Σύστημα διαχείρισης ασφάλειας εργασίας στις κατασκευές με τη χρήση τεχνολογιών πληροφορικής και επικοινωνιών

Abstract

Τhe project construction constitutes a complex process of several phases and work activities. Each project exhibits unique characteristics and particular hazards that increase with the project size and complexity. A significant number of fatal accidents and injuries continue to occur in construction projects worldwide with negative socio-economic impacts. Hence, the necessity for more effective occupational safety management actions in construction sites is still rather imperative. This dissertation presents the development and implementation of an integrated occupational safety management system in construction, with the aim of reducing the rate of work accidents and their impacts. Information and communication technologies are used to identify and assess accident hazards as well as to support hazard mitigation decisions, coped with extensive employment of occupational safety expert knowledge. Certain methodologies and models are applied to assess the accident characteristics and the degree of occupational safety risk in this multi-parametric problem. A process for dynamic identification of hazardous work areas, referring to the improper placement of safety measures which may lead to occupational accidents, is developed and applied. The construction site, during the project design process, is dynamically modeled using Building Information Modeling (BIM) technology and converted into images, which are then processed through a Matlab pattern recognition code. From the comparison of the ideal and real images of a work site, potential occupational hazard conditions are identified. This method can be further applied with images from digital photographs taken at the various work points, along the project construction process, in real time. Next, a methodology is developed to assess and evaluate the hazards of workers falling from height, with an analysis of the characteristics that contribute to accident evolvement. A multi-criteria Analytic Hierarchy Process (AHP) model and a number of fuzzy Logic models are developed and applied. The results of the models are compared with those provided by the safety experts to check their reliability in different project scenarios. In addition, a database containing accident statistics, expert knowledge, and safety legislation has been created to display suggested preventive actions in response to safety hazard levels in each case. The system has been evaluated with a number of case studies and found that it can provide reasonable and reliable results in assessing and managing the safety hazards in the construction site. The contribution of the present research is that it provides an integrated framework for identification and assessment of occupational safety hazards in construction, which allows project participants to act proactively with safety measures for reducing the number and the impact of occupational accidents in the construction industry.

Η κατασκευή ενός τεχνικού έργου συνιστά μια σύνθετη διαδικασία με πολλές φάσεις και εργασίες κατασκευής. Σε κάθε κατασκευαστική φάση εμφανίζονται διαφορετικοί κίνδυνοι που μπορούν να οδηγήσουν σε ατύχημα. Επιπλέον, κάθε έργο έχει μοναδικά χαρακτηριστικά και ιδιαίτερους κινδύνους που μεγεθύνονται όσο αυξάνονται η πολυπλοκότητα και το μέγεθος της κατασκευής. Σημαντικός αριθμός θανατηφόρων ατυχημάτων και τραυματισμών συνεχίζουν να καταγράφονται σε κατασκευαστικά έργα παγκοσμίως, επιφέροντας αρνητικές κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις. Για το λόγο αυτό, εξακολουθεί να υπάρχει η απαίτηση για αποτελεσματικότερη διαχείριση της ασφάλειας εργασίας στα εργοτάξια. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η ανάπτυξη και εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ασφάλειας εργασίας στις κατασκευές, με σκοπό την μείωση του ρυθμού πρόκλησης εργατικών ατυχημάτων και των επιπτώσεων αυτών. Χρησιμοποιούνται τεχνολογίες πληροφορικής και επικοινωνιών για την αναγνώριση, την αξιολόγηση και τη στήριξη αποφάσεων περιορισμού των κινδύνων, με την ευρεία αξιοποίηση της γνώσης ειδικών εμπειρογνωμόνων σε θέματα ασφάλειας εργασίας. Επίσης εφαρμόζονται μεθοδολογίες και μοντέλα αξιολόγησης των χαρακτηριστικών και του βαθμού «επικινδυνότητας» για το εν λόγω πολυπαραμετρικό πρόβλημα. Αρχικά εφαρμόζεται μέθοδος δυναμικής αναγνώρισης επικίνδυνων περιοχών εργασίας που σχετίζονται με τη μη ορθή τήρηση των μέτρων ασφαλείας και οδηγούν σε εργατικά ατυχήματα. Το εργοτάξιο, κατά την διαδικασία σχεδιασμού του έργου, μοντελοποιείται δυναμικά χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Building Information Modeling (BIM) και μετατρέπεται σε εικόνες που εν συνεχεία υποβάλλονται σε επεξεργασία μέσω ενός κώδικα αναγνώρισης προτύπων (Matlab). Από την σύγκριση των εικόνων της ιδανικής και της πραγματικής κατάστασης του εργοταξίου, μέσω της εφαρμογής κατάλληλου αλγορίθμου, γίνεται η αναγνώριση των επικίνδυνων περιοχών στο έργο. Επίσης η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται με εικόνες από ψηφιακές φωτογραφίες που λαμβάνονται στα διάφορα σημεία εργασιών, κατά τη διάρκεια κατασκευής ενός έργου, σε πραγματικό χρόνο. Στη συνέχεια αναπτύσσεται μεθοδολογία εκτίμησης και αξιολόγησης των κινδύνων πτώσης εργαζομένων από ύψος, με ανάλυση πολλαπλών χαρακτηριστικών που συμβάλουν στη δημιουργία ατυχήματος και στο βαθμό επίπτωσης του. Εφαρμόζονται ένα μοντέλο πολυκριτηριακής ανάλυσης Analytic Hierarchy Process (AHP) και μοντέλα Ασαφούς Λογικής (Fuzzy Logic) με διαφορετικές παραμέτρους δόμησης των. Συγκρίνονται οι τιμές των μοντέλων με τις τιμές που έδωσαν οι τεχνικοί εμπειρογνώμονες για τον έλεγχο αξιοπιστίας τους σε διαφορετικά σενάρια έργων. Επιπλέον, έχει δημιουργηθεί βάση δεδομένων από στατιστικά ατυχημάτων, την εμπειρία των ειδικών εμπειρογνωμόνων και τη νομοθεσία, με σκοπό την εμφάνιση των προτεινόμενων διορθωτικών ενεργειών, ανάλογα του βαθμού «επικινδυνότητας», για κάθε περιοχή κινδύνου. Η αξιολόγηση του συστήματος με βάση έναν αριθμό μελετών περιπτώσεων έδειξε ότι μπορεί να δώσει ικανοποιητικά και αξιόπιστα αποτελέσματα σχετικά με τους κινδύνους και τον τρόπο διαχείρισής τους στο εργοτάξιο. Η συμβολή της παρούσας έρευνας συνίσταται στην ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου εντοπισμού και αξιολόγησης των κινδύνων στις κατασκευές, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα στους συμμετέχοντες στη διαδικασία εκτέλεσης εργασιών να δράσουν προληπτικά, με διαβαθμισμένες διορθωτικές ενέργειες, για να επιτευχθεί η ελαχιστοποίηση του αριθμού και των επιπτώσεων των εργατικών ατυχημάτων στον κλάδο των κατασκευών.