数字化转型下施工企业安全管理措施改进的研究

2021-04-01上海隧道工程有限公司袁永

中国建设信息化 2021年15期

文｜上海隧道工程有限公司袁永

城市化进程在近三十年内发展迅速，早在80年代城市化更多的是道路和房建，一座高架一座高楼足以成为城市的标志；如今城市化不仅仅指道路、房建的发展，随着工业技术、建造技术、新材料、5G、互联网、物联网等新型科技的快速兴起，房建及市政工程建设被新型技术赋能升级，才得以满足人们更多的生活需求。然而，在建设施工中安全管理的数字化步伐缓慢，我们如何全面总结安全管理的难点痛点、如何利用众多安全管理数据、如何利用现代数字化技术提升安全管理水平。本文从以上几点，浅要分析数字化在施工安全管理中的作用及决策、控制安全管理。

1 施工企业安全生产管理的重要性

作为施工企业特别是隧道、桥梁等高危施工项目，安全第一一直是施工项目的第一原则；但由于施工的复杂性和系统性，涉及人为因素、机械设备、材料人员、电气装备、地理环境、气候环境等等因素，导致我国施工领域安全问题频出，对建设项目的管理造成巨大的影响和阻碍。如何将庞大的项目中众多影响因素统筹考虑，来不得半点疏忽，单靠人力是远远不够的；我们需要应用数字化技术提高安全施工的质量和效率。

1.1 国家安全生产管理

在2020年4月10日，中共中央总书记、国家主席习近平就安全生产作出过重要指示。习近平强调，生命重于泰山。各级党委和政府务必把安全生产摆到重要位置，绝不能只重发展不顾安全，更不能搞官僚主义和形式主义。必须要针对安全生产事故的突出问题和主要特点，强化风险过程防控，同时狠抓各层级的整改落实，从根本上消除事故隐患，有效遏制重特大事故发生。

安全生产、安全施工是发展不可逾越的红线，中央人民政府、国务院安全生产委员会、住房和城乡建设部等每年都会对安全生产做出相关政策法规、标准规范，并统计每年全国各省市的安全生产事故并信息公开。国家政策严格把控生产安全，稳步推进国家发展。

1.2 安全事故统计分析

随着我国经济发展模式的演变，城乡建设的建筑数量和规模也随之增大。近几年来建筑业生产总值持续攀升，已成为我国国民经济的支柱性产业。然而，建筑安全事故却成为限制建筑行业更快更稳发展的重要障碍。自2009年起，建筑行业事故起数已超过煤矿，成为工矿商贸事故最多的行业，其主要事故类型有：高空坠落、土方基坑坍塌、物体打击、施工机械伤害、起重机械伤害、车辆伤害、中毒和窒息、火灾和爆炸等类型事故。建筑安全事故一旦发生势必导致停工整顿、安全调查、名誉受损等等问题。

据住房和城乡建设部公布的数据，在2009年到2019年十年间，共计发生6656起安全事故，总死亡人数高达8040 人，平均每天发生1.8 起安全事故并死亡2.2 人。在2015年到2019年间事故起数及事故死亡人数呈明显增长趋势。

建筑安全事故的发生具有偶然性、随机性、不确定等特征，使得建筑业事故率远高于其他行业。因此，探讨建筑行业安全事故的起因，利用大数据分析事故的发生概率，对开展建筑活动的施工管理预防事故的发生具有重大意义。

2 施工安全管理的现状分析

2.1 建筑施工场地环境复杂

施工企业特别是综合性施工企业，施工范围包括房建、道路、桥梁、隧道等民用市政工程。作为市政工程建设与其他建设项目的最大区别在于施工环境极其复杂多变，涉及穿山公路跨海隧道高空作业等极端环境。露天作业要时时关注气候条件，地下空间作业不仅要关注水土条件更要关注周围土地管道等的影响，技术要求严格的同时，管理要做到精细化、综合化、责任化。

2.2 安全意识薄弱和专业技术缺乏

在实际施工中，施工人员是工程施工的最主要参与方，对工程质量、建设安全起到决定性的作用。随着社会劳动人口的变化，老年人口比重逐渐上升，年轻人大多不愿从事施工一线的实际劳动工作，同时施工企业一般无法高价聘用文化程度较高的年轻劳动者，只能选用劳动成本低廉的农民工，这些人中很少有对市政工程的安全有深刻的认识；在上岗工作时没有经过专业的技术培训和指导，缺乏足够的安全防范意识。

2.3 缺乏有效的安全管理制度

对整个施工过程而言，安全管理制度不仅仅是约束施工人员行为，更是保证其在施工过程中能够做好相应的安全措施，还能够为安全管理人员提供行为依据和准则，因此健全合理的安全管理制度对安全施工起着重要的作用。现阶段，安全管理制度存在以下几个方面的问题：第一，项目施工安全管理虽有“一把手”负责制，但有部分企业领导为追求工期和成本，一再压低施工安全红线，导致工程施工如履薄冰，存有侥幸心理。第二，安全管理需专业的人员担任，而在施工项目中有很多安全人员是临时充当，甚至是毫无工程经验的人员；原因就是懈怠安全管理，认为安全管理很简单。第三，施工作业需专业人员旁站，作业前需专家审批判定安全等级，这也是现阶段施工安全管理缺少的常见流程。

2.4 各应用场景缺乏精细化的安全管理措施

安全管理涉及整个项目的实施链，从规划咨询、勘察设计、采购、施工、运维等各个环节；在施工过程中，涉及地域环境、水文地质、人材机料法环、管理模式等等细节因素。要想对施工安全做到心中有数，必须对整个项目的各个环节、各个细节都把控到位。而在目前施工管理的项目中，尚未形成复杂系统的精细化的施工安全管理指导。

2.5 对人的不安全行为管理力度较弱

根据施工事故致因理论分析，认为人的不安全行为和物的不安全状态是导致事故发生的直接原因，但是物的不安全状态需要人时刻识别和管控，因此人的不安全行为是施工事故最主要的原因。再深入分析，人的不安全行为是由多种因素造成的，而且复杂多变。近年来，国内外的管理学学者和心理学学者都从不同角度对人的不安全行为开展了大量研究。来自河海大学的居婕等人研究了建筑工人不安全行为影响因子分析及控制措施，他们从影响度和被影响度角度，用矩阵分析方法来识别每个影响因素对建筑施工现场工人不安全行为的影响程度，通过影响度分析、原因度分析、中心度分析判定人的不安全行为的影响程度，同时也针对这些个人因素提出了相应的控制措施。来自中国地质大学（北京）工程技术学院的刘超等人，基于层次分析法对电力企业员工安全素质测评指标体系进行相关研究，研究表明安全素质的首要因素是人的安全能力，其次是人对安全知识的掌握程度，安全心理素质和安全生理素质被放在非重要影响因素。除此之外，中国矿业大学的殷文韬等人也对煤矿企业员工的不安全行为影响因子做分析研究；来自江苏大学安全工程系的张艳姿等人对企业员工不安全行为影响因素量表做了初步开发。众多人为不安全行为的研究说明人的不安全行为是施工安全事故的最主要原因。遗憾的是，由于数据采集的困难，目前这些研究尚还停留在初级阶段，对于实际工程中人的不安全行为管理缺少实践论证。

3 数字化助力施工安全管理

目前，施工企业的信息化水平还处于较低阶段，监管体系、数字化设备存在很大不足，无法及时精准地排除安全隐患，降低安全事故发生率。在施工企业中应用先进的数字化技术，如BIM 数字孪生技术、大数据、AIoT 等，深度结合建造施工技术及管理模式，打造智慧工地，利用环境传感器、信息传感器、视频侦探器等对施工信息、人为信息和资源进行采集、整合及分析，可有效把控施工现状，将相关数据传递到智慧工地服务平台。相关监管部门可通过手机、PAD、PC 等终端对施工现场进行全方位监督，可及时有效地进行安全施工管理。

3.1 数字孪生技术

伴随着我国计算机和通信技术的迅速发展，BIM 技术在建筑施工安全管理中得到普遍应用，但在市政等工程中BIM 技术的应用较少，原因在于建筑工程中具有标准构件库，而对于市政工程由于构件的多样化，尚未形成市政BIM。但国内大型施工项目在业主要求的情况下，市政BIM 技术也有相关应用，BIM 技术能够灵活地应用计算机实现工程项目建设的模拟化、三维、多维立体化地呈现，可演练整个施工过程的各个细节和流程。

在施工阶段用BIM 技术搭建的信息平台，可用于施工项目的安全管理。BIM 技术信息平台的系统化可将项目施工过程中的信息实时反馈到各个施工部门及单位，由此达到各部门间的互检互查和模拟施工，进一步提高整个施工过程的安全管控的工作效率和精准度。BIM 技术在施工安全管理中的应用可有效提高辨识危害因素、合理划分危险区域、施工作业面冲突管理、数字化安全培训、安全管理虚拟化操作等。

3.2 数字采集设备

数字化施工管理设备作为信息的采集端，遍布施工现场的各个部位，如：施工人员、塔吊、深基坑、模板工程、支架工程等。

安全帽作为施工现场人员的防护设备，是每一位进入施工现场的人员必须佩戴的；传统安全帽较为普通，基本采用一定硬度及减震材料即可，智慧安全帽在传统安全帽的基础上集合了无线通信技术、语音传输技术、BIM 技术、定位技术、一对一识别技术等。管理人员可通过安全帽掌握施工现场人员的分布情况，并可随时调动。根据施工进度情况通过BIM 技术可计算出施工现场不同级别的安全隐患区域，结合施工现场人员的分布，可重点监控，防范安全事故发生；对于级别较高的安全隐患区域，如当施工人员处于这样的危险区域，安全帽会发出警报，很大程度上保证了作业人员的生命安全。

在施工现场亦有其他应用场景，例如深基坑支护、模板工程、支架工程中的锚杆传感器、压力传感器、位移传感器等对施工中重要分布分项工程进行实时监控采集数据，有效及时确认安全隐患的作业。

3.3 安全管理监管平台

安全管理监管平台是将智能安全帽、塔吊黑匣子、力学传感器、视频监控、图像识别、人的不安全行为等采集端的数据进行分析、展示、预警的平台。安全管理监管平台是多方位、全闭环安全管理平台。

（1）建立全方位数字化监管平台

现在的大多数施工企业已基本建立相对完善的安全管理制度，有些施工单位安全管理制度厚达上千页，而对于工况更加复杂的工程项目，分部分项工程的施工工序更是有严格的安全监管制度，在这类高危施工工序开展前都有安全作业交底工作。但，如何能够将制定的管理制度落到实处，让每一位施工员工都严格按照执行呢？这是在数字化转型中必须解决的问题，需要利用图像识别、人的行为轨迹识别等数据采集方式为企业创造更多的监管手段，严格把控施工项目的每一位参与人员的违规行为、严格规范机械设备作业流程，降低施工事故的发生几率。

（2）PDCA 闭环迭代监管机制

由美国质量管理专家休哈特博士提出的PDCA 循环，被戴明采纳并普及，所以也称戴明环。PDCA通常用于全面质量管理，有效保障的质量管理的阶梯式上升模式。目前，安全管理的模式依然停留在安全交底的模式，没有计划性更没有检查、处理的效果，通常是遇到事故才进行安全检查和处理，一般的安全检查知识为了应付上级领导，尚未形成系统性的安全管理模式。将PDCA 用于全面施工安全管理，借助数字化技术进行周而复始的迭代，为全面施工安全管理提供有效的管理机制。

（3）安全行为监控平台

传统的安全管理基本停留在制度管理、人员培训、施工交底的层面，少有安全管理深入到人的行为管理。根据分析，施工工人的不安全行为影响因素大约有13 个，根据影响因素对个人的影响程度建立影响因素关系矩阵。据此，将每个施工工人的安全行为影响矩阵作为数字化工人体征。在安全行为监控平台中，根据外界环境等因素，可判断施工工人的安全施工承受度，进而进行数字化人为因素管控。

3.4 建立和加强施工建设人员知识培训

在国内经济大循环因素驱动下，施工企业面临大量生产任务，可能会出现部分分包队伍人员在非专业培训后就进场作业，也有一些人员长期在一线施工，容易忽视现场的安全隐患，违规操作后造成比较严重的安全事故。建立数字化施工人员安全知识培训，并进行定期评价打分，为每一个现场作业人员、管理人员绘制安全画像，有的放矢地监管，使得现场安全管理制度能落到实处；同时可用VR 等形式对施工工人进行定期教育，以身临其境的方式进行培训学习，增强人员的安全隐患感知度。