基于ANP的施工現(xiàn)場安全管理可拓評價研究

郭俞辰 王 冰 于 敏

(吉林建筑科技學(xué)院，吉林 長春 130114)

0 引言

根據(jù)住建部最新通報，2019年，全國共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故773起、死亡904人，比2018年事故起數(shù)增加39起、死亡人數(shù)增加64人，分別上升5.31%和7.62%[1]。說明我國施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全形勢依然復(fù)雜，需要進一步加強對施工現(xiàn)場的安全管理。

針對施工現(xiàn)場安全管理，我國學(xué)者已經(jīng)做了一些相關(guān)的研究。汪迎瑞[2]等人在進行施工現(xiàn)場安全管理時運用了層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)，分析了影響施工現(xiàn)場安全的各種因素的權(quán)重；范賢賢[3]運用灰色聚類評價法進行施工安全管理評價，并在實例中驗證了理論的正確性；邢益瑞[4]等運用網(wǎng)絡(luò)層次法(Analytic Network Process，ANP)對建筑安全管理績效進行了深入研究。

雖然我國學(xué)者已經(jīng)進行了很多相關(guān)研究，但是在將施工現(xiàn)場安全管理水平這個定性問題定量化的方面還存在些許空缺。本文首先通過文獻分析和相關(guān)法律法規(guī)建立施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)，然后運用ANP分析各指標(biāo)間的權(quán)重大小和重要性排序，最后創(chuàng)新性地運用物元分析法結(jié)合之前確定的指標(biāo)權(quán)重得出施工現(xiàn)場安全管理水平等級，將定性問題定量化，促進現(xiàn)場安全管理水平的提升。

1 施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重確定

1.1 施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，本文以施工現(xiàn)場安全管理作為目標(biāo)層，以施工現(xiàn)場安全管理水平作為方案層，以安全管理相關(guān)制度、安全技術(shù)方案管理、施工現(xiàn)場人員管理、現(xiàn)場安全管理、職業(yè)健康管理、應(yīng)急管理這6個因素作為一級指標(biāo)層[5-7]，并分別對其進行細(xì)化，形成16個二級指標(biāo)，如圖1。

圖1 施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)體系Fig.1 The index system for construction site safety management

1.2 ANP法進行指標(biāo)權(quán)重確定

傳統(tǒng)AHP層次法構(gòu)建的是遞階式層次結(jié)構(gòu)，但無法考慮到各指標(biāo)間的相互關(guān)系，運用ANP是在層次分析法遞階層次的基礎(chǔ)上考慮到各指標(biāo)間的相互依賴關(guān)系，以此來確定的指標(biāo)權(quán)重更加科學(xué)和準(zhǔn)確[5]。所以本文采取ANP法[8]進行指標(biāo)權(quán)重確定。

1.2.1 ANP模型構(gòu)建

本文所構(gòu)建的ANP模型為單網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層次模型，由一個控制層和6個網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成?？刂茖訛槭┕がF(xiàn)場安全管理水平，網(wǎng)絡(luò)層分別為安全管理相關(guān)制度、安全技術(shù)方案管理、施工現(xiàn)場人員管理、現(xiàn)場安全管理、職業(yè)健康管理和應(yīng)急管理。所構(gòu)建的ANP模型，如圖2。

圖2 施工現(xiàn)場安全管理ANP模型Fig.2 The ANP model for construction site safety management

1.2.2 構(gòu)建無權(quán)重超級矩陣W

首先選擇控制層某一元素作為主準(zhǔn)則，選擇網(wǎng)絡(luò)層中某一維度組中某一元素作為次準(zhǔn)則，將此維度組中其他元素與次準(zhǔn)則進行兩兩比較，得出的判斷矩陣為歸一化特征向量，將所有元素的特征性向量匯總得到無權(quán)重超級矩陣W，見表1。

表1 無權(quán)重超級矩陣WTab.1 Weightless super matrix W

1.2.3 構(gòu)建權(quán)重超級矩陣W1

與構(gòu)造無權(quán)重超級矩陣類似，選擇控制層某一元素為主準(zhǔn)則，選擇網(wǎng)絡(luò)層中某一維度組為次準(zhǔn)則，進行組與組之間的比較，歸一化處理得到歸一化特征向量。將所有特征向量匯總成整體加權(quán)矩陣。將整體加權(quán)矩陣與無權(quán)重超級矩陣相乘得到權(quán)重超級矩陣W1，見表2。

1.2.4 構(gòu)建超級極限矩陣W2

將權(quán)重超級矩陣W1進行迭代數(shù)學(xué)處理，得到超級極限矩陣W2，見表3。

1.2.5 結(jié)果分析

最終求得各指標(biāo)元素的權(quán)重值，見表4。

表2 權(quán)重超級矩陣W1Tab.2 Weight super matrix W1

表3 超級極限矩陣W2Tab.3 Super limit matrix W2

表4 各指標(biāo)權(quán)重及重要性排序Tab.4 The weight and importanceorder of each index

根據(jù)ANP法可以看出，在6個一級指標(biāo)層中，安全管理相關(guān)制度所占的權(quán)重最大，也就是最重要的。規(guī)章制度是規(guī)范一切行為的基礎(chǔ)。只有在施工前將相關(guān)制度確定好才能從根本上保障施工現(xiàn)場的安全。

2 物元可拓綜合評價

物元分析是研究物元，探討如何求解不相容問題的一種方法,是我國學(xué)者蔡文所首創(chuàng)。物元分析以研究促進事物轉(zhuǎn)化，解決不相容問題為核心內(nèi)容[9]。在可拓學(xué)基礎(chǔ)下，將物元理論和可拓集合相結(jié)合，以研究對象本身N、對象特征C及對象具體數(shù)值V為物元，建立物元可拓模型來綜合評價對象[10-12]。

2.1 確定經(jīng)典域和節(jié)域

(1)

(2)

其中，Rj表示要研究的某一風(fēng)險事件，Nj表示風(fēng)險的指標(biāo)，表示在j等級下的風(fēng)險因子的取值范圍，Rp表示所有風(fēng)險事件，Np表示所有風(fēng)險指標(biāo)，表示風(fēng)險因子在不同等級下的所有取值范圍[10]。

2.2 確定相應(yīng)物元

將確定的物元風(fēng)險數(shù)值用Rs表示。

其中，vn為評估的風(fēng)險事件的具體量化數(shù)值。

2.3 確定關(guān)聯(lián)函數(shù)及計算關(guān)聯(lián)度

由相關(guān)理論和概念，可以確定如下初等函數(shù)：

式中：

vji—第i個風(fēng)險因子在等級j下的具體數(shù)值，范圍為(aji，bji)；

vpi—第i個風(fēng)險因子的節(jié)域，范圍為(api，bpi)。

2.4 風(fēng)險等級的評定

結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重以及關(guān)聯(lián)度，可以計算出風(fēng)險事件的關(guān)聯(lián)度。

其中，ωi為對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重。

如果Kj0=maxKj(p)，那么風(fēng)險事件的等級為j0。

3 實例分析

本文選取吉林省長春市某一在建建筑工地進行調(diào)研評價。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研可將各指標(biāo)的等級劃分為優(yōu)、良、中、差、不合格5類，其對應(yīng)的取值范圍分別為(90,100]、(80,90]、(70,80]、(60,70]、[0,60]，其安全等級分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

3.1 建立相應(yīng)經(jīng)典域和節(jié)域

以安全技術(shù)方案管理B2為例，可以得到如下經(jīng)典域：

同樣，以安全技術(shù)方案管理B2為例，其節(jié)域如下：

妹妹上前牽著他的手，嘟著嘴說，“哥哥，明明就只有你一個人站在這兒自言·自語。對啦，剛才我還看見了一個紅色光圈，出現(xiàn)又消失了，好漂亮啊?！?/p>

3.2 確定物元

通過現(xiàn)場實地調(diào)研以及專家調(diào)查法[13]，對各安全管理指標(biāo)進行評估可得如下具體數(shù)值，見表5。

表5 各安全管理指標(biāo)分?jǐn)?shù)Tab.5 Scores of safety management indicators

3.3 確定關(guān)聯(lián)度

根據(jù)公式以及確定的風(fēng)險因子的節(jié)域和經(jīng)典域，可以計算出A層指標(biāo)和B層指標(biāo)的風(fēng)險關(guān)聯(lián)度。計算結(jié)果，見表6、7。

表6 C層指標(biāo)風(fēng)險關(guān)聯(lián)度Tab.6 Level C index risk correlation

3.4 安全等級評定

將一級指標(biāo)各等級的關(guān)聯(lián)度與其指標(biāo)對應(yīng)權(quán)重相乘可得：K1=-0.060 3，K2=0.026 0，K3=-0.062 2，K4=-0.123 9，K5=-0.177 7。Kmax=K2=0.026 0。因此，該施工現(xiàn)場的安全評價等級為Ⅱ級，安全等級為良好，與實際調(diào)研和專家評價基本相符。

3.5 結(jié)果分析

由關(guān)聯(lián)度計算可知，在各指標(biāo)中現(xiàn)場文明施工、安全防護措施以及職業(yè)健康安全防護的安全等級為Ⅲ，屬于中等安全程度。因此在施工現(xiàn)場的安全管理工作中應(yīng)該盡量使安全關(guān)口前移，進一步提高施工人員的素質(zhì)，做到施工現(xiàn)場文明施工；加大相關(guān)安全投入，給施工人員和施工器械配備相應(yīng)的安全防護設(shè)備，減少發(fā)生事故的概率，繼續(xù)完善建筑工人職業(yè)健康安全防護，避免職業(yè)傷害的產(chǎn)生。

除上述三項安全指標(biāo)外，其余安全指標(biāo)均為優(yōu)秀或者良好，在以后施工過程中應(yīng)該繼續(xù)保持和完善。

表7 B層指標(biāo)風(fēng)險關(guān)聯(lián)度Tab.7 Level B index risk correlation

4 結(jié)論

(1)根據(jù)施工現(xiàn)場安全管理的特點要素以及相關(guān)安全檢查規(guī)章制度，可將施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)體系分為6個一級指標(biāo)，再進一步細(xì)化出16個二級指標(biāo)，構(gòu)建出符合工程實際和合理完善的施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)體系。

(2)在確定指標(biāo)權(quán)重時，采用ANP。因為影響施工現(xiàn)場安全管理水平的各個指標(biāo)并不是獨立存在的，采用ANP法既能考慮到指標(biāo)間的遞階關(guān)系，又能考慮到指標(biāo)間相互依賴和相互影響的關(guān)系。根據(jù)這種方法確定的指標(biāo)權(quán)重更加科學(xué)合理。

(3)在對具體施工現(xiàn)場的安全管理水平進行評價時主要采用物元分析法，構(gòu)建物元可拓模型。一方面可以綜合考慮不同權(quán)重指標(biāo)對安全等級的影響，另一方面還可以對各施工現(xiàn)場安全管理指標(biāo)進行全面的判斷，在后續(xù)進行完善和改進安全管理工作能更具體，更有針對性。