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第14期 施工行业安全管理研究综述与分析

Overview and analysis of safety managementstudies in the construction industry

作者:Zhipeng Zhou , Yang Miang Goh, Qiming Li

期刊:Safety Science

摘要

近年来出现了以安全能力、事故统计、安全设计、安全文化等为主题的各种施工安全研究。本文提出了一个五步框架,分析集中于出版年份、期刊名称、国家/地区分布、组织层次、项目阶段、项目类型、创新技术应用和研究主题,确定出三组施工安全研究。第一组研究从安全管理过程的角度切入,如安全评价和安全方案。第二组旨在探讨个体和群体特征对施工安全的影响,如工人行为、感知和安全气候。第三组利用事故/事件数据提高安全绩效。从时间和主题的角度对这些研究进行讨论,得到安全研究视角、趋势、创新技术应用、安全信息流等四个主要研究成果。最后进行了展望。

文章结构

1、引言

与其他安全风险较高的行业相比,建筑业具有事故规模小、频率高以及危险源多样的特点。表1展示了部分国家建筑业安全管理现状。由表可知,建筑安全是一个长期存在的全球性问题。以往综述并未系统全面的综述安全管理,而仅局限于某一方面,比如安全培训、安全文化。本研究贡献在于综述的覆盖了安全管理各个子领域以及更长的时间区间。

2、方法

系统性综述是一种识别、选择和评估与研究问题相关的一定质量水平的所有文献的具体和可重复的方法。其关键在于更加理性和标准化的综述过程,如图1所示。前三步的目标是收集足够的与施工安全研究相关的适当出版物。通过初步检索,确定论文数量最多的10种期刊为二次检索的目标期刊。根据文献类型和检索标准,采用二次检索结果进行文献检索。所选论文从九个方面进行了汇编和编码(见图1)。基于九个方面的编码结果,进行了数据分析,对施工安全性研究进行了综述。然后从时间和主题的角度讨论研究主题,以便提出有用的研究结果。

3、数据收集

3.1文献查找

初步检索了5个数据库,包括EBSCO Host, Engineering Village, Science Direct, Scopus和Web ofScience。搜索标题“施工安全”,限定为英文同行评议论文,得到1628篇论文如表2所示。

为保证选题的高质量,选择了Journal of Construction Engineering and Management (JCEM), Journalof Management in Engineering (JME), Safety Science (SS), ConstructionManagement and Economics (CME), Journal of Safety Research (JSR), InternationalJournal of Project Management (IJPM), Engineering Construction andArchitectural Management (ECAM), Automation in Construction (AIC), AccidentAnalysis and Prevention (AAP), and Reliability Engineering and System Safety(RESS).其中六种期刊是工程管理顶级期刊,而剩余四种则是安全管理顶级期刊。

使用数据库的“title/abstract/keyword”字段实现了十个选定期刊的二次搜索。由于没有一个数据库能覆盖上述所有期刊,因此必须使用不同的数据库。完整的搜索模式是“标题/摘要/关键字(施工和安全或事故或事件或危险)”,共发现735篇论文。

3.2文献选择

首先考虑出版类型,删除书评、社论、编辑笔记、致编辑的信件、新闻项目、专利,使论文总数减少到658篇。而后采用人工阅读摘要方式筛去不相关论文,如仅提及安全管理却未深入讨论、未围绕施工安全而是其他阶段安全。最终剩下439篇文章,结果如表3所示。

3.3文献编码

在编码过程中,数据库中存储了以下信息:(1)论文标题;(2)每篇论文的出版年份;(3)期刊标题;(4)国家或地区,而非作者所在地;(5)组织层面(即行业层面、公司层面、项目层面、子项目层面和任务层面);(6)项目阶段(即规划、设计、施工、维护和拆除);(7)项目类型;(8)创新技术应用;(9)研究主题。

4、数据分析

4.1出版时间

出版时间如图所示。早期文献较少,从2002年开始增加到十篇以上,2011超过50篇,2013年前8月已发表48篇相关文章,可见相关研究得到越来越多的重视。

4.2国别分布

此处国家指研究样本所在地。如图3所示。美国数量最多,中国大陆、中国香港、英国、澳大利亚数量超过20篇。

4.3组织级别

施工安全研究的组织层次可分为行业、公司、项目、子项目和任务五个层次,如图4所示。最多的为项目级,其次为行业级。前者涉及大型、中小型项目;后者涉及大型企业、行业领军企业、中型企业和小型企业、分包商等。活动类型包括开挖、屋顶、脚手架、钢结构、起重机、混凝土模板和挖沟等。只有2.28%的研究是在任务级别进行的。

4.4项目阶段

90%文献集中于施工阶段,规划设计和运维处置阶段文献均非常少,表明对相关阶段影响施工安全的关注不够。

4.5项目类型

鉴于公司和行业层面的出版物主要针对公司和建筑行业,因此只考虑分析项目层面、子项目层面和任务层面的研究。这些研究涉及七种项目类型(见图6)。在234篇论文中,205篇(88%)与建筑项目有关。由于环境要求和效益,绿色建筑越来越受欢迎。然而,其他工程类型如桥梁工程、石油天然气工程、地下工程、管道工程、道路工程、机场工程,相关文献非常少,可以考虑增加相应研究。

4.6新技术应用

新技术应用如表4所示。63篇论文共涉及21种用于建筑安全的创新技术。虚拟现实技术和传感器应用研究最多,而后是4D和计算机辅助技术。各种技术的组合成为应用新趋势

4.7研究主题

主题被分为三组。第一组研究从安全管理过程的角度涉及安全计划、安全监控、安全评估、安全措施、安全绩效等。第二组关注工人个人特征(如工人行为、认知、能力和态度)和群体/组织特征(如安全气候、安全文化和工人之间的关系)对施工安全的影响。第三组集中于如何利用事故和事件数据来提高安全绩效,包括事故统计、事故成本分析、事故数据质量、事故原因和危害识别。具体如表5所示。其中研究最多的主题为安全措施、事故统计、事故致因以及安全评估等。

5、讨论

5.1按时间顺序

(1)1995年以前

图7为1995年以前建筑安全研究课题分布情况。这一时期的研究课题非常分散,主要集中在事故统计、事故成本、安全法规和安全措施等方面。安全成本也是重要方向,设备创新也引起了关注。

(2)1995年以后

研究主题逐渐变得多样化,如图8所示。在2011-2013年期间,29个研究主题涵盖了越来越多的领域,占所有类型主题的87.9%。据观察,已有的研究课题,如事故统计和安全措施,仍在研究中,但使用的技术更高级。作为例子,Goh和Chua(2013)使用神经网络研究了安全管理要素与事故严重性之间的关系。此外,人们越来越关注事故的主动管理,例如安全计划、安全培训、安全监控、未遂事故管理和安全知识。

人们普遍认为,应制定一份全面可行的安全计划,以确保安全绩效,例如,Saurin等人(2004、2005)将安全规划与控制(SPC)整合入施工规划与控制过程的三个层次:短期、中期和长期。Yiandlangford(2006)提出一种可估计风险分布的安全规划方法理论有助于安全风险评估。Goh和Chua(2009、2010)提出了一种基于案例的施工安全风险评估推理方法,旨在利用以往的风险评估和事故案例,提高新危害识别的效率和质量。

多种创新技术被用于提高施工安全培训水平。如西班牙裔建筑工人的计算机安全培训(CBT)(Evia,2011)。虚拟现实技术被用于开发一个基于游戏技术的安全培训平台,以促进建筑工厂运营的安全(Guo等人,2012年)。Teizer等人(2013)提议集成实时位置跟踪和3D沉浸式数据可视化技术,改善钢铁工人在安全和生产力方面的教育和培训。另一个研究领域是使用技术促进实时安全信息的收集和监控,这些技术包括差分全球定位系统(DGPS)、稀疏点云、传感器、遥感和射频识别(RFID)等。

安全知识管理也是施工安全的一个重要领域。例如,Hadikusumo和Rowlinson(2004年)设计了安全流程工具以捕获施工安全危害和安全工程师要求的安全措施。为了调查建筑行业如何采用安全知识管理策略,Hallowell(2012年)对美国地理位置分散的总承包商样本进行了11个案例研究。Ding等人(2012)利用施工图开发了一个知识库,为地铁项目的风险识别提供便利。

5.2专题讨论

(1)个体特征影响

不安全行为会导致安全事故,而安全态度影响不安全行为。为了改变从业人员的安全态度,Tam等人(2001)应用了基于强化理论的态度变化模型。Conchie等人(2011)研究了信任和不信任与安全领导间的关系。Larsson和Torner(2008)研究了哪些心理氛围可能影响安全行为。建筑工人感知危险的能力与安全性能有可靠的关系。世卫组织调查了施工人员的特征与其识别安全标志和符号能力之间的关系。Yi等人(2012)提出了减少施工现场事故的配色方案。一些研究集中在工人群体之间的比较,例如邹和张(2009)比较了中国和澳大利亚工人的安全风险认知。

(2)组织特征影响

施工人员的群体/组织特征通常涉及安全文化、安全氛围、工人之间的关系以及在施工安全中的不同作用。安全文化的大多数定义都包含了一个群体所共有的信念、价值观和态度(Yule,2003年)。人们认识到,安全文化对施工现场工人的安全起着重要作用(Choudhry等人,2007年a)。安全文化可以在三个层级间进行比较:最高管理者,监管人员和一线工人。安全氛围是指组织成员对其工作环境和组织安全政策的共同看法。安全氛围与个人特征之间存在显著的统计学关系,包括性别、婚姻状况、教育程度、抚养家人数、安全知识、饮酒习惯、直接雇主和个人安全行为。安全意识、安全能力和安全沟通会影响安全氛围。施工安全受到个人和组织内部复杂相互关系的影响,政治技能是管理中最重要的技能之一。

许多研究强调了业主、设计师、总承包商、分包商和工长等不同主体在施工安全管理中所起的作用。Smith和Roth(1991)讨论了合同文件和过去的法院判决如何影响业主的安全责任。Hinze和Wiegand(1992)评估了设计师的决策范围,并对建筑工人的安全进行了具体考虑。Toole(2002)强调,应根据设计人员、总承包商和分包商的能力分配具体的现场安全责任,以消除施工事故的根本原因

5.3研究发现

(1)研究角度

主要研究角度为管理驱动和技术驱动两类。前者认为管理绩效能有效保障施工安全,通常涉及到安全氛围、安全文化、工人的能力或行为、风险源管理等。后者关注如何采用不同的技术,确保施工现场的安全。由于犯错是人为的且无法提供一个理想的没有人为错误的安全管理系统,各种创新技术可以作为及时识别和处理人为错误的最后障碍,最终防止施工事故发生。两类角度相互促进、作用互补。

(2)研究趋势

研究趋势为单一手段向多元手段发展,直接原因向根本原因发展。如早期的仅对安全事故做简单统计分析、对某些工作行为做直接测量;中期发展到对人员特征进行广泛研究;再发展到对组织特征进行研究。

(3)创新技术应用

建筑工程往往是在非结构化和不断变化的环境中进行建设的,其复杂性和困难与生俱来。因此,不能完全排除施工现场的安全隐患或风险。创新的技术应用可以成为防止工人在存在安全风险的环境中受伤的中间解决方案,如图9所示。创新技术的应用在近十年来呈快速增长态势。这说明了越来越多的研究人员认识到创新技术的有效性。由于各种创新技术的功能是不同的,所以往往是各种创新技术的综合应用。

(4)安全信息流

建筑行业的安全管理方式已从被动型转变为主动型,安全信息流在这一变化中起着关键作用。主动的安全管理要求安全信息流更加顺畅和高效。施工安全管理基本上是一个涉及信息收集、传递、存储、分析、估计、可视化和响应的安全信息流过程。可以采用各种创新技术来帮助管理安全信息流,如用射频识别(RFID)、激光扫描、传感器和全球定位系统(GPS)来收集身份信息、位置信息和环境信息等。利用无线网络和宽带将安全信息及时传送到正确的地点和人员。将分析技术(如数据挖掘、地理信息系统(GIS)和增强现实)和可视化技术(如三维、4D、虚拟现实和建筑信息建模(BIM))结合起来,对安全信息进行分析、可视化安全结果,以指导施工。

5.4研究局限

(1)缺乏不安全行为监控:探索不安全行为发生的监控方法非常必要。考虑到不安全行为监测的复杂性和困难性,人工方法不足以完成监测任务。因此,信息和通讯技术的应用至关重要。

(2)缺乏用安全氛围预测事故的研究:安全氛围作为一种先导性指标或前兆,对及时预测施工现场事故具有很大的潜力。

(3)忽视工程/公司规模与施工安全的定量关系识别:研究发现小企业安全绩效较差,但仅为案例研究,未能探索其数量关系。

(4)任务层面缺乏施工安全研究:任务与工人的具体行为、材料、施工方法、设备/工具和工作环境有关,这些都是施工安全的直接因素。因此,确保各项任务的安全是子项目、项目、公司和行业安全的前提。

(5)过分集中于建筑工程和施工阶段:88%的研究集中在建筑工程,只有29项研究专注于非建筑项目,如地下工程、道路工程、桥梁工程、管道工程等。可以从合同差异、竞争和价格、新施工理念和施工全球化等方面研究施工安全。

(6)施工安全技术创新应用不足:在63项研究中,共考虑了21种创新技术(如BIM、GIS、传感器、RFID和虚拟现实)用于施工安全管理。这些创新技术应用大多仍处于学术研究阶段。在施工安全管理中很少有创新技术应用的实践,更不用说大规模的工业应用了。研究人员和从业人员要共同努力,探索从施工安全研究向施工安全实践转化的有效途径。

推荐人:张羽

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