基于FTA_IAHP對建筑設備安裝工程的安全評價

郭福雁，莫睿東，王 悅，王 寧

（天津城建大學 控制與機械工程學院，天津 300384）

建筑設備安裝工程是一項復雜的工程，在施工過程常常與其它工種同時作業(yè)，且施工密度較大、施工環(huán)境較為封閉和施工空間較??；在設備安裝過程中，往往需要進行導管之間的焊接等專業(yè)水平要求較高的操作.因此，建筑設備安裝工程具有施工周期相對較長、施工環(huán)境復雜和施工專業(yè)水平要求高等特點[1]，在施工過程中安全事故時有發(fā)生.目前，我國學者在建筑設備安裝工程安全評價方面的研究較少，大多建筑設備安裝施工企業(yè)對施工安全管理也僅限于對施工現場的整治和檢查工作，對其下屬施工現場的安全評價，也多由一些專家及現場安全員憑經驗得出結果，既缺乏科學性，又有很大的局限性.如果能夠通過構建建筑設備安裝工程安全評價體系，實現對建筑設備安裝工程安全進行全面、科學的評價，將有效預防事故的發(fā)生，從而減少財產損失和人員傷亡.

1 事故樹法與區(qū)間層次分析法的綜合

傳統的施工安全評價主要使用安全檢查表法，這種方法雖然簡單、方便，但是有可能會忽略某些關鍵指標.常用的安全評價方法有安全檢查表法、危險指數法、預先性分析法、事故樹法、區(qū)間層次分析法等，其中，事故樹法可從結果到原因對事故發(fā)生進行有向邏輯的描繪，將特定事故與各層原因之間用邏輯門符號連接起來，形成樹形圖；而區(qū)間層次分析法適用于多目標、多層次、多因素的復雜系統安全評價，還能合理地處理專家判斷指標權重的不確定性.

因此，筆者將事故樹法與區(qū)間層次分析法相結合應用于建筑設備安裝工程安全評價中.依據GB/T 27921—2011《風險管理風險評估技術》[2]可知，層次分析法不適用于風險識別.所以，在利用層次分析法構建評價體系前，引入事故樹方法全面、系統地識別出危害施工安全的基本事件，并對事故樹的基本事件進行大致歸納，最后利用層次分析法構建建筑設備安裝工程安全評價體系.為克服傳統層次分析法采用點值來描述專家判斷的缺陷，應用區(qū)間層次分析法對建筑設備安裝工程安全進行評價，該方法運用模糊數學中的區(qū)間數代替?zhèn)鹘y層次分析法的點值，以此表征專家評價的不確定性，使評價更加客觀合理.

2 建筑設備安裝工程事故樹分析

從風險識別角度出發(fā)，運用事故樹法對建筑設備安裝工程施工事故進行分析.根據查閱施工企業(yè)事故記錄、職業(yè)病記錄和詢問對施工現場作業(yè)有經驗的人員，可知建筑設備安裝工程施工事故主要有觸電、設備傷害、高處墜落和火災四種事故.構建建筑設備安裝工程施工事故為頂上事件的事故樹，對造成事故的原因因素進行歸納辨識，按照由果及因、自上而下的推理分析，全面、系統地識別出危害施工安全的基本事件[3-6].構建建筑設備安裝工程施工事故樹如圖1所示.

圖1 建筑設備安裝工程施工事故樹

3 構建建筑設備安裝工程安全評價體系

通過建筑設備安裝工程施工安全事故為頂上事件的事故樹，針對上述四種主要事故進行事故樹分析.事故樹模型的基本事件大致可以歸納為人員因素、物品因素、管理因素以及其他因素四類基本因素.

對所有基本事件進行歸納分析時需要注意，有些基本事件是可以歸納到多個評價指標中的.如“酒后作業(yè)”一方面可以歸為人員因素；另一方面也有可能是因為安全培訓教育不到位，使得安全意識不強造成酒后作業(yè)的現象發(fā)生，因此，又可將其歸為管理因素.基于上述分類方法，運用層次分析的原則對建筑設備安裝工程施工事故的影響因素進行分類、歸納和分析，構建建筑設備安裝工程施工安全評價體系，如圖2所示.

圖2 建筑設備安裝工程安全評價體系

4 區(qū)間層次分析法

在運用傳統層次分析法求權重時，由于主觀因素的復雜性，專家很難提供一個精準的值來表述，或多個專家構造某一個判斷矩陣，允許存在一定范圍的差異，而更傾向于提供一個區(qū)間.運用區(qū)間層次分析法構造判斷矩陣是采用模糊數學中的區(qū)間數替代傳統AHP的點值，從而解決了專家對指標權重無法精確統一的問題.目前，計算方法有區(qū)間數特征根（IEM）、區(qū)間數梯度特征向量法和最優(yōu)傳遞矩陣法[7].為了使計算過程簡潔和結果精準，本文采用區(qū)間數特征根法對判斷矩陣的權重進行求解.

設A=（aij）n×n區(qū)間數判斷矩陣，即記相應地，對區(qū)間數向量 x=（x1，x2，…，xn）T，即

在應用區(qū)間特征根法時，運用區(qū)間數與特征根運算的3個基本定理，得到求解區(qū)間權重向量的計算方法——特征根法.計算步驟如下[8]：

（1）分別求出A+、A-的最大特征根所對應的具有正分量的歸一化特征向量x+、x-；

（3）求解區(qū)間權重向量 W=[kx-，mx+]；

（5）得到各層指標的權重，按照傳統AHP計算規(guī)則，求出指標層對目標層的綜合權重值.

5 建筑設備安裝工程安全評價體系計算分析

根據建筑設備安裝工程安全評價體系的層次結構和傳統AHP法的9標度法，設計調查問卷，將20份調查問卷發(fā)放給安全評估專家、施工安全檢查員、設備安裝工程施工人員等經驗豐富的相關人員.通過整理收回的調查問卷，若指標兩兩比較不一致的標度，則采用區(qū)間數替代點值.如專家們對人員因素和物品因素進行比較時，12個專家認為標度是5，8個專家認為標度是4，則可以用區(qū)間數[4，5]表示.由此方法得到準則層對目標層的區(qū)間判斷矩陣，見表1.可求出A-和A+歸一化特征向量為

表1 準則層對目標層區(qū)間判斷矩陣

再根據步驟 2 公式可求出 k=0.948，m=1.013；將 x-、x+、k、m代入步驟3的公式，則可求出準則層對目標層區(qū)間判斷矩陣的區(qū)間權重向量為

由步驟4公式求出

W=（0.271，0.125，0.544，0.042）T，并進行歸一化處理，得到準則層對目標層的權重向量為

W′=（0.276，0.127，0.554，0.043）T

同理，依據上述計算步驟可以求出指標層對準則層的區(qū)間權重向量，見表2-5.

由表2-5可得指標層對準則層的權重向量分別為

表2 人員因素指標下區(qū)間判斷矩陣與權重區(qū)間

表3 物品因素指標下區(qū)間判斷矩陣與權重區(qū)間

表4 管理因素指標下區(qū)間判斷矩陣與權重區(qū)間

表5 其他因素指標下區(qū)間判斷矩陣與權重區(qū)間

依據建筑設備安裝工程安全評價層次結構體系和傳統AHP計算規(guī)則，可以得到指標層各個指標對目標層的綜合權重值，見表6.

表6 指標層各個指標對目標層的綜合權重值

6 建筑設備安裝工程安全性分析

綜合權重值的大小可反映各個指標對總目標的影響，其值越大，影響程度越大.由表6可知，綜合權重值的大小依次為 C31＞C11＞C32＞C23＞C13＞C33＞C22＞C12＞C43＞C21＞C42＞C41，其結果與建筑設備安裝工程施工的實際安全情況基本相符，即對影響建筑設備安裝工程安全最大的4個指標為安全教育和培訓、安全意識和行為、安全檢查和安全用品.建筑設備安裝工程施工企業(yè)，不但要加強對員工相關安全知識的教育，強調安全的重要性；還應對員工培訓使用新型施工工具的方法，如移動式操作平臺、電纜橋架立柱穩(wěn)定器等.高層管理人員應根據建筑設備安裝工程施工特點，制定出科學、合理、高效的安全管理制度，并引導施工人員高度重視，嚴格要求施工人員遵守相關的安全施工管理制度；施工人員也應自覺參加安全知識教育和培訓，熟記企業(yè)制定的各項安全管理條例，熟練掌握安全操作技能，增強自身的安全意識，杜絕危險行為；安全管理部門應定期對施工現場進行安全檢查，發(fā)現危險源及時處理，發(fā)現施工人員有危險行為應及時制止，要對其進行教育并警告，施工單位應統一為施工人員采購質量合格的安全用品，并按要求佩戴齊全方可進入施工現場.

7 結論

結合事故樹法和區(qū)間層次分析法，對建筑設備安裝工程進行安全評價.為解決層次分析法不能進行風險識別的問題，在構建評價體系前，運用事故樹法，對組成建筑設備安裝工程施工的四種主要事故進行分析，得出危害施工安全的基本事件；另外，在傳統的層次分析法基礎上引入模糊數學中的區(qū)間數，解決了專家構造判斷矩陣的不一致性和模糊性.根據區(qū)間層次分析的計算結果和施工安全性分析，對高層管理人員、安全管理部門和施工人員三者提出嚴格的安全要求，采取切實可行的安全措施，從而提高施工安全管理水平.