文｜上海隧道工程有限公司 袁永

城市化進程在近三十年內發(fā)展迅速，早在80年代城市化更多的是道路和房建，一座高架一座高樓足以成為城市的標志；如今城市化不僅僅指道路、房建的發(fā)展，隨著工業(yè)技術、建造技術、新材料、5G、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型科技的快速興起，房建及市政工程建設被新型技術賦能升級，才得以滿足人們更多的生活需求。然而，在建設施工中安全管理的數(shù)字化步伐緩慢，我們如何全面總結安全管理的難點痛點、如何利用眾多安全管理數(shù)據(jù)、如何利用現(xiàn)代數(shù)字化技術提升安全管理水平。本文從以上幾點，淺要分析數(shù)字化在施工安全管理中的作用及決策、控制安全管理。

1 施工企業(yè)安全生產管理的重要性

作為施工企業(yè)特別是隧道、橋梁等高危施工項目，安全第一一直是施工項目的第一原則；但由于施工的復雜性和系統(tǒng)性，涉及人為因素、機械設備、材料人員、電氣裝備、地理環(huán)境、氣候環(huán)境等等因素，導致我國施工領域安全問題頻出，對建設項目的管理造成巨大的影響和阻礙。如何將龐大的項目中眾多影響因素統(tǒng)籌考慮，來不得半點疏忽，單靠人力是遠遠不夠的；我們需要應用數(shù)字化技術提高安全施工的質量和效率。

1.1 國家安全生產管理

在2020年4月10日，中共中央總書記、國家主席習近平就安全生產作出過重要指示。習近平強調，生命重于泰山。各級黨委和政府務必把安全生產擺到重要位置，絕不能只重發(fā)展不顧安全，更不能搞官僚主義和形式主義。必須要針對安全生產事故的突出問題和主要特點，強化風險過程防控，同時狠抓各層級的整改落實，從根本上消除事故隱患，有效遏制重特大事故發(fā)生。

安全生產、安全施工是發(fā)展不可逾越的紅線，中央人民政府、國務院安全生產委員會、住房和城鄉(xiāng)建設部等每年都會對安全生產做出相關政策法規(guī)、標準規(guī)范，并統(tǒng)計每年全國各省市的安全生產事故并信息公開。國家政策嚴格把控生產安全，穩(wěn)步推進國家發(fā)展。

1.2 安全事故統(tǒng)計分析

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展模式的演變，城鄉(xiāng)建設的建筑數(shù)量和規(guī)模也隨之增大。近幾年來建筑業(yè)生產總值持續(xù)攀升，已成為我國國民經(jīng)濟的支柱性產業(yè)。然而，建筑安全事故卻成為限制建筑行業(yè)更快更穩(wěn)發(fā)展的重要障礙。自2009年起，建筑行業(yè)事故起數(shù)已超過煤礦，成為工礦商貿事故最多的行業(yè)，其主要事故類型有：高空墜落、土方基坑坍塌、物體打擊、施工機械傷害、起重機械傷害、車輛傷害、中毒和窒息、火災和爆炸等類型事故。建筑安全事故一旦發(fā)生勢必導致停工整頓、安全調查、名譽受損等等問題。

據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部公布的數(shù)據(jù)，在2009年到2019年十年間，共計發(fā)生6656起安全事故，總死亡人數(shù)高達8040 人，平均每天發(fā)生1.8 起安全事故并死亡2.2 人。在2015年到2019年間事故起數(shù)及事故死亡人數(shù)呈明顯增長趨勢。

建筑安全事故的發(fā)生具有偶然性、隨機性、不確定等特征，使得建筑業(yè)事故率遠高于其他行業(yè)。因此，探討建筑行業(yè)安全事故的起因，利用大數(shù)據(jù)分析事故的發(fā)生概率，對開展建筑活動的施工管理預防事故的發(fā)生具有重大意義。

2 施工安全管理的現(xiàn)狀分析

2.1 建筑施工場地環(huán)境復雜

施工企業(yè)特別是綜合性施工企業(yè)，施工范圍包括房建、道路、橋梁、隧道等民用市政工程。作為市政工程建設與其他建設項目的最大區(qū)別在于施工環(huán)境極其復雜多變，涉及穿山公路跨海隧道高空作業(yè)等極端環(huán)境。露天作業(yè)要時時關注氣候條件，地下空間作業(yè)不僅要關注水土條件更要關注周圍土地管道等的影響，技術要求嚴格的同時，管理要做到精細化、綜合化、責任化。

2.2 安全意識薄弱和專業(yè)技術缺乏

在實際施工中，施工人員是工程施工的最主要參與方，對工程質量、建設安全起到?jīng)Q定性的作用。隨著社會勞動人口的變化，老年人口比重逐漸上升，年輕人大多不愿從事施工一線的實際勞動工作，同時施工企業(yè)一般無法高價聘用文化程度較高的年輕勞動者，只能選用勞動成本低廉的農民工，這些人中很少有對市政工程的安全有深刻的認識；在上崗工作時沒有經(jīng)過專業(yè)的技術培訓和指導，缺乏足夠的安全防范意識。

2.3 缺乏有效的安全管理制度

對整個施工過程而言，安全管理制度不僅僅是約束施工人員行為，更是保證其在施工過程中能夠做好相應的安全措施，還能夠為安全管理人員提供行為依據(jù)和準則，因此健全合理的安全管理制度對安全施工起著重要的作用。現(xiàn)階段，安全管理制度存在以下幾個方面的問題：第一，項目施工安全管理雖有“一把手”負責制，但有部分企業(yè)領導為追求工期和成本，一再壓低施工安全紅線，導致工程施工如履薄冰，存有僥幸心理。第二，安全管理需專業(yè)的人員擔任，而在施工項目中有很多安全人員是臨時充當，甚至是毫無工程經(jīng)驗的人員；原因就是懈怠安全管理，認為安全管理很簡單。第三，施工作業(yè)需專業(yè)人員旁站，作業(yè)前需專家審批判定安全等級，這也是現(xiàn)階段施工安全管理缺少的常見流程。

2.4 各應用場景缺乏精細化的安全管理措施

安全管理涉及整個項目的實施鏈，從規(guī)劃咨詢、勘察設計、采購、施工、運維等各個環(huán)節(jié)；在施工過程中，涉及地域環(huán)境、水文地質、人材機料法環(huán)、管理模式等等細節(jié)因素。要想對施工安全做到心中有數(shù)，必須對整個項目的各個環(huán)節(jié)、各個細節(jié)都把控到位。而在目前施工管理的項目中，尚未形成復雜系統(tǒng)的精細化的施工安全管理指導。

2.5 對人的不安全行為管理力度較弱

根據(jù)施工事故致因理論分析，認為人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是導致事故發(fā)生的直接原因，但是物的不安全狀態(tài)需要人時刻識別和管控，因此人的不安全行為是施工事故最主要的原因。再深入分析，人的不安全行為是由多種因素造成的，而且復雜多變。近年來，國內外的管理學學者和心理學學者都從不同角度對人的不安全行為開展了大量研究。來自河海大學的居婕等人研究了建筑工人不安全行為影響因子分析及控制措施，他們從影響度和被影響度角度，用矩陣分析方法來識別每個影響因素對建筑施工現(xiàn)場工人不安全行為的影響程度，通過影響度分析、原因度分析、中心度分析判定人的不安全行為的影響程度，同時也針對這些個人因素提出了相應的控制措施。來自中國地質大學（北京）工程技術學院的劉超等人，基于層次分析法對電力企業(yè)員工安全素質測評指標體系進行相關研究，研究表明安全素質的首要因素是人的安全能力，其次是人對安全知識的掌握程度，安全心理素質和安全生理素質被放在非重要影響因素。除此之外，中國礦業(yè)大學的殷文韜等人也對煤礦企業(yè)員工的不安全行為影響因子做分析研究；來自江蘇大學安全工程系的張艷姿等人對企業(yè)員工不安全行為影響因素量表做了初步開發(fā)。眾多人為不安全行為的研究說明人的不安全行為是施工安全事故的最主要原因。遺憾的是，由于數(shù)據(jù)采集的困難，目前這些研究尚還停留在初級階段，對于實際工程中人的不安全行為管理缺少實踐論證。

3 數(shù)字化助力施工安全管理

目前，施工企業(yè)的信息化水平還處于較低階段，監(jiān)管體系、數(shù)字化設備存在很大不足，無法及時精準地排除安全隱患，降低安全事故發(fā)生率。在施工企業(yè)中應用先進的數(shù)字化技術，如BIM 數(shù)字孿生技術、大數(shù)據(jù)、AIoT 等，深度結合建造施工技術及管理模式，打造智慧工地，利用環(huán)境傳感器、信息傳感器、視頻偵探器等對施工信息、人為信息和資源進行采集、整合及分析，可有效把控施工現(xiàn)狀，將相關數(shù)據(jù)傳遞到智慧工地服務平臺。相關監(jiān)管部門可通過手機、PAD、PC 等終端對施工現(xiàn)場進行全方位監(jiān)督，可及時有效地進行安全施工管理。

3.1 數(shù)字孿生技術

伴隨著我國計算機和通信技術的迅速發(fā)展，BIM 技術在建筑施工安全管理中得到普遍應用，但在市政等工程中BIM 技術的應用較少，原因在于建筑工程中具有標準構件庫，而對于市政工程由于構件的多樣化，尚未形成市政BIM。但國內大型施工項目在業(yè)主要求的情況下，市政BIM 技術也有相關應用，BIM 技術能夠靈活地應用計算機實現(xiàn)工程項目建設的模擬化、三維、多維立體化地呈現(xiàn)，可演練整個施工過程的各個細節(jié)和流程。

在施工階段用BIM 技術搭建的信息平臺，可用于施工項目的安全管理。BIM 技術信息平臺的系統(tǒng)化可將項目施工過程中的信息實時反饋到各個施工部門及單位，由此達到各部門間的互檢互查和模擬施工，進一步提高整個施工過程的安全管控的工作效率和精準度。BIM 技術在施工安全管理中的應用可有效提高辨識危害因素、合理劃分危險區(qū)域、施工作業(yè)面沖突管理、數(shù)字化安全培訓、安全管理虛擬化操作等。

3.2 數(shù)字采集設備

數(shù)字化施工管理設備作為信息的采集端，遍布施工現(xiàn)場的各個部位，如：施工人員、塔吊、深基坑、模板工程、支架工程等。

安全帽作為施工現(xiàn)場人員的防護設備，是每一位進入施工現(xiàn)場的人員必須佩戴的；傳統(tǒng)安全帽較為普通，基本采用一定硬度及減震材料即可，智慧安全帽在傳統(tǒng)安全帽的基礎上集合了無線通信技術、語音傳輸技術、BIM 技術、定位技術、一對一識別技術等。管理人員可通過安全帽掌握施工現(xiàn)場人員的分布情況，并可隨時調動。根據(jù)施工進度情況通過BIM 技術可計算出施工現(xiàn)場不同級別的安全隱患區(qū)域，結合施工現(xiàn)場人員的分布，可重點監(jiān)控，防范安全事故發(fā)生；對于級別較高的安全隱患區(qū)域，如當施工人員處于這樣的危險區(qū)域，安全帽會發(fā)出警報，很大程度上保證了作業(yè)人員的生命安全。

在施工現(xiàn)場亦有其他應用場景，例如深基坑支護、模板工程、支架工程中的錨桿傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等對施工中重要分布分項工程進行實時監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，有效及時確認安全隱患的作業(yè)。

3.3 安全管理監(jiān)管平臺

安全管理監(jiān)管平臺是將智能安全帽、塔吊黑匣子、力學傳感器、視頻監(jiān)控、圖像識別、人的不安全行為等采集端的數(shù)據(jù)進行分析、展示、預警的平臺。安全管理監(jiān)管平臺是多方位、全閉環(huán)安全管理平臺。

（1）建立全方位數(shù)字化監(jiān)管平臺

現(xiàn)在的大多數(shù)施工企業(yè)已基本建立相對完善的安全管理制度，有些施工單位安全管理制度厚達上千頁，而對于工況更加復雜的工程項目，分部分項工程的施工工序更是有嚴格的安全監(jiān)管制度，在這類高危施工工序開展前都有安全作業(yè)交底工作。但，如何能夠將制定的管理制度落到實處，讓每一位施工員工都嚴格按照執(zhí)行呢？這是在數(shù)字化轉型中必須解決的問題，需要利用圖像識別、人的行為軌跡識別等數(shù)據(jù)采集方式為企業(yè)創(chuàng)造更多的監(jiān)管手段，嚴格把控施工項目的每一位參與人員的違規(guī)行為、嚴格規(guī)范機械設備作業(yè)流程，降低施工事故的發(fā)生幾率。

（2）PDCA 閉環(huán)迭代監(jiān)管機制

由美國質量管理專家休哈特博士提出的PDCA 循環(huán)，被戴明采納并普及，所以也稱戴明環(huán)。PDCA通常用于全面質量管理，有效保障的質量管理的階梯式上升模式。目前，安全管理的模式依然停留在安全交底的模式，沒有計劃性更沒有檢查、處理的效果，通常是遇到事故才進行安全檢查和處理，一般的安全檢查知識為了應付上級領導，尚未形成系統(tǒng)性的安全管理模式。將PDCA 用于全面施工安全管理，借助數(shù)字化技術進行周而復始的迭代，為全面施工安全管理提供有效的管理機制。

（3）安全行為監(jiān)控平臺

傳統(tǒng)的安全管理基本停留在制度管理、人員培訓、施工交底的層面，少有安全管理深入到人的行為管理。根據(jù)分析，施工工人的不安全行為影響因素大約有13 個，根據(jù)影響因素對個人的影響程度建立影響因素關系矩陣。據(jù)此，將每個施工工人的安全行為影響矩陣作為數(shù)字化工人體征。在安全行為監(jiān)控平臺中，根據(jù)外界環(huán)境等因素，可判斷施工工人的安全施工承受度，進而進行數(shù)字化人為因素管控。

3.4 建立和加強施工建設人員知識培訓

在國內經(jīng)濟大循環(huán)因素驅動下，施工企業(yè)面臨大量生產任務，可能會出現(xiàn)部分分包隊伍人員在非專業(yè)培訓后就進場作業(yè)，也有一些人員長期在一線施工，容易忽視現(xiàn)場的安全隱患，違規(guī)操作后造成比較嚴重的安全事故。建立數(shù)字化施工人員安全知識培訓，并進行定期評價打分，為每一個現(xiàn)場作業(yè)人員、管理人員繪制安全畫像，有的放矢地監(jiān)管，使得現(xiàn)場安全管理制度能落到實處；同時可用VR 等形式對施工工人進行定期教育，以身臨其境的方式進行培訓學習，增強人員的安全隱患感知度。

3.5 建立施工安全標準化

施工安全標準化是指在一定領域范圍內從事施工的最佳秩序，是指導安全施工的最可靠的依據(jù)。施工安全標準化是根據(jù)現(xiàn)代安全施工管理的理論進行編制的，是進一步實現(xiàn)安全管理制度及操作的規(guī)程。同時，施工安全標準化是企業(yè)數(shù)字化安全管理和考核的有效依據(jù)。

4 結語

在數(shù)字轉型下的施工企業(yè)，安全的管理將顛覆以往的管理理念；安全管理將是集成和協(xié)同各個施工環(huán)節(jié)并及時做出決策的管理系統(tǒng)，具有全面性、協(xié)同性、針對性和決策性的管理措施。未來智慧工地、數(shù)字化工人、數(shù)字孿生、監(jiān)控平臺、大數(shù)據(jù)分析等技術將極大避免事故的發(fā)生。