裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制的BN-MNA模型及應(yīng)用

丁 垚， 王人龍， 李靈芝， 袁競峰， 申 玲

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 江蘇 南京 211816； 2. 東南大學(xué) 土木工程學(xué)院， 江蘇 南京 211189)

2020年，我國新開工裝配式建筑共計(jì)6.3億m2，較2019年增長50%，約占新建建筑面積的20.5%，超額完成了《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》制定的工作目標(biāo)[1]。裝配式建筑摒棄傳統(tǒng)粗放落后的建筑生產(chǎn)方式，具有建造速度快、勞動(dòng)效率高、生產(chǎn)成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[2～4]。裝配式建筑施工雖然以現(xiàn)場裝配為主，但在構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、構(gòu)件吊裝、構(gòu)件安裝等全過程都存在安全管控要點(diǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素更為復(fù)雜，這對建筑施工安全管理提出了新的挑戰(zhàn)[5,6]。如何系統(tǒng)、有效地對裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估與控制是亟需解決的難題。

裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理是一項(xiàng)由多主體構(gòu)成的具有層次性的復(fù)雜系統(tǒng)問題[7,8]。近年來，學(xué)者們將多種方法應(yīng)用于施工安全管理，主要包括基于指標(biāo)體系的評價(jià)方法與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法等。例如李文龍等人提出了基于可信性測度理論和結(jié)構(gòu)熵權(quán)法的施工安全風(fēng)險(xiǎn)客觀評估方法，并針對10個(gè)典型案例實(shí)證應(yīng)用[9]。陳偉等聯(lián)合應(yīng)用層次分析法(AHP)及灰色聚類評價(jià)方法，構(gòu)建施工安全評價(jià)指標(biāo)體系以實(shí)現(xiàn)對裝配式建筑施工安全的定性評估[10]。Li等[11]采用模糊綜合評價(jià)法建立綜合評價(jià)模型，并在層次分析法結(jié)果的基礎(chǔ)上，就主要影響因素提出裝配式建筑安全提升策略。以往研究表明基于指標(biāo)體系的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，能夠識(shí)別影響施工安全的關(guān)鍵因素，指出風(fēng)險(xiǎn)控制的方向，但無法厘清安全風(fēng)險(xiǎn)因素之間的作用機(jī)理，以致尚不能提出安全風(fēng)險(xiǎn)控制的精準(zhǔn)對策與實(shí)施路徑[9～11]。為了進(jìn)一步探求施工安全事故相關(guān)因素之間的關(guān)聯(lián)，薛楠楠等基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)實(shí)施診斷推理和敏感性分析，得到施工安全事故發(fā)生的最大可能性路徑和關(guān)鍵因素，為安全管控和事故預(yù)防提供依據(jù)[12]。Jin等[13]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行敏感性分析和風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，得到裝配式施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估中的重要風(fēng)險(xiǎn)因素并提出策略。姚浩等[14]針對安全風(fēng)險(xiǎn)演化過程構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，提出基于系統(tǒng)模型推演的耦合安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法。這些網(wǎng)絡(luò)分析方法雖然一定程度上分析了風(fēng)險(xiǎn)要素之間的關(guān)聯(lián)，但是仍不能映射施工安全管理這一系統(tǒng)的多主體特征與復(fù)雜關(guān)聯(lián)特性，無法將安全風(fēng)險(xiǎn)控制與責(zé)任主體精準(zhǔn)匹配，對實(shí)際施工安全風(fēng)險(xiǎn)問題解決的作用有限[12～14]。

現(xiàn)有的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)相關(guān)研究內(nèi)容具有以下共性：(1)一般基于典型的安全系統(tǒng)構(gòu)成要素(人、物、環(huán)境與管理)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素劃分;(2)較多考慮組織管理、操作行為等相關(guān)的直接安全風(fēng)險(xiǎn)源等，對技術(shù)工種、時(shí)間空間等關(guān)注較少[7～14]?；诖耍狙芯縿?chuàng)新性地通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian Networks，BN)的原理將概率引入元網(wǎng)絡(luò)分析(Meta-network Analysis，MNA)模型中，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、系統(tǒng)多主體以及風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率等問題，構(gòu)建BN-MNA模型，就裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)展開實(shí)證研究，并以“吊裝階段”為例，對裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)展開定量評估。最后，針對風(fēng)險(xiǎn)性較大風(fēng)險(xiǎn)源節(jié)點(diǎn)，從風(fēng)險(xiǎn)事件“正向傳遞”與“反向診斷”雙視角提出安全風(fēng)險(xiǎn)控制路徑，明確相關(guān)責(zé)任主體，實(shí)現(xiàn)了評估與控制一體化。

1 BN-MNA模型

BN-MNA模型的核心是MNA模型。MNA是一種能夠處理大規(guī)模、多維度、多關(guān)系、多主體的復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)聯(lián)關(guān)系的新興網(wǎng)絡(luò)分析方法[15～17]。Pestov認(rèn)為社會(huì)、組織等任何現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都可以使用MNA方法進(jìn)行建模[18]。已有多位學(xué)者將MNA模型分別用于項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評估[19]、施工安全事故致因分析[20]和風(fēng)險(xiǎn)控制[21]等研究。而BN則是一種模擬人類推理過程中因果關(guān)系的不確定性處理模型[22]?；贐N的建模原理，將概率引入MNA模型建立的BN-MNA模型可在進(jìn)一步厘清復(fù)雜系統(tǒng)中各異質(zhì)與同質(zhì)要素之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)演化過程中的不確定性問題轉(zhuǎn)化為可量化的概率問題，滿足裝配式建筑施工安全系統(tǒng)中多主體參與的復(fù)雜建模需求，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制的一體化目標(biāo)。

BN-MNA模型的建模與應(yīng)用流程如圖1所示。

圖1 建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制BN-MNA模型

根據(jù)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)演化的特點(diǎn)，應(yīng)用BN-MNA模型進(jìn)行裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制，詳細(xì)步驟如下：

Step 1：建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)構(gòu)建

采用工作分解結(jié)構(gòu)法，基于典型的安全系統(tǒng)構(gòu)成要素，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)關(guān)系與目標(biāo)三個(gè)維度，將建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行解構(gòu)[23]。并將解構(gòu)所得要素重組為結(jié)構(gòu)化的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)[24]。

Step 2：裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

基于建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，識(shí)別擬建元網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合專家訪談確定節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立不同的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)矩陣。在關(guān)聯(lián)矩陣中，“1”代表所在行對應(yīng)的要素與所在列對應(yīng)的要素有單向關(guān)聯(lián)關(guān)系，反之“0”代表沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系。將所有的關(guān)聯(lián)矩陣導(dǎo)入ORA軟件轉(zhuǎn)換為由多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)組成的元網(wǎng)絡(luò)。

Step 3：裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估

(1)計(jì)算元網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)險(xiǎn)源交互子網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的原因度和接近中心性，以表征風(fēng)險(xiǎn)源的重要度。原因度代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)在整個(gè)有向網(wǎng)絡(luò)中所起到的作用，接近中心性則代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)在控制網(wǎng)絡(luò)中與其他節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交互的能力[25,26]。

節(jié)點(diǎn)i的原因度Ri計(jì)算公式見式(1)：

(1)

式中：n為網(wǎng)絡(luò)中的總節(jié)點(diǎn)數(shù);Outdegreei，Indegreei分別為節(jié)點(diǎn)i的出度和入度。如果Ri>0，則節(jié)點(diǎn)i為原因型節(jié)點(diǎn)；反之，則節(jié)點(diǎn)i為結(jié)果型節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)i接近中心性Ci計(jì)算公式見式(2)：

(2)

式中：n為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)；k為網(wǎng)絡(luò)中任意一個(gè)非節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)；d(i,k)是節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)k之間的最短距離。

(2)使用GeNIe2.1軟件分階段構(gòu)建與元網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)采集、離散化處理和概率修正，確定各根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率、子節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)的鏈接概率和各節(jié)點(diǎn)的條件概率。

其中節(jié)點(diǎn)i的先驗(yàn)概率計(jì)算見式(3)：

(3)

式中：P為概率；Y表示與Xi關(guān)聯(lián)的上級節(jié)點(diǎn)。

P(Xi=Y|R=Y)的值越大，表示該風(fēng)險(xiǎn)源成為事故致因的可能性越大。

(3)將概率計(jì)算結(jié)果與施工安全風(fēng)險(xiǎn)源重要度計(jì)算結(jié)果相結(jié)合，計(jì)算裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)評估值。

節(jié)點(diǎn)i對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評估值Di計(jì)算公式如下(4)：

(4)

Step 4：裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制。

最后模擬特定風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生，輸出相關(guān)施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制回路，識(shí)別關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源、相關(guān)工種和管理責(zé)任單位，進(jìn)行預(yù)防式關(guān)聯(lián)事件控制。同時(shí)運(yùn)行GeNIe2.1軟件，對關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行后驗(yàn)概率推演，實(shí)現(xiàn)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的反向診斷控制。

2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)

在裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制的過程中，人、組織、事件等眾多因素之間存在著不可忽視的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文采用工作分解結(jié)構(gòu)法，從預(yù)制構(gòu)件施工流程的角度，將裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)按構(gòu)件生產(chǎn)階段、運(yùn)輸與存放階段、吊裝階段和安裝階段進(jìn)行解構(gòu)。以能量意外釋放理論為依據(jù)，將解構(gòu)所獲得的零散的、非結(jié)構(gòu)化的信息重組為系統(tǒng)的、結(jié)構(gòu)化的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，概念圖如圖2所示。

圖2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)構(gòu)成子系統(tǒng)維度：本文將建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)劃分為三大內(nèi)部子系統(tǒng)(風(fēng)險(xiǎn)源子系統(tǒng)、工種子系統(tǒng)和管理責(zé)任子系統(tǒng))和外部環(huán)境(時(shí)間和空間)。危險(xiǎn)源子系統(tǒng)是指導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)因素的集合，是風(fēng)險(xiǎn)評估與風(fēng)險(xiǎn)控制的對象，風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)源子系統(tǒng)的建立將直接關(guān)系到安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制的效果，因此風(fēng)險(xiǎn)源子系統(tǒng)是安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心。工種子系統(tǒng)是具有專業(yè)技能的施工人員的集合，工種既是安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的誘因，又是安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的直接被傷害對象，是裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的主導(dǎo)性支撐系統(tǒng)。管理責(zé)任子系統(tǒng)是安全事故的直接責(zé)任對象。管理責(zé)任單位是安全風(fēng)險(xiǎn)控制的決策核心，也是事故追責(zé)的對象，明確安全事故的管理責(zé)任是裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)有效控制的重要前提。時(shí)間和空間環(huán)境分別對應(yīng)裝配式建筑施工階段和作業(yè)空間，是裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的主要依據(jù)。

(2)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系維度：關(guān)聯(lián)是施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的子系統(tǒng)之間通過某一介質(zhì)所建立的特定風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系，如管理責(zé)任 - 工種關(guān)聯(lián)。內(nèi)部系統(tǒng)不斷地與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息傳遞，形成某種協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)而獲得系統(tǒng)在特定施工階段、施工作業(yè)空間下的安全風(fēng)險(xiǎn)作用結(jié)構(gòu)，塑造建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)模型可描述系統(tǒng)受到風(fēng)險(xiǎn)沖擊后在內(nèi)外環(huán)境下的運(yùn)作機(jī)理。

(3)系統(tǒng)目標(biāo)維度: 根據(jù)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵，以建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制為目標(biāo)，構(gòu)建系統(tǒng)運(yùn)行體系框架。

3 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

根據(jù)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、政府文件和相關(guān)文獻(xiàn)[9,27～29]，并結(jié)合裝配式建筑施工現(xiàn)場的考察和專家訪談?dòng)涗?，共識(shí)別出28個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源(R)、12個(gè)工種(A)、3個(gè)管理責(zé)任單位(O)、4個(gè)施工階段(P)和4個(gè)施工作業(yè)空間(S)。將上述要素轉(zhuǎn)化為元網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代碼及其含義見表1。

表1 裝配式建筑施工網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代碼及其含義

續(xù)表1

本文根據(jù)已建立的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)、工地調(diào)研等，初步梳理各節(jié)點(diǎn)對應(yīng)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并通過專家訪談法進(jìn)一步對其修正。專家訪談對象包括6名具有博士學(xué)位的相關(guān)領(lǐng)域的高校教授，5位具有五年以上相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的裝配式建筑生產(chǎn)單位負(fù)責(zé)人以及6位具有五年以上裝配式建筑施工經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目經(jīng)理共17位專家。訪談的主要內(nèi)容是對數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助修正。最終將已確認(rèn)的節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)關(guān)系轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)矩陣，并用ORA軟件構(gòu)建裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)模型，見圖3。

圖3 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)

在元網(wǎng)絡(luò)模型中，不同類型節(jié)點(diǎn)之間存在著不同意義的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文構(gòu)建的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制元網(wǎng)絡(luò)模型由九個(gè)子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，分別映射風(fēng)險(xiǎn)源、工種、管理責(zé)任單位、施工階段和施工作業(yè)空間之間的九種關(guān)聯(lián)關(guān)系，見表2與圖4。

表2 節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)類型

圖4 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)

其中，RR網(wǎng)絡(luò)為單模單向風(fēng)險(xiǎn)源交互網(wǎng)絡(luò)，表示風(fēng)險(xiǎn)源之間可能存在的傳遞關(guān)聯(lián)，即某個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的產(chǎn)生可能導(dǎo)致其他風(fēng)險(xiǎn)源的產(chǎn)生。RA網(wǎng)絡(luò)，為雙模單向風(fēng)險(xiǎn)源 - 工種危險(xiǎn)傳遞網(wǎng)絡(luò)，其現(xiàn)實(shí)意義是風(fēng)險(xiǎn)源對各類工種產(chǎn)生的直接安全隱患，為施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的目的之一。AR網(wǎng)絡(luò)，為雙模單向工種 - 風(fēng)險(xiǎn)源因果網(wǎng)絡(luò)，代表工種的違規(guī)操作或操作失誤與風(fēng)險(xiǎn)源產(chǎn)生之間可能存在的因果關(guān)系，是施工安全事故追責(zé)的重要依據(jù)。AA網(wǎng)絡(luò)，為單模單向工種交互網(wǎng)絡(luò)，代表工種之間的協(xié)同關(guān)系。RO網(wǎng)絡(luò)，為雙模單向風(fēng)險(xiǎn)源 - 責(zé)任單位交互網(wǎng)絡(luò)，其意義是風(fēng)險(xiǎn)源與其所屬管理責(zé)任單位的匹配，是實(shí)現(xiàn)安全事故預(yù)警與追責(zé)的重要依據(jù)。AO網(wǎng)絡(luò)，為雙模單向工種 - 責(zé)任單位交互網(wǎng)絡(luò)，表示工種與所屬管理責(zé)任單位的對應(yīng)關(guān)系，是工種違規(guī)操作或操作失誤導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際追責(zé)的參考。RP網(wǎng)絡(luò)與RS網(wǎng)絡(luò)，分別為雙模單向風(fēng)險(xiǎn)源的時(shí)間與空間定位網(wǎng)絡(luò)，代表風(fēng)險(xiǎn)源與所在施工階段、施工作業(yè)空間的映射關(guān)系，是排查風(fēng)險(xiǎn)源的首要參考范圍。 AS網(wǎng)絡(luò)，為雙模單向工種的空間定位網(wǎng)絡(luò)，代表各工種與作業(yè)時(shí)空的對應(yīng)關(guān)系，是在系統(tǒng)中對工種進(jìn)行空間定位的依據(jù)。

4 基于BN-MNA的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估

4.1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)源重要度計(jì)算

根據(jù)式(1)(2)，計(jì)算RR網(wǎng)絡(luò)(風(fēng)險(xiǎn)源交互網(wǎng)絡(luò))中的28個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源節(jié)點(diǎn)的原因度和接近中心性，結(jié)果如圖5。結(jié)合RP網(wǎng)絡(luò)(風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)間定位網(wǎng)絡(luò))和RS網(wǎng)絡(luò)(風(fēng)險(xiǎn)源空間定位網(wǎng)絡(luò))可知，裝配式建筑施工安全的風(fēng)險(xiǎn)主要存在于P2(構(gòu)件運(yùn)輸與存放)和P3(構(gòu)件吊裝)兩個(gè)階段。裝配式建筑施工過程中垂直運(yùn)輸設(shè)備的作業(yè)較為頻繁，裝配式施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)將以預(yù)制構(gòu)件作為風(fēng)險(xiǎn)載體進(jìn)行傳導(dǎo)，這就使得作為P2(構(gòu)件運(yùn)輸與存放)和P3(構(gòu)件吊裝)的交集空間S4(構(gòu)件堆放空間)成為了重要安全控制區(qū)域。利用原因度和接近中心性表征RR網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險(xiǎn)源重要度，充分考慮了風(fēng)險(xiǎn)源在網(wǎng)絡(luò)中的因果屬性和交互屬性，為實(shí)現(xiàn)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的全過程評估與控制提供依據(jù)。

2.3 高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容主要是微積分學(xué)，對學(xué)生來說，數(shù)學(xué)概念很抽象，比如數(shù)列極限的“ε-N”定義，函數(shù)極限的“ε-δ”定義等，數(shù)學(xué)定理的證明邏輯推理很嚴(yán)密，翻轉(zhuǎn)課堂的課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)如果沒有教師的及時(shí)有效地引導(dǎo)，僅憑觀看視頻，不易準(zhǔn)確把握視頻中的重難點(diǎn)，甚至不能聽懂授課內(nèi)容，使學(xué)習(xí)效果不佳。

圖5 風(fēng)險(xiǎn)源重要度

根據(jù)計(jì)算結(jié)果(圖5)，R10(風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)制構(gòu)件堆放區(qū)未采取隔離措施)、R12(預(yù)制構(gòu)件放置不安全)、R14(起重機(jī)械操作失誤)、R16(吊具與吊點(diǎn)鏈接不到位)，是裝配式建筑施工過程中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源節(jié)點(diǎn)。 R10的原因度和接近中心性較大，說明其在裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)交互傳導(dǎo)中起著關(guān)鍵作用。R16的原因度較小，該因素受其他因素影響較大，而該節(jié)點(diǎn)的接近中心性較大，可以在一定程度上反映出該節(jié)點(diǎn)是構(gòu)件吊裝階段及其以前階段各種風(fēng)險(xiǎn)源所產(chǎn)生的共同結(jié)果。R12和R14的接近中心性較大，說明這兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源在裝配式建筑施工風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)過程中所占的比重更大，需要更多的關(guān)注。

4.2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估

由于篇幅原因，本文僅展示構(gòu)件吊裝階段(P3)的安全風(fēng)險(xiǎn)評估過程。使用GeNIe2.1軟件構(gòu)建與裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖6。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)元網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險(xiǎn)源節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系代表著元網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險(xiǎn)源交互關(guān)系，“Y”對應(yīng)該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生，“N”對應(yīng)該節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)源不發(fā)生，后面是概率值。

圖6 P3階段安全風(fēng)險(xiǎn)元網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

為揭示裝配式建筑施工安全事故的普遍性規(guī)律，本文通過文獻(xiàn)檢索與互聯(lián)網(wǎng)搜集的方式盡可能廣泛地搜集裝配式建筑施工安全事故案例。最終從國家應(yīng)急管理部，各省市應(yīng)急管理廳、住建部等網(wǎng)站整理得到2019—2020年部分裝配式建筑生產(chǎn)安全事故調(diào)查報(bào)告共計(jì)107份，統(tǒng)計(jì)的安全事故占比如圖7所示。

圖7 2019—2020年部分裝配式建筑生產(chǎn)安全事故統(tǒng)計(jì)

通過對事故報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)行公式(3)計(jì)算并結(jié)合專家訪談進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，最終確定P3(構(gòu)件吊裝)階段各根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率(如表3)、子節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)的連接概率和各節(jié)點(diǎn)的條件概率，表4為節(jié)點(diǎn)R18(起吊范圍內(nèi)有障礙物)的條件概率示例。

表3 P3階段根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率

表4 子節(jié)點(diǎn)R18的條件概率

綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生概率、原因度、接近中心性，繪制風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性三維示意圖，如圖8。根據(jù)式(4)計(jì)算各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評估值，其計(jì)算結(jié)果與排序如表5所示。

圖8 風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性三維示意圖

表5 風(fēng)險(xiǎn)評估值與排序

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值評估結(jié)果可知，R16(吊具與吊點(diǎn)連接不到位)是構(gòu)件吊裝階段施工風(fēng)險(xiǎn)控制的首要重點(diǎn)。

5 基于BN-MNA的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制

5.1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)事件控制

本文以R16(吊具與吊點(diǎn)連接不到位)為例進(jìn)行施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)分析，其他安全風(fēng)險(xiǎn)源的控制方法類同。運(yùn)行ORA軟件，輸出與R16相關(guān)的BN-MNA風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)控制路徑，如圖9。

圖9 R16相關(guān)的BN-MNA風(fēng)險(xiǎn)控制路徑

分析該路徑可知，導(dǎo)致R16的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)事件主要有兩種：一是在P1(構(gòu)件生產(chǎn))和P2(構(gòu)件運(yùn)輸與存放)階段由于R1(生產(chǎn)單位未對出廠構(gòu)件進(jìn)行檢查)、R3(吊點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理或生產(chǎn)過程出現(xiàn)較大偏差導(dǎo)致吊點(diǎn)位置偏差較大)或R4(吊點(diǎn)被污染，導(dǎo)致吊釘不能擰緊到位)導(dǎo)致的構(gòu)件質(zhì)量問題；二是在P3(構(gòu)件吊裝)階段由于工種的失誤、違規(guī)操作等導(dǎo)致R5(施工單位未對進(jìn)場的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行檢查驗(yàn)收)、R12(預(yù)制構(gòu)件放置不安全)或R15(起吊疊合板時(shí)未使用專用安全吊具)。因此，為了實(shí)現(xiàn)對R16的風(fēng)險(xiǎn)控制，首先可以從構(gòu)件設(shè)計(jì)生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、運(yùn)輸存放等關(guān)聯(lián)事件進(jìn)行監(jiān)控，確保預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量；其次，加強(qiáng)對A1(構(gòu)件裝配工)和A2(吊裝人員)的安全教育與培訓(xùn)、安全交底落實(shí)，以避免失誤、違規(guī)操作帶來不必要的安全風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)反向診斷控制

在裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的BN-MNA模型中，安全風(fēng)險(xiǎn)評估與關(guān)聯(lián)事件分析可以作為施工安全風(fēng)險(xiǎn)事前控制的依據(jù)。除此之外，還可以通過反向推理進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)診斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)溯源控制。本文以R16(吊具與吊點(diǎn)連接不到位)作為反向診斷示例，運(yùn)行GeNIe2.1軟件，將R16發(fā)生概率設(shè)定為100%，輸出風(fēng)險(xiǎn)后驗(yàn)概率如圖10。

圖10 P3階段R16發(fā)生的診斷推理結(jié)果示例

當(dāng)R16發(fā)生時(shí)，R4(吊點(diǎn)被污染，導(dǎo)致吊釘不能擰緊到位)和R14(吊具與吊點(diǎn)連接不到位)發(fā)生的概率相對最高，分別為30.30%，22.12%，應(yīng)是R16發(fā)生后的重點(diǎn)檢查對象，并應(yīng)對相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)負(fù)責(zé)人A1(構(gòu)件裝配工)、A2(吊裝人員)和A6(施工安全員)和O1(施工單位)等相關(guān)管理責(zé)任單位進(jìn)行預(yù)警、教育、追責(zé)有效阻止風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步傳遞。

6 結(jié) 論

(1)本文創(chuàng)新性的提出了可以應(yīng)用于裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制的BN-MNA模型。該模型滿足裝配式建筑施工安全復(fù)雜性和系統(tǒng)性建模需求，可以在厘清該復(fù)雜系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)源、工種、時(shí)間、空間和管理責(zé)任單位等各要素之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)演化過程中的不確定性問題轉(zhuǎn)化為可量化的概率問題。

(2)本文采用工作分解結(jié)構(gòu)法，基于典型的安全系統(tǒng)構(gòu)成要素，綜合考慮裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)源子系統(tǒng)、工種子系統(tǒng)和管理責(zé)任子系統(tǒng)和外部時(shí)空環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與運(yùn)作機(jī)理，并以施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制為系統(tǒng)目標(biāo)，構(gòu)建了裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，為BN-MNA模型建立搭建了基礎(chǔ)框架。

(3)本文以P3(構(gòu)件吊裝階段)為例開展BN-MNA實(shí)證，并結(jié)合各風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生的概率，通過計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評估值對各風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行定量評估。最后以R16(吊具與吊點(diǎn)連接不到位)為例，應(yīng)用BN-MNA實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑安全控制的雙重目標(biāo)。一方面，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，確定安全風(fēng)險(xiǎn)的首要控制節(jié)點(diǎn)，輸出其相關(guān)控制路徑與相關(guān)工種、管理責(zé)任單位、時(shí)空等要素，實(shí)現(xiàn)對裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)的事前精準(zhǔn)控制。另一方面，對已經(jīng)發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事故通過概率推演進(jìn)行反向診斷，可以及時(shí)且有針對性地進(jìn)行預(yù)警和追責(zé)，以防止安全風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步傳遞擴(kuò)散。