基于模糊決策的水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法

朱以明 蘇州明駿建設(shè)工程有限公司

陳允生 江蘇祥通建設(shè)有限公司

陸紅 蘇州市宏大建設(shè)工程有限公司

水利工程項(xiàng)目與其他類型項(xiàng)目相比具有繁雜性和周期性的特點(diǎn)，在具體施工過(guò)程中包含的不確定因素眾多，因此更加容易造成風(fēng)險(xiǎn)隱患的存在，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。為了能夠確保水利工程項(xiàng)目順利的實(shí)施，對(duì)施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效識(shí)別是十分有必須要的。當(dāng)前針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的方法包括層次分析法、聚類法、模糊決策法等。由于在水利施工過(guò)程中其安全風(fēng)險(xiǎn)受到技術(shù)問(wèn)題、自然環(huán)境問(wèn)題、組織管理問(wèn)題等諸多方面的影響，因此采用前兩種識(shí)別分析方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)其安全風(fēng)險(xiǎn)的高精度識(shí)別，無(wú)法為水利工程的安全施工提供保障。因此本文下述將開(kāi)展基于模糊決策的水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法設(shè)計(jì)研究。

1.基于模糊決策的水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法設(shè)計(jì)

1.1 水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型劃分

由于水利項(xiàng)目施工是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，因此在施工過(guò)程中會(huì)受到眾多因素的影響，并且各項(xiàng)因素之間也會(huì)存在相互影響。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)更加準(zhǔn)確地劃分，結(jié)合水利工程施工項(xiàng)目的實(shí)際情況以及施工經(jīng)驗(yàn)，初步設(shè)計(jì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型如圖1所示。

從圖1 可以看出，安全風(fēng)險(xiǎn)類型共分為五類，各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)相互之間都存在一定關(guān)聯(lián)，并且每一類安全風(fēng)險(xiǎn)自身內(nèi)部因素也會(huì)相互影響。將圖1中所有風(fēng)險(xiǎn)類型作為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，其中建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)是指在施工過(guò)程中由于建設(shè)施工本身存在問(wèn)題而造成的安全事故，在這一類風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中又可劃分出施工周期、安全措施、運(yùn)行對(duì)接等多個(gè)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。其中部分二級(jí)指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)，部分可實(shí)現(xiàn)定性評(píng)價(jià)。自然風(fēng)險(xiǎn)又可稱之為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是指在施工過(guò)程中受到環(huán)境影響而造成的危險(xiǎn)事故。這一類風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中包含的二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)有：周圍道路環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、周圍居民環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等。在實(shí)際施工過(guò)程中，還存在占地和產(chǎn)權(quán)等方面的問(wèn)題，對(duì)于施工而言會(huì)產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響，這一影響也屬于自然風(fēng)險(xiǎn)范疇當(dāng)中。

圖1 水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型劃分示意圖

1.2 基于模糊決策的安全風(fēng)險(xiǎn)因素匯總與權(quán)重確定

考慮到各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)類型當(dāng)中的風(fēng)險(xiǎn)因素涉及范圍廣且存在不確定性，因此引入模糊決策方法進(jìn)行匯總，并針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因素的重要性對(duì)其權(quán)重進(jìn)行明確。通過(guò)構(gòu)建判斷矩陣和隸屬矩陣的方式，結(jié)合專家打分，針對(duì)所有安全風(fēng)險(xiǎn)類型，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行明確，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的排序按照風(fēng)險(xiǎn)對(duì)水利施工安全的威脅程度從高到低依次劃分為高等級(jí)、較高等級(jí)、中等級(jí)、較低等級(jí)和低等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)分值分別為0.8～1.0、0.6～0.8、0.4～0.6、0.2～0.4、0～0.2。對(duì)不同的安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行賦值，表1為安全風(fēng)險(xiǎn)因素的賦值表。

表1 安全風(fēng)險(xiǎn)因素賦值表

為了進(jìn)一步探究上述安全風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，引入模糊決策，針對(duì)各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)聯(lián)程度以及重要程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其表達(dá)式為：

公式（1）中，λ表示為不同安全風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重分配結(jié)果；n表示為所有安全風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)量；U表示為安全風(fēng)險(xiǎn)類型總數(shù)；w表示為某一安全風(fēng)險(xiǎn)類型i的關(guān)聯(lián)度。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出不同安全風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重。同時(shí)，在對(duì)權(quán)重進(jìn)行分配時(shí)，分別從圖1中五個(gè)不同安全風(fēng)險(xiǎn)類型分別進(jìn)行，即每一項(xiàng)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型中對(duì)應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重總和為1，權(quán)重分配數(shù)值越大，則說(shuō)明該安全風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度越高，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的影響越大；反之，權(quán)重分配數(shù)值越小，則說(shuō)明該安全風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度越低，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的影響越小。

1.3 構(gòu)建水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)識(shí)別模型

根據(jù)上述論述，在明確水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型和各個(gè)類型下的安全風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重基礎(chǔ)上，構(gòu)建水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)識(shí)別模型。采用模糊決策計(jì)算方法，假設(shè)所有安全風(fēng)險(xiǎn)因素的集合為K，所有的權(quán)重?cái)?shù)值為M。在計(jì)算的過(guò)程中，將其轉(zhuǎn)換為評(píng)價(jià)識(shí)別集E上的模糊矢量，其計(jì)算公式為：

公式（2）中，B表示為評(píng)價(jià)識(shí)別集E上的模糊矢量；b表示為不同安全風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)應(yīng)的模糊矢量，j的取值為1,2,3，……，n；R表示為各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)判矩陣。公式（2）中〇的表示為綜合評(píng)價(jià)合成算子，在上述公式當(dāng)中，〇又可稱之為矩陣乘法。在上述公式計(jì)算的基礎(chǔ)上，構(gòu)建識(shí)別模型的具體步驟如下：

第一步，根據(jù)上述模糊決策法確定的各項(xiàng)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型以及相應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)因素，利用公式（2）對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)作出在一級(jí)評(píng)價(jià)因素范圍當(dāng)中所有單個(gè)安全因素的綜合評(píng)判；

第二步，再綜合五個(gè)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)類型隸屬度，完成對(duì)評(píng)判矩陣的構(gòu)建，并根據(jù)這五個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)類型下不同安全風(fēng)險(xiǎn)因素的相應(yīng)權(quán)重，同樣按照上述公式（2）完成模糊決策計(jì)算，并給每一個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素一個(gè)明確的綜合總評(píng)判結(jié)果，以此完成對(duì)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)識(shí)別模型的構(gòu)建。

1.4 安全風(fēng)險(xiǎn)層次排序與一致性檢驗(yàn)

在上述水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)識(shí)別模型的基礎(chǔ)上，還需要確定整個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)中各個(gè)單項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)因素的得分，從而完成對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的層次排序。將上述所有指標(biāo)下的安全風(fēng)險(xiǎn)因素的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行量化處理和參數(shù)化處理，以此使其各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)均能夠?qū)崿F(xiàn)量化評(píng)價(jià)。假設(shè)S表示為各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)的總得分，C表示為在評(píng)價(jià)結(jié)合當(dāng)中某一級(jí)別V上的綜合設(shè)置分?jǐn)?shù)。根據(jù)上述論述內(nèi)容，得出各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)總得分的計(jì)算公式應(yīng)為：

公式（3）中，n表示為水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)的類型數(shù)量，在本文水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別當(dāng)中，n的取值為5。根據(jù)上述公式可以進(jìn)一步計(jì)算得出各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)在水利施工當(dāng)中的評(píng)價(jià)總得分。通過(guò)對(duì)比結(jié)果，得到其相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其每一層次的單獨(dú)排序。在完成上述操作后，為了確保最終得出的識(shí)別結(jié)果具有更高的精度，還需要對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行層次檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的主要內(nèi)容是對(duì)識(shí)別結(jié)果的一致性進(jìn)行分析，在檢驗(yàn)的過(guò)程中可引入如下公式（4）：

公式（4）中，CI表示為通過(guò)本文上述提出的識(shí)別方法得出結(jié)果的一致性系數(shù)；χ表示為在判定矩陣當(dāng)中最大的特征值。在計(jì)算的過(guò)程中，得出的結(jié)果CI值若小于0.1，則說(shuō)明上述方法識(shí)別結(jié)果的一致性能夠通過(guò)檢驗(yàn)，識(shí)別結(jié)果能夠應(yīng)用到水利施工當(dāng)中為其安全防護(hù)措施的提出提供依據(jù)；反之，若計(jì)算得出的結(jié)果CI值大于或等于0.1，則說(shuō)明上述方法識(shí)別結(jié)果的一致性未通過(guò)檢驗(yàn)，得出的識(shí)別結(jié)果不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.對(duì)比實(shí)驗(yàn)

綜合本文上述論述，在完成對(duì)基于模糊決策的識(shí)別方法理論設(shè)計(jì)后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法在實(shí)際應(yīng)用中是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水利施工安全風(fēng)險(xiǎn)的有效識(shí)別，選擇將本文提出的識(shí)別方法與基于網(wǎng)絡(luò)分析法的識(shí)別方法應(yīng)用到某水利施工項(xiàng)目當(dāng)中，并針對(duì)其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。水利工程施工項(xiàng)目無(wú)論是新建還是擴(kuò)容都極易出現(xiàn)由于管理不當(dāng)而造成項(xiàng)目失敗的問(wèn)題產(chǎn)生，其源頭都可追溯到缺乏正確的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法上。針對(duì)這一問(wèn)題，將兩種識(shí)別方法應(yīng)用到某水利施工企業(yè)當(dāng)中，結(jié)合完整的工程項(xiàng)目信息資料，對(duì)其安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。綜合本文上述識(shí)別思路，確定該工程項(xiàng)目當(dāng)中各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類別下的二級(jí)指標(biāo)包含施工周期、安全措施、運(yùn)行對(duì)接、總體規(guī)劃、設(shè)備技術(shù)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、資金可靠性以及投資回報(bào)率等。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，在對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行劃分時(shí)，均按照本文上述劃分思路完成，對(duì)上述五種安全風(fēng)險(xiǎn)類型編號(hào)為風(fēng)險(xiǎn)I、風(fēng)險(xiǎn)II、風(fēng)險(xiǎn)III、風(fēng)險(xiǎn)IV和風(fēng)險(xiǎn)V，表2為五種安全風(fēng)險(xiǎn)類型對(duì)應(yīng)的權(quán)重分配。

按照表2中的分配方式完成對(duì)五種安全風(fēng)險(xiǎn)類型權(quán)重劃分，在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將兩種識(shí)別方法得出結(jié)果的一致性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算兩種識(shí)別方法對(duì)五種風(fēng)險(xiǎn)類型識(shí)別結(jié)果與實(shí)際情況的一致性系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其量化對(duì)比分析。一致性系數(shù)的計(jì)算公式（5）為：

表2 五種安全風(fēng)險(xiǎn)類型對(duì)應(yīng)權(quán)重分配表

公式（5）中，λ表示為識(shí)別結(jié)果與真實(shí)情況的一致性系數(shù)；ε表示為各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類型的相對(duì)一致度，可通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)類型權(quán)重與實(shí)際該風(fēng)險(xiǎn)影響程度的比值得出；y表示為各個(gè)識(shí)別指標(biāo)的正理想解。根據(jù)上述公式（5），計(jì)算得出兩種方法識(shí)別結(jié)果的一致性系數(shù)，并繪制成表3。

表3 兩種識(shí)別方法一致性系數(shù)對(duì)比表

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，基于模糊決策的方法識(shí)別結(jié)果λ值均高于0.900，而基于網(wǎng)絡(luò)分析法的方法識(shí)別結(jié)果λ值均未超過(guò)0.850。已知一致性系數(shù)越高，則該識(shí)別方法的識(shí)別結(jié)果與真實(shí)情況一致性越強(qiáng)；反之，一致性系數(shù)越低，則該識(shí)別方法的識(shí)別結(jié)果與真實(shí)情況一致性越差。因此，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)及得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證明，本文提出的基于模糊決策的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法在實(shí)際應(yīng)用中一致性系數(shù)更高，識(shí)別結(jié)果與真實(shí)情況的一致性更強(qiáng)，識(shí)別精度更高。將本文提出的識(shí)別方法應(yīng)用到實(shí)際水利施工當(dāng)中，可以為水利施工安全決策的提出提供有利的依據(jù)條件，在促進(jìn)水利施工質(zhì)量提升的同時(shí)，保障施工人員的人身安全以及設(shè)備運(yùn)行安全。

3.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前水利工程的規(guī)模得到了進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大，其風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題也逐步得到了重視，本文針對(duì)水利施工中的常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，并提出了一種基于模糊決策的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法。將該方法應(yīng)用于實(shí)際能夠有利于水利工程的全面推進(jìn)。同時(shí)，水利施工企業(yè)可結(jié)合本文方法的識(shí)別結(jié)果提出相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)防范策略，從而在風(fēng)險(xiǎn)未發(fā)生前實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制，將影響范圍和程度降低到最低，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。