基于因子分析和突變級(jí)數(shù)法的建筑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

張龍申　陳偉珂　高雙

摘要：利用因子分析法建立建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合改進(jìn)的突變級(jí)數(shù)法定量地對(duì)建筑施工系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和實(shí)證分析，最后提出建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的管控重點(diǎn)和干預(yù)措施。

Abstract： This paper uses factor analysis method to establish the risk evaluation index system of construction system. Combined with the improved catastrophe progression method， the risk evaluation and empirical analysis of building construction system are carried out quantitatively. Finally， the key points and intervention measures for the control of the safety risk of building construction system are proposed.

關(guān)鍵詞：建筑施工系統(tǒng);因子分析;突變級(jí)數(shù)法;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

Key words： the construction system;factor analysis;catastrophe progression method;risk assessment

中圖分類號(hào)：TU714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）05-0098-03

0? 引言

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)也是繼煤礦業(yè)之后的第二大高危行業(yè)，分析建筑安全事故的發(fā)生原因、識(shí)別建筑施工系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)因素并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)于建筑安全事故的預(yù)防、應(yīng)對(duì)以及風(fēng)險(xiǎn)管控具有重要的意義。

目前對(duì)建筑施工系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)多采用主觀評(píng)價(jià)的方法，例如鄭文梅[1]、張程城[2]等利用問卷調(diào)查、專家打分等方法對(duì)建筑施工系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，而評(píng)價(jià)過程中的主觀性難以避免，本文通過因子分析法建立建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以避免指標(biāo)之間存在相關(guān)性、重疊性和主觀性，使得指標(biāo)體系的建立更為科學(xué)準(zhǔn)確。

突變理論作為研究非線性、不連續(xù)現(xiàn)象的有力工具，為內(nèi)部作用機(jī)理尚不明確的系統(tǒng)提供了可靠的研究路徑，但現(xiàn)有研究多為定性研究，缺少對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的量化，在風(fēng)險(xiǎn)耦合度對(duì)系統(tǒng)安全狀態(tài)的影響以及系統(tǒng)安全狀態(tài)的量化評(píng)價(jià)方面的研究比較缺乏。本文以突變級(jí)數(shù)法為工具，考慮各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性，從而克服了人為制定權(quán)重的主觀性，計(jì)算各種因素的風(fēng)險(xiǎn)耦合度及其對(duì)系統(tǒng)安全狀態(tài)的影響，并對(duì)建筑施工系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為建筑施工企業(yè)制定安全施工措施提供準(zhǔn)參考。

1? 建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本文采用因子分析法來建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，具體步驟如下：

①由于原始數(shù)據(jù)取值范圍和度量單位各不相同，要進(jìn)行規(guī)范化處理，公式如下：

正向指標(biāo)：

逆向指標(biāo)：

式（1）、式（2）中aij為風(fēng)險(xiǎn)因子的原始數(shù)據(jù)，amax（j）為風(fēng)險(xiǎn)因子的最大值，amin（j）為風(fēng)險(xiǎn)因子的最小值，bij為經(jīng)過規(guī)范化處理之后的數(shù)據(jù)。

影響因素因子關(guān)系表達(dá)式可以描述為：

式（3）中b1，b2…bm為規(guī)范化后的風(fēng)險(xiǎn)因子數(shù)據(jù);F1、F2…Fp為p個(gè)因子變化量;cij（i=1，2，…m，j=1，2，…p，p<=m）為因子荷載。

②計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)因子的相關(guān)系數(shù)矩陣并進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)。本文采用SPSS的KMO檢驗(yàn)對(duì)相關(guān)系數(shù)矩陣做統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，KMO值越接近1，越適合做因子分析。

③提取因子變量。根據(jù)得到的相關(guān)性矩陣計(jì)算累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析并計(jì)算因子荷載矩陣，刪去所有因子荷載都小于0.5的風(fēng)險(xiǎn)因子，根據(jù)因子荷載矩陣確立指標(biāo)之間的關(guān)系和重要程度，最終建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

④歸一化計(jì)算。將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的下一層風(fēng)險(xiǎn)因子作為控制變量，上一層作為狀態(tài)變量，根據(jù)初等突變模型的種類選擇相應(yīng)的歸一公式，層層計(jì)算，最終得到建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的耦合度。不同突變模型的歸一公式分別如下：

⑤參考陳偉珂研究，采用改進(jìn)的突變?cè)u(píng)價(jià)法劃定建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)模型計(jì)算的結(jié)果對(duì)建筑施工系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和分析。

2? 建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)證分析

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

西島茂一指出導(dǎo)致安全事故發(fā)生的原因可以分為Men（作業(yè)人員）、Machine（機(jī)械設(shè)備）、Media（作業(yè)任務(wù)）、Management（管理因素）四大類，具體到施工作業(yè)現(xiàn)場，風(fēng)險(xiǎn)因素有施工人員的健康狀況、專業(yè)技能、機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)等。本文設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，歸納總結(jié)得到建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文選取國內(nèi)五家建筑公司，查閱建設(shè)施工的原始資料，對(duì)負(fù)責(zé)此項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理、分管安全的領(lǐng)導(dǎo)、安全工程師等人員進(jìn)行訪談，得到以下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，利用SPSS軟件計(jì)算得到的KMO值為0.86，適合進(jìn)行因子分析。通過SPSS的主成分分析法提取了四個(gè)因子，其因子荷載矩陣如表2所示。

由表2可以看出，因子一在施工人員的健康狀況、心理狀況、安全意識(shí)、執(zhí)業(yè)水平的荷載達(dá)到90%以上，因此可以看把因子一歸類為個(gè)體因素，依次類推可以得到如圖1所示的建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)耦合度的計(jì)算

根據(jù)所得到的建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以構(gòu)建如圖2所示的建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)耦合度遞級(jí)計(jì)算模型。

在歸一計(jì)算過程中需要考慮各風(fēng)險(xiǎn)因子之間的關(guān)系，如果存在明顯的關(guān)聯(lián)作用則采用互補(bǔ)原則，即選取各突變級(jí)數(shù)值的均值作為總突變級(jí)數(shù)值，反之則采用非互補(bǔ)原則，選取各突變級(jí)數(shù)值的最小值作為總突變級(jí)數(shù)值，即式（7）。

式（7）中G1為人的因素的突變隸屬函數(shù)值;G2為物的因素的突變隸屬函數(shù)值，E為建筑施工系統(tǒng)總的突變隸屬函數(shù)值。根據(jù)所建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，H4采用非互補(bǔ)原則，其余采用互補(bǔ)原則，逐一進(jìn)行歸一計(jì)算從而求得最終系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)耦合度。

突變級(jí)數(shù)法得到的值通常具有聚集性，為了使計(jì)算結(jié)果更加直觀地反映系統(tǒng)實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)狀況，本文依據(jù)參考文獻(xiàn)[6]對(duì)傳統(tǒng)的突變級(jí)數(shù)法計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)：

①跟據(jù)所建立的突變模型，計(jì)算最底層的評(píng)價(jià)指標(biāo)均為（0，0.2，0.4，0.6，0.8，1）的綜合突變值ei，并將這6個(gè)值作為刻畫初始綜合值的等級(jí)刻度，不同等級(jí)水平的區(qū)間相應(yīng)為（ei，ei+1），i=1，2，…5。

②將計(jì)算得到的總的突變級(jí)數(shù)值Ej根據(jù)其落入的等級(jí)刻度區(qū)間（ei，ei+1），i=1，2，…5，映射到對(duì)應(yīng)的區(qū)間中，得到總的突變級(jí)數(shù)調(diào)整值E*，如式（8）所示。

③根據(jù)改進(jìn)的突變級(jí)數(shù)法將建筑施工系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)狀況劃分為五個(gè)等級(jí)，計(jì)算得到的等級(jí)刻度表如表3所示。在突變級(jí)數(shù)法中風(fēng)險(xiǎn)耦合度越大表示系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)越低，故一級(jí)表示系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)最大，五級(jí)表示系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)最低。

將計(jì)算得到的突變級(jí)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，再根據(jù)建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)刻度表評(píng)定其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，最終得到表4。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)耦合度結(jié)果分析

首先從計(jì)算結(jié)果來看，系統(tǒng)1和系統(tǒng)5風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為四級(jí)，安全狀況較好，系統(tǒng)3和系統(tǒng)4風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為三級(jí)，安全狀態(tài)中等，系統(tǒng)2風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)，系統(tǒng)存在較大風(fēng)險(xiǎn)，安全狀態(tài)較差。因此對(duì)系統(tǒng)2進(jìn)行重點(diǎn)分析，歸一計(jì)算是從底層指標(biāo)向上計(jì)算，在探究致險(xiǎn)因子時(shí)則根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)耦合度一級(jí)一級(jí)地往下查找，在系統(tǒng)2的計(jì)算中G1=0.36，G2=0.105，因此人的因素對(duì)于系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的影響較小，從物的因素找下一級(jí)的指標(biāo)，H3=0.0086，H`=0.0016，則得到環(huán)境因素為系統(tǒng)2的致險(xiǎn)因子，為降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)合理地布置施工現(xiàn)場、降低施工現(xiàn)場的粉塵和噪音，在施工現(xiàn)場的環(huán)境這方面進(jìn)行改善。

3? 結(jié)語

通過因子分析法定量地建立建筑施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以看出人的因素是建筑安全事故發(fā)生的決定性因素，在建筑施工風(fēng)險(xiǎn)管理過程中應(yīng)以人為本，重視施工人員的健康狀況、心理狀況及執(zhí)業(yè)水平，積極推進(jìn)安全教育，建設(shè)安全文化，提高施工人員的安全意識(shí)。在建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系之后，利用突變級(jí)數(shù)法對(duì)建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過實(shí)例分析應(yīng)用，驗(yàn)證此模型的合理性及評(píng)價(jià)方法的可行性。

參考文獻(xiàn)：

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