電力建設(shè)工程施工過程風(fēng)險的可拓優(yōu)度評價

陳彥光 ，陳海群 ，高崇陽

(1.常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.中國石化南京工程公司，江蘇 南京 211100)

電力建設(shè)工程施工(以下簡稱電建工程施工)是一個多工序、高風(fēng)險、立體交叉、連續(xù)作業(yè)的系統(tǒng)工程。電建工程施工的特點決定了在其施工過程中，各種危險因素相互交織，工傷事故屢見不鮮，人身和財產(chǎn)安全無法得到保障。2016年11月，江西豐城發(fā)電廠電建工程施工過程中發(fā)生了特別重大事故[1]，直接導(dǎo)致74人死亡、2人重傷，是我國建國以來最大的電建工程施工事故。如何對電建工程施工過程進(jìn)行風(fēng)險評價，從而減少重大事故的發(fā)生，已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者們關(guān)注的熱點問題。

目前國內(nèi)外學(xué)者對于電建工程施工過程進(jìn)行風(fēng)險評價的方法主要有貝葉斯法[2]、解釋結(jié)構(gòu)模型[3](Interpretative Structural Modeling,ISM)法、模糊層次分析法[4]、風(fēng)險鏈[5]法等。這些評價方法和模型的側(cè)重點各不相同，但總體上來看，大多是定性評價方法，缺乏定量風(fēng)險評價方法的探索。鑒于此，本文運用可拓優(yōu)度法[6]對電建工程施工過程的風(fēng)險進(jìn)行研究，主要通過建立物元模型，形式化、定量化地對電建工程施工過程進(jìn)行風(fēng)險評價，并綜合運用層次分析法和改進(jìn)的熵權(quán)法確定各風(fēng)險因素的綜合權(quán)重，利用關(guān)聯(lián)函數(shù)確定風(fēng)險等級。本研究為電建工程施工過程的風(fēng)險評價提供了新思路。

1 構(gòu)建電建工程施工過程的風(fēng)險評價模型

1.1 電建工程施工過程的風(fēng)險分析

電建工程施工過程的風(fēng)險因素大致集中在三個階段，分別為土建施工階段、設(shè)備安裝階段和設(shè)備調(diào)試階段。本文將這三個階段的風(fēng)險因素歸納為電建工程施工過程的三個方面，即施工保障、施工環(huán)境和施工管理。其中，施工保障中的風(fēng)險因素主要存在于主客觀因素中，包括員工自身因素和設(shè)備設(shè)施因素；施工環(huán)境中的風(fēng)險因素主要指施工現(xiàn)場、自然環(huán)境、社會環(huán)境中的風(fēng)險因素；施工管理中的風(fēng)險因素主要存在于施工程序、員工資質(zhì)等方面。

1.2 電建工程施工過程風(fēng)險評價模型的建立

首先，收集并分析了國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7-8]和國家能源局安全司公布的2006—2016年80起電建工程施工人身傷亡事故，總結(jié)出電建工程施工事故主要分為5類，分別是高墜事故、觸電事故、坍垮塌埋壓事故、打擊擠壓事故、火災(zāi)燒燙窒息事故；然后，利用Bow-tie模型[9]向前可以追溯事故發(fā)生的原因，向后可以挖掘事故后果的特點，深入分析每一起事故，從中找出影響電建工程施工過程的25個風(fēng)險因素，忽略對施工過程影響較小的風(fēng)險因素；最后，結(jié)合實際“電建工程施工過程風(fēng)險因素的安全檢查表”，確定其風(fēng)險評價指標(biāo)體系，詳見圖1。

圖1 電建工程施工過程風(fēng)險評價指標(biāo)體系Fig 1 Risk evaluation index system of power construction process

2 電建工程施工過程風(fēng)險的可拓優(yōu)度評價流程

可拓優(yōu)度評價法是可拓學(xué)中一種綜合評價方法，該方法適用范圍廣[10-12]，通過引入關(guān)聯(lián)函數(shù)既能用來定量地說明元素具備某種性質(zhì)的程度，又能很好地考慮系統(tǒng)量變和質(zhì)變的過程。在電建工程施工過程的風(fēng)險評價中引入可拓優(yōu)度的思想，可以使評價結(jié)果更貼近實際，具體風(fēng)險評價流程如下。

2.1 確定風(fēng)險評價指標(biāo)

基于上述建立的電建工程施工過程風(fēng)險評價指標(biāo)體系，確定風(fēng)險評價指標(biāo)的集合為：準(zhǔn)則層A={A1,A2,A3},指標(biāo)層B={B1,B2,…,B15}。

2.2 確定經(jīng)典域和節(jié)域

根據(jù)設(shè)定的風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)，將電建工程施工過程的風(fēng)險劃分為y個風(fēng)險等級，則經(jīng)典域可表示為

(1)

式中：N0j為施工過程的風(fēng)險等級；V0jk為風(fēng)險等級j在第k個評價指標(biāo)的值域；(a0jk，b0jk)為評價指標(biāo)Bk取值范圍的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

節(jié)域表示為

(2)

式中:Np為物元系統(tǒng)中施工過程風(fēng)險等級的全體；Vpk為評價指標(biāo)Bk的值域;(apk，bpk)為評價指標(biāo)Bk取值范圍的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

2.3 確定待評價物元

待評價物元可表示為

(3)

式中:N為施工過程的風(fēng)險等級；Vk為N所能得到的評價指標(biāo)Bk的量值，其中k=1,2,…,n。

2.4 計算風(fēng)險評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

電建工程施工過程風(fēng)險評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的計算公式為

(4)

|V0jk|=|b0jk-a0jk|(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n)。

式中：δ(Vk,V0jk)為量值Vk與V0jk區(qū)間的距;δ(Vk，Vpk)為量值Vk與Vpk區(qū)間的距。距是用來刻畫點與區(qū)間的位置關(guān)系的。

2.5 確定評價指標(biāo)的綜合權(quán)重

2.5.1 層次分析法[12]確定評價指標(biāo)的權(quán)重

本文采用層次分析法(AHP)確定評價指標(biāo)的權(quán)重，具體步驟如下：

(1) 根據(jù)兩兩比較的標(biāo)準(zhǔn)和判斷原理，運用模糊數(shù)學(xué)的方法確定標(biāo)度，見表1。

表1 “1～9”標(biāo)度

(2) 構(gòu)造判斷矩陣R=(aij)n×n(i,j=1,2,…,n)。

(3) 對判斷矩陣R進(jìn)行一致性檢驗，其檢驗公式為：CR=CI/RI，其中：CI為一致性檢驗指標(biāo)，CI=(λmax-n)/(n-1)(n為判斷矩陣的階數(shù)，λmax為判斷矩陣的最大特征根)；RI為平均隨機一致性指標(biāo)，與判斷矩陣的階數(shù)n有關(guān)[13]，RI取值見表2。當(dāng)CR<0.1時，一般認(rèn)為R的一致性是滿足要求的。

表2 平均隨機一致性指標(biāo)RI的取值表

(4) 計算評價指標(biāo)的權(quán)重：在判斷矩陣滿足一致性檢驗的條件下，可求得各評價指標(biāo)的權(quán)重w。

2.5.2 改進(jìn)的熵權(quán)法確定評價指標(biāo)的熵權(quán)重

假設(shè)有m個電建工程，n個評價指標(biāo)，構(gòu)造原始數(shù)據(jù)矩陣為：R=(ruv)m×n(u=1,2,…,m;v=1,2,…,n),采用改進(jìn)的熵權(quán)法確定評價指標(biāo)熵權(quán)重的具體步驟如下：

(1) 評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，得出第v個評價指標(biāo)下的第u個電建工程的比重：

(5)

(2) 采用下式計算評價指標(biāo)的信息熵：

(6)

(3) 利用評價指標(biāo)的信息熵，利用下式計算評價指標(biāo)的熵權(quán)重：

(7)

式中：ωv為各評價指標(biāo)的熵權(quán)重。

利用公式(7)計算評價指標(biāo)的熵重時，當(dāng)評價指標(biāo)信息熵值Ev趨近于1時，不同評價指標(biāo)的微小差別有可能引起熵權(quán)值變化較大。為了有效解決此類問題，對公式(7)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)的計算公式如下：

(8)

2.5.3 距離函數(shù)確定評價指標(biāo)的綜合權(quán)重

為了使層次分析法與改進(jìn)熵權(quán)法計算得到的指標(biāo)權(quán)重間的差異程度及其相應(yīng)的分配系數(shù)差異一致，本文采用距離函數(shù)計算評價指標(biāo)的綜合權(quán)重。假設(shè)對于某評價指標(biāo)h，層次分析法與改進(jìn)熵權(quán)法的研究距離為d(wh,ωh)，兩者的權(quán)重分配系數(shù)為α和β，專家建議β>α，則有：

(9)

d(wh,ωh)2=(α-β)2

(10)

對于評價指標(biāo)h的綜合權(quán)重λh，其值為上述兩者權(quán)重的線性加權(quán)，即λh=αwh+βωh。

2.6 計算評價指標(biāo)的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度

為了獲得最合適的優(yōu)度，需要將各評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度Djk進(jìn)行規(guī)范化處理，從而得到評價指標(biāo)的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度djk，其計算公式為

(11)

2.7 計算評價指標(biāo)的綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度，并確定電建工程施工過程的風(fēng)險等級

電建工程施工過程風(fēng)險物元N關(guān)于等級j的綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度Kj(N)的計算公式為

(12)

式中:λk為k列指標(biāo)的綜合權(quán)重；Kj為關(guān)聯(lián)度Kj(N)中的最大值，即Kj=max{Kj(N)，j=1,2,…,m}，依此可判定電建工程施工過程物元N所屬的風(fēng)險等級。

3 實例應(yīng)用

本文以N工程公司下屬的電建工程項目部為研究對象，首先制定“電建工程施工風(fēng)險AHP評價問卷”，邀請10名有5年以上安全教學(xué)與管理經(jīng)驗的專家(其中項目安全主任5人，項目經(jīng)理4人，安全專業(yè)教授1人)進(jìn)行問卷調(diào)查，共回收問卷10份，問卷回收率為100%；其次，根據(jù)圖1制定“電建工程施工過程風(fēng)險因素的安全檢查表”，依據(jù)此表，邀請3名安全專家對該公司下屬的5個電建工程項目風(fēng)險評價指標(biāo)進(jìn)行打分，打分標(biāo)準(zhǔn)采用“1～9”模糊評價標(biāo)準(zhǔn)，其中1表示最差，程度隨數(shù)字遞增，9表示最好；最后，取專家打分的均值作為該指標(biāo)的最終得分，詳見表3。

表3 電建工程施工過程風(fēng)險評價指標(biāo)的得分結(jié)果

3.1 確定電建工程施工過程的風(fēng)險等級

根據(jù)國家規(guī)定的《建筑施工安全檢查評分標(biāo)準(zhǔn)實施指南》[15]、《電力建設(shè)工程施工安全監(jiān)督管理辦法》[8]以及實際電建工程施工過程安全檢查的具體情況，將電建工程施工過程的風(fēng)險等級劃分為嚴(yán)重不安全、不安全、較安全、安全4個等級，見表4。

表4 電建工程施工過程的風(fēng)險等級

3.2 某電建工程施工過程風(fēng)險的可拓優(yōu)度評價

本文以該公司某電建工程項目部為例，將專家對該項目各風(fēng)險評價指標(biāo)的打分結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[16]，并將各專家打分結(jié)果經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的平均值作為各評價指標(biāo)的風(fēng)險評價值，見表5。

表5 專家打分經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的各評價指標(biāo)的風(fēng)險評價值

本文對該電建工程施工過程風(fēng)險的可拓優(yōu)度評價過程如下：

(1) 根據(jù)表4，將電建工程施工過程4個風(fēng)險等級的取值范圍作為經(jīng)典域，以A1施工保障準(zhǔn)則層為例，根據(jù)公式(1)、(2)、(3)分別確定經(jīng)典域R0j、節(jié)域Rp、待評價物元R如下：

(2) 根據(jù)公式(4)計算B1～B5評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，依據(jù)公式(11)計算B1～B5評價指標(biāo)的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度，其結(jié)果見表6。

(3) 對《電建施工風(fēng)險AHP評價問卷》進(jìn)行分析，得到電建工程施工過程風(fēng)險因素的AHP權(quán)重；利用公式(5)～(8)確定評價指標(biāo)的熵權(quán)重；利用公式(9)、(10)計算得α=0.12，β=0.88，最終確定評價指標(biāo)的綜合權(quán)重，其結(jié)果見表7。

表6 某電建工程項目施工保障準(zhǔn)則層A1各評價指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度和優(yōu)化關(guān)聯(lián)度

表7 某電建工程施工過程風(fēng)險因素的權(quán)重

(4) 依據(jù)公式(11)和(12),可計算得到A1(施工保障準(zhǔn)則層)風(fēng)險因素的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度；同理，可計算得到A2(施工環(huán)境準(zhǔn)則層)和A3(施工管理準(zhǔn)則層)風(fēng)險因素的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度，其結(jié)果見表8。

(5) 再利用公式(4)～(12)，計算得到該電建工程施工過程不同風(fēng)險等級對應(yīng)的綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度(見表9)，并確定風(fēng)險等級。

表8 某電建工程施工過程準(zhǔn)則層風(fēng)險因素的優(yōu)化關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度

表9 某電建施工過程不同風(fēng)險等級對應(yīng)的綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度

可拓優(yōu)度評價約定，綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果為正值即為最終評價風(fēng)險等級[17]。由表9可知，該電建工程施工過程風(fēng)險因素的綜合加權(quán)關(guān)聯(lián)度為0.81，說明該電建工程施工過程整體的風(fēng)險等級處于較安全狀態(tài)。但由表6可知，在施工保障A1準(zhǔn)則層中，三寶四口防護(hù)執(zhí)行率和設(shè)備設(shè)施維修保養(yǎng)兩者的風(fēng)險等級處于不安全狀態(tài)，建議在施工過程中：①鼓勵員工互相監(jiān)督，并施行獎勵機制，張貼顯著安全標(biāo)識；②提高設(shè)備設(shè)施維修保養(yǎng)人員的認(rèn)識水平，健全設(shè)備設(shè)施維修保養(yǎng)制度，提倡精細(xì)化設(shè)備設(shè)施管理[18]。

4 結(jié) 論

本文采用距離函數(shù)將層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合確定評價指標(biāo)的綜合權(quán)重，克服了單一權(quán)重系數(shù)確定方法的局限性，使評價方法更具客觀性和準(zhǔn)確性。率先將可拓優(yōu)度法應(yīng)用于電力建設(shè)工程施工過程的風(fēng)險評價中，分析了影響施工過程的風(fēng)險因素，并建立了電力建設(shè)工程施工過程風(fēng)險評價指標(biāo)體系，從施工保障、施工環(huán)境、施工管理三個方面對實際的電建工程施工過程進(jìn)行了風(fēng)險評價，既得到了整體風(fēng)險等級，又能依據(jù)信息反饋識別安全隱患，對提高電建工程施工過程的本質(zhì)安全具有重要的指導(dǎo)意義。