基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)

杜 婷， 宋艷紅,2， 李智瑩， 張敬雷

(1. 華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074； 2. 宜都市房地產(chǎn)管理局， 湖北 宜昌 443000； 3. 中國(guó)鐵路總公司工程質(zhì)量監(jiān)督管理局， 北京 100844)

建筑施工具有施工人員流動(dòng)性大、施工環(huán)境復(fù)雜、露天高空作業(yè)多等風(fēng)險(xiǎn)因素，這些因素可能導(dǎo)致施工安全事故，威脅到人民生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展也造成巨大損失，因此，建筑項(xiàng)目的施工安全一直是政府監(jiān)管部門關(guān)注的重點(diǎn)，也是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

為了提高安全監(jiān)管部門的監(jiān)管效率，提高現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)的公正性和可操作性，本文運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)建筑項(xiàng)目的施工安全評(píng)價(jià)展開(kāi)研究，這有利于有效預(yù)防和減少安全事故的發(fā)生。

1 建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)分細(xì)則

1.1 建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

基于影響項(xiàng)目施工安全的人、機(jī)、料、法、環(huán)因素，堅(jiān)持建筑安全生產(chǎn)檢查可操作性和公平性原則，在分析現(xiàn)有項(xiàng)目施工安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)的JGJ59-2011《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》[8]，把建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)按照層次分析法的基本原理進(jìn)行分解，準(zhǔn)則層即建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)，主要為影響項(xiàng)目施工安全的人、材料和機(jī)械、管理及環(huán)境因素4個(gè)指標(biāo)，再在準(zhǔn)則層基礎(chǔ)上又細(xì)化出了方案層的16個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體的項(xiàng)目施工安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示[9～12]。

圖1 建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)檢查項(xiàng)及評(píng)分細(xì)則

在實(shí)際工程中，結(jié)合住建部JGJ59-2011《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)圖1建筑施工項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，項(xiàng)目安全二級(jí)指標(biāo)具體檢查項(xiàng)和評(píng)分細(xì)則如表1所示，各二級(jí)指標(biāo)的安全檢查項(xiàng)總分為100分，各二級(jí)指標(biāo)安全檢查實(shí)際總得分為表1中各檢查項(xiàng)安全檢查實(shí)際評(píng)分之和。

1.3 安全評(píng)分置信度

目前，我國(guó)政府安全監(jiān)管部門主要是根據(jù)JGJ59-2011《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》中的抽檢項(xiàng)進(jìn)行安全評(píng)分，其評(píng)分帶有一定的主觀性和片面性。因此，為了促進(jìn)參與的建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位主動(dòng)重視安全生產(chǎn)，項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)也考慮參建三方按照表1的安全評(píng)分細(xì)則的打分。并且為了提高安全檢查評(píng)分的客觀性和公正性，本文引入安全評(píng)分的置信度參數(shù)Ei，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)參建三方安全檢查打分進(jìn)行修正。具體做法如下。

表1 建筑項(xiàng)目施工安全檢查項(xiàng)及評(píng)分細(xì)則

置信度Ei(i=1，2，3)根據(jù)項(xiàng)目施工參建三方對(duì)本次安全生產(chǎn)評(píng)分與本次安全監(jiān)管部門安全檢查評(píng)分的偏差來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Si0分別為建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位對(duì)項(xiàng)目施工的初始安全評(píng)分(i=1, 2, 3)；S0為政府安全監(jiān)管部門對(duì)項(xiàng)目施工的安全評(píng)分。

當(dāng)Ei在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，對(duì)項(xiàng)目參建三方評(píng)分進(jìn)行修正，具體修正和折減系數(shù)μ取值如表2所示。當(dāng)項(xiàng)目參建三方安全評(píng)分低于或等于政府監(jiān)管部門評(píng)分，即Ei≤ 0時(shí)，項(xiàng)目參建三方評(píng)分不折減；當(dāng)參建三方的安全檢查評(píng)分高于政府安全監(jiān)管部門評(píng)分，即Ei>0時(shí)，則參建三方的安全檢查評(píng)分根據(jù)表2中的折減系數(shù)進(jìn)行折減。Ei越大，參建三方的評(píng)分將被折減得越多。

表2 項(xiàng)目參建三方安全評(píng)分偏離安全監(jiān)管部門評(píng)分的折減系數(shù)

考慮項(xiàng)目評(píng)分的折減系數(shù)后，項(xiàng)目參建各方對(duì)項(xiàng)目安全生產(chǎn)評(píng)分Si(i=1，2，3)為：

Si=μSi0

(2)

項(xiàng)目參建三方安全檢查評(píng)分修正后，與安全監(jiān)管部門的安全評(píng)分取平均值，作為該評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合安全評(píng)分，即：

(3)

2 建筑施工安全模糊綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)法以模糊數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)，是一種對(duì)受到眾多因素影響的系統(tǒng)做出全面評(píng)價(jià)的多因素決策方法，能夠以模糊集合的方式有效量化系統(tǒng)描述的模糊性[13]。對(duì)于建筑項(xiàng)目施工，人、機(jī)械、材料、管理和環(huán)境等因素都存在一定的復(fù)雜性和不確定性，這造成了系統(tǒng)描述的模糊性，因此，可以將模糊綜合評(píng)價(jià)法應(yīng)用于建筑項(xiàng)目施工的安全評(píng)價(jià)，有效量化這些評(píng)價(jià)因素的不確定性和模糊性。

2.1 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

本研究采用1-7標(biāo)度層次分析法確定建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)對(duì)項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中同一層次的指標(biāo)進(jìn)行兩兩重要性比較和打分，本研究邀請(qǐng)了28名專家進(jìn)行打分，其中政府安全監(jiān)管部門10人，建設(shè)單位6人，監(jiān)理單位6人，施工單位6人。以其中某專家的打分為例，得到一級(jí)指標(biāo)和相應(yīng)的人、材料、管理和環(huán)境各二級(jí)指標(biāo)的兩兩判斷矩陣如下：

一級(jí)指標(biāo)相應(yīng)的判斷矩陣A為：

二級(jí)指標(biāo)相應(yīng)的判斷矩陣Ai(i=1,2,3,4)為：

運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如果該專家打分的判斷矩陣一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR<0.1，即一致性有效，則該專家的打分是可以接受的，由該專家打分的判斷矩陣計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重在權(quán)重均值計(jì)算中予以考慮；反之如該專家打分的CR≥0.1，則該專家評(píng)分無(wú)效，該打分在指標(biāo)權(quán)重均值計(jì)算中不予考慮。

Matlab軟件運(yùn)算結(jié)果顯示專家打分一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR均小于0.1，表明專家打分具有較高的一致性。將各專家打分輸入Matlab軟件中編碼程序運(yùn)算得到的權(quán)重取平均，得到一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為：

W=(0.1978,0.1032,0.6224,0.0766)，

W1=(0.5584,0.3196,0.1220)，

W2=(0.6250,0.1365,0.2385)，

W3=(0.1377,0.3667,0.2455,0.0892,0.0644,0.0552,0.0413)，

W4=(0.0879,0.6694,0.2426)。

考慮一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，則各二級(jí)指標(biāo)相對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重分配向量為：

Ws=(0.1105,0.0632,0.0241,0.0645,0.0141,0.0246,0.0857,0.2282,0.1528,0.0555,0.0401,0.0344,0.0257,0.0067,0.0513,0.0186)。

2.2 確定安全評(píng)價(jià)因素集合

根據(jù)1.1節(jié)中建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)因素集如下：

一級(jí)因素集為：U={u1,u2,u3,u4}。

二級(jí)因素集為：

u1={u11,u12,u13}，

u2={u21,u22,u23}，

u3={u31,u32,u33,u34,u35,u36,u37}，

u4={u41,u42,u43,u44}。

2.3 建立安全等級(jí)評(píng)價(jià)集

將建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)分為優(yōu)良、合格和不合格3個(gè)等級(jí)，則安全等級(jí)評(píng)價(jià)集V[13]為：

V={v1,v2,v3}={優(yōu)良,合格,不合格}

2.4 確定隸屬度函數(shù)

根據(jù)項(xiàng)目施工安全評(píng)分及置信度參數(shù)，確定二級(jí)指標(biāo)的評(píng)分值x，采用修正的柯西分布函數(shù)確定對(duì)應(yīng)于安全評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)良v1、合格v2和不合格v3的隸屬度函數(shù)i1(x)，i2(x)，i3(x)。

2.4.1 確定安全等級(jí)優(yōu)良的隸屬度函數(shù)i1(x)

選擇升半柯西分布作為對(duì)應(yīng)優(yōu)良等級(jí)的隸屬度函數(shù)i1(x)，如式(4)所示：

(4)

(5)

2.4.2 確定安全等級(jí)合格的隸屬度函數(shù)i2(x)

選擇對(duì)稱柯西分布作為對(duì)應(yīng)施工安全合格等級(jí)的隸屬度函數(shù)i2(x)，如式(6)所示：

(6)

式中：c為待定系數(shù)。當(dāng)安全評(píng)分在某一范圍內(nèi)波動(dòng)，不是過(guò)高或過(guò)低時(shí)，對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)為合格，因此取x=70時(shí)，i2(70)=0.5，則c=0.04，即：

(7)

2.4.3 確定安全等級(jí)不合格的隸屬度函數(shù)i3(x)

選擇降半柯西分布作為對(duì)應(yīng)不合格等級(jí)v3的隸屬度函數(shù)i3(x)，如式(8)所示：

(8)

(9)

2.5 確定安全評(píng)價(jià)的模糊關(guān)系矩陣

將專家對(duì)表1中16個(gè)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)分值x分別代入上述隸屬度函數(shù)式(5)(7)和(9)，計(jì)算各二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)因素對(duì)應(yīng)于v1，v2，v3的隸屬度，得到各二級(jí)指標(biāo)的安全評(píng)價(jià)模糊關(guān)系矩陣Ri(i=1,2,3,4)如下：

2.6 安全評(píng)價(jià)模糊關(guān)系合成

選擇合成算子M(·,?)，將以上構(gòu)建的模糊關(guān)系矩陣Ri(i=1,2,3,4)和2.1節(jié)中一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重W與各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重Wi(i=1,2,3,4)進(jìn)行合成，得到綜合安全評(píng)價(jià)向量B為：

B=W°(W1°R1,W2°R2,W3°R3,W4°R4)T

={v1,v2,v3}

(10)

其中，人的因素u1的安全評(píng)價(jià)向量B1為：B1=W1°R1；建筑材料及設(shè)備因素u2的安全評(píng)價(jià)向量B2為：B2=W2°R2；管理因素u3的安全評(píng)價(jià)向量B3為：B3=W3°R3；環(huán)境因素u4的安全評(píng)價(jià)向量B4為：B4=W4°R4。

2.7 安全等級(jí)的確定

根據(jù)隸屬度最大原則，將施工安全綜合評(píng)價(jià)向量v1、v2、v3中的最大值對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)作為建筑項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)等級(jí)。

3 案例分析

3.1 工程概況

某建筑項(xiàng)目總占地面積約12.3萬(wàn)m2，總建筑面積約30.4萬(wàn)m2，包括15棟高層住宅，以及1.9萬(wàn)m2格調(diào)商業(yè)街。目前該項(xiàng)目正在建設(shè)二期工程，二期工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：1#住宅樓、4#住宅樓、6#住宅樓、21#商業(yè)樓、幼兒園等，由某特級(jí)施工企業(yè)承建，項(xiàng)目于2018年11月開(kāi)工，預(yù)計(jì)2020年5月底完工。

該項(xiàng)目工程量大，建設(shè)工期緊， 高空作業(yè)多，施工工人多。項(xiàng)目設(shè)定了明確的安全目標(biāo)，成立了由項(xiàng)目經(jīng)理?yè)?dān)任組長(zhǎng)的安全文明施工管理小組，確保嚴(yán)格遵守施工安全相關(guān)的法律法規(guī)，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，立即整改，安全隱患整改率達(dá)100%，保證施工現(xiàn)場(chǎng)井然有序，確保零事故發(fā)生。

3.2 安全綜合評(píng)價(jià)等級(jí)

邀請(qǐng)12位專家，其中政府部門及參建三方各3名，結(jié)合表1中的安全評(píng)分細(xì)則對(duì)該項(xiàng)目施工安全進(jìn)行評(píng)分，并根據(jù)置信度進(jìn)行修正。對(duì)12名專家的評(píng)分取均值，得到項(xiàng)目安全評(píng)分如表3所示：

表3 某建設(shè)項(xiàng)目施工安全生產(chǎn)評(píng)分

將表3中的評(píng)分值分別代入隸屬度函數(shù)式(5)(7)和(9)，計(jì)算各二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)因素分別對(duì)應(yīng)于v1，v2，v3的隸屬度，得到各二級(jí)指標(biāo)的安全評(píng)價(jià)模糊關(guān)系矩陣Ri(i=1,2,3,4)如下：

將一級(jí)指標(biāo)權(quán)重W與二級(jí)因素指標(biāo)權(quán)重Wi(i=1, 2, 3, 4)及二級(jí)指標(biāo)模糊關(guān)系矩陣Ri(i=1, 2, 3, 4)帶入式(10)，得到建筑項(xiàng)目施工綜合安全評(píng)價(jià)向量B，并將B歸一化后得：

B=W°(W1°R1,W2°R2,W3°R3,W4°R4)T=(0.5493,0.2980,0.1527)。

項(xiàng)目綜合安全評(píng)價(jià)向量隸屬度最大值為0.5493，其最大隸屬度對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)為優(yōu)良，說(shuō)明項(xiàng)目施工生產(chǎn)狀態(tài)是正常的。

人的因素u1的安全評(píng)價(jià)向量B1為：

B1=W1°R1=(0.6890,0.1824,0.1286)；

材料及設(shè)備因素u2的安全評(píng)價(jià)向量B2為：

B2=W2°R2=(0.6430, 0.2240, 0.1330)。

人的因素、材料及設(shè)備因素安全評(píng)價(jià)向量隸屬度最大值分別為0.6890和0.6430，其最大隸屬度對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)為優(yōu)良，說(shuō)明該項(xiàng)目人員配備合理，人員安全文化素質(zhì)和技術(shù)水平較高，施工設(shè)備和機(jī)具滿足安全要求，施工有序進(jìn)行。

管理因素u3的安全評(píng)價(jià)向量B3為：

B3=W3°R3=(0.1669, 0.5721, 0.2610)；

環(huán)境因素u4的安全評(píng)價(jià)向量B4為：

B4=W4°R4=(0.0000, 0.7622, 0.2378)。

管理因素、環(huán)境因素安全評(píng)價(jià)向量隸屬度最大值分別為0.5721和0.7622，其最大隸屬度對(duì)應(yīng)的安全評(píng)價(jià)等級(jí)為合格。調(diào)查結(jié)果顯示其評(píng)價(jià)結(jié)果與施工現(xiàn)場(chǎng)安全現(xiàn)狀一致，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全應(yīng)急處理和安全教育培訓(xùn)還須進(jìn)一步完善和加強(qiáng)，確保工程建設(shè)的施工安全。

4 結(jié) 論

(1)本文基于影響建筑項(xiàng)目施工安全的人、材料和機(jī)械、管理及環(huán)境因素，建立了項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，制定了安全評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)的具體檢查項(xiàng)和評(píng)分細(xì)則。

(2)引入安全評(píng)分置信度參數(shù)，保證了施工檢查安全評(píng)分的客觀性和公正性，促進(jìn)了項(xiàng)目參建三方都主動(dòng)重視施工安全生產(chǎn)。

(3)應(yīng)用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立了建筑施工項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合工程實(shí)例根據(jù)隸屬度最大原則對(duì)建筑項(xiàng)目施工安全狀況進(jìn)行了實(shí)證研究。