李珍珍 王志勇 韓晉偉 陳文瑛

（1.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 管理工程學(xué)院，北京 100070；2.中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094）

0 引言

人的不安全行為是導(dǎo)致事故發(fā)生的最主要原因，有效的安全培訓(xùn)可以提升工作人員的安全素質(zhì)，增強(qiáng)安全意識(shí)，從根本上預(yù)防事故發(fā)生，為確保安全培訓(xùn)的有效性就需要對(duì)安全培訓(xùn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于安全培訓(xùn)效果的研究主要有：陳嬌等人提出了ISM-聯(lián)系熵安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)體系，驗(yàn)證得到該體系能較客觀地反映安全培訓(xùn)的效果[1-2]。湯偉偉建立基于柯氏理論的企業(yè)培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)企業(yè)培訓(xùn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。賀龍等人基于柯氏理論構(gòu)建了安全培訓(xùn)效果評(píng)估模型，便于企業(yè)查找安全培訓(xùn)存在的不足、制定針對(duì)性改進(jìn)措施[4]。李宇靜等人將模糊數(shù)學(xué)分析評(píng)價(jià)與柯氏模型結(jié)合判斷安全培訓(xùn)是否有效[5]。

國(guó)外學(xué)者的研究主要集中于VR技術(shù)在安全生產(chǎn)培訓(xùn)中的應(yīng)用。其中包括：Jaselskis等人鼓勵(lì)使用VR技術(shù)作為工人培訓(xùn)的方法，應(yīng)用于拖運(yùn)卡車(chē)的預(yù)檢和輸送系統(tǒng)操作程序，來(lái)降低事故率，提高生產(chǎn)率，提高工作質(zhì)量[6]。Chen等人提出讓受訓(xùn)人員利用VR系統(tǒng)參與培訓(xùn)互動(dòng)，完成多個(gè)包含指令和任務(wù)的培訓(xùn)模塊，能更好地識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)危害，強(qiáng)化對(duì)事故嚴(yán)重性的認(rèn)識(shí)，從而提高學(xué)員安全意識(shí)[7]。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于安全培訓(xùn)效果模型的研究較多，但將VR技術(shù)用于安全生產(chǎn)培訓(xùn)的效果研究較少。國(guó)外學(xué)者將VR技術(shù)應(yīng)用于安全生產(chǎn)培訓(xùn)，但缺乏對(duì)其培訓(xùn)效果的詳細(xì)研究。本研究采用層次分析法、可拓優(yōu)度評(píng)價(jià)模型，對(duì)某航天企業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)及傳統(tǒng)的安全培訓(xùn)的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而可以為企業(yè)的安全培訓(xùn)模式和培訓(xùn)機(jī)制的創(chuàng)新提供了有效的指導(dǎo)和理論支撐，為企業(yè)更好的考核安全生產(chǎn)培訓(xùn)效果提供了評(píng)價(jià)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

1 安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

為了有效評(píng)估VR技術(shù)安全培訓(xùn)效果與傳統(tǒng)安全培訓(xùn)效果的優(yōu)劣，對(duì)該企業(yè)在VR技術(shù)培訓(xùn)和傳統(tǒng)方式安全培訓(xùn)過(guò)程中影響培訓(xùn)效果的關(guān)鍵因素進(jìn)行實(shí)際調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮得出影響企業(yè)吊裝作業(yè)及廂式作業(yè)安全培訓(xùn)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。應(yīng)企業(yè)實(shí)際要求，由于吊裝作業(yè)比廂式作業(yè)對(duì)員工操作要求更高，吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)中對(duì)員工操作準(zhǔn)確率、上崗速度、隱患排查能力、操作流程熟悉程度進(jìn)行了重點(diǎn)考察。吊裝作業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，為便于權(quán)重確定，分為了兩級(jí)指標(biāo)，見(jiàn)表1、2。

表1 吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system of safety training effect for lifting operation

表2 廂式電梯安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Evaluation index system of safety training effect for van elevator experience personnel.

2 確定安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)各指標(biāo)權(quán)重

采用問(wèn)卷調(diào)查的形式發(fā)放給20位專(zhuān)家（包括該企業(yè)5名總工程師、10名安全工程師、5名安全培訓(xùn)專(zhuān)家組成）進(jìn)行打分，收回后利用采用層次分析法[8]計(jì)算每一位專(zhuān)家的判斷矩陣結(jié)果，取平均值作為安全培訓(xùn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重。安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表3、4。

表3 吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Tab.3 Weight calculation results of the safety training evaluation effect index for lifting operation

表4 廂式電梯安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Tab.4 Weight calculation results of the safety training evaluation effect index for van elevator experience personnel.

3 基于可拓優(yōu)度安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)方法建模

可拓學(xué)是蔡文等人于1983年創(chuàng)立的一門(mén)新學(xué)科，其中優(yōu)度分析法是可拓學(xué)中重要的分析方法，可從定量和定性的角度對(duì)事物進(jìn)行評(píng)價(jià)，其基本步驟如下[9]：

（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)SI，劃分安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)，建立經(jīng)典域R0j、節(jié)域Rp、待評(píng)價(jià)物元R及權(quán)重矩陣λ。

令評(píng)價(jià)指標(biāo)SI={SI1，SI2，…，SIn}，其中SI1=（cj,voj）是特征元，cj是評(píng)價(jià)特征，Voj是數(shù)量化的量值域，（a0j,b0j），j=1,2,...m。

根據(jù)設(shè)定的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為y個(gè)等級(jí)，則經(jīng)典域可表示為：

式中：

N0j—安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)等級(jí)；

V0j—等級(jí)j在第k個(gè)指標(biāo)上的值域；

（a0jk,b0jk）—指標(biāo)ck取值范圍的上限和下限，j=1,2,...m，k=1,2,...n。

建立節(jié)域模型為：

式中：

Np—物元系統(tǒng)中安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)等級(jí)的全體；

Vpk—指標(biāo)ck的值域；

（apk,bpk）—指標(biāo)ck取值范圍的上限和下限，其中p=1,2,...m；k=1,2,...n。

待評(píng)物元可表示為：

式中：

N—安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)等級(jí)；

Vp—評(píng)級(jí)等級(jí)N所能得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)ck的量值，其中k=1,2,...n。

權(quán)系數(shù)記為λ=λ1，λ2，λn。

（2）計(jì)算安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，計(jì)算安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的規(guī)范關(guān)聯(lián)度；判定安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)等級(jí)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式為：

其中：

式中：

δ（Vk，V0jk）—量值Vk與V0jk區(qū)間的距；

δ（Vk，Vpk）—量值Vk與Vpk區(qū)間的距。

為了獲得最合適的優(yōu)度，需要將Zj關(guān)于各評(píng)價(jià)特征的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行規(guī)范化，得到規(guī)范關(guān)聯(lián)度Kij，其計(jì)算公式如下：

待評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于Zj的優(yōu)度可以由下式計(jì)算，即

4 實(shí)例分析

4.1 背景介紹

某航天企業(yè)為更有效提升員工安全生產(chǎn)培訓(xùn)質(zhì)量，減少生產(chǎn)安全事故發(fā)生，引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR，結(jié)合科研生產(chǎn)實(shí)際，建立廂式電梯乘坐和吊裝作業(yè)地面操作人員兩個(gè)互動(dòng)體驗(yàn)式系統(tǒng)，采用可拓優(yōu)度模型對(duì)VR技術(shù)和傳統(tǒng)方法兩種培訓(xùn)方式的安全培訓(xùn)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，有利于企業(yè)更好的考核安全生產(chǎn)培訓(xùn)的效果，從而推動(dòng)VR技術(shù)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

傳統(tǒng)安全培訓(xùn)以傳統(tǒng)的授課模式給作業(yè)人員講授相關(guān)安全知識(shí)以達(dá)到增強(qiáng)其安全隱患排查能力及事故處理能力的目的。VR技術(shù)安全培訓(xùn)通過(guò)VR技術(shù)對(duì)企業(yè)中的具體作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行模擬虛擬還原，讓操作人員在虛擬的作業(yè)場(chǎng)景中進(jìn)行互動(dòng)感知，發(fā)現(xiàn)作業(yè)環(huán)境中的安全隱患，并對(duì)安全隱患進(jìn)行排查、消除。VR技術(shù)培訓(xùn)場(chǎng)景，如下圖。

圖 吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)場(chǎng)景Fig. Safety training scene for lifting operation using VR technology

4.2 問(wèn)卷調(diào)查

根據(jù)吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)的各單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷分別對(duì)企業(yè)中接受傳統(tǒng)安全培訓(xùn)、VR技術(shù)安全培訓(xùn)的人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。最終得到有效傳統(tǒng)安全培訓(xùn)調(diào)查問(wèn)卷143份（共發(fā)放150份），有效VR技術(shù)安全培訓(xùn)調(diào)查問(wèn)卷34份（共發(fā)放40份）。

對(duì)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)問(wèn)卷與VR技術(shù)安全培訓(xùn)問(wèn)卷進(jìn)行信度分析，結(jié)果表明其量表信度理想（傳統(tǒng)安全培訓(xùn)總信度為0.930，VR技術(shù)安全培訓(xùn)總信度為0.982），適合進(jìn)行研究，每一題項(xiàng)刪除后，總信度值均低于未刪除任何題項(xiàng)的總信度值，說(shuō)明各題項(xiàng)均能反應(yīng)安全培訓(xùn)效果某些方面內(nèi)容，不需要進(jìn)行刪減。之后進(jìn)行效度分析（使用SPSS18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO檢驗(yàn)KMO＞0.7，Bartlett檢驗(yàn)P＜0.05且數(shù)據(jù)分析中提取的成分解釋方差的累計(jì)數(shù)值大于50%時(shí)，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行效度分析且符合效度要求），該研究中傳統(tǒng)安全培訓(xùn)KMO=0.769＞0.7，P＜0.05，提取的2個(gè)成分可以解釋方差的累計(jì)貢獻(xiàn)率為79.985%＞50%；VR技術(shù)安全培訓(xùn)KMO=0.832＞0.7，P＜0.05，提取的一個(gè)成分可以解釋方差的累計(jì)貢獻(xiàn)率為82.302%＞50%，結(jié)果表明量表具有較好的效度，適合進(jìn)行研究分析。

4.3 可拓優(yōu)度模型應(yīng)用與計(jì)算

（1）安全培訓(xùn)效果等級(jí)劃分。

根據(jù)安全生產(chǎn)培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)和企業(yè)安全培訓(xùn)的特點(diǎn)，由各單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)將安全培訓(xùn)效果分為5個(gè)等級(jí)[5]，見(jiàn)表5、6。

表5 吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)等級(jí)分類(lèi)及各指標(biāo)參數(shù)值表（無(wú)量綱化）Tab.5 Rating classification and parameter value of safety training effect evaluation for lifting operation (dimensionless)

表6 廂式電梯安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)等級(jí)分類(lèi)及各指標(biāo)參數(shù)值表（無(wú)量綱化）Tab.6 Rating classification and parameter value of safety training effect evaluation for van elevator experience personnel (dimensionless)

（2）吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)效果等級(jí)計(jì)算。

吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)有效調(diào)查問(wèn)卷共143份，整理出各二級(jí)指標(biāo)參數(shù)值的平均值即為該評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值（下同），見(jiàn)表 7。

表7 吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)值Tab.7 Parameter values of evaluation indicators of traditional safety training for lifting operation

吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)有效調(diào)查問(wèn)卷共34份，整理出各二級(jí)指標(biāo)參數(shù)值的平均值即為該評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，見(jiàn)表8 。

表8 吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)值Tab.8 Parameter values of evaluation indicators of VR technical safety training for lifting operation

建立物元經(jīng)典域R以及節(jié)域RP與吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)待評(píng)價(jià)物元R0、吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)待評(píng)價(jià)物元R1。

由表3得吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重為：λ1= 0.133，λ2= 0.065，λ3= 0.064，λ4= 0.094，λ5= 0.072，λ6= 0.033，λ7= 0.254，λ8= 0.285。

根據(jù)公式（8）、公式（9），計(jì)算每個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)度值，見(jiàn)表9、10。

表9 吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)優(yōu)度評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.9 Excellent evaluation results of traditional safety training for lifting operation

由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)效果C（Z3）＞C（Z2）＞C（Z4）＞C（Z5）＞C（Z1）其效果等級(jí)為一般級(jí)別。

表10 吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)優(yōu)度評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.10 Excellent evaluation results of traditional safety training lifting operation

由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出吊裝作業(yè)VR技術(shù)安全培訓(xùn)效果為C（Z2）＞C（Z1）＞C（Z3）＞C（Z4）＞C（Z5）其效果等級(jí)為較好級(jí)別。

（3）廂式電梯安全培訓(xùn)效果等級(jí)的計(jì)算。

廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)有效調(diào)查問(wèn)卷共143份，整理出各二級(jí)指標(biāo)參數(shù)值的平均值即為該評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，見(jiàn)表11。

表11 廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)值Tab.11 Parameter values of evaluation indicators of traditional safety training for van elevator

廂式電梯VR技術(shù)安全培訓(xùn)有效調(diào)查問(wèn)卷共143份，整理出各二級(jí)指標(biāo)參數(shù)值的平均值即為該評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，見(jiàn)表12。

表12 廂式電梯VR技術(shù)安全培訓(xùn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)值Tab.12 Parameter values of evaluation indicators of traditional safety training for van elevator

對(duì)于廂式電梯培訓(xùn)建立物元經(jīng)典域R以及節(jié)域RP與廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)待評(píng)價(jià)物元R2、廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)待評(píng)價(jià)物元R3。

由表4得廂式電梯安全培訓(xùn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重為：λ1= 0.185，λ2= 0.156，λ3= 0.161，λ4= 0.271，λ5= 0.227。

根據(jù)公式（8）、公式（9），計(jì)算每個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度和優(yōu)度值，見(jiàn)表13、14。

表13 廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)優(yōu)度評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.13 Evaluation results of traditional safety training for van elevator

由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出廂式電梯傳統(tǒng)安全培訓(xùn)效果為C（Z2）＞C（Z3）＞C（Z4）＞C（Z1）＞C（Z5）其效果等級(jí)為較好級(jí)別。

表14 廂式電梯VR安全培訓(xùn)優(yōu)度評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.14 Evaluation results of t VR technical safety training for van elevator

由以上的計(jì)算結(jié)果可以看出廂式電梯VR技術(shù)安全培訓(xùn)效果為C（Z2）＞C（Z3）＞C（Z1）＞C（Z4）＞C（Z5）其效果等級(jí)也為較好級(jí)別。

（4）效果評(píng)價(jià)的綜合分析。

由以上計(jì)算結(jié)果匯總結(jié)果，見(jiàn)表15。

表15 安全培訓(xùn)效果評(píng)價(jià)結(jié)果匯總Tab.15 Evaluation results summary of safety training effect

由表15可以得出：

①?gòu)呐嘤?xùn)內(nèi)容上看，對(duì)于傳統(tǒng)培訓(xùn)而言，廂式電梯最終的優(yōu)度（較好0.468）比吊裝作業(yè)的優(yōu)度（一般0.143）要好。對(duì)于VR技術(shù)培訓(xùn)而言，廂式電梯最終的優(yōu)度（較好0.743）與吊裝作業(yè)最終的優(yōu)度（較好0.713）非常接近。因此，VR技術(shù)安全培訓(xùn)對(duì)于兩種作業(yè)方式都比較適用且培訓(xùn)效果相近。兩種培訓(xùn)方式的廂式電梯的優(yōu)度都比吊裝作業(yè)的優(yōu)度要高，特別是在傳統(tǒng)培訓(xùn)方式中廂式電梯的效果要比吊裝作業(yè)好的多。

②從培訓(xùn)方式上看，吊裝作業(yè)VR技術(shù)培訓(xùn)的優(yōu)度等級(jí)與優(yōu)度值都明顯好于吊裝作業(yè)傳統(tǒng)安全培訓(xùn)。廂式電梯VR技術(shù)安全培訓(xùn)與其傳統(tǒng)安全培訓(xùn)相比，優(yōu)度等級(jí)相同但其優(yōu)度值明顯更高。所以VR技術(shù)安全培訓(xùn)效果在一定程度上要比傳統(tǒng)安全生產(chǎn)培訓(xùn)效果更好。

5 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)某航天企業(yè)運(yùn)用VR技術(shù)和傳統(tǒng)方法兩種培訓(xùn)方式對(duì)吊裝作業(yè)人員和廂式電梯體驗(yàn)人員的安全培訓(xùn)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，VR技術(shù)安全培訓(xùn)的效果總體上比傳統(tǒng)安全培訓(xùn)好，企業(yè)在進(jìn)行安全培訓(xùn)時(shí)，應(yīng)盡可能采用VR技術(shù)進(jìn)行安全培訓(xùn)。但鑒于企業(yè)技術(shù)環(huán)境以及安全培訓(xùn)的時(shí)間和成本，對(duì)企業(yè)員工進(jìn)行安全生產(chǎn)培訓(xùn)時(shí)，可以采取不同培訓(xùn)方式相結(jié)合的方式進(jìn)行安全生產(chǎn)培訓(xùn)，對(duì)于類(lèi)似廂式電梯安全培訓(xùn)的理論性較強(qiáng)的培訓(xùn)應(yīng)更多采用傳統(tǒng)安全培訓(xùn)的方式，對(duì)于類(lèi)似吊裝作業(yè)安全培訓(xùn)的實(shí)操性強(qiáng)的培訓(xùn)應(yīng)盡可能用現(xiàn)場(chǎng)模擬演練的方式進(jìn)行培訓(xùn)，使培訓(xùn)效果更好，企業(yè)收獲更大。