建筑施工事故预防学习系统构建

孙祖航，崔晓婷，冯子阳，朱羽乔，孙世梅

（吉林建筑大学应急科学与工程学院，吉林 长春 130119）

1 引言

据统计，我国近10 年发生建筑安全事故5000 多起，死亡将近6000 人。事故主要原因是建筑工人职业素养、专业道德和技术水平低下而导致事故发生，国家十三五规划里对企业提出明确信息化和数字化的技术要求，因此全面推进教育培训在施工企业单位已成大势所趋，但是在建立系统之前，最重要的是确定系统的需求分析。

众所周知，21 世纪是计算机技术和网络技术高速发展的时代，物联网和云计算信息技术革命是我国战略性重点发展产业。信息化的概念已经深入人心，已成为企业生产经营活动中不可或缺的重要保障。国内外学者对培训系统有了大量的研究，比如Rocha（2019）等人[1]通过研究表明，培训系统可以生成安全性的工作，系统的开发需与从业人员的安全知识和能力相匹配适应，对不同级别的成员需接受的培训工作要有针对性展开。徐硕等人[2]认为传统安全培训模式过于繁琐，构建在线学习系统有助于提高培训效率，数据匹配分析功能促使培训管理更加高效规范。李顺峰等人[3]认为应以因地制宜，因人而异的方式，辅以相应的培训软件进行培训，可以有效提升员工素质，为公司的和谐发展提供保障。王昊等人[4]以模板工程技术和安全评价理论为支撑，分析事故风险因素，建立模板工程安全评价模型。

施工安全培训信息化是一项复杂的系统工程，需要一套成熟且具有指导性的方案作为建设支撑。本文研究重点是运用PDCA 循环理论[5]更新和完善施工过程，运用生命周期方法对系统建设进行管理，并结合信息化技术，形成了一套建筑施工事故预防学习系统工作方法[6]。

2 研究方法

PDCA 循环理论贯彻信息化培训系统开发全过程，其特点包括持续性和开放性，用该方法有助于在系统的设计阶段、开发阶段、数据采集阶段、效果评估阶段中进行自查审核并持续更新数据，通过对每一步的测试和收集效果反馈（内部PDCA 循环优化可分策划、实施、检查和处理四个阶段再次进行），对系统包含的所有内容进行改善和充实，保证系统的规划合理，功能模块齐全，运行流畅，数据真实，并且能有效改善受教育者的不安全行为。

生命周期法的阶段划分与PDCA 循环理论的过程持续改进，管控的有机结合，有助于具备规范性的系统开发建设，有效解决安全培训信息管理混乱的问题，保持信息培训的质量和效率。建筑事故预防学习系统旨在通过线上培训学习的方式提高培训效率，以改变不安全行为的发生为目的，提高作业人员的安全知识意识和习惯，加强企业安全文化建设，降低事故发生率，减少生命财产损失。系统的合理建设有助于安全培训体系的规范化，同时为安全管理体系的完善打下基础，为应急管理体系的建设提供导向。

3 系统功能需求分析

系统需求分析的内容由系统的业务功能需求与系统管理需求等两部分组成。针对建筑安全事故预防和学习培训内容的界定，确定了如下的业务功能需求和系统管理需求。

3.1 业务功能需求

本系统作为安全培训信息化的教育平台，业务功能需求应与建筑施工安全教育培训相互紧密联合，系统主要模块管理流程图，如图1所示。

图1 系统主要模块管理流程

其中建筑施工安全教育培训是建筑施工事故预防学习系统运营的主要业务。根据生命周期理论和PDCA 循环理论，建筑安全教育培训的流程主要包括四个阶段：培训数据信息库的建立、学习培训内容和计划的制定补充与完善、培训考核内容选取和成绩的判定、安全教育培训的评价分析和培训周期的废止。建筑施工安全培训信息化管理流程如图2所示。

图2 建筑施工安全培训信息化管理流程

3.2 管理功能需求

系统合理稳定的运行需要设计一套完备的信息化管理体系作为支撑，本文针对账户管理功能、角色管理及权限管理功能进行业务分析。

①账户管理功能

本系统账户管理功能主要实现建筑施工事故预防学习系统的企业、岗位、人员设置与模块维护工作，其主要功能是系统管理员针对各单位进行企业信息管理、岗位信息管理、人员信息管理。账户管理功能包括企业信息管理、岗位信息管理、人员信息管理三部分。

企业类型包括规划单位、设计单位、建筑施工单位、监理单位、科研院校等。岗位类型包括相关企业各部门组织架构、院校研究人员相关职能、系统建设维护相关岗位等。人员类型包括政府人员、企业人员、院校人员、运维人员等。建立个人信息、岗位信息和公司、单位基本信息档案，将“企业-岗位-人员”三者相关联的数据录入数据库进行存储，形成系统的数据安全管理模式，提高信息数据查询准确度和归类效率。

②角色管理及权限管理功能

为方便系统的安全管理和保证系统的安全运营，不同类型的用户和不同层级的建设人员的职能各不相同，各类人员只能具备相应权限范围内的信息处理职能，因此“角色-权限”关联多对多关系的数据库，具体表现形式如图3所示。

图3 角色管理及权限管理流程图

建立安全培训系统各参与人员和建设人员的用户权限功能是保障系统合理化运行的基础条件和重要举措。由账户管理功能可知本系统参与人员数量和类型较多，权限分配要在满足用户需求的同时便于操作和管理。因此采用分级管理的方式划分用户，并开放对应的权限接口，有助于保障系统运行安全性、合理性和可扩展性。

权限管理功能属于角色管理设定中的子功能模块，安全培训系统的建设需要赋予不同参与人员相应功能模块使用接口，每个角色可对应一个或多个权限。根据以上内容，将本系统的主要业务功能模块概括为五部分：系统基础信息、培训资料信息、考核资料信息、统计分析信息、论坛社区信息。以培训资料信息为例，参与系统平台培训的企业建设单位用户应具备查询观看事故致因理论，事故原因分析报告以及对应岗位所设置课程的学习功能，而系统建设单位的管理用户应具备以上权限的同时，可针对以上数据进行增加、删除、修改功能，便于系统边建设、边应用、边完善。

4 建筑施工事故预防学习系统设计与实现

上文中通过PDCA 循环，确定了系统的需求分析。建筑安全教育培训信息化的研究目标是使建筑施工过程中形成包含岗前教育、三级教育、日常教育、年度教育等全覆盖的培训体系。基于行为安全建筑施工事故预防学习系统的总体架构和基本框架，如图4 所示，其中业务应用层是本系统的核心功能，其余的功能都是为了实现此功能所需的技术实现功能。本系统开发采用Java 语言进行软件开发，操作系统为Windows Server 2008 32 位或以上，数据库采用SQL Server2008 32位或以上。

图4 基于行为安全建筑施工事故预防学习系统架构示意图

建筑施工事故预防学习系统涵盖了建筑业安全教育培训的信息化业务，模块需求和人员类型的多样化导致系统建设和业务的工作量较大。本系统的业务范围是针对建筑业的安全培训，因此在系统功能建设方面保持线性规则，主要包括“培训资料数据管理”“信息论坛交流”“安全知识学习培训”“安全教育培训考核”和“决策支持”五大功能板块。通过以上五项功能之间的相互联系，构建建筑施工事故预防学习系统功能设计图，如图5所示。

图5 建筑施工事故预防学习系统功能设计图

“培训资料数据管理”功能主要实现对涉及建筑施工安全培训相关的教育数据资源、人员信息数据资源的输入、存储、更新、删除、下载输出等功能的操作管理。本系统大量的培训数据资源，如法律法规、标准等数据、事故案例材料、培训教程等资料，将分层存储到各类数据库中。通过数据资源管理，实现培训材料的实时在线上传、实时更新、自动删除废除信息、资料统计与汇总归类，实现培训资料的远程云端化实时共享与访问，确保培训资料的完整性和实时性。

“信息浏览和交流论坛”功能分为四大板块：通知公告、新闻摘要、安全社区和邮件系统。通知公告子模块主要用于发布培训学习和考核的信息通知，做到重要信息及时共享。新闻摘要和安全社区子模块主要是让用户登录系统后，能快速浏览当前最新的涉及建筑安全方面的新闻摘要、规章标准、安全知识等信息，了解近期建筑安全方面的重大活动、会议、统计数据以及重大安全事故案例。对相关安全培训知识有疑问或者遇到具体问题需要咨询的用户，可通过交流论坛发布询问信息，论坛管理员及相关专家、其他用户可对这些疑问提供解答、解释或者给予建议，帮助培训人员快速理解政策、掌握知识、指导实践，提高培训效率和质量，此功能的设计旨在通过安全文化的建设进而创造良好的安全氛围。邮件系统子模块主要作用于本系统内的问题反馈，用户可通过此功能及时向管理人员反馈平台的功能化问题、内容问题等，同时可以提出合理化改进建议，便于系统的优化建设。用户之间也可以通过本功能进行通信交流，有助于信息共商共享。

“安全知识学习培训”功能可根据注册用户的岗位职能特点，在培训资料库中自动搜索、汇总该类用户所需要培训的资料（可在线浏览及下载的word 文件、在线视频等），自动生成用户培训计划，让培训人员有目标、有方向地进行相关知识的学习和培训。在培训过程中，系统自动跟踪、记录该用户对每项培训项目和内容的学习情况，掌握其学习进度、学习时长。管理人员可通过检索对用户的情况，进行信息抽取检验（可生成word、excel 文件），对完成全部培训内容学习的用户自动提醒，可进行培训考核并开放安全教育培训考核功能权限。

“安全教育培训考核”功能对完成培训指标的用户进行考核检验，系统根据用户类型自动从题库（管理人员事先录入数据库）中随机选择考题并生成考卷，给出考试要求及注意事项。考试采用线上答题和阅卷的模式，用户在系统设定时间内完成任务，并提交由系统审核评分，最后将试卷信息存储在系统数据库中。本功能作为无纸化考核模式，一方面减少了人员场地的费用成本，提高了考核便捷性；另一方面节约了多方参与人员的时间成本，便于企业和系统相关人员的管理工作。

“决策支持”功能是本系统给政府主管部门、科研院校研究人员和系统开发人员提供的高级工具。通过对注册单位、注册用户的信息跟踪、统计，对用户培训时间长度、频繁度、考试成绩、答题错误环节以及系统现有培训资源等数据的分类分析，研究并采用建立数学模型进行数理统计，寻找更加科学、可行、针对性强的培训内容、方法和形式。通过数据的预测和预警，补充、优化、完善系统软件的功能及相关数据资料，制定更具针对性的培训措施，为培训模式和内容的升级提供可靠依据，进一步提高安全培训的质量和效率，最后实现系统的最初界面，如图6所示。

图6 系统界面示意图

5 结论

本文基于PDCA 循环对学习培训系统进行循环更新改进，即“规划阶段”“数据采集阶段”“审查阶段”“实施阶段”四个阶段的循环工作。循环中每个环节都能对系统进行不断的自我更新和优化，有利于规范化、标准化、科学化的系统建立。软件系统的建设遵循生命周期法的工作流程，此方法对信息项目的建设包括四个阶段：规划分析、开发实现、运行维护、消亡四个阶段。软件系统的建设与PDCA 循环各阶段相互联系结合，明确各阶段的工作内容，实现了本系统的周期建设。通过对本系统建设开发目的分析，用户类型分析和系统建设的环境分析以及软件业务功能和管理功能需求分析，构建了系统的主要功能管理模块、系统的主要权限管理模块，为建筑施工安全培训信息化管理的实现提供了基础条件，提高建筑安全管理水平和企业安全文化，减少建筑施工事故的发生。