基于文獻計量學的有限空間作業安全研究可視化分析

勾曉晴,童潮鎮,趙 忠,滑 晨,陳劍平,嚴春林,王亞楠,劉 輝

(1.中國計量大學 質量與安全工程學院,浙江 杭州 310018;2.寧波乾業安全科技有限公司,浙江 寧波 315042)

有限空間是指封閉或部分封閉、進出口受限,但人員可以進入而未被設計為固定工作場所且自然通風不良的空間[1],其主要危害包括中毒危害、缺氧危害以及燃爆危害。在工業企業中,由于有限空間作業場所往往具備隱蔽性和多變性的特點,加之操作人員安全意識不到位、安全技能缺乏(如盲目施救、強令違章冒險作業),使得作業過程中存在大量的不安全因素,致使有限空間作業安全水平較難得到有效提升。2018年6月16日,某生物科技有限公司一名作業人員在密閉發酵罐內作業時昏迷,其他3人相繼下到罐內施救,最終導致4人全部窒息死亡[2]。2019年2月15日,廣東東莞市某公司工作人員對污水調節池進行清理作業時不慎吸入硫化氫中毒,最終造成7人死亡、2人受傷[3]。2019年9月23日,湖北武漢市某工程有限公司在對地下污水管網進行清淤作業時,因氧含量不足和自然通風差導致發生中毒窒息事故,最終造成3人死亡、1人受傷[4]。因此,有限空間作業仍然存在相關安全問題。在應急管理部積極開展有限空間作業安全專項整治與嚴厲遏制事故多發態勢的情況下,有限空間作業管理與規范不斷加強,但其頻發性依舊導致較為嚴重的人員傷亡和經濟損失。為此,應從根本上重視有限空間作業安全,采取有效措施改善當前作業環境,進一步防止或降低事故發生。

目前,針對有限空間作業安全的研究,眾多學者提出了多方位、多思維的見解與看法。黃鄭華等[5]結合層次分析法和專家量化打分發現易燃氣體和蒸氣危險、有毒氣體和蒸氣危險以及機械損傷危險三類危險性權重最大,并提出相應防范措施;曹璐璐和劉艷[6]在SPSS軟件的輔助下對206名一線有限空間工作人員的不安全心理進行打分,同時結合單因素分析等方法得出各維度的不安全心理與不安全行為呈正相關關系的結論。同時,學者們也致力于實現以分析有限空間作業事故原因[7]為主,以加強安全保障[8]及安全管理[9]為輔的合作機制,在增強民眾重視度的前提下,不斷敦促操作人員增強作業安全意識與能力,以期盡快實現有限空間作業安全化。有限空間作業安全研究不斷豐富,若想探索主要研究內容，挖掘新的研究方向,應及時分析并掌握該領域內各研究方向的普及度與成熟度。因此,本文利用文獻計量學的手段對有限空間作業安全研究進行了統計與分析,以VOSviewer和Citespace軟件為主要工具,深入探究有限空間作業安全的研究熱點,并預測新的研究趨勢,從而提升對該領域內相關理論和技術的整體把握度,以便為保障有限空間作業安全提供一種新思路。

1 文獻計量學概述

文獻計量學是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象,采用數學、統計學等方法,研究文獻情報的分布結構、數量關系、變化規律和定量管理,并進而探討科學技術的結構、特征和規律的一門學科[10]。1969年,英國著名情報學家阿倫·普理查德(Alan Pritchard)首次提出用術語“Bibliometrics”取代“統計目錄學”的名稱,這標志著文獻計量學的問世[11]。在學科發展迭代的今天,文獻計量學分析已成為一種注重量化的綜合性知識體系。因此,文獻計量學不僅僅作為一種計量手段,同時也將慢慢演化成學者開展某一研究領域前必須使用的方法,這為學者研究相關文獻及其新發展動態提供了良好的契機。

科學知識圖譜作為與文獻計量學密切聯系的理論之一同樣具備廣闊的發展前景?？茖W知識圖譜是通過將應用數學、圖形學、信息可視化技術，以及信息科學等學科的理論、方法與計量學引文分析、共現分析等方法結合,并利用可視化的圖譜形象地展示其核心結構、發展歷史、前沿領域以及整體知識架構,達到多學科融合目的的現代理論[12,13]?？茖W知識圖譜通常以揭示研究領域的動態演變過程為目的,依據可視化分析為學科的研究與發展提供有價值的參考。目前,知識圖譜已涉及多種學科領域,致力于實現將抽象數據轉化為2D或3D圖形,從宏觀的角度揭示某一領域的發展全貌,實現了領域研究和分析的定量化。在知識圖譜的輔助作用下,文獻計量學可以實現對某一領域研究現狀的總結以及對其發展趨勢的具體預測。目前,在安全領域,文獻計量學已涉及諸多方面,包括交通安全[14]、礦山安全[15]、城市安全[16]、藥學安全監護[17]以及環境安全[18]等方面。國內外眾多學者通過使用文獻計量學的方法,實現對各安全領域的宏觀操控,從而把握某些行業或方向的安全整體情況及其延伸度。

2 研究思路與方法

2.1 研究思路

本文在大安全的研究背景下,以“有限空間作業”為主要研究內容,選擇CNKI數據庫進行高級檢索,將檢索詞設置為“(SU=‘有限空間作業’OR SU=‘受限空間作業’)AND(SU=‘安全’OR SU=‘安全管理’)”。時間設置為2000年1月1日至2022年5月31日,檢索時間為2022年6月10日。由于圖書、標準、成果和無作者的報紙等類型文獻數量偏少且信息不全,故剔除以上類型記錄后,最終檢索到文獻共595篇,其中學術期刊518篇,學位論文6篇,文獻類型及具體數量分布情況見表1。

表1 有限空間作業安全文獻類型分布

2.2 研究工具與方法

本文結合VOSviewer和CiteSpace軟件對國內有限空間作業安全領域研究內容進行可視化分析。其中利用VOSviewer軟件分析有限空間作業安全研究的合著者分布與關鍵詞聚類,利用CiteSpace軟件探究有限空間作業安全研究的前沿情況。

VOSviewer是一款用來構建和查看文檔圖譜、基于文獻的共引和共被引原理繪制各個知識領域的科學圖譜的的文獻計量分析軟件。如針對某一領域文獻的共引和共被引情況構造作者和關鍵詞聚類知識圖譜[19]。VOSviewer同時可以實現共現矩陣映射的構造,基于此可以得到某一領域的標簽視圖、密度視圖、簇密度視圖和散點視圖[20]。

CiteSpace軟件是一個Java應用程序,它支持通過書目數據庫中的知識發現進行可視化探索[21]。通過漸進式知識領域可視化方法,可以直觀地映射高引用和關鍵文獻、知識領域內的特定范圍以及呈現相關研究主題[21]。同時,它也會按照研究方向的差異形成不同的聚類,聚類效果取決于聚類模塊性指數Q值和聚類輪廓性指數S值。分析結果有助于研究人員判定研究領域的研究科學前沿[22]。

3 結果分析與討論

3.1 有限空間作業安全研究時序產出

統計有限空間作業安全研究的時間分布可以清晰地了解該研究方向的發展趨勢。對從CNKI數據庫收集的595篇文章進行分析發現,有限空間作業安全的研究主要衍生為3個階段:起步階段、逐步發展階段以及趨于成熟階段,具體如圖1。

圖1 有限空間作業時間分布

起步階段(2000—2008年):2000年至2008年階段內有限空間作業的發文量很少,共發表13篇,這表明該階段學者對有限空間作業安全的研究較為淺顯。該領域最早的一篇文章為2003年的《建筑行業特殊作業的風險管理》,其中重點介紹了受限空間作業在建筑行業中可能引發的危險,表示應加強該類特殊作業的風險管理[23]。由此開始,有限空間作業安全逐漸被重視起來。2008年,中華人民共和國安全生產行業標準中,化學品生產單位受限空間作業安全規范(AQ3028—2008)被提出,規定了相關安全要求、職責要求和安全管理,初步保障和規范了作業人員操作安全[24]。

逐步發展階段(2009—2017年):2009年至2017年有限空間作業安全研究平均發文量為29篇(其中本階段末端2017年度發文量略少,為平均值)。相比于起步階段,本階段的發文量有了較大幅度的增加。在該階段,學者逐漸意識到在工業社會中有限空間作業操作不當、專業技能缺乏等會對操作人員造成嚴重的威脅與損害,因此,無論是在基礎設施方面還是個人防護方面都應做好準備與應對工作。面對有限空間作業引發的事故,眾多學者積極探索與研究其事故特征[25]與風險因素分析[5],力求從事故源頭出發,尋求有效途徑解決或改善有限空間作業安全。

趨于成熟階段(2018年至今):從2018年開始,有限空間作業安全發文量驟升,社會對該類文章的重視程度達到新高度,且預計2022年該領域發文量可以上升到80篇。相較之前兩個階段,該階段顯示出有限空間作業安全的廣泛化與具體化,研究重心逐漸開始偏移。這是由于2018年應急管理部的成立促進了安全生產監督工作的進程,使得安全監管力度實現高覆蓋。除了加強操作人員安全管理、加強作業場所日常檢查與維護外,促進有限空間作業安全的新的研究方向亟需被挖掘。

3.2 有限空間作業安全研究合著者分布

某一領域的學術文獻代表著該領域在歷史發展長河中的成果與貢獻。每個研究領域極為突出的研究者都是學術文獻的產出者,同時也是研究領域深入開發的推動者。研究有限空間作業安全的合著者分布情況的同時也能直觀地了解該領域內作者之間的合作情況[26]。使用VOSviewer軟件對從CNKI數據庫檢索的目標文獻進行作者共現分析,具體如圖2。

圖2 有限空間作業安全作者分布

從圖2可以發現,發文量最多的學者為劉艷,共發表12篇,其次是秦妍和李輝。劉艷和秦妍主要針對有限空間作業的相關事故與相應對策分析展開調查,強調作業標準與規范;李輝主要將工貿企業作為研究重點,通過統計工貿企業中有限空間作業的共性列出針對性措施,從而提高工貿企業安全。圖中也表明作者間缺乏深度的合作,其多以單一機構為中心展開,機構間的聯系較少,這不利于學者間開展有限空間作業安全研究時的相互溝通與交流。

使用SCImago Graphica軟件對有限空間作業安全的合著者數據進行分析(如圖3),同時結合時間線分布發現近幾年活躍在該領域的作者包括陳振翔、白鵬輝和李劭等。同時,根據作者間的連線也可進一步證實有限空間作業安全學者間的合作較少。因此,在今后對該領域的研究與分析中,各機構學者應相互監督,加強交流,這有利于實現有限空間作業信息暢通化,為有限空間作業提供更便利的安全保障。

圖3 有限空間作業作者時間線分布圖

3.3 有限空間作業安全研究關鍵詞聚類分析

作為一篇文章的核心內容及重要組成部分,關鍵詞可以充分表征一篇文章的重點,它既能使讀者明白文章的研究目的、思路和方法,同時也能提取出文章的創新點。因此對文章關鍵詞進行深度剖析,這對掌握研究領域的發展起著至關重要的作用。兩個或更多的關鍵詞出現在同一篇文章中被稱作關鍵詞共現,它作為文獻計量學的常用方法,通常用來反映關鍵詞與關鍵詞之間的關聯與差別[27]。高頻詞的關鍵詞可以作為研究領域的熱點關鍵詞[28]。對有限空間作業安全的關鍵詞出現次數進行統計和排序,具體如表2。除了與“有限空間作業”相似的關鍵詞,“作業人員”、“安全管理”等也被認定為該領域的熱點關鍵詞。這說明作業人員的知識儲備與操作技能以及企業的安全管理在實現有限空間作業安全過程中發揮著重要作用。同時,作為高頻關鍵詞之一,工貿企業在有限空間作業安全中占據重要的作用,是主要的責任主體。因此,必須加強對工貿企業的有限空間作業安全保障與安全監管,落實各項法律責任,這對改善有限空間作業安全復雜的大環境有很大的促進作用。

表2 出現次數排名前10的關鍵詞

使用VOSviewer軟件對595條文獻作關鍵詞聚類分析發現,目前為止有限空間作業安全的研究內容主要分為四個聚類(圖4),具體研究內容如下:

圖4 有限空間作業安全關鍵詞聚類分析

安全管理與教育(紅色聚類):該聚類以開展安全生產工作為主,通過加強安全管控、安全教育培訓和隱患排查治理,致力于實現安全生產標準化,并通過改進應急預案、應急措施實現有限空間作業安全。秦妍等[29]整理了北京市由于盲目施救導致的事故,在了解事故原因后有針對性地提出了應急救援對策。劉艷[30]分析了美國等五個國家以及我國內地和香港地區的有限空間作業安全相關法規和標準,以期進一步完善我國作業標準。吳春燕[31]以共生理論為基礎,結合定性和定量分析提出有限空間作業安全管理優化策略。徐振振等[32]通過辨識單點系泊浮筒建造過程中涉及的有限空間作業主要風險,提出安全措施管控作業前、中以及應急救援的完善情況,確保作業安全。

危險辨識與分析(綠色聚類):該聚類多從事故本身出發,通過辨識與確定各傷亡事故中存在的風險對有限空間作業事故具體分析,從而加強安全檢查、提高作業安全性。范銀華等[33]結合典型的中毒窒息事故,歸納了5條事故發生的原因,并總結出經驗教訓以防止類似事故再次發生。王山等[34]通過進行特定區域的有限空間問卷調研辨識當前有限空間管理中存在的問題,從而提出可操作性的預防對策。汪圣華等[35]運用層次分析法和模糊綜合評價法建立有限空間指標體系,并搭建在線監測系統形成有限空間作業動態風險評估模型。宋淵博等[36]采用工作危害法(JHA)深入分析作業中人的不安全行為與物的不安全狀態,從而加強操作人員的安全意識,增強有限空間作業的規范性,降低事故發生。

作業規范與安全(藍色聚類):該聚類主要聚焦高危作業、動火作業、檢維修作業等,力求加強作業規范實現有限空間作業少失誤、零失誤。許楠等[37]總結了2001—2009年典型受限空間事故的環境特點,并分析了事故發生的行業分布情況,最終提出安全措施保障作業的規范性。常紀文等[38]首先分析了北京市有限空間事故發生特點,接著從作業監管模式和舉措方面夯實基礎,力求達到北京市有限空間作業安全監管新高度。王偉等[39]介紹了氯乙烯引發的有限空間事故,最終提出了安全要求和注意事項加強有限空間作業防范。

有毒有害氣體防范(黃色聚類):該聚類主要以有毒有害氣體為主要研究對象,通過探究不同有害氣體引發的事故確定中毒窒息事故的注意事項,從而提出針對性預防建議。周興藩等[40]分析了2014—2015年發生的中毒窒息事故,初步確定中毒窒息事故發生主要是由于硫化氫和一氧化碳等氣體的富集造成的。鐘燕燕[41]從硫化氫的理化性質出發,通過深入探究硫化氫個人防護設備及先進經驗,提出中毒后的急救措施及保障有限空間作業安全。沈建云等[42]分析了一起污水管網頂管接收井在閉水試驗施工中發生的安全生產事故,從有害氣體出發查找事故原因,最終確定汽油機中的CO和CO2是導致操作人員中毒窒息的主要氣體。

3.4 有限空間作業研究前沿辨識

探究某一領域的研究前沿可以從高頻關鍵詞、前沿術語、文獻和引文聚類的時間演化出發[43],以便捷性可視化軟件為主要工具,依據領域內近幾年的研究方向推斷發展趨勢。使用VOSviewer和SCImago Graphica軟件,以高頻關鍵詞出現次數和時間為主要研究對象,捋清有限空間作業安全研究的關鍵詞時間線,最終生成關鍵詞時間軸分布圖(如圖5)。

圖5 有限空間作業安全關鍵詞時間軸分布圖

圖5中,節點大小代表關鍵詞出現次數,節點顏色代表時間差異,節點與節點之間的連線代表的是關鍵詞之間的聯系度。其中,出現次數較多的關鍵詞為有限空間作業、受限空間作業、作業人員、有毒有害氣體等;有限空間作業與作業人員、有毒有害氣體及工貿企業聯系較為密切,這表明2018年之前較多學者主要以工貿企業中的有限(受限)空間作業作為主要研究對象,通過分析作業人員的不安全行為以及判別有毒有害氣體確定事故發生的原因,從而開展針對性安全培訓工作。結合關鍵詞時間軸分析發現,有限空間作業的整體發展趨勢大致為安全檢查—事故分析—應急管理。這是因為2018年之后國家大力倡導各行業安全監管工作,應急管理、應急處置等由此受到廣泛關注。在有限空間作業安全研究趨近于成熟時,應急管理為該領域拓寬了新方向。因此,應倡導作業人員積極學習相關知識,提升領域內應急管理與能力,這有利于分析與解決實際問題,逐步實現有限空間作業安全。

使用Citespace軟件的Timezone功能,整理并繪出有限空間作業安全的關鍵詞時區圖,如圖6?？梢钥闯?2003年至2007年,有限空間作業安全研究內容較少,包括危害辨識、防范措施;2008年至2017年,有限空間作業安全研究方向逐漸廣泛化,具體包括作業安全、中毒窒息、安全管理等;2018年開始,有限空間作業安全專項整治與安全監管被大力加強,研究方向開始向應急保障技術方向轉移,具體體現為應急預案、應急救援、應急管理等。

圖6 有限空間作業安全關鍵詞時區圖

4 結 論

本文利用信息可視化軟件VOSviewer和Citespace對2000年1月1日至2022年5月31日CNKI數據庫中有限空間作業安全的相關文獻進行文獻計量學分析。主要研究內容包括時序分布、合著者分布、關鍵詞聚類分析以及研究前沿分析,最終確定我國有限空間作業安全的總體發展趨勢為安全檢查—事故分析—應急管理,具體結論如下:

1)我國有限空間作業安全主要分為三個階段:起步階段(2000—2008年)、逐步發展階段(2009—2017年)以及趨于成熟階段(2018年至今)。起步階段主要圍繞有限空間作業安全檢查與維修展開,逐步發展階段以有限空間作業事故為主體,從多角度出發辨識作業場所危險源,深究事故發生原因,以便提出預防事故的對策與措施;趨于成熟階段將研究核心轉向有限空間作業應急管理,包括應急預案、應急處置以及應急能力培養等。三個階段呈現跳躍式發展,形成了較為完善的有限空間作業安全研究脈絡。

2)調查有限空間作業安全的作者分布情況,發現劉艷、秦妍和李輝是發文量前三的作者,陳振翔、白鵬輝和李劭是近幾年來活躍在有限空間作業安全研究領域的學者。合著者分布網絡證實了基于該領域內的作者合作較少,且缺乏機構間的互通,因此應加強作者間溝通與交流,實現有限空間作業安全資源共享,保障該領域發展的多元化與全面化。

3)在可視化軟件的輔助下分析有限空間作業安全關鍵詞,最終形成了四個關鍵詞聚類,分別是安全管理與教育、危險辨識與分析、作業規范與安全以及有毒有害氣體防范。關鍵詞聚類涵蓋了大部分該領域的研究內容,是當前有限空間作業安全的研究熱點。結合有限空間作業安全的研究熱點對關鍵詞繼續進行分析發現,以應急保障技術為核心的研究方向將成為該領域內的研究前沿,主要包括應急預案、應急救援和應急管理等。因此,在加強安全教育與培訓、分析與預防有限空間作業事故以及事故發生后的應急體系建設后,有限空間作業事故發生率或將下降,同時也能實現作業安全,保障人民生產財產安全,這對有限空間作業未來的發展有較大意義。