馮凱梁?

摘 要：為克服在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)區(qū)域存在施工飛地區(qū)域的特殊環(huán)境下傳統(tǒng)人工監(jiān)控管理方式的缺陷，結(jié)合RFID技術(shù)建立了一套基于人機(jī)交互的施工飛地人員監(jiān)控方式，并在某分期建設(shè)的工業(yè)項(xiàng)目施工案例中筑起一道智能監(jiān)控圍欄?？煽啃圆⒙?lián)模型與串聯(lián)模型分析研究結(jié)果表明：通過(guò)該系統(tǒng)的使用，將傳統(tǒng)人工監(jiān)控87.5%的可靠性提升至人機(jī)交互監(jiān)控98.6%的可靠性，能夠從本質(zhì)上提升施工飛地人員安全管理水平。

關(guān)鍵詞：RFID;智能圍欄;施工飛地;人機(jī)交互;人員監(jiān)控;安全管理

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2019）06-00-03

0 引 言

為解決高效用地與分階段開(kāi)發(fā)之間的矛盾，在后期擴(kuò)建過(guò)程中形成了邊施工邊生產(chǎn)的“廠中（施工）場(chǎng)”建設(shè)模式，即在已建成投產(chǎn)的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，存在獨(dú)立施工區(qū)域（施工飛地）。該模式應(yīng)重點(diǎn)考慮合理的分階段規(guī)劃布局，一方面，要求飛地施工過(guò)程避免為周圍生產(chǎn)環(huán)境帶來(lái)諸如施工震動(dòng)或沉降位移等負(fù)面影響;另一方面，盡量減少生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及施工建設(shè)過(guò)程中的人機(jī)材運(yùn)輸沖突。其中，由于生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及安全消防的要求，施工飛地區(qū)域通行道路無(wú)法全封閉，導(dǎo)致施工飛地作業(yè)人員不可避免需穿越生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)區(qū)域，因此存在人員管理重大安全隱患。若作業(yè)人員誤入生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)域，則不利于人身安全及安全保密，因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)施工作業(yè)人員通行路線，并采取有效監(jiān)控措施。

Motowidlo（1994）認(rèn)為個(gè)體行為具有較強(qiáng)的波動(dòng)性，人員安全行為難以完全受到安全規(guī)章操作等制度的絕對(duì)約束，因此需采取多種監(jiān)控管理手段[1]。傳統(tǒng)施工飛地通過(guò)安排專員在班前按既定路線帶隊(duì)進(jìn)入施工飛地，并在作業(yè)期間時(shí)刻監(jiān)督人員進(jìn)出施工飛地情況。由于作業(yè)人員進(jìn)出頻繁，傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率低下。隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人超市與人臉識(shí)別等領(lǐng)域開(kāi)始利用智能制造技術(shù)彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式的缺陷。S.Chae等（2010）利用無(wú)線射頻RFID技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)安全距離，預(yù)防碰撞事故[2];

英國(guó)Ekahau公司在地下礦井隧道施工中采用實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)RTLS進(jìn)行人員緊急事故預(yù)防及救援;加拿大魁公司利用RFID技術(shù)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)貴重機(jī)具，以防盜竊遺失;芬蘭ELKU公司利用RFID技術(shù)建立門禁系統(tǒng)，以授權(quán)施工作業(yè)人員進(jìn)出[3-4]。

本文針對(duì)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)存在施工飛地區(qū)域的特殊環(huán)境，為避免傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式缺陷，結(jié)合RFID技術(shù)筑起一道智能監(jiān)控圍欄，建立了基于人機(jī)交互的施工飛地人員監(jiān)控方式，以加強(qiáng)施工飛地人員安全管控的可靠性。

1 研究理論

1.1 施工飛地作業(yè)危險(xiǎn)源辨識(shí)在施工安全管理領(lǐng)域，無(wú)論人員還是設(shè)備都無(wú)法做到本質(zhì)安全，筆者通過(guò)實(shí)踐觀察法分別從人員不安全行為與設(shè)備不穩(wěn)定情況兩個(gè)角度歸納危險(xiǎn)源，見(jiàn)表1所列，提出了人機(jī)交互且可互相彌補(bǔ)的RFID智能圍欄人員監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 人機(jī)交互可靠性理論[5]

在生產(chǎn)企業(yè)中，可靠性是指成品或系統(tǒng)在計(jì)劃規(guī)定的條件和時(shí)間范圍內(nèi)，保證功能與價(jià)值的實(shí)現(xiàn)水平。在施工現(xiàn)場(chǎng)，可靠性指根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)合理分配作業(yè)人員、施工機(jī)械、工程設(shè)備及材料等，確保施工過(guò)程的整體連續(xù)性及安全可靠性，因此本文將可靠性應(yīng)用于評(píng)價(jià)施工飛地作業(yè)人員的人機(jī)交互監(jiān)控水平。在上世紀(jì)30年代，學(xué)者們就已利用概率理論、分析影響因素、建立評(píng)價(jià)模型指標(biāo)等方法研究可靠性，其中基于物理原理的串聯(lián)模型與并聯(lián)模型能夠有效評(píng)價(jià)基于人員不安全行為與設(shè)備不穩(wěn)定情況的施工飛地作業(yè)危險(xiǎn)源可靠性水平。

1.2.1 人機(jī)交互并聯(lián)模型基于施工飛地作業(yè)危險(xiǎn)源辨識(shí)，主要采用兩種方式實(shí)施作業(yè)人員監(jiān)控，一方面，傳統(tǒng)人為監(jiān)控的可靠性會(huì)受到人員不安全行為的影響;另一方面，RFID設(shè)備監(jiān)控的可靠性受設(shè)備不穩(wěn)定情況的影響。并聯(lián)模型認(rèn)為只有當(dāng)人機(jī)管控同時(shí)處于失效狀態(tài)時(shí)，可靠性水平才失效。

假設(shè)：傳統(tǒng)人為監(jiān)控與RFID設(shè)備監(jiān)控在一定時(shí)間下的可靠性分別為P人（t）與P機(jī)（t），可靠性失效的概率分別為R人（t）與R機(jī)（t）。單一傳統(tǒng)人為監(jiān)控可能引起的事故與風(fēng)險(xiǎn)概率為R人（t）=1-P人（t）;單一RFID設(shè)備監(jiān)控可能引起的事故與風(fēng)險(xiǎn)概率為R機(jī)（t）=1-P機(jī)（t）;在一定時(shí)間范圍內(nèi)，人機(jī)交互可靠性失效風(fēng)險(xiǎn)的總概

假設(shè)單一傳統(tǒng)人為監(jiān)控與RFID設(shè)備監(jiān)控的可靠性均為90%，則通過(guò)人機(jī)交互的并聯(lián)模型可將單一監(jiān)控狀態(tài)的可靠性從90%提升至人機(jī)交互的99%。

1.2.2 作業(yè)流程串聯(lián)模型

施工飛地RFID智能圍欄人員監(jiān)控需經(jīng)歷進(jìn)場(chǎng)教育培訓(xùn)、開(kāi)發(fā)通道定位及飛地區(qū)域監(jiān)控等3個(gè)作業(yè)流程，要求整體達(dá)到連續(xù)可靠的水平。串聯(lián)模型認(rèn)為作業(yè)流程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)處于失效狀態(tài)則可靠性水平失效。

定義：施工飛地作業(yè)人員需經(jīng)過(guò)n道工序，每道工序的可靠性分別為：P1，P2，…，Pn，總體可靠性為P總，那么P總。

假設(shè)：施工飛地作業(yè)人員需經(jīng)歷3個(gè)過(guò)程，平均每一過(guò)程的可靠性水平P=90%，則P總=P1×P2×P3=72.9%。人員監(jiān)控只有在每一個(gè)環(huán)節(jié)下保證人與機(jī)均達(dá)到一定的可靠性水平，才能使整個(gè)系統(tǒng)處于接近100%安全穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

2 研究應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目背景

某工業(yè)項(xiàng)目劃分為兩期建設(shè)，施工總平面布置如圖1所示。在全廠圍墻紅線內(nèi)，西側(cè)為一期工程已建生產(chǎn)區(qū)域，東側(cè)為二期工程擬在建主要施工區(qū)域;二期工程擴(kuò)建施工區(qū)域內(nèi)有施工飛地A（循環(huán)水站）與施工飛地B（罐區(qū)）;在二期工程?hào)|南角設(shè)置主要進(jìn)出施工大門禁，并在主要施工區(qū)域、施工飛地A及施工飛地B設(shè)置3個(gè)小門禁;根據(jù)生產(chǎn)裝置區(qū)域規(guī)定，作業(yè)人員從二期主要區(qū)域小門禁走出后，須按規(guī)定依照箭頭路線途徑生產(chǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域，進(jìn)入施工飛地A及施工飛地B兩個(gè)小門禁。若工人離開(kāi)工地也必須按此線路返回。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

為防止施工飛地作業(yè)人員離開(kāi)二期工程在建施工主要區(qū)域，在開(kāi)放生產(chǎn)區(qū)域防止未按規(guī)定路線行走至施工飛地區(qū)域，及隨意離開(kāi)施工飛地區(qū)域，文中將基于人機(jī)交互的施工飛地RFID智能圍欄人員監(jiān)控劃分為進(jìn)場(chǎng)登記教育、開(kāi)發(fā)通道定位、飛地區(qū)域監(jiān)控環(huán)節(jié)，監(jiān)控對(duì)象與實(shí)現(xiàn)功能見(jiàn)表2所列。

2.3 應(yīng)用結(jié)果

為了驗(yàn)證基于人機(jī)交互施工飛地RFID智能圍欄人員監(jiān)控可靠性的提高效果，在采用該監(jiān)控系統(tǒng)前，采用人工觀察法對(duì)傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式的可靠性進(jìn)行評(píng)估，即在為期一周的時(shí)間內(nèi)對(duì)進(jìn)出施工飛地發(fā)生的類似報(bào)警事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：累計(jì)觀察人員行為800次，實(shí)際發(fā)生類似報(bào)警事件100次，包括查出人員冒用安全帽20次、開(kāi)放通道區(qū)域逗留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)20次、開(kāi)放通道區(qū)域內(nèi)不按規(guī)定路線行走30次，誤闖未授權(quán)區(qū)域20次及管理人員未察覺(jué)報(bào)警事件10次，與人員不安全行為的危險(xiǎn)源辨識(shí)類型基本一致，因此傳統(tǒng)人工監(jiān)控方式的風(fēng)險(xiǎn)為12.5%=（100/800）×100%，可靠性為87.5%=1-12.5%。當(dāng)采用基于RFID設(shè)備人機(jī)交互RFID智能圍欄進(jìn)行人員監(jiān)控后，各報(bào)警發(fā)生率統(tǒng)計(jì)情況及可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3所列，整體可靠性從人工監(jiān)控的87.5%提升至人機(jī)交互的98.6%，說(shuō)明基于人機(jī)交互的施工飛地RIFD智能圍欄人員監(jiān)控系統(tǒng)能夠大幅提升安全可靠性。

3 結(jié) 語(yǔ)

為解決工業(yè)項(xiàng)目分期分階段實(shí)施存在的矛盾，克服生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)存在施工飛地區(qū)域的特殊環(huán)境下傳統(tǒng)人工監(jiān)控管理方式的缺陷，本文結(jié)合可靠性評(píng)估的并聯(lián)模型與串聯(lián)模型原理，引入RFID技術(shù)建立了一套基于人機(jī)交互的施工飛地人員監(jiān)控系統(tǒng)。以某分期建設(shè)的工業(yè)項(xiàng)目施工作為案例，研究結(jié)果表明：人員監(jiān)控可靠性水平從人工監(jiān)控的87.5%提升至人機(jī)交互監(jiān)控的98.6%，能夠從本質(zhì)上提升施工飛地人員安全管理水平。未來(lái)將在3個(gè)方面展開(kāi)研究：從更多角度分析人員不安全行為及設(shè)備不穩(wěn)定因素情況，在多樣的環(huán)境下擴(kuò)展應(yīng)用該套人機(jī)交互人員監(jiān)控系統(tǒng);將分期建設(shè)的人員施工飛地管理思路應(yīng)用于生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的日常維修管理，并推廣至全廠生產(chǎn)區(qū)域使用;將人機(jī)交互衍生至人工智能，從而推進(jìn)工程建設(shè)領(lǐng)域安全智能制造水平。

參 考 文 獻(xiàn)

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