基于云架构的班组安全平台建设

王 春,范亚苹,张奕奕,矫恒超,鲍金萍

(中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266071)

班组是企业的基因，班组安全是企业安全生产的基石，是企业提升核心竞争力的基础。事故统计分析表明，基层员工的安全意识和操作技能对事故有直接影响。加强班组“三基”工作建设，加强班组安全培训，提升班组安全培训效率和管理水平，提高班组成员的安全意识、技能提高至关重要。然而，目前企业的班组安全培训普遍存在不严不实、安全活动多流于形式、安全学习积极性不高、学习内容匮乏形式单一、班组培训体系缺乏系统性等问题[1]。

针对安全“三基”工作相关要求以及企业班组安全活动存在的问题，以提升一线员工的安全意识、安全技能为目标，立足于车间，扎根于班组，基于云架构技术模式，充分融合云计算技术、虚拟现实技术、移动互联网等技术，将传统培训转换为全新的可视化、互动化模式，依托云服务平台提供全新的资料及资讯，构建基于云架构的班组安全平台。

1 平台整体架构设计

1.1 总体架构设计

结合石化企业班组安全活动特点和发展需求，采用计算机软件体系分层方法[2]，提出了一种基于云架构的班组安全平台的构建方法。平台采用分层架构，具体分为基础设施层、核心服务层、应用服务层和访问层，总体架构如图1所示。

图1 基于云架构的班组安全平台结构

1.2 云服务模式设计

基于云架构的班组安全平台选用私有云和二级服务器融合的结构模式进行搭建。

利用云服务器的高效访问、灵活扩展以及可靠性等特点，为平台提供高质量的、稳定的、高容错的持续服务。同时，为保证各企业资源访问的排他性，避免由于地域限制带来网络丢包导致的数据传输延迟和负载不均衡等问题，在企业部署二级服务器来分担主服务平台的带宽压力。一级服务器以云服务平台的方式统一部署，实现资源共享、信息贯通。班组安全平台的各应用访问端口直接从云服务平台获取数据。企业端部署二级(中间)服务器与一级服务器进行数据通讯，并与班组安全平台各硬件终端建立直接联系。

为保证视频等课件资源的高效读取，提高资源访问的流畅性和减少网络占用，根据各个企业的实际网络情况，在企业内网的多个节点建立学习资源的缓存池，采用CDN、反向代理等技术保证学习资源的高效读取。

2 平台关键技术研究

2.1 班组安全培训资源存储技术研究

2.1.1班组安全资源数据库建设

传统的数据库中，存放的数据大多是定制性数据，且扩展性差，无法满足班组安全平台培训资源精准推送、海量数据的分类存储管理等需求。如图2所示，数据仓库是依照分析需求、分析维度、分析指标进行设计的，是面向分析的存储系统，能够有效消灭消息孤岛和支持决策。

图2 数据仓库体系结构

其中，数据计算层是整个仓库系统的核心，实现数据的存储和管理。针对平台所涉及的所有数据，通过ETL算法，将数据源信息经过抽取、清理、转换、加载和刷新，把原始数据转换成期望的格式和维度，完成数据集成。数据服务层对需要分析的数据按多维模型予以组织，以便进行多角度、多层次的查询和挖掘出更高质量数据，以更加直观的方式展示给用户。

利用数据仓库来实现班组安全培训资源的统一存储管理，主要解决了以下几个问题：①企业班组之间的信息共享，解决不同信息系统支持有限的业务数据的局限性，使得信息共享范围覆盖企业范围内所有的业务数据；②准确、一致的集成数据，解决在长时间的信息化建设过程中数据不一致的现象；③面向对象的数据重组和展示，通过分析管理员、班组长及班组成员等各级用户的数据需要，进行数据重组，形成一套全新的、相对完整的数据视图，能够进行快速访问，精确、灵活的分析，满足不同权限层级用户对数据统计的需求。

2.1.2培训资源存储去重及智能迁移技术研究

分布式文件系统(HDFS)能提供高吞吐量的数据访问，适合大规模数据集上的应用。然而随着线上任务的长期运行以及数据的频繁读写，HDFS数据服务器会产生存储资源读取速度慢、节点之间数据存储的不均衡等问题[3]。因此，平台在传统HDFS的基础上，结合班组安全平台资源的数据类型及读取特点，提出了班组培训资源去重与智能迁移算法的综合模型交互优化算法，提高培训资源储存空间利用率，优化资源的存储路径，提高资源读取速率。

在班组用户通过云平台上传数据时，去重算法根据数据名称、格式、数据大小等字段计算每一个培训资源的唯一识别码，作为判定资源去重的标识，解决同一资源重复上传的问题，降低系统存储成本。

依据班组安全平台的数据统计功能，选择培训资源的访问量和访问时间间隔、用户活跃度、用户岗位相似度作为判定课件价值的评判依据，基于物品的协同过滤算法(ItemCF)来推荐每个班组成员的所需培训资源列表。

(1)

式中：wij——培训资源之间的相似度；

N(i)——喜欢物品i的用户集合；

N(j)——喜欢物品j的用户集合；

N(u)——用户操作过的培训资源集合。

(2)

式中：Puj——用户u对培训资源j的兴趣度；

S(j，k)——与培训资源j最相似的k个资源集合；

rui——用户u对培训资源i的兴趣度。

根据公式(2)的计算结果，推荐每个班组成员的所需培训资源列表。

FV=λWF+φVi+φPuj

(3)

式中：FV——资源在平台中的价值;

Vi——培训资源访问量。

综合所有用户对于该文件的点击率和用户岗位培训的需求度，即为资源的推荐度，同一资源对不同岗位班组成员的推荐度不尽相同。由式(3)可知，λ，φ，φ这3个变量是影响培训资源价值因素的权重值，由管理人员针对该班组安全培训的侧重点来分配。平台根据培训资源的存在价值进行动态排序，智能分配各资源的存储策略，提升高价值文件的读取速度。

2.2 面向企业班组的个性化培训模型构建

根据班组成员的岗位、知识水平、技能水平、学习风格的不同，设计个性化培训方案，实现面向班组成员的精准化培训。

2.2.1个性化培训内容的组织

企业班组安全活动的培训内容主要有两类，一类是通用型的岗位应知应会，面向全体班组成员；一类是面向岗位的专项知识培训，分岗位进行培训。根据培训资源类别及形式，形成个性化培训资源的内容组织策略。首先，对班组各岗位所涉及的安全技能进行分析，获取岗位所需掌握的知识、技能，按照岗位类别划分；其次，按照工作人员岗位类别，以班组成员的基本特征及知识难易等级对培训内容进行层级划分；最后，以岗位类型、知识特征、知识难易程度为知识库存储粒度，存储培训内容。

2.2.2个性化培训方案的制定

利用培训资源的内容组织策略及岗位特征，设计适用于班组各成员的个性化培训方案，以此为指导开展培训过程，完成个性化培训，面向班组成员的个性化培训方案制定流程如图3所示。

图3 个性化班组安全培训方案的制定

数据解析模块通过对班组各成员的特征分析信息进行解析、整合与反馈。借鉴专家推理机制，通过专家知识库、培训资源库，利用IF-THEN规则对特征进行深入推理分析[4]，明确各成员的现有技能水平、岗位特征与学习风格类型，反复匹配，配置培训策略与培训内容，形成个性化培训方案，根据培训方案为班组成员进行个性化、定制化的班组安全培训。

李小树把大黑猫送给我后，我每天从画廊回来，都要绕着道去宠物用品店买些标有lite或light的猫食回来。大黑猫不算年长，大部分时间它都喜欢静静地卧在窗台上发呆，只有听到我用钥匙在锁孔里旋转的声音，它才从窗台上跳下来，然后守在门口迎接我。它用圆滚滚的头揩拭我的裤管，后又撒娇似的“喵喵”叫几声。我把买回来的猫食搁在墙脚专供它进食的瓷钵里，它并不急着去进食，而是用它粗糙的舌头沙啦沙啦舔舐着我的手指，直到我把它揽到瓷钵旁边，它这才不急不躁斯斯文文地去吃着那些食物。吃完之后，它又跳到窗台上温文尔雅地慢慢梳理自己的皮毛，而后就盯着对面的寓所发呆。

个性化培训方案制定机制具体工作流程如下：①通过分析班组成员的岗位特征，明确各成员的岗位培训要求，分析各成员学习风格，明确适用于其风格的培训活动类型，依托解释和推理模块，形成面向班组成员的个性化培训方案；②以面向班组成员的个性化培训方案为依据，对培训目标进行阶段化拆解；③对总培训目标进行分级划分后，针对每一培训子目标设计适用于班组成员的培训子方案，根据培训目标内容定制培训方式，如三维仿真培训、事故案例教学、班组活动等；④通过培训考核明确班组成员对培训子目标的学习程度，通过培训过程中行为监听，分析班组成员对培训方案的适应度，及时修正培训方案，实现培训方案的优化与个性化定制，对培训全过程进行质量调控。

2.2.3培训效果评估

平台对培训的评估方式主要分两种：阶段性评估与总结性评估。阶段性评估包括月度评估和专项评估。培训效果评估流程如图4所示。在培训实施过程中，依托平台的每月一练功能，对成员当月的培训效果进行考核评估；依托专项考核模块，对某一专项培训内容进行考核评估。总结性评估是在培训活动实施结束后进行评估，以了解教学活动开展的最终培训效果。

图4 培训效果评估

在培训实施的过程中融入培训监听功能，对班组成员的培训痕迹和进度、课件点击次数、课程浏览时间等学习操作行为进行实时监听，实现员工安全培训的动态跟踪，基于监听数据分析成员的安全技能水平变化、对培训方案的满意度、提醒培训进度等以此完善阶段性培训方案，为班组成员提供更好的班组培训模型。

2.3 面向企业班组的资源共享双向服务模式研究

构建石化企业班组安全教育专家库，提高班组安全培训课件的专业权威性。建立面向企业班组的资源共享双向服务模式，实现资源的共享和推送。

2.3.1班组之间的培训资源上传共享服务模式

在信息化教育研究的基础上，以班组岗位培训要求为主线，构建了“班组成员-岗位-装置-厂区-集团公司”五层次课程资源共享模式，按岗位模块化订制安全培训课程的资源共享方案。各企业管理人员依托班组安全共享平台自主上传优秀培训课件、经验教训等课程资源，实现资源的上传共享，加强了班组与班组、车间与车间、企业与企业之间的沟通合作，加强与石化企业之间的合作，将不同厂区的通用知识进行融合，拓展学习的广度和深度。

2.3.2专项培训内容的推送服务模式

班组安全平台通过云架构对所有的培训资源统进行统一的整合和管理，并以“云推送”的方式定期向企业推送相关培训资料、主题活动等内容，包括知识题库、班组活动主题、最新的事故警示教育片、最新法律法规、规章制度、领导讲话、各类培训资源及题库、安全简报、班组安全期刊等。从安全意识、安全知识、安全技能等多方位着手为班组安全活动提供丰富、最新的资源、资讯。

3 班组安全平台建设

3.1 班组安全平台功能设计

基于云架构的班组安全平台包括客户端和管理端，主要功能结构如图5所示。客户端是各类安全培训课件的学习平台，包括班组活动、事故警示、知识学习、三维仿真、综合测评五大核心功能模块，安全专题、专家讲堂、基层党建、安全动态、数据统计、企业专区6个辅助模块，和安全动态、班组看板两个动态功能模块。实现对事故警示教育、岗位应知应会、特殊作业场景三维仿真、安全答题自我测评、专题培训、基层党建培训等内容的学习与考核。管理端的使用对象是班组安全培训的管理人员，实现对组织机构管理、用户管理、班组活动管理、课件管理、题库管理、数据统计分析等全面管理。

图5 基于云架构的班组安全平台功能结构

3.2 班组安全平台功能建设

a) 安全知识学习与测评。平台提供各类课件资源，包括典型事故案例、安全及岗位专业知识、个体防护装备知识、危险化学品安全知识、生产设备基础知识和直接作业安全规范等。同时，配备配套知识体系的理论知识题库涉及企业岗位及安全知识题库，提供每日答题、综合测评和标识测评等3种模式。

b) 三维仿真互动训练。平台将虚拟现实及三维仿真等技术与直接作业环节规范操作、应急演练进行深度融合，通过最大限度的模拟再现真实的作业现场环境，使不同岗位的班组成员能够体验到身临其境地训练，班组成员可通过互动触控操作进行现场核查、作业监护、应急演练[5]等3D仿真模拟训练，增强班组员工在培训过程中的临场真实感。隐患排查三维交互如图6所示。

图6 直接作业隐患排查仿真培训

c) 基于云架构的动态推送。基于云架构技术，定期进行各类培训资源及题库更新，为班组安全活动提供丰富、最新的资源、资讯。同时，可利用云平台进行优秀培训资源共享，组建班组同盟，创建班组安全培训生态圈、朋友圈。

d) 培训数据统计分析。建立员工全过程、全方位的培训记录档案，记录员工的学习进度、考核成绩、竞赛排名等相关信息，实现员工安全培训的动态跟踪。

3.3 推广与应用

基于云架构的班组安全平台目前已完成10余家企业的正式上线应用，共计275套，覆盖2 600余个基层班组，为上万名基层员工提供班组安全技术服务。在为班组人员减负的情况下，提升了员工参与班组活动的兴趣度，增强了班组安全活动的效果，得到企业广泛认可。

4 结语

基于云架构的班组安全平台为企业班组提供了线下+线上“一站式”班组安全活动整体解决方案，为班组提供个性化、精准化的培训模型和方法，以及资源共享双向服务模式，并依托云架构，实现全新的资料及资讯的推送与分享，打造集班组安全活动、知识学习、仿真训练、自我测评及培训大数据统计分析功能于一体的全方位班组安全活动平台，为班组管理人员提供组织班组安全活动和班组成员培训管理平台，实现班组安全培训的PDCA管理。为班组员工提供安全知识的自主学习、自我测评及技能仿真训练的线上+线下的安全教育工具，实现班组安全教育的专业化、常态化、信息化。切实提高基层员工的班组安全培训效果，提升基层班组培训管理效率。