Потенциал цифровой инженерии в устранении причин строительных аварий
Безопасность в строительной отрасли, считающейся самой опасной из мирных занятий, продолжает оставаться постоянной проблемой во всём мире.
Ежегодно несчастные случаи на строительных площадках становятся причиной гибели более 60 000 рабочих. В России на строительную отрасль приходилось 19,09% всех профессиональных смертельных случаев в 2019 году, хотя в этой отрасли было занято всего 5,3% рабочей силы. В Европе около 21% несчастных случаев со смертельным исходом на производстве происходит в строительном секторе.
С появлением цифровой инженерии в контексте строительства, появились значительные возможности для более безопасного выполнения проектов. В нескольких исследованиях, проведённых в последние годы, приведены описания различных приложений цифровой инженерии для повышения показателей безопасности. Однако, чего не хватает всем этим исследованиям, так это систематического обзора, показывающего прямую связь между потенциалом этих подходов и тем, как они непосредственно помогают устранять причины строительных аварий.
Цифровая инженерия, а именно интеграция нескольких цифровых технологий и оцифровка многих процессов, на основе информационного моделирования зданий (BIM), вносит ценный вклад в практику строительства. Потенциальное использование цифровой инженерии также может радикально изменить методы обеспечения безопасности в строительной отрасли. Цифровой инжиниринг облегчает обмен проектной информацией и управление ею, а также поддерживает более эффективное сотрудничество и планирование проектов. Эти возможности привели к экспоненциальному росту интереса к цифровому управлению безопасностью строительства и последующему всплеску исследований в этой области.
Несмотря на очень важные результаты этих работ, существующие обзорные исследования по этой теме имеют два основных недостатка. Во-первых, они сосредоточены на описании различных применений конкретных цифровых технологий для повышения показателей безопасности. Во-вторых, в этих исследованиях не изучались возможности цифровой инженерии в устранении причин несчастных случаев, тогда как понимание системных причин должно занимать центральное место в любых усилиях, связанных с повышением безопасности в контексте строительства.
Выявление наиболее частых причин несчастных случаев на стройке
Обзор моделирования аварий, проведённый японскими исследователями, показывает постепенный сдвиг парадигмы от поиска единственной причины несчастных случаев к поиску причин ряда системных отказов. Модели причин системных аварий обеспечивают теоретическую линзу, через которую можно уловить динамическое взаимодействие экологических, культурных, организационных и других факторов при создании опасной ситуации. Модель Loughborough ConAC является одной из системных моделей причинно-следственных связей, которые были разработаны для расследования несчастных случаев на стройке. Разработчики проанализировали более тысячи основных незначительных несчастных случаев на строительстве (например, таких, которые обошлись без серьёзных травм, но приводили к потере рабочего времени на несколько дней). Иерархическая структура этой модели была разработана для облегчения идентификации набора событий, ведущих к несчастным случаям. Согласно определению, её архитектура работает не по контрольному списку, а комплексно «на основе модели «швейцарского сыра», для более широкого выявления и разбивки несчастных случаев на организационном и индивидуальном уровнях.
Данная структура стала одним из самых известных методов моделирования из-за комплексного характера первичного исследования, которое включало сбор возможных деталей: из интервью и фокус-групп с потерпевшими, а также свидетелями, наблюдениями на самих стройплощадках, фотографиями, видео и т. д. Модель ConAC представлена в трёх вариантах уровней способствующих факторов, а именно: непосредственных обстоятельств аварии, формирующих факторов и исходящих воздействий.
Хорошими примерами небезопасных действий и поведения работников являются работники, не соблюдающие правила техники безопасности или пытающиеся срезать путь. Независимо от того, осознают работники опасность в своих действиях или нет, цифровые системы отслеживания местоположения были разработаны для выявления небезопасных объектов и оповещения рабочих. Это новшество может дать им последний шанс избежать аварии. Система определения местоположения в реальном времени (RTLS), основанная на методе распространения спектра (CSS - chirp spread spectrum), может предупреждать рабочих, когда они находятся в небезопасной близости от угрожающего/тяжёлого элемента или опасного оборудования.
Небезопасное действие может быть вызвано, например, оператором крана. Система, разработанная американскими учёными, моделирует работу крана в режиме реального времени на площадке с использованием отслеживания местоположения стрелы и рабочих (за счёт датчиков, прикреплённых к объектам). Имея доступ к этой модели, оператор в кабине крана имеет чёткое представление о перемещении крана на площадке и может избежать небезопасных действий. В дополнение к этой системе был разработан пользовательский интерфейс с использованием дополненной реальности (AR) без маркеров для дистанционного управления кранами. Этот интерфейс разработан в трёх итерациях, а именно: сфокусированном, окружающем и предупреждающем. Он предоставляет оператору чёткое представление о действиях в непосредственной близости от работающего крана.
Способность работников безопасно выполнять свои задачи может быть обусловлена либо их знаниями в области безопасности, либо их навыками. Китайские разработчики предложили улучшить знания о безопасности путём визуализации конкретных существующих опасностей именно на актуальной площадке. Информация предварительно собирается с помощью лазерных сканеров или систем RTLS. Параллельно была представлена система на основе BIM для хранения данных о прошлых авариях, которые представляются рабочей группе, чтобы информировать членов коллектива о подобных типах аварий, тем самым расширяя их знания о безопасности.
Обучение строительных рабочих созданию безопасной среды широко изучалось в последние годы как способ развития навыков безопасности у рабочих. Даже проводилось сравнение развития навыков безопасности при традиционном обучении в классе и с использованием метода трёхмерной иммерсивной виртуальной реальности (VR). В результате исследовательская группа пришла к выводу, что обучение на основе VR более эффективно для развития навыков выявления рисков у работников.
Точно так же динамическая и интерактивная дополненная виртуальная среда, помогает развивать у работников навыки распознавания опасностей посредством безрискового обучения. Инструктаж проходит в очках виртуальной реальности, которые интегрированы с системой отслеживания положения головы (с шестью степенями свободы), чтобы стажёр мог двигаться в VR-среде. Предварительные результаты исследования показали эффективность этого метода в изображении реалистичной рабочей среды, особенно при работе на высоте. Чтобы обеспечить более реалистичную среду в моделях виртуальной реальности для обучения строительству, учёные рассмотрели возможность добавления аудиофункций в различные сценарии.
Коммуникация
Доведение правил техники безопасности до рабочих, говорящих на разных языках, является сложной задачей в строительных проектах. Вербальное общение в таких условиях может быть плохо понято или совершенно неправильно воспринято. Для повышения эффективности коммуникации с этой задачей могут справиться цифровые модели. Поэтому в цифровые модели для инструктажа интегрировали расширения набора инструментов с моделями BIM, чтобы рабочим группы могли сообщать о проблемах безопасности на выбранном ими языке.
Надзор
Руководители объектов несут ответственность за проверку и принятие мер для безопасного выполнения проектов. Для надзора и контроля было предложено использовать на каждом строительном объекте 4D-модели, сформированные из облаков точек, для обнаружения работников, не использующих необходимые средства индивидуальной защиты (СИЗ), и выявления рисков на объекте без необходимости личного визуального осмотра. Кроме того, упреждающие подходы предполагают использование моделей для определения опасных зон на площадке до начала работ, определение этих зон в системе как разрешённых только для тех, у кого есть необходимый допуск, и наличие диспетчерской для контроля доступа.
Статьи
СЕЙЧАС ЧИТАЮТ