Vai trò của công nghệ hình ảnh trong quản lý an toàn lao động trên công trường xây dựng

VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ HÌNH ẢNH TRONG QUẢN LÝ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ NHỮNG THÀNH TỰU TRONG AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG XÂY DỰNG An toàn lao động (ATLĐ) là yếu tố quan trọng hàng đầu trong ngành Xây dựng. Theo thống kê, tai nạn lao động trong ngành Xây dựng chiếm tỷ lệ cao nhất so với các ngành khác trên toàn thế giới. Mặc dù, trong những năm qua đã có nhiều tiến bộ vượt bậc về công nghệ và khoa học ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng, tuy nhiên số Tóm tắt: Trong những năm gần đây, nhiều quốc gia trên thế giới đã tăng cường ứng dụng các công nghệ hình ảnh trực quan vào các giai đoạn khác nhau của dự án đầu tư xây dựng. Một số loại công nghệ hình ảnh điển hình hiện nay như: Mô hình hóa thông tin xây dựng (Building Information Modeling, viết tắt là BIM), Mô phỏng 4D (4D simulations) và Môi trường thực tế ảo 3D (3D Immersive Virtual Reality Environments) có thể giúp cải thiện đáng kể an toàn lao động bằng cách cho phép các kiến trúc sư, kỹ sư và nhà thầu đánh giá trực quan điều kiện công trường và nhận ra các mối nguy hiểm có thể xảy ra trước khi tiến hành khởi công xây dựng. Bài báo giới thiệu, phân tích và đánh giá hiệu quả của các công nghệ hình ảnh trực quan trong việc phát triển, kết nối và thực hiện các kế hoạch về an toàn lao động trên công trường xây dựng. Từ khóa: Công nghệ hình ảnh, an toàn lao động, quản lý an toàn lao động. Abstract: In recent years, many countries around the world have increased the use of visual imaging technologies at different stages of construction investment projects. Some of the most popular imaging technologies are Building Information Modeling (BIM), 4D simulations and 3D Immersive Virtual Reality Environments, which can significantly improve occupational safety by allowing architects, engineers and contractors to visually assess site conditions and identify potential hazards prior to starting the construction. This article introduces, analyzes and evaluates the effectiveness of visual imaging technologies in the development, connection and implementation of labour safety plans on the construction site. Key words: Imaging technologies, labour safety, labour safety management Nhận ngày 30/10/2018, chỉnh sửa ngày 22/11/2018, chấp nhận đăng ngày 30/11/2018. An toàn lao động là yếu tố quan trọng hàng đầu trong ngành Xây dựng 92 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG Ths. Lê Ngọc Lan* *Khoa Quản lý Xây dựng, Học viện Cán bộ Quản lý Xây dựng và đô thị lượng các vụ tai nạn lao động vẫn tiếp tục gia tăng một cách nghiêm trọng. Kế hoạch thi công thiếu khoa học, hoạt động giám sát yếu kém, mối liên lạc lỏng lẻo giữa công nhân và lực lượng giám sát, đào tạo và tập huấn về ATLĐ không đầy đủ được coi là những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến các vụ tai nạn lao động nghiêm trọng gây thiệt hại cả về người và tài sản. Kế hoạch ATLĐ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình thi công xây dựng công trình. Tuy nhiên, việc xây dựng và triển khai kế hoạch này ở mức độ nào đó lại bị tách rời khỏi các kế hoạch khác trong thực hiện dự án như hoạt động quản lý dự án. Các kế hoạch ATLĐ truyền thống chủ yếu dựa trên quan sát thủ công, linh cảm và trải nghiệm thụ động về các kế hoạch ATLĐ. Một kế hoạch ATLĐ điển hình theo kiểu truyền thống có thể đưa ra các biện pháp an toàn cần thiết, khi nào cần, ở đâu cần và vì sao lại cần. Mối quan hệ giữa kế hoạch ATLĐ và và các biện pháp thi công thường rất yếu. Chẳng hạn, có nhiều nhà thầu sử dụng các bản vẽ 2 chiều (2D) hoặc các quan sát thủ công trên công trường để nhận biết và phát hiện các mối nguy hiểm có thể gây mất ATLĐ. Cách tiếp cận này mang tính thủ công, linh cảm, trải nghiệm thụ động và phụ thuộc nhiều vào ý chí chủ quan của người quan sát. Do đó, kết quả thu được, quan sát được không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, làm ảnh hưởng đến mức độ chính xác và đầy đủ khi xây dựng kế hoạch ATLĐ. Những năm gần đây, cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành Xây dựng cũng đã quan tâm nhiều hơn đến việc ứng dụng các thành tựu nhằm nâng cao hơn nữa công tác đảm bảo ATLĐ, trong đó có phát triển và ứng dụng Mô hình hóa thông tin xây dựng (BIM). Mô hình này cho phép các nhà thầu, lực lượng giám sát và công nhân đánh giá một cách trực quan và chính xác các yếu tố, điều kiện làm việc trên công trường, đặc biệt là nhận biết những mối nguy hiểm tiềm ẩn có thể gây mất ATLĐ. Việc ứng dụng công nghệ BIM có thể giúp nâng cao hiệu quả công tác đảm bảo ATLĐ thông qua việc gắn kết chặt chẽ hơn nữa các vấn đề về ATLĐ vào giai đoạn xây dựng kế hoạch thi công công trình, cung cấp bản vẽ tổng thể minh họa sinh động và các kế hoạch ATLĐ, cung cấp các biện pháp và cách thức quản lý và hình ảnh hóa các biện pháp ATLĐ và các thông tin về công trường thi công thường xuyên được cập nhật. Cũng như hỗ trợ thông tin liên lạc về an toàn trong các tình huống khác nhau như: Cung cấp thông tin cho lực lượng chức năng tại công trường để có thể đưa ra các biện pháp đảm bảo ATLĐ trước những nguy cơ hoặc cảnh báo cụ thể liên quan đến mất ATLĐ. Bên cạnh đó, việc sử dụng công nghệ BIM còn giúp ràng buộc các thành viên tham gia dự án vào hoạt động lên kế hoạch và đánh giá các nguy cơ mất ATLĐ. Các nghiên cứu khoa học gần đây cũng đã chỉ ra các giai đoạn công việc mà công nghệ BIM có thể được ứng dụng bao gồm: (1) Thiết kế các biện pháp an toàn; (2) Xây dựng kế hoạch về an toàn (trong đó có phân tích các mối nguy hiểm về nghề nghiệp và đề ra các biện pháp ứng Việc ứng dụng công nghệ BIM có thể giúp nâng cao hiệu quả công tác đảm bảo an toàn lao động 93Số 62-63.2019 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG phó khi thi công); (3) Đào tạo và tập huấn về ATLĐ cho công nhân; (4) Điều tra tai nạn lao động; (5) An toàn thiết bị thi công và bảo trì. Các giai đoạn công việc này có thể sử dụng bản vẽ phối cảnh 3D được dựng lên bởi mô hình BIM và các hoạt ảnh tốc độ chậm. Ngoài ra, công nghệ mô phỏng 4D của BIM chú trọng vào việc giới thiệu các quy trình ATLĐ, cũng như các yếu tố liên quan đến ATLĐ và các khu vực rủi ro gây mất ATLĐ. Bên cạnh đó, công nghệ BIM còn tích hợp các video về huấn luyện ATLĐ cho công nhân, trong đó đưa ra hình ảnh trực quan về các hoạt động thi công trên công trường xây dựng, giúp công nhân nắm bắt và hiểu rõ về các điều kiện làm việc thực tế. Công nghệ này còn giúp khắc phục được rào cản bất đồng về ngôn ngữ giữa công nhân người bản địa với công nhân người nước ngoài bởi vì hoạt động huấn luyện về an toàn lao động được thực hiện thông qua hình ảnh trực quan sinh động. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc sử dụng hoạt ảnh trực quan sinh động của công nghệ BIM sẽ giúp gia tăng khả năng tập trung và ghi nhớ của công nhân được huấn luyện so với các hình ảnh tĩnh. MỘT VÀI VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HÌNH ẢNH TRONG QUẢN LÝ ATLĐ Ở HOA KỲ Theo các báo cáo và tạp chí khoa học chuyên ngành xây dựng và kiến trúc, trong những năm qua, công nghệ hình ảnh đã được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả vào công tác quản lý ATLĐ trong ngành Xây dựng của Hoa Kỳ. Điển hình là công trình Bệnh viện Quân đội Hoa Kỳ có trụ sở tại bang Georgia. Công trình được xây dựng trên diện tích khoảng 63 héc ta với tổng kinh phí đầu tư lên đến 380 triệu đô la bao gồm các khu điều trị nội trú và ngoại trú. Tổng thầu chính là Công ty xây dựng Turner. Kế hoạch ATLĐ ban đầu của công trình không được đề cập đến trong mô hình công nghệ BIM. Sau đó, các chuyên gia về ATLĐ và nhân viên giám sát công trình sau đó mới quyết định sử dụng công nghệ BIM vào một số hoạt động quản lý ATLĐ cụ thể như: Xác định các mối nguy hiểm và hình ảnh hóa các hoạt động thi công đảm bảo ATLĐ; Minh họa hoạt động giải phóng mặt bằng; Đảm bảo an toàn cần trục; Xác định vị trí lắp đặt thiết bị cứu hỏa và các khu vực nguy hiểm, độc hại khác. Nghiên cứu về ứng dụng công nghệ hình ảnh vào công tác đảm bảo ATLĐ này cho thấy trước khi khởi công xây dựng công trình, các chuyên gia về ATLĐ và kỹ sư thi công có khả năng sử dụng mô hình công nghệ BIM để xác định các mối nguy hiểm rủi ro nhất định trên công trường, bao gồm chướng ngại vật trên cao, vật thể rơi vỡ, bảo hiểm con người, xác định lối thoát hiểm, chướng ngại vật dưới lòng đất và phòng ngừa rơi ngã. Ngoài ra, công nghệ BIM có thể giúp mô hình hóa và hình ảnh hóa một số hoạt động thi công cụ thể cũng như tăng cường ATLĐ trong thi công như hỗ trợ tiếp cận nhanh chóng đến các thiết bị an toàn, xác định khu vực tiếp cận mặt đất an toàn, an toàn trong sử dụng cẩu nâng và cần trục, phòng tránh va đập, gia cố các mỏ neo Thông qua đó, lực lượng thi công có thể triển khai việc lắp đặt các trang thiết bị và công cụ thi công một cách chính xác và dễ dàng đảm bảo ATLĐ tối đa cho con người trên công trường. Như vậy, nghiên cứu về vấn đề ATLĐ đối với dự án công trình xây dựng điển hình này cho thấy, mô hình công nghệ BIM đã được sử dụng một cách có hiệu quả trong các hoạt động như đào tạo, huấn luyện về ATLĐ, cung cấp bản thiết kế tổng thể về công trường thi công, xác định các rủi ro nguy hiểm về ATLĐ, tăng cường hoạt động trao đổi thông tin liên lạc và phối hợp giữa các lực lượng tham gia thi công công trình, phòng ngừa tai nạn rơi ngã, tăng cường an toàn với các thiết bị thi công và hỗ trợ điều tra các vụ tai nạn lao động nếu có. Công nghệ BIM mang lại ứng dụng đa dạng giúp nâng cao hiệu quả công tác đảm bảo ATLĐ mà lại tiết kiệm được công sức con người và chi phí về tiền bạc. MÔ HÌNH HÓA THÔNG TIN XÂY DỰNG LIÊN QUAN ĐẾN AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG Các nghiên cứu gần đây về ứng dụng công nghệ BIM vào công tác quản lý ATLĐ được chia thành các nhóm nghiên cứu gồm: (1) Thiết kế an toàn; (2) Xây dựng kế hoạch kiểm tra và giám sát; (3) Kế hoạch ATLĐ; (4) Huấn luyện về ATLĐ; (5) Ứng phó với các tình huống khẩn cấp và quản lý phương tiện. Nghiên cứu đã chỉ ra một số nội dung chính sau đây. Liên quan đến lĩnh vực thiết kế an toàn, công nghệ BIM có thể giúp nâng cao hiệu quả phối hợp ngay từ giai đoạn đầu giữa kỹ sư/kiến trúc sư và công nhân thông qua quá trình tự động kiểm tra các quy trình và quy định về ATLĐ. Ví dụ, hệ thống kiểm tra ATLĐ của công nghệ BIM cho phép tự động kiểm tra các mối nguy hại về lún sụt công trình, qua đó đề xuất các phương án thiết kế thay thế an toàn hơn. Một số nghiên cứu khác chỉ ra rằng công nghệ BIM được sử dụng hiệu quả trong thiết kế lắp đặt các thiết bị, kết cấu tạm như giàn giáo công trình xây dựng. Đây là lĩnh vực thi công đòi hỏi sự tập trung cao độ của con người bởi vì: Thứ nhất, hạng mục các thiết bị, cấu kiện tạm thường không được thể hiện một cách rõ ràng trong các bản vẽ thiết kế; Thứ hai, việc thi công lắp đặt và tháo dỡ các thiết bị, cấu kiện tạm thời luôn tiềm ẩn các nguy cơ, rủi ro về mất ATLĐ; và thứ ba, các kỹ sư thường coi nhẹ việc thiết kế các thiết bị, cấu kiện tạm có thể dẫn đến các rủi ro về mất ATLĐ. Do đó, các nhà 94 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG nghiên cứu đã phát triển một chương trình thiết kế lắp đặt và tháo dỡ hệ thống giàn giáo của các dự án công trình nhà cao tầng. Công nghệ BIM thiết lập một hệ thống các chương trình phụ trợ tập trung vào quản lý các hạng mục, giai đoạn khác nhau của dự án. Hệ thống này đã từng được ứng dụng trong thi công công trình Sân vận động Olympic Bắc Kinh 2008, giúp giảm tải đáng kể lượng nhân công phục vụ cho việc xây dựng kế hoạch ATLĐ. Một chương trình phụ trợ khác là hệ thống Thẻ nhận diện cá nhân sử dụng tần số đài radio dành cho công nhân thi công trên công trường, giúp nâng cao ATLĐ cũng như năng suất lao động của công nhân. Ngoài ra, hệ thống này còn giúp kiểm tra và phát hiện các rủi ro, nguy hại về ATLĐ trên các thiết bị và vật liệu xây dựng trên công trường. Bên cạnh đó, mô hình BIM còn có thể tích hợp với Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo các khu vực và hoạt động thi công tiềm ẩn tai nạn lao động. Trong khi đó, mô hình 4D của công nghệ BIM giúp tăng cường hoạt động quản lý và liên kết các kế hoạch ATLĐ trong thi công xây dựng công trình, cụ thể trong các lĩnh vực và giai đoạn: (1) Kế hoạch phòng ngừa tai nạn cần trục và thiết kế mặt bằng công trường; (2) Mô hình hóa sự phá hủy của hệ thống tường xây; (3) Mô hình hóa hệ thống tường rào an toàn; (4) Kế hoạch lắp đặt hệ thống côp-pha với các biện pháp phòng chống tai nạn rơi vỡ; và (5) Thiết kế hệ thống kiểm tra ATLĐ. Các nhà khoa học cũng đề nghị cần phải có một Hệ thống cơ chế quản lý vòng đời của công trình xây dựng để nâng cao hiệu quả công tác đảm bảo sức khỏe và ATLĐ cho con người. Theo đó, công nghệ BIM phải được đẩy mạnh ứng dụng để giải quyết tốt hơn các vấn đề về ATLĐ trong các giai đoạn thiết kế công trình, thi công xây dựng công trình và cả sau khi hoàn thiện công trình. Một số công trình nghiên cứu khác tập trung vào vấn đề ứng dụng công nghệ hình ảnh 4D vào hoạt động quản lý ATLĐ trong lĩnh vực xây dựng công trình tàu điện ngầm. Nghiên cứu cho thấy công nghệ hình ảnh 4D được sử dụng một cách có hiệu quả giúp phát hiện các rủi ro gây mất ATLĐ trước và trong cả giai đoạn thi công xây dựng, đồng thời đưa ra các biện pháp phòng ngừa tai nạn lao động. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng Mô hình thông tin xây dựng có vai trò quan trọng trong quản lý ATLĐ do hệ thống này có khả năng tự động giám sát việc chấp hành các quy định và quy trình về ATLĐ của con người, phát hiện và làm giảm thiểu các mối nguy hiểm và ứng dụng trong nâng cao hiệu quả công tác huấn luyện và đào tạo về ATLĐ. KẾT LUẬN Có thể nói, việc ứng dụng công nghệ hình ảnh trong quản lý ATLĐ sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn, góp phần khắc phục được những tồn tại hạn chế của công tác quản lý ATLĐ theo phương pháp thủ công truyền thống. Việc ứng dụng công nghệ hình ảnh trong quản lý ATLĐ ở Việt Nam hiện nay vẫn là một khái niệm khá mới mẻ, việc nghiên cứu đánh giá một cách đầy đủ và toàn diện các công nghệ này trong QLATXD hiện nay còn rất thiếu. Tuy nhiên, trước thực trạng tai nạn lao động trong lĩnh vực xây dựng đang ngày càng gia tăng về số lượng và mức độ nghiêm trọng trong thời gian gần đây, việc ứng dụng công nghệ hình ảnh vào quản lý ATLĐ là hết sức cần thiết. Tài liệu tham khảo 1. Ku, K., and Mills, T., Research need for Building Information Modeling for construction safety. Proceedings of the 44th ASC National Conference, April 2-5- 2008, Aubum, Alabama, USA 2. Congwen, K.Applications of 3D virtual reality headsets for safety training and jobsite organization, Graduate capstone, McWhorter School of Building Science, Auburn University, Auburn, Alabama, USA, 2015. 3. Salman Azhar, “Role of visualization technologies in safety planning and management at construction jobsites”, Sustainable civil engineering Structures and construction materials, Scescm 2016. Ứng dụng công nghệ hình ảnh trong quản lý an toàn lao động sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn, góp phần khắc phục được những tồn tại hạn chế của công tác quản lý an toàn lao động 95Số 62-63.2019 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG