基于SNA-結構熵權法的建筑施工安全評價

雷 躍，曹祥坤，楊秀龍，王 成

(1.咸寧市應急管理局，湖北 咸寧 437000；2.大冶市應急管理局，湖北 黃石 435100；3.定穎電子(黃石)有限公司，湖北 黃石 435000；4.湖北理工學院 環(huán)境科學與工程學院，湖北 黃石 435003)

0 引言

建筑業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，具有易發(fā)多發(fā)施工安全事故的特征。這不僅威脅了人們的生命健康和財產(chǎn)安全，也在一定程度上對社會和諧穩(wěn)定造成了負面影響。因此，預防建筑施工安全事故發(fā)生，有效提高施工安全性，是建筑行業(yè)普遍關注的重點。建筑施工作為一項涉及多工種、多專業(yè)的復雜系統(tǒng)工程，具有生產(chǎn)要素密集、作業(yè)場所受限、交叉作業(yè)多、人員流動性大、受環(huán)境影響較大等特點[1]。通過對建筑施工進行安全評價，識別造成安全事故發(fā)生的關鍵指標，對提高建筑施工安全具有重要意義。

目前主要采用層次分析法、灰色理論和模糊數(shù)學等方法對建筑施工安全進行評價。翟瑞等[2]構建了基于層次分析法和變精度粗糙集的評價模型，確定了風險因素的權重，發(fā)現(xiàn)技術水平及施工組織設計等指標對提高施工安全至關重要。陳茸等[3]通過改進的CUOWGA算子對指標進行賦權，有效降低了主觀性的影響，并結合灰色聚類對建筑施工進行分析，發(fā)現(xiàn)施工照明、安全檢查和危險源控制等指標權重較大，應進行重點管控。李萬慶等[4]結合灰色聚類理論和集對分析方法對建筑施工項目進行了分析，確定的風險指標權重排序為：人員>管理>技術>環(huán)境>材料。何立華等[5]利用層次分析法和灰色模糊綜合評價法對施工階段的安全性進行了分析，發(fā)現(xiàn)人員的技術水平、工程技術環(huán)境和施工技術復雜性是影響施工安全的主要因素。杜婷等[6]利用層次分析法和模糊數(shù)學法對建筑施工安全進行分析，并結合作業(yè)現(xiàn)場實際工作，依據(jù)最大隸屬度原則確定了建筑施工作業(yè)的安全狀況等級。張文博等[7]全面考慮了影響建筑施工安全的各種因素，利用AHP-Fuzzy綜合評價法分析建筑施工現(xiàn)場，有效弱化了評價指標和評價過程的模糊性。

現(xiàn)有的建筑施工安全研究側重于確定建筑施工的整體等級，或者提出相應的控制措施，以提高安全管理水平。但是，由于施工環(huán)境復雜，且忽視了不同指標間的相互關系對建筑施工安全性的影響，導致安全管理缺乏針對性，使得建筑施工安全事故的預防效果不顯著。因此，本文結合社會網(wǎng)絡分析法(Social Network Analysis，SNA)和結構熵權法分析建筑施工安全評價指標，以識別影響建筑施工安全的主要風險指標，并提出針對性管控措施，旨在提高建筑施工的安全性。

1 建筑施工安全評價指標體系

建筑施工過程是一個復雜的系統(tǒng)工程。根據(jù)評價目標，將建筑施工系統(tǒng)分為人員、施工設備及建筑材料、環(huán)境、安全管理和技術等子系統(tǒng)。以《建筑施工安全檢查標準》(JGJ 59—2011)和《建設工程安全生產(chǎn)管理條例》為基礎，并查閱相關文獻資料[8-9]，構建的建筑施工安全評價指標體系見表1。

表1 建筑施工安全評價指標體系

2 基于SNA-結構熵權法的建筑施工評價模型

SNA主要是通過分析網(wǎng)絡中指標之間的相互關系，判別指標在網(wǎng)絡中的權力地位，以反映指標在網(wǎng)絡整體中的重要性[10]。SNA-結構熵權法是在建筑施工安全評價指標體系的基礎上，利用調查問卷的方式量化指標之間的相互關系，構建1-模網(wǎng)(指標之間的相互關系模網(wǎng))，確定指標的中心度，并利用結構熵權法確定指標權重，對中心度進行加權，得到加權中心度，再根據(jù)加權中心度的大小進行排序，確定影響建筑施工安全的主要指標。

2.1 構建關系矩陣

邀請m名從事建筑施工安全的管理人員、技術人員和施工人員填寫調查問卷。每份調查問卷可轉化1個指標關系矩陣。

(1)

2.2 中心度分析

中心度是社會網(wǎng)絡分析研究的重點，可以衡量個體在整個網(wǎng)絡中的中心地位。通常以1-模網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎，利用Ucinet 6.0軟件來計算建筑施工安全指標的中心度。

中心度分為度數(shù)中心度和中間中心度。度數(shù)中心度是指標在局部網(wǎng)絡中權利地位的體現(xiàn)，顯示指標與其他指標連接的數(shù)量，反映指標在整個社會網(wǎng)絡中的重要程度。度數(shù)中心度高的指標是安全管控的重點和難點。中間中心度表示與其他指標存在相互關系時，必須通過該指標的最短路徑(最短路徑是2個指標相互聯(lián)系時最少連接線)數(shù)量，反映了該指標在網(wǎng)絡中對其他指標傳遞的控制能力。通過控制中間中心度高的風險因素，可有效阻絕影響在網(wǎng)絡中的傳遞。

2.3 權重的確定

利用結構熵權法計算指標的權重，由專家根據(jù)主觀經(jīng)驗對指標的重要度排序，再從客觀的角度對主觀評估值的不確定性進行定量分析和處理，分別確定一級指標和二級指標的局部權重，進而確定整體權重。

通過收集m位專家對n個指標的重要性排序，形成典型序列矩陣Y=[ysi]m×n，ysi表示專家s對指標i的重要性排序數(shù)。按照公式(2)對矩陣Y進行隸屬度處理，即計算各專家指標的隸屬度，構建主觀隸屬矩陣D；再通過公式(3)～(5)對主觀隸屬矩陣D進行客觀化處理，計算指標的平均認識度(di)、認識盲度(Qi)和總體認識度(μi)，反映專家組對指標重要性的判斷，降低主觀性對權重確定的影響。最后，利用式(6)對指標的總體認識度歸一化處理，確定指標的權重wi。

(2)

di=(d1i+d2i+…+dmi)/m

(3)

Qi=|{[max(d1i,d2i,…,dmi)-di]+[min(d1i,d2i,…,dmi)-di]}/2|

(4)

μi=di(1-Qi)

(5)

(6)

2.4 確定加權中心度

利用指標權重wi對指標的中心度加權，得到指標的加權中心度，反映指標之間的相互關系及對建筑施工安全的影響程度。根據(jù)加權中心度大小排序，識別出影響建筑施工的主要指標，并提出相應的管控措施。

3 誤差仿真

3.1 構建模網(wǎng)

以某建筑施工為例，利用基于SNA-結構熵權法的建筑施工評價模型對建筑施工進行安全評價。邀請建筑施工研究人員、技術人員和安全管理人員共10名，填寫調查問卷，并對確定的建筑施工安全評價指標進行重要度排序，構建1-模網(wǎng)。建筑施工安全指標影響關系鄰接矩陣見表2。

表2 建筑施工安全指標影響關系鄰接矩陣

3.2 中心度計算

利用Ucinet 6.0軟件計算建筑施工安全指標的中心度，并通過公式(2)～(6)計算建筑施工安全指標的權重，進而計算指標的加權度數(shù)中心度和加權中間中心度。建筑施工安全指標的加權中心度見表3。

表3 建筑施工安全指標的加權中心度

3.3 主要指標的識別

由表2可知，根據(jù)加權度數(shù)中心度的排序，識別出影響建筑施工安全的主要指標為A1，C1，C2，D3，E2和E3，通過控制該類指標，可以有效改善指標的安全狀況。根據(jù)加權中間中心度排序，確定影響建筑施工安全的主要指標為B1，C1，D1，D2，D3和E2，通過管控該類指標，能夠有效切斷指標影響在網(wǎng)絡中的傳遞，有效阻隔風險，進而提高建筑施工的安全性。

4 管控措施

1)建立健全建筑施工安全管理制度，明確技術人員職責，定期對技術人員進行培訓，提高技術能力和安全意識，考核合格后方能上崗。

2)現(xiàn)場機械設備人員必須取得操作合格證，持證上崗，禁止操作與證不符的機械設備，并對操作人員進行定期培訓。

3)加強對建筑施工現(xiàn)場環(huán)境的管理，合理規(guī)劃施工場地，辦公、生活區(qū)與作業(yè)區(qū)分開設置，并保持安全距離，臨時搭建物應符合安全使用要求，設備機械等放在規(guī)定區(qū)域，并做好安全防護措施、施工照明等基礎工作，應做好極端天氣下的事故預防工作。

4)合理設置安全管理機構及崗位，做到管理有序，各司其職；建立健全安全生產(chǎn)教育制度，定期開展作業(yè)人員的安全教育，提高人員的避災能力和安全意識；應確保建筑施工作業(yè)所需的安全資金投入，并合理使用。

5)根據(jù)相關法律法規(guī)和規(guī)章制度，制定專項安全技術方案；施工作業(yè)前，采用培訓或開會的形式告知作業(yè)人員施工中存在的危險、相關的技術措施和預防措施等內(nèi)容，并由雙方簽字，明確責任劃分。

5 結束語

以建筑施工安全評價為研究背景，建立了建筑施工安全評價指標體系，并利用基于SNA-結構熵權法的建筑施工評價模型對建筑施工安全進行評價，考慮了指標之間的相互關系及自身的重要性對建筑施工安全的影響，確定影響建筑施工安全的主要指標，有效解決了現(xiàn)有建筑施工安全管理針對性不強和忽視了指標之間相互關系對建筑安全影響等問題。針對確定的主要指標，提出相應的對策措施，可以有效提高建筑施工安全水平。