基于系統(tǒng)動力學(xué)的裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素分析

徐姣姣，江　林，黃萍莉(西華大學(xué)審計處, 四川 成都　610039)

2016年9月27日國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2016〕71號)指出：要加快編制裝配式建筑國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立完善覆蓋設(shè)計、生產(chǎn)、施工和使用維護全過程的裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系；要創(chuàng)新裝配式建筑設(shè)計，統(tǒng)籌建筑結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備、部品部件、裝配施工、裝飾裝修，推行裝配式建筑一體化集成設(shè)計，積極應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，提高建筑領(lǐng)域各專業(yè)部門的協(xié)同設(shè)計能力。

2017年5月4日中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部官網(wǎng)發(fā)布的《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》確定了建筑節(jié)能及綠色建筑發(fā)展的目標(biāo)，提出城鎮(zhèn)新建民用建筑全部達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求 ，能效水平比2015年提升20%，到2020年，裝配式建筑面積占新建建筑面積比例達(dá)到15%。《規(guī)劃》還明確要加大政策支持力度，明確重點應(yīng)用領(lǐng)域，建立與裝配式建筑相適應(yīng)的工程建設(shè)管理制度。鼓勵企業(yè)進行工廠化制造、裝配化施工、減少建筑垃圾，促進建筑垃圾資源化利用,建設(shè)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地，推動裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)發(fā)展;因此，隨著裝配式建筑在我國的大力發(fā)展，對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素重要程度的研究就成了重要的研究課題。

由于裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑的差異性，裝配式建筑安全風(fēng)險側(cè)重點有所不同。目前，已經(jīng)有不少學(xué)者針對裝配式建筑安全進行研究。陳偉等[1]從裝配式建筑工程施工的安全事故成因視角出發(fā)，分析裝配式建筑施工安全主要影響因素，反映其構(gòu)件生產(chǎn)作業(yè)空間、物流運輸作業(yè)空間及現(xiàn)場裝配作業(yè)空間多個維度施工安全的評價指標(biāo)體系。文敏等[2]結(jié)合建筑工業(yè)化背景，針對預(yù)制裝配式住宅工程施工安全事故的類型及其原因進行了分析，并對加強安全風(fēng)險管理的相關(guān)措施進行了探討。黃桂林等[3]研究結(jié)合影響裝配式住宅施工過程安全風(fēng)險的因素，并結(jié)合可拓學(xué)理論，構(gòu)建了裝配式住宅施工過程安全風(fēng)險因素指標(biāo)體系，并能夠準(zhǔn)確地得出裝配式住宅施工過程的安全風(fēng)險等級。楊爽[4]在事故致因理論、危險源辨識理論分析的基礎(chǔ)上，針對裝配式建筑施工特點，研究了裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)選取的依據(jù)和原則，建立了裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)。趙文虎[5]主要以裝配式住宅的特殊性為例，分析和探討建筑裝配式住宅施工的安全隱患、安全風(fēng)險管理原則及措施，提升施工安全水平，杜絕安全事故發(fā)生，保障施工作業(yè)的安全進行。本文從系統(tǒng)動力學(xué)的角度出發(fā)，分析裝配式建筑安全風(fēng)險因素之間的關(guān)系，對裝配式建筑的推廣起到一定的借鑒作用。

1　裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素的類型

通過對來源于CNKI、SCI、EI、ASCE等的文獻(xiàn)的閱讀，在現(xiàn)有文獻(xiàn)記錄的基礎(chǔ)上收集對裝配式建筑安全風(fēng)險影響的相關(guān)因素并對其進行提煉，形成初步的影響因素。為了更客觀合理，本文對初步形成的建筑安全影響因素采用專家意見征詢方式進行分析。專家意見征詢表一共發(fā)放30 份調(diào)查問卷，收回28份，其中無效問卷2份。通過對收回的專家意見征詢表進行整理分析得出影響裝配式建筑安全風(fēng)險影響的類型有4大類，分別為人為因素、制度因素、工藝因素和環(huán)境因素。具體如表1所示。

表1　裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素的類型

表1(續(xù))

2　基于SD理論的裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素識別反饋模型

系統(tǒng)動力學(xué)(system dynamics，SD)是由美國麻省理工學(xué)院 J.W.Forrester 教授在1956年最先提出的以反饋控制論、信息論、系統(tǒng)論、決策過程論為基礎(chǔ)，依托計算機模擬技術(shù)，分析研究信息反饋系統(tǒng)解決復(fù)雜動態(tài)行為與結(jié)構(gòu)的綜合學(xué)科[6-7]。研究者認(rèn)為，系統(tǒng)的行為模式和特性主要取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與反饋機制;因此按系統(tǒng)動力學(xué)理論和方法建立的模型，借助于計算機模擬可以用于定性地研究系統(tǒng)問題[8]。本文運用Vensim建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素識別反饋模型，對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素進行定性分析。由于反饋模型中所有的因素都是正向的，即對風(fēng)險起增強的作用，為此本文在系統(tǒng)中引入了吊裝作業(yè)調(diào)整(削弱反饋模型中各風(fēng)險的增強作用)來平衡系統(tǒng)。裝配式建筑安全風(fēng)險影響識別反饋模型如圖1所示。

圖1　基于系統(tǒng)動力學(xué)的裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素識別反饋模型

3　風(fēng)險影響因素重要性程度的定性與定量分析

對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素進行重要性程度的定性與定量研究，可以找出影響裝配式建筑安全風(fēng)險的最大因素，從而對其中關(guān)鍵風(fēng)險影響因素采取技術(shù)性解決措施，為降低施工階段的安全風(fēng)險提出指導(dǎo)性建議。本文分別采用系統(tǒng)動力學(xué)理論和層次分析法對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素進行定性和定量分析。通過對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素進行定性和定量分析，可以找出影響裝配式建筑安全的最主要因素。

3.1　SD理論下裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素反饋回路分析(定性分析)

反饋回路用來反映SD模型中因素之間的關(guān)系，以及相互作用后的風(fēng)險趨勢。SD理論下裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素反饋回路的數(shù)量可以描述風(fēng)險的相對大小[9-10]。回路的形成建立在裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素識別反饋模型的基礎(chǔ)之上。根據(jù)圖1，在Vensim軟件中，分別將人為因素、制度因素、工藝因素、環(huán)境因素置為當(dāng)前狀態(tài)，然后點擊分析工具中的“反饋回路分析”，對以上4大類型進行反饋回路分析，得到4大類風(fēng)險的反饋回路的個數(shù)。最后得到各因素的反饋回路如表2所示。

表2　裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素反饋回路

通過反饋回路的信息可以得知，在裝配式建筑安全風(fēng)險分析過程中，各個風(fēng)險并不是相互獨立的，而是可以相互影響的，即一種風(fēng)險可以影響另一種風(fēng)險，進而可能對整個系統(tǒng)產(chǎn)生風(fēng)險。從反饋回路的數(shù)量來看，人為因素對其余風(fēng)險產(chǎn)生的影響最大，其次是工藝因素和技術(shù)風(fēng)險。盡管在建立的模型中注明了每個箭頭的極性，但 Vensim 并不提供反饋極性分析；所以需要自己逐個判斷上述反饋環(huán)的極性。經(jīng)作者判斷的反饋環(huán)極性標(biāo)在了每個環(huán)的最后面。正反饋環(huán)有自我強化的效果，負(fù)反饋環(huán)有自我調(diào)節(jié)的行為。

1)從反饋回路的正負(fù)來看，人為因素的因果回路中有5條正反饋環(huán)和9條負(fù)反饋環(huán)，從理論上說明了風(fēng)險發(fā)生的趨勢，同時也表明人為因素在通過正反饋環(huán)的自我加強效果使風(fēng)險變大的同時，通過負(fù)反饋環(huán)自我調(diào)節(jié)可以使風(fēng)險減?。恢贫纫蛩?、工藝因素和環(huán)境因素的因果反饋回路中都是負(fù)反饋環(huán)，說明在這3個因素中自我調(diào)節(jié)作用比自我強化作用大。所以對工程項目中的人為因素必須加以重視。

2)從反饋回路的數(shù)量分析，人為因素反饋回路最多，共有14條；所以人為因素對裝配式建筑的安全風(fēng)險影響最大，其次是工藝因素，再次是環(huán)境因素，最后是制度因素。

3.2　裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素權(quán)重的確定(定量分析)

裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素系統(tǒng)比較復(fù)雜，影響因素較多，各系統(tǒng)影響裝配式建筑安全風(fēng)向的作用強度各有差異。4大類型影響權(quán)重的確定，有利于分析各子系統(tǒng)因素對裝配式建筑安全風(fēng)險系統(tǒng)的影響大小及其相互間的作用關(guān)系，保證裝配式建筑安全影響因素指標(biāo)體系的系統(tǒng)性。在諸多因素構(gòu)成的裝配式建筑安全風(fēng)險評價體系中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是確定它們的權(quán)重。為對裝配式建筑進行定量分析，文章采用層次分析法進行權(quán)重計算。[11]具體步驟如下：

1)建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層。

2)對于各個層次之間的子區(qū)域中的各指標(biāo)間相對重要性用數(shù)值形式表示，并寫成矩陣形式，運用九級梯度法分析和確定因素間的相互重要性程度，構(gòu)建兩兩判斷矩陣

表3　裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素權(quán)重計算及一致性檢驗表

通過上面的計算，可知裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素中人為因素、制度因素、工藝因素、環(huán)境因素的權(quán)重分別為0.46、0.10、0.28、0.16。由此可見：人為因素和工藝因素對裝配式建筑安全風(fēng)險影響較大；其次是環(huán)境因素和制度因素。

4　結(jié)論與建議

4.1　結(jié)論

1)通過對基于SD的裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素反饋回路進行分析(定性分析)可知：對裝配式建筑安全風(fēng)險影響最大的是人為因素，其次是工藝因素，最后是環(huán)境因素和制度因素。

2)通過裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素權(quán)重的確定(定量分析)可知在裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素中，權(quán)重最大的也是人為因素。人為因素中，影響最大的是人為的設(shè)計缺陷，其次是工藝因素，工藝因素中影響最大的是工廠預(yù)制中原材料使用不合理，最后是環(huán)境因素和制度因素。

3)通過對裝配式建筑安全風(fēng)險影響因素進行定性和定量分析可知，2種分析得出的結(jié)論是一致的。對裝配式建筑安全風(fēng)險影響最大的都是人為因素，其次是工藝因素，最后是環(huán)境因素和制度因素。

引入了吊裝作業(yè)調(diào)整負(fù)反饋回路來平衡系統(tǒng)后，在進行定量分析的時候，要注意綜合專家的打分，剔除不符合要求的打分表。通過對裝配式建筑進行定性和定量分析可知，裝配式建筑安全風(fēng)險受多方面因素影響；但是根據(jù)影響程度的不同，在定性和定量分析的基礎(chǔ)上可以針對影響程度不同的風(fēng)險因素采取不同的防治措施。

4.2　建議

1)針對人為因素進行控制，加強各階段工作人員的安全意識，提高各階段技術(shù)人員的技術(shù)水平和責(zé)任心。目前具有裝配式建筑施工經(jīng)驗的企業(yè)并不多，相關(guān)管理人員和技術(shù)人員也較為缺乏，而且總包方現(xiàn)場配備的主要管理人員，大部分仍然習(xí)慣于按照傳統(tǒng)施工標(biāo)準(zhǔn)進行操作。在 PC建筑的管理要求、技術(shù)要求與傳統(tǒng)習(xí)慣發(fā)生沖突時，往往以操作麻煩、標(biāo)準(zhǔn)要求高、措施費用高為理由，不樂于按照新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)進行施工，容易造成現(xiàn)澆部分施工精度差，從而影響到高精度的預(yù)制構(gòu)件的吊裝施工。應(yīng)注意防范此類風(fēng)險，盡量選擇具有相關(guān)施工經(jīng)驗的總包方和愿意接受PC 理念的項目經(jīng)理。

2)其次針對工藝因素進行控制，各項工藝必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。國內(nèi)進行構(gòu)件生產(chǎn)的廠家較多，但質(zhì)量參差不齊。雖然一些具有多年生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量較好，但是也有一些企業(yè)起步較晚，技術(shù)積累和管理經(jīng)驗的缺乏，使得構(gòu)件的質(zhì)量相對較差；因此，建議在構(gòu)件產(chǎn)品的選擇上，慎重選擇生產(chǎn)廠家。裝配式建筑根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)體系，施工工藝和施工環(huán)節(jié)略有不同，不合理的結(jié)構(gòu)體系導(dǎo)致復(fù)雜的施工工藝會給現(xiàn)場的安全管理帶來諸多危害。裝配式建筑達(dá)到一定的預(yù)制率之后，其工藝流程相對簡單，安裝操作方便，而伴隨著機械化程度的提高，整體勞動強度變小，安全風(fēng)險減小。

3)針對環(huán)境因素和制度因素進行控制，對于各技術(shù)人員應(yīng)加強培訓(xùn)，并加強各項技術(shù)的監(jiān)測，盡量避開惡劣環(huán)境施工，采取合理的措施來控制環(huán)境造成的不良影響。吊裝影響范圍必須與其他區(qū)域臨時隔離，非工作人員嚴(yán)禁進入吊裝作業(yè)區(qū)，吊裝人員必須按規(guī)定佩戴安全防護用具。

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