基于變異系數(shù)法與模糊理論的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)研究

李云，劉霽，姜安民

基于變異系數(shù)法與模糊理論的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)研究

李云，劉霽，姜安民

(湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑設(shè)備工程系，湖南 湘潭 411101)

基于建筑業(yè)中安全事故發(fā)生的概率與建筑工人安全能力的強(qiáng)弱關(guān)系重大，必須對(duì)建筑工人安全能力進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，并及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，以降低事故的發(fā)生概率。通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究梳理，歸納總結(jié)以往研究中存在的不足及改進(jìn)方向，建立建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包含5個(gè)1級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，14個(gè)2級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；運(yùn)用客觀賦權(quán)方法中的變異系數(shù)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重進(jìn)行修正，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重，基于該權(quán)重并融入模糊理論構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型；運(yùn)用該模型對(duì)某市10家建筑公司中的20名建筑工人進(jìn)行安全能力評(píng)價(jià)，并得出其中14人安全能力較強(qiáng)、5人安全能力中等、1人安全能力較弱的評(píng)價(jià)結(jié)果。針對(duì)建筑工人普遍學(xué)歷較低及安全培訓(xùn)不到位等問題給出合理建議?；谧儺愊禂?shù)法與模糊理論的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型操作簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確，能夠客觀的反映出建筑工人安全能力好壞，可以為同類問題的研究提供參考。

安全事故；建筑工人；安全能力評(píng)價(jià)；變異系數(shù)法；模糊理論

建筑業(yè)生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，危險(xiǎn)性較高，安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重抑制了建筑業(yè)的正常有序發(fā)展。我國(guó)80%以上的建筑工人為農(nóng)民[1]，介于入職門檻低，存在工人自身受教育情況差、安全意識(shí)薄弱及工作態(tài)度不端正等問題。建筑工人安全問題一直受人們關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們做出了很多相關(guān)研究，如：2008年，Govaerts等[2]指出，建筑工人安全能力受多因素影響，主要有個(gè)人知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、技能、價(jià)值觀等幾大方面，為建筑工人安全能力評(píng)價(jià)問題的研究奠定了基礎(chǔ)。一些國(guó)外學(xué)者[3?4]認(rèn)為建筑工人存在很多違反安全規(guī)定的不安全行為，這些都是安全能力缺失的重要表現(xiàn)。在國(guó)內(nèi)，王志宏等[5]著重從建筑系統(tǒng)中人?機(jī)?環(huán)?管的基本要素出發(fā)，對(duì)影響建筑工人安全的各要素進(jìn)行分析并建立評(píng)價(jià)模型，結(jié)合遼寧葫蘆島沿海地區(qū)建筑工地進(jìn)行實(shí)例研究，驗(yàn)證了評(píng)價(jià)模型的可行性；馬利華等[6]利用基于網(wǎng)絡(luò)關(guān)系特征的區(qū)間直覺模糊集評(píng)價(jià)模型，對(duì)建筑工人的安全能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行研究；胡世廣[7]基于行為分類，對(duì)建筑工人不安全行為影響因素研究，得出建筑工人的不安全行為受多因素共同作用的結(jié)論，并將各類因素的影響程度大小進(jìn)行排序；張孟春等[8]對(duì)建筑工人不安全行為產(chǎn)生的認(rèn)知機(jī)理及應(yīng)用進(jìn)行研究，為建筑工人不安全行為的研究提供了一定的理論基礎(chǔ)；王旭峰等[9]基于結(jié)構(gòu)方程(SEM)對(duì)建筑工人個(gè)體安全能力影響因素效用進(jìn)行量化研究。以上研究均存在一些不足，如：對(duì)建筑工人安全能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法相對(duì)較少，缺少對(duì)比驗(yàn)證，難以保證方法的可靠性；在評(píng)價(jià)的過程中，常采用主觀賦權(quán)方法確定指標(biāo)相對(duì)重要性，很容易忽略指標(biāo)本身所包含信息；評(píng)價(jià)過程中樣本數(shù)量相對(duì)較少，評(píng)價(jià)結(jié)果不具有代表性。本文借鑒前人研究成果，建立建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；采用變異系數(shù)法對(duì)主觀權(quán)重進(jìn)行修正，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重，基于該權(quán)重并結(jié)合模糊理論，構(gòu)建基于變異系數(shù)法與模糊理論的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型，將定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，同時(shí)避免了單一主觀賦權(quán)方法中存在的缺陷，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

影響建筑工人安全能力的因素較多，主要包括工人自身、所處環(huán)境等幾大方面影響因素。結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)評(píng)價(jià)需要，參考文獻(xiàn)[5?6]構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體見下表1。

表1 建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 相關(guān)理論

2.1 層次分析法

層次分析法[10]，簡(jiǎn)稱AHP(Analytic Hierarchy Process)，是20世紀(jì)70年代由美國(guó)學(xué)者提出的一種多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。運(yùn)用層次分析法求解權(quán)重應(yīng)用較為廣泛，是一種可靠性較高的主觀賦權(quán)方法，具體操作流程，見圖1。

圖1 層次分析法操作流程

2.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

基于評(píng)價(jià)需求，建立結(jié)構(gòu)模型包括3個(gè)層次(目標(biāo)層、1級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)、2級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo))。

2.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

將各指標(biāo)進(jìn)行比較，比較后量化值選取1～9及其倒數(shù)，建立判斷矩陣：

2.1.3 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

本文選取特征向量法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，具體操作如下：

式中：的最大特征根為max，其對(duì)應(yīng)的特征向量(歸一化處理后)即為權(quán)重向量。

2.1.4 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

首先，計(jì)算一致性指標(biāo)：

其次，查找隨機(jī)一致性指標(biāo)，見表2。最后，計(jì)算一致性比率。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

當(dāng)比值小于0.1時(shí)，一致性檢驗(yàn)通過，否則進(jìn)行修正。

2.2 變異系數(shù)法

變異系數(shù)法[11](Coefficient of variation method)屬于客觀賦權(quán)方法的一種，運(yùn)用評(píng)價(jià)指標(biāo)所含信息計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。在計(jì)算過程中，指標(biāo)的重要程度可以通過變異系數(shù)體現(xiàn)，即：變異系數(shù)越大說明指標(biāo)影響越大，即重要程度越大。運(yùn)用變異系數(shù)法計(jì)算權(quán)重，避免了主觀賦權(quán)方法中專家偏好對(duì)結(jié)果的影響，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確。具體操作流程，見圖2。

圖2 變異系數(shù)法操作流程

2.2.1 構(gòu)建樣本矩陣

假設(shè)有個(gè)待評(píng)對(duì)象，個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則樣本矩陣如下：

式中：=1,2,3,…,；=1,2,3,…,。

2.2.2 樣本矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)樣本矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體如下：

式中：=1,2,3,…,；=1,2,3,…,。

2.2.3 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)變異系數(shù)

以第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)為例，其變異系數(shù)計(jì)算如下：

2.2.4 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

以第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)為例，其指標(biāo)權(quán)重計(jì)算如下：

式中：為第個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

2.3 組合賦權(quán)模型

采用變異系數(shù)法對(duì)主觀權(quán)重進(jìn)行修正，進(jìn)而獲得組合權(quán)重，具體操作如下：

通過構(gòu)造拉格朗日函數(shù)對(duì)該組合賦權(quán)模型進(jìn)行求解[12]，求得s如下：

2.4 基于變異系數(shù)法與模糊理論的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)

基于變異系數(shù)法與模糊理論，構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型，具體操作流程，見圖3。

圖3 建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型

2.4.1 構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，詳見表1。

2.4.2 確定建筑工人安全能力評(píng)語集

本研究將建筑工人安全能力劃分為5個(gè)等級(jí)，具體見表3。

表3 建筑工人安全能力等級(jí)劃分

2.4.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

本文基于AHP與變異系數(shù)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算流程見式(1)～(11)。

2.4.4 確定隸屬度矩陣

確定評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度可以分為定性與定量2種方法[13]，本研究中采用定量法，通過構(gòu)造隸屬度函數(shù)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度，進(jìn)而得到隸屬度矩陣，具體隸屬度函數(shù)圖形，見圖4。

圖4 梯形隸屬度函數(shù)

各評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)，見式(12)～(16)。

1級(jí)(能力弱)：

2級(jí)(能力較弱)：

3級(jí)(能力中等)：

4級(jí)(能力較強(qiáng))：

5級(jí)(能力強(qiáng))：

2.4.5 進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)

2.4.6 結(jié)果分析并給出結(jié)論

根據(jù)最大隸屬度原則[14]，確定評(píng)價(jià)目標(biāo)層(被評(píng)價(jià)對(duì)象)所處安全能力等級(jí)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果給出相關(guān)結(jié)論。

3 工程實(shí)例

從A市10家建筑公司中抽取20名建筑工人進(jìn)行調(diào)查研究，基于表1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)各工人進(jìn)行初始評(píng)價(jià)(邀請(qǐng)10位專家，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，對(duì)20名建筑工人的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià))，整理評(píng)價(jià)結(jié)果并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理，詳見表4。

3.1 構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括5個(gè)1級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，14個(gè)2級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，詳見表1。

表4 建筑工人安全能力評(píng)價(jià)值

3.2 確定建筑工人安全能力評(píng)語集

建筑工人安全能力等級(jí)劃分，詳見表3。

3.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.3.1 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重

根據(jù)專家給定的評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)重要程度，建立判斷矩陣并計(jì)算主觀權(quán)重，見表5～10。

表5 U?Ui判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

表6 U1?U1i判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

表7 U2?U2i判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

表8 U3?U3i判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

表9 U4?U4i判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

表10 U5?U5i判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)通過。

對(duì)各2級(jí)指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，具體結(jié)果見表11。

3.3.2 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重

基于表4，運(yùn)用式(5)～(9)，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)變異系數(shù)及權(quán)重，見表12。

3.3.3 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重

基于式(10)和式(11)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重，如表13。

表11 評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重

表12 評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重

表13 評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重

注：介于樣本數(shù)量有限，影響因子取0.7，略偏向于主觀權(quán)重。

3.3.4 確定隸屬度矩陣

基于隸屬度函數(shù)(12)～(16)和表4建筑工人安全能力初始評(píng)價(jià)值，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬情況，以建筑工人1為例，具體計(jì)算如下：

以建筑工人1為例，評(píng)價(jià)指標(biāo)11初始評(píng)價(jià)值為7.5，將7.5代入函數(shù)(15)和(16)，可得該指標(biāo)對(duì)5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)(1～5)的隸屬度分別為0，0，0，0.5和0.5。依次計(jì)算其他評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度，并建立隸屬度矩陣如下：

運(yùn)用同樣方法，建立建筑工人2～20隸屬度 矩陣。

3.3.5 進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)

對(duì)20名建筑工人安全能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，具體計(jì)算如下：

1=。1=(0.000 0, 0.064 8, 0.347 5, 0.450 8, 0.103 4),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

2=。2=(0.000 0, 0.074 7, 0.579 7, 0.312 1, 0.000 0),隸屬于3級(jí)(能力中等)。

3=。3=(0.000 0, 0.064 8, 0.421 0, 0.421 5, 0.059 2),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

4=。4=(0.000 0, 0.064 8, 0.322 3, 0.512 6, 0.066 9),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

5=。5=(0.000 0, 0.064 8, 0.412 0, 0.421 5, 0.068 2),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

6=。6=(0.000 0, 0.064 8, 0.376 4, 0.465 8, 0.059 5),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

7=。7=(0.000 0, 0.018 5, 0.264 3, 0.464 2, 0.232 1),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

8=。8=(0.000 0, 0.341 2, 0.307 4, 0.317 9, 0.000 0),隸屬于2級(jí)(能力較弱)。

9=。9=(0.000 0, 0.064 8, 0.318 8, 0.516 1, 0.066 9),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

10=。10=(0.000 0, 0.074 7, 0.561 9, 0.329 9, 0.000 0),隸屬于3級(jí)(能力中等)。

11=。11=(0.000 0, 0.064 8, 0.032 7, 0.585 8, 0.283 2),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

12=。12=(0.000 0, 0.064 8, 0.341 7, 0.468 5, 0.091 5),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

13=。13=(0.029 2, 0.099 8, 0.388 0, 0.377 8, 0.071 6),隸屬于3級(jí)(能力中等)。

14=。14=(0.000 0, 0.254 9, 0.319 3, 0.376 2, 0.016 1),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

15=。15=(0.000 0, 0.064 8, 0.373 5, 0.461 4, 0.066 9),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

16=。16=(0.000 0, 0.064 8, 0.044 9, 0.704 3, 0.152 4),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

17=。17=(0.000 0, 0.064 8, 0.423 9, 0.433 2, 0.044 6),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

18=。18=(0.000 0, 0.064 8, 0.325 2, 0.532 5, 0.044 0),隸屬于4級(jí)(能力較強(qiáng))。

19=。19=(0.000 0, 0.064 8, 0.474 6, 0.389 7, 0.037 4),隸屬于3級(jí)(能力中等)。

20=。20=(0.000 0, 0.064 8, 0.451 0, 0.413 7, 0.037 0),隸屬于3級(jí)(能力中等)。

3.3.6 結(jié)果分析

根據(jù)最大隸屬度原則可知，建筑工人1，3，4，5，6，7，9，11，12，14，15，16，17和18安全能力綜合評(píng)價(jià)為4級(jí)，能力較強(qiáng)；建筑工人2，10，13，19和20安全能力綜合評(píng)價(jià)為3級(jí)，能力中等；建筑工人8安全能力綜合評(píng)價(jià)為2級(jí)，能力較弱。通過表4初始評(píng)價(jià)值可知，建筑工人學(xué)歷普遍較低，部分建筑公司在安全培訓(xùn)方面較為薄弱。

4 結(jié)論

1) 本文基于變異系數(shù)法與模糊理論，構(gòu)建建筑工人安全能力評(píng)價(jià)模型。避免了主觀賦權(quán)中人為因素過強(qiáng)的缺陷，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性；將模糊性的建筑工人安全能力評(píng)價(jià)問題進(jìn)行定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加可靠。

2) 基于該模型對(duì)某市10家建筑公司中的20名建筑工人進(jìn)行安全能力評(píng)價(jià)，并得出建筑工人1、建筑工人3、建筑工人4等14人安全能力較強(qiáng)；建筑工人2、建筑工人10、建筑工人13等5人安全能力中等；建筑工人8安全能力較弱的結(jié)論。

3) 建立完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)建筑工人安全能力情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，是降低安全事故發(fā)生概率的有效途徑。

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Study on safety ability evaluation of construction workers based on variation coefficient method and fuzzy theory

LI Yun, LIU Ji, JIANG Anmin

(Hungn Urban Construction college, Department of Construction Equipment Engineering, Xiangtan 411101, China)

In the construction industry, the probability of injury accidents is directly related to the safety ability of construction workers. Therefore, it is necessary to evaluate the safety ability of construction workers scientifically and accurately and then take timely measures to tackle it. First, the related literature was surveyed with current shortcomings of previous studies summarized and the improvement direction identified. The evaluation index system of construction workers’ safety ability was then established. Second, the variation coefficient method of objective weighting method was used to modify the subjective weight of evaluation indices, and the comprehensive weights were determined. Based on such weights, the evaluation model of safety ability of construction workers was constructed by incorporating the fuzzy theory. Finally, this model was used to evaluate the safety ability of twenty construction workers in ten construction companies in a city, and the conclusion was drawn that fourteen of them have strong safety ability, five have medium safety ability, and one has weak safety ability. Reasonable suggestions were given to solve the problems of low education and inadequate safety training of construction workers. The evaluation model based on the variation coefficient method and the fuzzy theory is simple to operate and is also accurate. It can objectively reflect the safety ability of construction workers and can provide reference for the study of similar problems.

safety accident; construction workers; safety ability evaluation; coefficient of variation method; fuzzy theory

TU714

A

1672 ? 7029(2020)08 ? 2162 ? 09

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200317

2020?04?17

湖南省社科基金資助項(xiàng)目(18YBJ29)；湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題資助項(xiàng)目(XJK19CZY056)

李云(1975?)，女，湖北孝感人，副教授，從事土木工程與智能建筑的教學(xué)與研究；E?mail：liyunliuji@163.com

(編輯 蔣學(xué)東)