基于灰色多元逐步回歸的建筑施工安全分析

陳 光，楊同一，胡家樂(lè)，金家豪，韓笑龍，周天奇

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑管理學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

建筑業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有重要地位。截至2018 年6 月底，我國(guó)具有施工活動(dòng)的建筑企業(yè)共85 993 個(gè)，同比增長(zhǎng)6.68%；從業(yè)人數(shù)4 429.24 萬(wàn)人，同比增長(zhǎng)1.85%；按建筑業(yè)總產(chǎn)值計(jì)算的勞動(dòng)力生產(chǎn)率為203 868 元/人，同比增長(zhǎng)6.46%。建筑行業(yè)的快速發(fā)展，不僅促進(jìn)了就業(yè)崗位的增加，而且對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。然而建筑行業(yè)體量龐大，施工過(guò)程復(fù)雜，影響因素眾多，施工過(guò)程中存在危險(xiǎn)性高、安全事故頻發(fā)、傷亡人數(shù)多等問(wèn)題，一旦發(fā)生安全事故，將會(huì)造成較多的人員傷亡和大量的財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重影響行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，因此建筑施工安全一直備受社會(huì)關(guān)注[1]。

近年來(lái)，安全事故預(yù)測(cè)分析作為一種預(yù)防、減少建筑施工安全事故的重要手段，許多專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。王丹等[2]基于過(guò)去10 年的我國(guó)建筑安全事故死亡人數(shù)，通過(guò)構(gòu)建灰色GM （1,1）-RBF模型進(jìn)行分析，得出該模型能夠用于建筑事故傷亡人數(shù)的預(yù)測(cè)分析并具有較高精度；李曉霞[3]通過(guò)構(gòu)建灰色馬爾科夫改進(jìn)模型對(duì)建筑安全生產(chǎn)事故發(fā)生數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)比分析了實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的變化趨勢(shì)及影響因素，并提出了安全管理要求；黃慧鑫[4]對(duì)建筑施工安全事故的主要影響因素進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，提出了基于灰反向傳播 （Back Propagation，BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多因素建筑安全事故預(yù)測(cè)的組合模型；梅牡丹[5]建立了建筑施工事故的灰色GM（1,1）預(yù)測(cè)模型，討論了模型的建立、檢驗(yàn)以及參數(shù)的求解，對(duì)建筑施工事故灰色預(yù)測(cè)的MATLAB算法進(jìn)行了研究。

1 灰色多元逐步回歸模型的建立

1.1 灰色多元逐步回歸預(yù)測(cè)

灰色預(yù)測(cè)法是對(duì)部分信息已知、部分信息未知或不明確的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，灰色預(yù)測(cè)實(shí)質(zhì)上是對(duì)在一定區(qū)域內(nèi)變化的、與時(shí)間序列有關(guān)的灰色過(guò)程的預(yù)測(cè)，過(guò)程中的信息是不充分的、雜亂無(wú)章的，但是系統(tǒng)是有序的、有界的。因此，可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列處理來(lái)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛藏著的內(nèi)在規(guī)律，并以此對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)[6]。建筑施工安全事故易發(fā)的五大類型事故為高處墜落、物體打擊、起重傷害、坍塌和其他 （機(jī)械傷害、車輛傷害、觸電、中毒窒息和火災(zāi)爆炸等）。每年的安全事故死亡人數(shù)都受各類型事故直接影響，各類型事故與事故的死亡人數(shù)之間必存在一定的關(guān)系，并隨著年度的推移按某一個(gè)規(guī)律變化。然而如果利用多元逐步回歸只分析各類型事故和事故死亡人數(shù)之間的關(guān)系，難以把握建筑施工各類安全事故隨時(shí)間的基本變化趨勢(shì)，更難以通過(guò)各類安全事故與死亡人數(shù)之間的關(guān)系對(duì)未來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，因此多元逐步回歸分析對(duì)預(yù)測(cè)具有一定的局限性，而基于灰色的多元逐步回歸分析則可以有效地解決這一問(wèn)題。

1.2 GM（1,1）灰色模型預(yù)測(cè)2019 年五大安全事故

若將每類房屋市政安全事故問(wèn)題視作一個(gè)灰色系統(tǒng)，以不同時(shí)間點(diǎn)發(fā)生的每類事故作為灰色量，根據(jù)2010—2018 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故死亡人數(shù)建立GM （1,1）灰色模型，對(duì)2019 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)[7]。

由于灰色系統(tǒng)數(shù)據(jù)為指數(shù)形態(tài)，則對(duì)2010—2018 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù){x（0）（k）|k=1，2，…，9}（非負(fù)數(shù)據(jù)序列，其中k 為年序）進(jìn)行1 次累加優(yōu)化，生成序列{x（1）（k）|k= 1，2，…，9}，其中的均值生成序列{z（1）（k）|k= 1，2，…，n}，其中 z（1）（k）=0.5 [x（1）（k）+x（1）（k-1）]，k=1，2，…，9。 詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。

表1 2010—2018 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)優(yōu)化表

運(yùn)用MATLAB 求解灰色GM（1,1）預(yù)測(cè)模型為

通過(guò)求解可得2019 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。

表2 2019 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)表

2 基于灰色多元逐步回歸的預(yù)測(cè)分析

只有明確2010—2018 年每年安全事故死亡人數(shù)不穩(wěn)定變化主要受何類別事故的影響，才能較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)2019 年的安全事故死亡人數(shù)，僅運(yùn)用簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)分析難以把握其隱藏規(guī)律，因此，基于灰色預(yù)測(cè)的特點(diǎn)將其運(yùn)用到多元逐步回歸能夠更好地進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。

根據(jù)2010—2018 年全國(guó)建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)，以每年五大主要類型事故數(shù)為自變量，事故死亡人數(shù)為因變量，利用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案 （Statistical Product and Service Solutions，SPSS）軟件進(jìn)行多元逐步回歸分析。2010—2018 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 2010—2018 年每類建筑施工安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)

利用SPSS 軟件進(jìn)行逐步回歸分析，將五大類型事故數(shù)據(jù)作為解釋變量逐個(gè)引入建筑施工安全生產(chǎn)事故模型，每引入一個(gè)解釋變量后均進(jìn)行F 檢驗(yàn)，并對(duì)已經(jīng)選入的解釋變量逐個(gè)進(jìn)行T 檢驗(yàn)，當(dāng)原來(lái)引入的解釋變量由于后面解釋變量的引入變得不再顯著時(shí)，則將其刪除，以確保每次引入新的變量之前回歸方程中只包含顯著性變量。這是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，直到既沒(méi)有顯著的解釋變量選入回歸方程，也沒(méi)有不顯著的解釋變量從回歸方程中剔除為止，從而保證了最后所得到的解釋變量集為最優(yōu)，得出了影響安全事故死亡人數(shù)的主要形式。

多元逐步回歸的模型為

將2019 年每類房屋市政工程生產(chǎn)安全事故灰色預(yù)測(cè)值帶入逐步回歸模型式 （2）中，可得2019年每類房屋市政工程生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)期望值約為873 人。

逐步回歸分析最終結(jié)果見(jiàn)第89 頁(yè)表4，通過(guò)對(duì)比可以看出，2010—2018 年每年安全事故死亡人數(shù)不穩(wěn)定變化主要受高處墜落事故、坍塌事故和其他事故影響。從標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)可看出，高處墜落事故對(duì)安全事故死亡人數(shù)的貢獻(xiàn)度為0.629，坍塌事故對(duì)安全事故死亡人數(shù)的貢獻(xiàn)度為0.302，其他事故對(duì)安全事故死亡人數(shù)的貢獻(xiàn)度為0.385。而物體打擊和起重傷害對(duì)近年來(lái)安全事故死亡人數(shù)不穩(wěn)定變化基本沒(méi)有影響 （被檢驗(yàn)剔除）。

回歸結(jié)果顯示，近年來(lái)主要影響房屋市政工程生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)的三大類型事故為：坍塌、高處墜落、其他。

坍塌事故：雖然安全事故與較大事故發(fā)生概率逐年緩慢降低，坍塌事故從2010 年的93 起，到2018 年已經(jīng)降低到54 起，較大坍塌事故占比2018年已經(jīng)降低到45%左右，但坍塌死亡人數(shù)依舊很高，表明事件危害度逐年變大，需引起重視。

表4 逐步回歸分析最終結(jié)果

高處墜落事故：雖然較大事故占比一直很小，最高為2018 年僅僅占據(jù)9.1%，但從2010—2018年，事故數(shù)隨時(shí)間大幅度上升，2018 年高處墜落事故已經(jīng)近乎400 起，不得不引起重視。

其他事故：從2010—2018 年，事故數(shù)隨時(shí)間大幅度上升，較大事故發(fā)生概率也大幅度上升。2018 年機(jī)械傷害、觸電、中毒窒息、火災(zāi)爆炸等事故已經(jīng)發(fā)生128 起，較大安全事故占比已經(jīng)達(dá)到27.2%，這類事故將會(huì)成為未來(lái)的隱患。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，長(zhǎng)期以來(lái)安全事故發(fā)生頻率較高。探究建筑施工安全事故發(fā)生的潛在規(guī)律及關(guān)鍵因素，有針對(duì)性地做好事故預(yù)防措施，對(duì)改變建筑業(yè)當(dāng)前高死亡率的現(xiàn)狀、提高建筑安全管理水平具有重要作用。

基于灰色多元逐步回歸的建筑施工安全分析有助于對(duì)建筑施工安全總體形勢(shì)做出科學(xué)判斷，為有針對(duì)性地開(kāi)展建筑施工安全事故預(yù)防研究提供了理論支撐，對(duì)建筑業(yè)的安全發(fā)展起到了促進(jìn)作用。

3.2 相關(guān)建議

一是總體重視程度層面?；诨疑嘣鸩交貧w結(jié)果顯示建筑施工安全死亡人數(shù)短期內(nèi)仍將處于高位，行業(yè)安全生產(chǎn)總體態(tài)勢(shì)依然嚴(yán)峻，需要行業(yè)上下進(jìn)一步統(tǒng)一思想、共同努力，以期營(yíng)造重視安全的行業(yè)文化和生命至上的社會(huì)氛圍。

二是具體執(zhí)行層面。新形勢(shì)下，在完善并嚴(yán)格執(zhí)行制度的基礎(chǔ)上，應(yīng)創(chuàng)新安全管理的適應(yīng)性、針對(duì)性和可操作性，切實(shí)提升安全管理水平。應(yīng)創(chuàng)新安全教育、安全交底形式，探索將建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，將傳統(tǒng)安全教育、安全操作樣板展示、傳統(tǒng)安全交底與體驗(yàn)式安全教育、信息化安全交底結(jié)合起來(lái)，力求即深入人心又易于落實(shí)，以提高工作效率；應(yīng)強(qiáng)化安全事前預(yù)警、過(guò)程控制，基于信息平臺(tái)進(jìn)行安全生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和整改落實(shí)，實(shí)現(xiàn)安全責(zé)任的可追溯性；應(yīng)加強(qiáng)安全監(jiān)管，嚴(yán)格安全懲處，提升安全領(lǐng)域的違法違規(guī)成本，倒逼相關(guān)企業(yè)提升安全管理。