基于系统动力学建模和多主体建模的土木工程施工安全相关行为仿真模型及其应用

The pervasive unsafe behaviors of management and workers are regarded as the primary causation of accidents on construction sites. Therefore it is vital to have a thorough understanding of the characteristics and patterns of those behaviors. Because of the complexity of the problem and the limitation of the existing research methods, the studies on construction safety related behaviors from both individual and organizational levels are difficult to be integrated, thus the understanding of the causation of unsafe behaviors remains superficial, and the interaction among management behaviors and workers' behaviors remains unclear. Based on previous studies funded by NSFC, this proposal is attempt to depict construction safety related behaviors by using system dynamics and multi-agent modeling, and to develop a system dynamics model and a multi-agent model by the systematic and programmed characterization of management and workers' behaviors as well as the causal-effect relationships in between. And based on the two models, a construction safety related behaviors simulation model is to be developed on AnyLogic as an experiment platform for both fundamental research and practical use. This platform will provide a brand new approach for further and thorough study of construction safety related behaviors, and will enable a better understanding of the characteristics and patterns of these behaviors, especially for the profound understanding of the causation of unsafe behaviors. It can also be a helpful foundation for further development of practical safety management tools, so as to enhance safety management and eliminate accidents on construction sites.

土木工程施工过程伤亡事故频发，普遍存在的管理者和工人的不安全行为是导致事故最重要的原因之一，系统把握施工安全相关行为的特征与规律至关重要。由于问题的复杂性和研究方法的局限性，综合个体层面与组织层面的施工安全相关行为的研究不易实现，以致对不安全行为的系统性分析不够深入、管理行为与工人行为的交互作用不够清楚。在此前基金项目研究的基础上，运用系统动力学建模和多主体建模，对施工安全相关的管理行为和工人行为及其交互作用进行系统化、程序化的表征，建立施工安全相关行为的系统动力学模型和多主体模型；并进一步在AnyLogic仿真平台上构建施工安全相关行为的仿真模型，为理论研究与管理实践搭建仿真实验平台。该平台将为土木工程施工安全相关行为的深入研究提供全新手段及广阔空间，有助于深化对施工安全相关行为特别是不安全行为特征与规律的认识；也可作为基础进一步开发施工安全管理工具，提高管理水平，减少伤亡事故。

施工过程中管理者和工人的不安全行为是导致建筑业事故频发的重要原因，系统把握施工安全相关行为的特征与规律至关重要。.本项目运用了系统动力学建模和主体建模，对建筑施工安全相关的管理行为和工人行为及其交互作用进行系统化、程序化的表征。首先，建立了建筑施工安全相关行为的系统动力学模型，从宏观上刻画由管理者和工人组成的动态系统中主要因素的相互影响关系。其次，建立了建筑施工安全相关行为的主体行为模型，从微观上描述处于管理链条末端的工人行为；并在此基础上建立了建筑施工安全相关行为的多主体交互模型，从微观上描述施工安全相关的管理行为和工人行为及个体间的交互规律。然后，在所建立的系统动力学模型和多主体模型基础上，构建了综合宏观视角与微观视角的建筑施工安全相关行为仿真的混合模型；并以一个建设项目为案例，对该项目中存在的典型不安全行为及管理行为和工人行为的交互作用进行了模拟分析。最后，基于构建的系统动力学模型和多主体模型开展了大量的仿真实验和数据分析，揭示了土木工程施工安全相关行为特别是不安全行为的特征与规律。.在理论层面，本项目在宏观和微观视角分别建立了建筑施工安全相关行为的仿真模型，深化了对施工安全相关行为的特征与规律的认识，同时为建筑施工安全相关行为的深入研究提供了全新手段及广阔空间。在实践层面，本项目提出的建筑施工安全相关行为的仿真建模方法为施工企业开发不安全行为管理工具提供了基础，这些工具可以协助企业实现全面安全管理，对提升企业管理建筑工人不安全行为的水平、改善企业的安全管理绩效，具有重要的应用价值。以本基金项目为依托，项目负责人已在国际会议上作特邀报告5次；课题组目前已在国内外一流期刊上发表SCI/SSCI检索文章9篇、EI检索文章2篇；在国际重要会议上发表文章3篇。另有多篇文章在撰写和评审中。