基于人因可靠度分析的工程设计与施工不安全行为关联机理研究

Although many research results proved that building design is considered as a key driver of unsafe behaviors, the leading indicator of construction accidents, promoting prevention through design remains a challenge in practice. The difficulty is in lieu of two main reasons. First, the stakeholder cannot be convinced for the importance of prevention through design based on statistical correlations and existing models. Second, suggestions of design for construction safety cannot be implemented in practice. In order to bridge these gaps, this study will develop a causal model of human error in construction (CMHE-C) based on human reliability analysis methods to delineate the relationships between various performance shaping factor (including working environment) and human error in the construction industry. Further, cognitive work analysis and a special-temporal simulation approaches will be also utilized to effectively calculate the probability of cognitive failure as the mediator of relationship between design and human error. Lastly, benchmarking analysis will be used to extend and validate the CMHE-C as the final outcome of this research. The proposed CMHE-C will theoretically demonstrate the mediation effect of human cognition on the relationship between working environment and unsafe construction behaviors. Practically, CMHE-C can be used to predict human error in the construction industry. The developed algorithm to simulate the complicated relationships and calculate the probability of cognitive failure will be the foundation for future studies.

尽管大量的研究表明工程设计是导致人的不安全行为进而引发事故的重要原因，但是实践中要求项目干系人在工程设计阶段考虑施工安全（安全设计）仍有很大的困难，原因有二：1）根据现有的理论模型与统计关联数据，项目干系人仍无法清楚了解工程设计与施工不安全行为的关联机理；2）现有的安全设计建议无法在设计实践中具体落实。为解决这些问题，本课题首先在人因可靠度分析的方法基础上，采用算法针对真实数据构建建设工程人误致因模型。其次，结合认知工作分析、所开发的仿真技术与实验结果来计算与施工行为相关的认知失效概率。最后，以对标分析技术为支撑详细定义评价工作环境的基准与计算人误概率修正因子，扩展建设工程人误致因模型作为本课题的最终成果。此模型在理论上将揭示认知失效在工程设计导致人误的调节作用机理，在实践中可作为预测施工不安全行为概率的工具。课题所开发用于计算认知失效概率的仿真技术可作为后续研究的科学基础。

尽管大量的研究表明工程设计是导致人的不安全行为进而引发事故的重要原因，但是实践中要求项目干系人在工程设计阶段考虑施工安全（安全设计）仍有很大的困难，原因有二：1）根据现有的理论模型与统计关联数据，项目干系人仍无法清楚了解工程设计与施工不安全行为的关联机理；2）现有的安全设计建议无法在设计实践中具体落实。本课题的具体工作及成果包括：1）基于CREAM方法的前因后果追溯关系，根据建设工程特点和与行业专家的访谈，对变量关系和定义进行修正，构建了基础理论人因失误模型；2）使用工程实际安全检查数据，经过数据映射后基于上述变量体系进行贝叶斯结构学习，经过专家验证后，建立基于工程实际的人因失误模型；3）基于模型的网络结构，使用实际数据做贝叶斯参数估计，计算人的不安全行为和其他路径节点的条件发生概率；量化各个起始变量对人的不安全行为的影响力大小，通过绝对数据和相对大小证明设计对人的不安全行为有重要的影响；计算每条路径的影响力大小，通过交叉对比分析获取设计影响行为的关键路径，详细解释影响的机理。4）从认知心理学角度探讨验证了工作环境、认知能力对不安全行为的影响，分别构建了“认知-行为”、“工作环境-认知”两个系统动力学模型，扩展建设工程人误致因模型作为本课题的最终成果。此模型在理论上将揭示工程设计通过认知失效导致人误的作用机理，在实践中可作为预测施工不安全行为概率的工具。课题所开发用于计算认知失效概率的仿真技术可作为后续研究的科学基础。