數位科技在台灣營造業職業安全衛生管理的應用 — 以109年度金安獎科技應用為例

發佈時間:2021/07/13    瀏覽次數:2715



一、前言

從國際發展趨勢可知,數位科技(digital technologies)是提高營造業職業安全衛生管理能力的有效方法,且未來具有極高的發展潛力。這些數位科技包括物聯網(IoT)、建築資訊模型(BIM)、地理資訊系統(GIS)、人工智慧(AI)、沉浸式科技(AR/VR)等,且都證實在「消除與替代(elimination & substitution)」、「工程管制(engineering)」、「行政管制(administration)」、「個人防護具(personal protective equipment, PPE)」等風險控制層級上能發揮良好作用。

具體而言,數位科技應用的目標在於活用數位科技蒐集或產生的數據、資料或模型,實現提高數據驅動的風險管理與決策能力。目前,國內已有許多工程提出數位科技在職業安全衛生管理的優良作為,這些作為值得學習與分享,共同促進台灣營造業職業安全衛生管理能力。

二、數位科技在台灣營造業職業安全衛生管理的應用

歸納109年職業安全衛生優良工程金安獎的得獎簡報內容,可知國內應用在營造業職業安全衛生管理的數位科技主要包括:沈浸式科技(AR/VR)、物聯網與感測器(IoT and Sensors)、無人機(UAV)、資訊平台(Platform)、人工智慧(AI)、建築資訊模型(BIM)、攝影監視設備(CCTV)、智慧型手機(smart phone)。在30件得獎工程中,大多數工程在施工階段都有應用上述的數位科技,其中部分科技亦從設計階段開始導入,甚至也有部分工程延伸應用至運維階段。30件得獎工程所採用的數位科技類型分佈如圖1所示(複選)。

圖1. 109年度金安獎得獎工程所用數位科技類型分佈

以智慧型手機來說,是現代人不可或缺的工具,已有一定的普遍性;沈浸式科技需要藉助特定設備,在一般工程的推廣不易,但對安全訓練有相當幫助;人工智慧在職業安全衛生的應用主要以影像辨識為主,如安全帽、頤帶、安全母索、背心等,不同的工地因現場環境差異,需經過測試與訓練,才能提高準確性,但一般中小型事業單位在使用上仍缺乏經驗;以資訊平台來說,從一般性的文件管理到高階的整合型應用都有很強的發展性,資訊平台可結合UAV進行基礎環境的數位影像建置,可結合BIM納入設計與施工階段的數位模型,並結合BIM風險評估技術,也可串接現場物聯網數據與CCTV影像,將現場的物理環境、工程的規劃條件,以及動態的監測數據整合到資訊平台中。

各數位科技的實際應用情況說明如下:

2.1智慧手機

智慧手機通常作為通訊的終端設備使用,如警報發送、聯繫溝通、通訊記錄的功能,具有即時傳遞訊息的效益。

以「湖山水庫第二原水管工程」為例,運用LINE群組傳送颱風動態資訊、地震訊息、工地巡視後之狀況回報、職災案例分享等;「金門大橋建設計畫第CJ02-2C標金門大橋接續工程」設置氣象監測及廣播系統,風速超過6級時自動發送簡訊予氣象觀測人員,氣象觀測人員立即以LINE通報作業團隊群組,並使用工地廣播系統提醒注意作業安全(如圖2所示);「台15線關渡橋耐震改善及維修補強工程」開設LINE群組傳達現場作業的缺失並要求改善。

智慧手機有其便利性與快速的優點,若能與資訊平台搭配,實現資料有系統的留存、分類、下載與搜尋,可達到更好的整體應用效果。

圖2. 運用智慧終端發送簡訊即時通報

2.2攝影監視設備(CCTV)

CCTV除了用於監視工地安全、局限空間安全,亦可結合AI影像識別技術,判別現場風險情況,並將警報訊號回傳至資訊平台,以數據輔助決策者即時處理。CCTV+AI的應用場景如:侷限空間的人員管理、人員與車輛的入場管制、電子圍籬的警戒判斷等,都是工作場所風險監視與管制的實用方法。

以「台7丁線14K+415新城橋改建工程」為例,於該工區沿線裝設CCTV監視設備、電子圍籬警報與不斷電系統,維持工區範圍的警戒狀態,確保無外人(異物)入侵(如圖3所示)。

圖3. 運用CCTV與電子圍籬監視工區異物入侵

2.3建築資訊模型(BIM)

BIM的優勢在於可從規劃設計階段開始應用,並在施工過程中持續檢討,且延伸至營運維護階段進行資產管理,藉由其豐富的三維模擬能力與資訊承載能力,實現工程全生命週期管理。

目前,BIM在國內職業安全衛生管理的應用包括:吊裝範圍施工模擬、施工交維動線模擬、BIM+VR應用於教育訓練等。以「國1北上往國10西向匝道改善工程」為例,透過BIM模型的檢討,察覺橋下淨高不足、鋼板樁打設困難的問題點,利用Revit進行施工程序安排、安全設施規劃、空間衝突檢討後,調整施工方案(如圖4所示)。以「廣慈博愛園區整體開發計畫公共住宅第D標統包工程」為例,在BIM模型中建置樓板開口位置,並檢討開口尺寸及數量,統計之後大約減少50%的開口面積(如圖5所示)。此外,所建置的BIM模型也模擬墜落災害,以虛擬實境(VR)進行教育訓練,藉此宣導墜落預防(如圖6所示)。

圖4. 運用BIM發現施工衝突並調整規劃
圖5. 以BIM模型檢討開口尺寸與數量
圖6. BIM模型運用於VR教育訓練

2.4人工智慧(AI)

人工智慧意指讓機器具備和人類一樣的思考邏輯與行為模式,應用方向大致可分為計算智能、感知智能、認知智能。目前,人工智慧在國內營造業職業安全衛生管理應用普遍在感知智能,也就是影像識別技術。

以「線道延平路延伸至和平路道路新闢工程(第一期橋樑段)」為例,藉由影像辨識技術進行人臉識別與入場管制(如圖7所示)。以「石門水庫防淤隧道工程計畫(第1階段)-阿姆坪防淤隧道工程」為例,將影像辨識技術用於車牌識別,以管制非工區車輛誤闖作業範圍(如圖8所示)。

圖7. 人臉辨識應用於門禁管制
圖8. 車牌辨識管理

2.5資訊平台

資訊平台可整合工作場所相關資訊,從紙本走向電子紀錄,強化職業安全衛生管理能力,並可結合其他數位科技應用,例如結合RFID將人員巡查的動態管理機制納入資訊平台中。以「國立臺北護理健康大學教學研究綜合大樓和第三學生宿舍大樓新建工程」為例,採用平板電腦進行工地巡檢,透過現場巡檢與稽核,將不合格事項拍照記錄於平板電腦中,相關人員改善之後拍照後上傳(如圖9所示)。資訊平台可將不合格事項進行資料收集、統計分析,並能透過平台進行分享。

圖9. 職業安全衛生巡檢管理系統

2.6無人機(UAV)

無人機在國內營造業職業安全衛生管理應用主要以工區整體巡視、安全設施巡視、邊坡穩定狀況巡視為主,也可以無人機搭配三維雷射掃描建立環境數值模型,或以無人機搭配BIM模型模擬工程場景搭建。

以「107年第1次災害8線63K+340~63K+480易致災路段復健改善工程」為例,以光達技術取得數值模型成果,比對不同年度的的地形變化,找出潛在崩塌危害處,並使用UAV巡檢,關注上邊坡的變化(如圖10所示)。

圖10. 無人機應用場景

2.7物聯網(IoT)

物聯網在國內營造業職業安全衛生管理應用主要運用於人員定位與生理特徵監測,實現人員出入管理與定位、人員狀態監測、機具作業範圍等應用,也有部分工程應用於氣體監測與環境監測。

以「舊社野溪整治三期工程」為例,將物聯網應用於人員位置監控,管理者可透過手機查看人員位置,以掌握現場作業情形及環境資訊(如圖11所示)。以「台南都會區北外環道路第3期新建工程(西段)」為例,則是將定位技術應用於機具作業範圍監測,當人員靠近機具作業範圍時,機具及人員的手機皆會發出警報提示(如圖12所示)。

圖11. 定位技術應用於人員位置監控
圖12. 定位技術應用於危險機具警示

2.8沈浸式科技(AR/VR)

沈浸式科技常搭配BIM模型進行空間優化檢討、衝突檢查、施工動線合理性等,虛擬實境(VR)也常用於教育訓練,讓相關人員熟悉未來工作場域,提升安全意識。

以「湖山水庫第二原水管工程」為例,將VR應用於安全教育訓練中,設計工地危害測驗與職災體驗模組,並以雙語配音,落實教育訓練(如圖13所示)。以「臺灣客家茶文化館暨周邊景觀工程」為例,則是採用UAV進行空拍後建立三維模型,建置7大高風險作業場景,進行危害辨識及危害告知的教育訓練(如圖14所示)。

圖13. VR應用於職災體驗
圖14. VR應用於危害辨識與危害告知

三、結語

本篇電子報歸納國內常用的數位科技,並介紹部分工程應用案例以供實務應用參考。雖然礙於篇幅無法將所有優良工程案例逐一列出,但也已經明確可知國內營造業已積極推動數位科技在職業安全衛生管理的應用,不僅有實用的成果,且展示了極高的發展潛力。

如同前言所述,數位科技應用的目標在於提高風險決策與風險管理能力,而實現這個目標並非僅使用特定數位科技才能實現,管理者應吸收多方經驗與評估自身工程特性,有系統地整合合適的數位科技以落實在職業安全衛生管理中。

參考文獻

[1] 109年優良工程金安獎得獎簡報。

[2] 營造業職安衛科技的國際發展現況探討,營造業安全衛生電子報。

[3] 日本建災防應用資通訊科技預防營造業職業災害,營造業安全衛生電子報。