補(bǔ)利軍， 于振江

(中國人民大學(xué) a.校園建設(shè)管理處；b.保衛(wèi)處，北京 100872)

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計(jì)，2019年全國共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故773起、死亡904人，比2018年事故增加39起、死亡人數(shù)增加64人[1]，由此可見我國建筑施工安全管理仍有待繼續(xù)加強(qiáng)，頻發(fā)的安全事故嚴(yán)重威脅著廣大建筑工人的生命財(cái)產(chǎn)安全。近年來各高校為提升校園硬件設(shè)施，改善學(xué)校辦學(xué)條件和育人環(huán)境，對教學(xué)科研樓、學(xué)生宿舍樓及校園供水供電供暖設(shè)施等進(jìn)行改造，得到了廣大師生的認(rèn)可，但高校施工安全事故時(shí)有發(fā)生，造成嚴(yán)重不良的社會(huì)影響，如2015年江西科技師范大學(xué)在建工程坍塌事故、2016年海南科技職業(yè)學(xué)院工地坍塌事故等。大量事故表明，建筑工人的不安全行為是造成建筑業(yè)安全事故的直接原因[2,3]，而安全管理不到位是導(dǎo)致產(chǎn)生不安全行為的潛在根本原因[4]，因此應(yīng)提高施工現(xiàn)場安全管理水平，降低不安全行為數(shù)量。

國內(nèi)外眾多學(xué)者對建筑工人不安全行為進(jìn)行研究和分析，Choudhry認(rèn)為安全認(rèn)知、工作壓力、安全態(tài)度、心理因素、設(shè)施條件、安全培訓(xùn)和教育、安全管理等因素與不安全行為有關(guān)，并認(rèn)為安全管理有重要影響作用[5]：葉貴等[6]建立建筑工人不安全行為影響因素的三層四階遞階結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為個(gè)體因素是建筑工人產(chǎn)生不安全行為的表層影響因素；居婕等[7]研究認(rèn)為導(dǎo)致建筑工人不安全行為的主要原因是個(gè)人因素，主要包括安全態(tài)度、安全技能、安全認(rèn)知、安全培訓(xùn)；唐玲玲等[8]研究發(fā)現(xiàn)建筑工人具有顯著的群體特征，其從眾性不安全行為受到群體安全氛圍的顯著影響；祁神軍等[9]研究認(rèn)為安全態(tài)度屬于原因型影響因素，是預(yù)防建筑工人不安全行為的關(guān)鍵因素。

目前大多數(shù)文獻(xiàn)采用結(jié)構(gòu)方程模型、解釋結(jié)構(gòu)模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、博弈論、層次分析法等方法對不安全行為進(jìn)行研究，而蔣中銘等[10]利用Anylogic軟件研究獎(jiǎng)勵(lì)和處罰措施對工人行為的影響，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)微觀層面?zhèn)€體在客觀真實(shí)環(huán)境中行為交互。系統(tǒng)仿真可將系統(tǒng)中的微觀個(gè)體行為與系統(tǒng)的宏觀屬性建立有效聯(lián)系，充分考慮個(gè)體隨機(jī)性對研究結(jié)果的影響。建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位是與施工現(xiàn)場安全管理聯(lián)系最為密切的三方主體，本文利用Anylogic軟件創(chuàng)建建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位三種智能體群，研究不同智能體的行為特征對施工現(xiàn)場不安全行為的影響。

1 高校施工現(xiàn)場主體行為

相較于其他施工現(xiàn)場，高校施工現(xiàn)場安全管理混亂，不安全行為頻發(fā)，主要原因?yàn)椋簩W(xué)校施工項(xiàng)目一般為改擴(kuò)建項(xiàng)目，工期緊、任務(wù)重，項(xiàng)目管理人員較少且未配置安全工程師，項(xiàng)目管理人員經(jīng)常跨專業(yè)獨(dú)立負(fù)責(zé)項(xiàng)目，安全檢查存在盲區(qū)，未對施工現(xiàn)場人員進(jìn)行針對性安全教育，施工現(xiàn)場安全管理工作不到位；監(jiān)理單位同時(shí)負(fù)責(zé)校內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目，由于精力有限不能及時(shí)準(zhǔn)確行使監(jiān)理的安全檢查、教育、監(jiān)督、管理權(quán)利；施工單位管理人員“重進(jìn)度輕安全”，項(xiàng)目周期短，工人流動(dòng)性大，施工單位不重視安全教育，施工人員安全素質(zhì)參差不齊。

通過多年項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，施工現(xiàn)場大量不安全行為是無痕不安全行為，這些不安全行為存在時(shí)間有限，只有在不安全行為發(fā)生過程中才可以被發(fā)現(xiàn)，不會(huì)留下可追溯的痕跡。建設(shè)單位和監(jiān)理單位應(yīng)在建立和完善各種安全管理制度的前提下，運(yùn)用各種手段對施工現(xiàn)場工人的工作行為進(jìn)行監(jiān)督、檢查和控制，發(fā)現(xiàn)不安全行為應(yīng)及時(shí)進(jìn)行安全教育并糾正，確保施工現(xiàn)場人員無不安全行為。本文引用墨菲溝通改變理論[11]，認(rèn)為施工現(xiàn)場主體間的安全行為交互可降低施工現(xiàn)場不安全行為數(shù)量，如果多主體間不發(fā)生安全行為交互或者安全行為交互效果不佳均不利于降低不安全行為數(shù)量或者縮短消除不安全行為時(shí)間。施工現(xiàn)場安全行為交互可歸納為安全檢查、安全教育兩個(gè)方面，安全檢查主要指對施工現(xiàn)場不安全行為進(jìn)行檢查。安全教育包括安全知識(shí)教育、技能訓(xùn)練、安全態(tài)度教育和事故應(yīng)急處置教育等，本文將安全教育內(nèi)容分為安全知識(shí)教育、安全態(tài)度教育兩部分，其中技能訓(xùn)練、事故應(yīng)急處置教育均屬于廣義安全知識(shí)教育范疇。

2 高校施工現(xiàn)場安全管理特征

2.1 多智能體

多智能體是計(jì)算機(jī)科學(xué)中比較新的一個(gè)分支學(xué)科，隨著國內(nèi)外眾多學(xué)者對多智能體的深入研究，多智能體逐漸成為一種描述復(fù)雜系統(tǒng)的重要方法，為研究由主體意識(shí)參與的、動(dòng)態(tài)的、不確定的自適應(yīng)系統(tǒng)提供一種天然的建模方式[12]。

2.2 Anylogic

Anylogic是一款應(yīng)用廣泛，針對離散事件、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、多智能體和混合系統(tǒng)的建模與仿真軟件，Anylogic可將基于智能體、離散事件和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模方法集于一個(gè)平臺(tái)中，通過建立智能體和定義其行為來進(jìn)行建模[13]。該方法既可以連接各個(gè)智能體，使其互動(dòng)，也可以將其放置在特定的具有動(dòng)態(tài)性的環(huán)境中。該軟件目前已經(jīng)在物流管理、行人交通、業(yè)務(wù)流程、應(yīng)急管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為相關(guān)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

2.3 離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

在一些生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)的復(fù)雜系統(tǒng)中，有些事件的啟動(dòng)和停止并非是連續(xù)的，而是發(fā)生在離散的時(shí)間點(diǎn)，帶有一定的隨機(jī)性，并且組成單元數(shù)目大，事件狀態(tài)多，分析計(jì)算難度大。

2.4 施工現(xiàn)場安全管理

高校施工現(xiàn)場安全管理是一個(gè)典型復(fù)雜系統(tǒng)，涉及建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位等多個(gè)智能體類型，不同智能體類型中包含眾多智能體，不同智能體被賦予不同的參數(shù)與行為特征，智能體之間通過信息溝通、協(xié)調(diào)合作等多種手段進(jìn)行直接或者間接的交互作用，進(jìn)而決定了復(fù)雜系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)。在施工現(xiàn)場安全管理過程中，只有當(dāng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位發(fā)現(xiàn)不安全行為后才有可能對施工單位工人進(jìn)行安全教育，施工單位工人是否愿意接受安全教育也都有一定的隨機(jī)性，因此施工現(xiàn)場安全管理具有離散事件的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特征。

3 基于Anylogic的高校施工現(xiàn)場安全管理模型仿真

3.1 基于Anylogic軟件的仿真模型

3.1.1 環(huán)境建模并生成智能體

某高校建成時(shí)間較早，地下管線未合理規(guī)劃，經(jīng)常因維修管線導(dǎo)致道路重復(fù)開挖、交通不便，現(xiàn)對校內(nèi)5 m寬的干道進(jìn)行改造，擬將電力、通訊、燃?xì)?、給排水等各種管線集于一體，施工工序復(fù)雜。建設(shè)單位安排1名結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師進(jìn)行安全檢查，監(jiān)理單位安排3名監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全巡查，施工單位安排50名建筑工人進(jìn)行施工，如圖1所示。

圖1 施工現(xiàn)場安全管理物理模型

3.1.2 智能體參數(shù)設(shè)置

施工現(xiàn)場個(gè)體的安全知識(shí)掌握程度及安全態(tài)度直接影響了施工現(xiàn)場不安全行為數(shù)量和根除不安全行為時(shí)間，本文認(rèn)為安全檢查人員安全知識(shí)掌握越多其安全檢查能力就越大，安全檢查能力和安全檢查范圍成正比例關(guān)系。建設(shè)單位與監(jiān)理單位安全態(tài)度越好，更會(huì)主動(dòng)對工人進(jìn)行安全教育。工人安全態(tài)度越好，也更容易接受安全教育并且愿意根除不安全行為。安全檢查能力取值上限根據(jù)道路寬度確定。物理模型中道路寬度為5 m，且考慮到實(shí)際工作中有些不安全行為不明顯或者是無痕跡的，距離較遠(yuǎn)時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，且通過后續(xù)模擬發(fā)現(xiàn)當(dāng)安全檢查能力范圍大于5 m之后，增大安全檢查能力對于縮短根除不安全行為的時(shí)間影響較小，所以將安全檢查能力范圍定為0～5 m。綜上，在施工現(xiàn)場安全管理仿真模型中確定如表1所示個(gè)體行為參數(shù)。

表1 個(gè)體行為參數(shù)

3.1.3 智能體行為邏輯設(shè)置

利用Java語言對建設(shè)單位工程師、監(jiān)理單位工程師、施工單位工人的行為邏輯進(jìn)行設(shè)置。

(1)建設(shè)單位工程師

建設(shè)單位工程師日常沿著既定路線進(jìn)行檢查，如果有不安全行為的工人在其安全檢查能力C1之內(nèi)，則工程師會(huì)發(fā)現(xiàn)不安全行為，并以概率J1對工人進(jìn)行安全教育，安全教育后繼續(xù)進(jìn)行安全檢查。如果有不安全行為的工人不在建設(shè)單位工程師安全檢查能力之內(nèi)，則建設(shè)單位工程師不會(huì)發(fā)現(xiàn)該不安全行為，仍沿著既定路線進(jìn)行檢查，完成安全檢查后建設(shè)單位工程師離開施工現(xiàn)場。

(2)監(jiān)理單位工程師

監(jiān)理單位3名工程師一直在施工現(xiàn)場進(jìn)行安全巡查，由于施工現(xiàn)場涉及專業(yè)多、施工單位工人多，從宏觀上來看監(jiān)理單位工程師安全巡查表現(xiàn)為隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，如果有不安全行為的工人在監(jiān)理單位安全檢查能力C2之內(nèi)，則監(jiān)理單位工程師會(huì)發(fā)現(xiàn)不安全行為，并以概率J2對工人進(jìn)行安全教育，安全教育后繼續(xù)進(jìn)行安全檢查。如果有不安全行為的工人不在監(jiān)理單位工程師安全檢查能力范圍之內(nèi)，則監(jiān)理單位工程師不會(huì)發(fā)現(xiàn)不安全行為。

如果某監(jiān)理工程師與施工單位合謀產(chǎn)生尋租行為，則監(jiān)理單位工程師不履行監(jiān)督檢查等相應(yīng)職責(zé)，即使發(fā)現(xiàn)了不安全行為也不對工人進(jìn)行安全教育。

(3)施工單位工人

施工單位工人在施工場地中按工序進(jìn)行施工，施工現(xiàn)場涉及專業(yè)多、工序復(fù)雜，從宏觀上來看工人運(yùn)動(dòng)為隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，其中有N個(gè)不安全行為。如果有不安全行為的工人在建設(shè)單位或監(jiān)理單位工程師安全檢查能力范圍之內(nèi)，一旦對方對其進(jìn)行安全教育，工人會(huì)以概率J3接受安全教育，接受安全教育后工人以概率J4選擇是否根除不安全行為。

3.2 蒙特卡洛模擬方法

蒙特卡洛方法以統(tǒng)計(jì)抽樣理論為指導(dǎo)，利用產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性，對隨機(jī)變量已有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行抽樣實(shí)驗(yàn)或隨機(jī)模擬，求得統(tǒng)計(jì)量的某個(gè)數(shù)字特征并將其作為待解決問題的數(shù)值解[14]。為確定施工現(xiàn)場不安全行為在不同條件下全部被糾正的時(shí)間，本文采用蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行計(jì)算分析，分別對每個(gè)模型計(jì)算10000次，獲得模擬該問題的近似解以進(jìn)行后續(xù)的研究分析。

4 研究內(nèi)容

4.1 監(jiān)理單位行為參數(shù)

4.1.1 監(jiān)理單位安全檢查

模擬監(jiān)理單位安全檢查能力對根除施工單位不安全行為時(shí)間的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著監(jiān)理單位安全檢查能力提升，根除不安全行為所花費(fèi)的時(shí)間變短。當(dāng)監(jiān)理單位安全檢查能力提升至一定程度后，根除不安全行為所花費(fèi)時(shí)間的變化趨勢較小，如圖2所示。

圖2 根除不安全行為時(shí)間隨監(jiān)理單位安全檢查能力變化曲線

相比于建設(shè)單位，監(jiān)理單位在施工現(xiàn)場停留時(shí)間較長，基本能夠涵蓋施工現(xiàn)場每個(gè)角落，增大監(jiān)理單位安全檢查能力更有利于識(shí)別施工現(xiàn)場工人不安全行為，縮短根除不安全行為的時(shí)間，如圖3所示。

圖3 不同建設(shè)單位、監(jiān)理單位安全檢查能力情況下根除不安全行為的時(shí)間

4.1.2 監(jiān)理單位安全教育

監(jiān)理單位對施工單位工人的安全行為交互主要包括安全檢查和安全教育。監(jiān)理單位對工人進(jìn)行安全教育的概率越高，根除施工單位全部不安全行為的時(shí)間越短。對監(jiān)理單位安全檢查能力和監(jiān)理單位對施工單位進(jìn)行安全教育概率對比分析，發(fā)現(xiàn)同等情況下增大監(jiān)理單位安全檢查能力更有利于縮短根除不安全行為的時(shí)間，如圖4所示。監(jiān)理單位工程師文化程度相對較高，安全態(tài)度較好，短時(shí)間內(nèi)再次增強(qiáng)其安全態(tài)度有一定難度，提高其安全檢查能力效果更加明顯，因此建設(shè)單位或者行業(yè)監(jiān)管單位對監(jiān)理單位進(jìn)行安全教育時(shí)更應(yīng)傾向于安全知識(shí)教育，增強(qiáng)識(shí)別不安全行為的能力。

圖4 不同監(jiān)理單位安全教育概率、不同檢查能力情況下根除不安全行為的時(shí)間

4.2 建設(shè)單位行為參數(shù)

建設(shè)單位工程師檢查路線越縝密，其發(fā)現(xiàn)并糾正的不安全行為數(shù)量越多，如圖5所示。由于建設(shè)單位工程師在施工現(xiàn)場時(shí)間有限，其應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場情況合理安排檢查路線，安全檢查要能夠覆蓋到每個(gè)過程，盡量做到無死角、無盲區(qū)，對于薄弱環(huán)節(jié)、關(guān)鍵部位等必須納入安全檢查路線之中。另外模擬結(jié)果也表明，相比于增大建設(shè)單位工程師安全檢查能力，合理規(guī)劃檢查路線更有利于提高根除不安全行為的數(shù)量?？紤]到提高安全檢查能力是一個(gè)知識(shí)認(rèn)知的過程，并且人員的接受程度有限，需要花費(fèi)大量時(shí)間去學(xué)習(xí)和理解，建設(shè)單位若想短期內(nèi)提升施工現(xiàn)場安全管理水平，應(yīng)盡可能合理規(guī)劃檢查路線。

圖5 不同檢查路徑下安全檢查能力對建設(shè)單位根除不安全行為數(shù)量的影響

4.3 施工單位行為參數(shù)

4.3.1 施工單位安全教育

加強(qiáng)對施工現(xiàn)場工人的安全知識(shí)教育，工人掌握基本安全知識(shí)后可明顯降低施工現(xiàn)場不安全行為數(shù)量，有利于縮短根除不安全行為時(shí)間，而安全態(tài)度教育是向施工現(xiàn)場工人宣貫安全行為的重要性，使工人充分認(rèn)識(shí)到不安全行為的危害，從思想上摒棄固有的不正確的認(rèn)知，加強(qiáng)安全態(tài)度教育，提高施工單位工人接受安全知識(shí)教育的概率、愿意根除不安全行為的概率，也能明顯縮短根除不安全行為的時(shí)間，如圖6所示。

圖6 安全教育對根除不安全行為時(shí)間的影響

4.3.2 施工單位安全教育內(nèi)容

對比施工單位不安全行為數(shù)量(受安全知識(shí)教育影響)、工人接受安全教育概率(受安全態(tài)度教育影響)，發(fā)現(xiàn)提高施工單位工人接受安全教育的概率更有利于降低根除不安全行為時(shí)間，如圖7所示。由于施工單位工人文化程度普遍偏低，且未接受過正規(guī)系統(tǒng)的技能培訓(xùn)，如果直接對其進(jìn)行安全知識(shí)教育，可能由于專業(yè)性較強(qiáng)且晦澀，施工單位工人不容易懂，培訓(xùn)效果較差，考慮到項(xiàng)目工期較短，短時(shí)間內(nèi)建設(shè)單位和監(jiān)理單位更應(yīng)該重視施工單位工人的安全態(tài)度教育，端正其安全態(tài)度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其不安全行為時(shí)，工人可以接受建設(shè)單位或監(jiān)理單位安全教育并遵照相關(guān)意見糾正不安全行為。

圖7 不同施工單位接受安全教育概率、不同不安全行為數(shù)量情況下根除不安全行為的時(shí)間

施工單位根除不安全行為的概率和施工單位接受安全教育的概率對于縮短根除不安全行為的時(shí)間同等重要，如圖8所示。在對施工單位工人進(jìn)行安全教育時(shí)也應(yīng)采用多種手段增強(qiáng)施工單位工人“我要安全”意識(shí)，端正安全態(tài)度，主觀上積極主動(dòng)糾正自身不安全行為，有利于降低根除不安全行為時(shí)間。

圖8 不同施工單位根治不安全行為概率、不同施工單位接受安全教育概率情況下根除不安全行為的時(shí)間

4.3.3 監(jiān)理單位及施工單位安全態(tài)度教育

對比監(jiān)理單位進(jìn)行安全教育的概率及施工單位接受安全教育的概率，發(fā)現(xiàn)增大施工單位工人接受安全教育的概率更有利于降低根除不安全行為的時(shí)間，如圖9所示。建設(shè)單位或者監(jiān)理單位應(yīng)通過解釋、勸慰、說服、感染、獎(jiǎng)懲等多種方法來提高施工單位工人的安全態(tài)度，使其降低對安全管理的抵觸情緒，聽從安全管理意見。

圖9 不同監(jiān)理單位進(jìn)行安全教育概率、不同施工單位接受安全教育概率情況下根除不安全行為的時(shí)間

4.4 尋租行為

如果某監(jiān)理單位工程師與施工單位合謀產(chǎn)生尋租行為，則該工程師對施工現(xiàn)場不安全行為視而不見且不督促工人進(jìn)行整改，此時(shí)其安全檢查能力及對工人進(jìn)行安全教育的概率均為0。如果監(jiān)理單位工程師全部出現(xiàn)尋租行為，則施工現(xiàn)場工人不安全行為均不會(huì)被糾正，施工現(xiàn)場安全管理風(fēng)險(xiǎn)極高，如圖10所示。同一時(shí)間段內(nèi)監(jiān)理單位內(nèi)部尋租人員越多，施工單位中不安全行為被發(fā)現(xiàn)并糾正的數(shù)量越少，直接導(dǎo)致未尋租的工程師花費(fèi)更多時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)并糾正施工現(xiàn)場的全部不安全行為，鑒于此，建設(shè)單位要采取多種方式加強(qiáng)與監(jiān)理單位、施工單位的安全行為交互，進(jìn)一步提高施工現(xiàn)場安全管理能力，降低或者避免出現(xiàn)尋租行為。

圖10 尋租行為對建設(shè)單位根除不安全行為數(shù)量、時(shí)間的影響

5 結(jié) 論

(1)施工現(xiàn)場安全管理工作涉及多個(gè)主體，具有離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特征，利用Anylogic軟件進(jìn)行模擬仿真充分考慮了多智能體間的行為交互，可用于行為安全仿真領(lǐng)域。

(2)施工現(xiàn)場安全行為交互主要包括安全檢查、安全教育兩個(gè)方面。

(3)建設(shè)單位在提高安全檢查能力的同時(shí)，更應(yīng)合理規(guī)劃安全檢查路線，建設(shè)單位在安全檢查中應(yīng)合理規(guī)劃檢查路徑，盡量覆蓋到每個(gè)過程，并且應(yīng)采取多種手段避免監(jiān)理單位和施工單位合謀產(chǎn)生尋租行為。

(4)同等情況下增強(qiáng)監(jiān)理單位的安全檢查能力效果優(yōu)于增強(qiáng)監(jiān)理單位安全態(tài)度，對監(jiān)理單位進(jìn)行安全教育應(yīng)側(cè)重于安全知識(shí)教育，增強(qiáng)其識(shí)別不安全行為的能力。

(5)增強(qiáng)施工單位安全態(tài)度教育要明顯優(yōu)于增強(qiáng)監(jiān)理單位的安全態(tài)度教育，并且建設(shè)單位、監(jiān)理單位對施工單位進(jìn)行安全教育時(shí)更應(yīng)側(cè)重安全態(tài)度教育，使其認(rèn)識(shí)不安全行為的危害性，從“要我安全”到“我要安全”，端正安全態(tài)度。