问卷

4 结 语

本文介绍了使用图示语言改编建筑工人安全操作规范和施工安全法规，开发了适用于一线施工人员的安全培训系统。详细介绍了知识库的开发过程，根据知识管理的理论，将地铁施工安全知识的整理分为四个步骤，在此基础上，对规范条文和现场安全巡视照片进行整理，通过获取、转化、存储三个步骤，使用图示语言生成易于理解、直观生动、形象有趣适合现场施工人员的培训材料，并

将培训材料整合成包含不同难度等级、针对不同工种的安全培训知识库。然后，围绕该知识库开发了基于网络的面向现场施工人员的地铁安全培训与矫正系统，让现场人员可以使用该知识库。实践证明该安全培训内容切合实际、培训形式易于吸收、培训方式受到施工人员的欢迎。

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