© Володина Анастасия, ЭФ МГУ
Большинство предшествующих моделей, анализирующих взаимосвязь между инвестициями в технику безопасности и уровнем безопасности строительных проектов, по мнению авторов, абсолютно нереалистичны, поэтому они используют агент-ориентированную модель, так как она больше соответствует действительности. Это исследование использует нетрадиционный подход к изучению показателей безопасности на строительной площадке как результату сложной системы, определяемой взаимодействием между стройплощадкой, отдельными рабочими, а также различными уровнями инвестиций в технику безопасности. Вместо того чтобы сосредоточиться на поиске абсолютной взаимосвязи между инвестициями в безопасность и уровнем безопасности, авторы определяют, как различные способы инвестирования в технику безопасности, при учете взаимодействия с различными параметрами, такими как человек и экологические факторы, могут повлиять на уровень безопасности. В результате появляется возможность определить экономически эффективные инвестиции в технику безопасности в рамках различных сценариев строительства.
Исследование началось с проведения анкетирования. Были разработаны два типа анкет: для менеджеров по охране труда и технике безопасности и для строителей. Анкеты были отправлены 200 респондентам из 9 различных строительных проектов в Гонконге со сходными характеристиками, 134 анкеты были возвращены в течение одного месяца, 74 от менеджеров и 60 от строителей.
С помощью анкетирования было получено три вида информации:
- характеристики проекта (тип проекта, размер, стоимость и год завершения строительства);
- характеристики инвестиционной безопасности (число менеджеров по охране труда, приобретение средств для обеспечения безопасности, заработная плата, выплачиваемая менеджерам по охране труда);
- показатели эффективности безопасности (количество несчастных случаев со смертельным исходом).
Агент-ориентированная модель в данном исследовании базируется на платформе NetLogo (версия 5.1.0).
Предполагается, что могут быть использованы следующие меры безопасности:
- внедрение инновационных технологических инструментов (Proactive Construction Management System (PCMS));
- наем менеджеров по охране труда и технике безопасности для проведения инспекций;
- поощрение строителей за то, что они следят за безопасностью коллег.
Основные вопросы исследования: определить, как внедрение этих мер повлияет на безопасность на стройплощадке и на производительность; определить лучшие комбинации параметров.
Агент-ориентированная модель состоит из трех компонентов:
- Свойства агентов, их поведение и окружающая среда;
- Взаимодействие агентов с окружающей средой;
- Взаимодействие агентов с другими агентами.
Рисунок выше иллюстрирует виртуальную стройплощадку. Вся площадь строительной площадки аппроксимируется 19837 клетками (по 1 м2), и только 6100 клеток представляют собой площади строящихся зданий. Есть две главные дороги, используемые для грузовых автомобилей, перевозящих материалы. На строительной площадке может быть различная степень опасности и нагрузки, которые представлены переменными danger и workload.
Каждая ячейка имеет свое значение этих переменных. Danger принимает значения от 0 до 100, где 0 – безопасное место, нельзя получить травму, а 100 – очень опасное место, строителям нужно проявлять осторожность, чтобы не получить травму. Workload варьируется от 5 до 10, где 5 – легкая работа, а 10 – тяжелая. Значения этих переменных может задавать пользователь.
Число менеджеров по охране труда контролируется с помощью переменной, которая называется supervisor% - отношение числа менеджеров по охране труда к количеству строителей.
Кроме того, на моделируемой строительной площадке два грузовика, три крана и три экскаватора, которые являются основными источниками опасности на строительной площадке (опасность клеток с грузовиками, кранами и экскаваторами = 100). Эти три источника опасности могут быть дополнительно сжаты в два основных вида опасностей на строительной площадке:
- поражение движущимися объектами (кран)
- поражение движущимися транспортными средствами (грузовик, экскаватор).
У крана есть динамическая опасная зона, которая зависит от длины стрелы крана. Опасность клеток под стрелой крана варьируется от 80 до 100. Модельный период 365 дней.
Осознание безопасности работником определяется врожденной переменной awareness, которая имеет нормальное распределение. Среднее и стандартное отклонение для awareness может задавать пользователь. Когда рабочие перемещения по стройплощадке, они взаимодействуют с окружающей средой через соотношение их собственного сознания (awareness) и опасности клетки, на которой они находятся (danger).
Когда awareness ≥ danger, работник проявляет достаточный уровень понимания, и не произойдет никакой несчастный случай. Когда awareness < danger, работник не уделяет достаточного внимания текущей опасности. Несчастный случай без смертельного исхода происходит с вероятностью 4,8% в течение одного года или 0,012% в течение одного дня.
Переменная safetyinc используется для записи накопленных несчастных случаев для каждого работника. Awareness работника может увеличиваться от 0 до 5 после того, как происходит авария, т.е. предполагается, что он будет более осторожным в дальнейшем. Кроме того, из-за нефатальной аварии строитель выбывает из отряда на три дня.
Нефатальный несчастный случай может привести к смертельному исходу, если работник более трех дней подряд работал после получения травмы.
Несчастный случай со смертельным исходом происходит с вероятностью 0,304 ‰ в течение одного года или 0.00082 ‰ в течение одного дня. В этом случае строитель умирает и исключается из симуляции. Переменная death увеличивается на единицу. Вероятности несчастных случаев можно варьировать. Представленные вероятности взяты из статистики строительных проектов в Гонконге.
Производство рабочих в модели основано на сумме нагрузки в клетках, которые занимают строители. Каждый раз, когда работник переходит к новой клетке, считается, что он завершил задание. Каждый работник имеет равномерное распределение скорости от 1 до 3, более быстрые рабочие выполняют больше работы и сталкиваются с большим количеством опасностей (проходят через большее количество клеток с опасностями, чем другие), и наоборот. Таким образом, может быть установлено, что ежедневное производство одного работника можно варьировать от 5 (проходя один участок с нагрузкой 5 со скоростью 1) до 30 (проходя три участка с нагрузкой 10 со скоростью 3). Эти различия можно трактовать, как различия между стажерами и опытными работниками.
Если внедрена PCMS, то PCMS% - процент строителей, которые имеют устройства предупреждения РСМ. PCMS% изменяется от 0,0 (ни у одного из работников нет устройства) до 1.0 (у всех строителей есть). Когда опасность в радиусе PCMS-расстояния вокруг рабочего больше, чем PCMS-порог, PCMS будет предупреждать работника покинуть зону и перейти в более безопасное место. PCMS-расстояние варьируется от 1 до 5 м, а PCMS-порог в модели – опасность от 50 до 100.
Если применяется поощрение за заботу о безопасности коллег, каждый работник проявляет ответственность за членов команды, которые находятся в радиусе 5 м от него. Для того чтобы более точно смоделировать ограничения человеческого восприятия и поведения в переполненном строительной среде, на каждом шаге работник может сообщить об опасности только одному члену команды, который движется к участку с самой высокой опасностью в диапазоне 30◦ зрительного обзора. Если есть два и более членов экипажа, которые перемещаются к участку наивысшей опасности, работник будет случайным образом выбирать, кого из них информировать.
Если нанимаются менеджеры по охране труда и технике безопасности для проведения инспекций, такой менеджер будет информировать строителей, которые стоят на участках в радиусе контроля (который можно задавать) и 30◦ его зрительного обзора. Количество менеджеров по охране труда определяется, как произведение supervisor% на количество строителей.
Safety awareness проекта строительства состоит из awareness всех рабочих. Аналогичным образом, safety records строительного проекта является сумма страховок всех работников.
Safety cost (издержки обеспечения безопасности) в основном включают затраты на приобретение РСМ устройств, обучение технике безопасности и стимулирование безопасного поведения сотрудников, заработную плату менеджерам по безопасности. Одно PCM устройство стоит 750 HKD, со средней стоимостью годового обслуживания 50 HKD. На основе анкетирования было получено, что обучение технике безопасности и стимулирование безопасного поведения сотрудников обходится примерно в 600 HKD / год, а средняя зарплата менеджера по охране труда составляет 15000 HKD / месяц. Таким образом, стоимость безопасности на один год (HKD) можно рассчитать следующим образом:
По данным анкетирования средняя стоимость одного несчастного случая в расчете на одного работника в Гонконге составляет 5000 HKD, а одного смертельного случая = 340 тысяч HKD. Издержки аварии (Accident cost), таким образом:
Связь между производительностью и безопасностью определяется через переменную Score:
где prodwt и safewt представляют собой веса для производства и безопасного поведения работников. Задаются пользователем.
Далее проводились эксперименты, в которых применялись различные комбинации трех мер безопасности.
Результаты приведены в таблицах ниже:
Один из ключевых выводов, полученных авторами, состоит в том, что внедрение PCMS и поощрение строителей за то, что они следят за безопасностью коллег, являются более эффективными мерами, чем наем менеджеров по охране труда. Действительно, менеджер, проводя инспекцию, может помешать работе строителей, а система PSM приводит к повышению уровня безопасности на стройплощадке без отрицательных последствий для производительности.
Оригиал статьи: Miaojia Lu, Clara Man Cheung, Heng Li, Shu-Chien Hsu. Understanding the relationship between safety investment and safety performance of construction projects through agent-based modeling // Accident Analysis and Prevention N94 (2016), p. 8–17.