基于FAHP-GRA的EPC工業(yè)廠房施工安全風(fēng)險分析

摘要：為分析EPC模式下的工業(yè)廠房總承包方在施工階段需重點(diǎn)關(guān)注的安全風(fēng)險，從環(huán)境、人員、管理、技術(shù)、機(jī)械5個方面出發(fā)，篩選出21個二級風(fēng)險評價指標(biāo)，并構(gòu)建安全風(fēng)險指標(biāo)體系。通過問卷調(diào)查對風(fēng)險重要度進(jìn)行賦值，并結(jié)合模糊層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)度理論建立施工安全風(fēng)險分析模型，量化各指標(biāo)的重要度并排序。以重慶市萬盛區(qū)某EPC工業(yè)廠房項目為例進(jìn)行分析，結(jié)果表明，總承包方在施工過程中無證上崗、施工安全防護(hù)措施及違章冒險作業(yè)為三大影響因素，并提出相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：EPC項目；工業(yè)廠房；模糊層次分析法；灰色關(guān)聯(lián)度分析；風(fēng)險分析

0 引言

自20世紀(jì)70年代以來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅猛。隨著地產(chǎn)行業(yè)趨于飽和，開發(fā)商們將目光聚焦于收益高、價格低的工業(yè)廠房建設(shè)。工業(yè)廠房開發(fā)建設(shè)優(yōu)勢明顯，工業(yè)用地整體性較好，集中開發(fā)有利于提高建設(shè)效率，節(jié)省土地資源及建設(shè)成本；工業(yè)廠房集中建設(shè)有利于企業(yè)迅速投入生產(chǎn)，更有利于招商引資；工業(yè)廠房的開發(fā)建設(shè)促使中小企業(yè)將資金更多地投入到生產(chǎn)，有利于企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)及持續(xù)發(fā)展^[1]。

不同于傳統(tǒng)的施工模式，EPC 模式下工業(yè)廠房項目施工現(xiàn)場參與方眾多，項目施工協(xié)調(diào)量大，因此給項目管理工作帶來了眾多不確定性因素，增大了風(fēng)險發(fā)生的概率。例如，某項目工地2號廠房北墻整體坍塌，造成4名工人掩埋，同時造成其北側(cè)的施工單位宿舍、辦公室、食堂非作業(yè)人員3人被擠壓在墻體內(nèi)。河南恒豐實(shí)業(yè)有限公司在平頂山高新區(qū)火炬科技園20號廠房二次設(shè)計及裝修改造項目施工中發(fā)生高處墜落事故，造成2人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失137萬元。南昌市第六建筑工程公司在定南縣大唐盛視智慧健康產(chǎn)業(yè)園A*13廠房施工過程中發(fā)生高處墜落事故，造成2人死亡，4人受傷。

通過收集近10年我國工業(yè)廠房安全事故案例，可知當(dāng)前工業(yè)廠房領(lǐng)域施工安全現(xiàn)狀仍然較為嚴(yán)峻，因此，降低建筑業(yè)安全事故率、提高工程項目安全管理水平是世界各國需解決的問題。馬曉峰等^[2]將層次分析法與模糊一致矩陣法相結(jié)合，識別工業(yè)廠房項目施工風(fēng)險，提出了工期、質(zhì)量、安全、成本4個方面22個風(fēng)險指標(biāo)；張超^[3]通過研究185#綜合試驗廠房工程項目的安全風(fēng)險，以人、物、環(huán)境的安全狀態(tài)為切入點(diǎn)，分析工業(yè)廠房建筑施工現(xiàn)場存在的風(fēng)險及可能造成的危害程度，識別了工業(yè)廠房項目施工現(xiàn)場存在的主要危險源并進(jìn)行分類；方俊等^[4]將SVM算法運(yùn)用于安全風(fēng)險評價，構(gòu)建基于SVM的項目安全風(fēng)險分析模型；劉楊等^[5]通過文獻(xiàn)法和問卷調(diào)查法識別出在EPC項目過程中經(jīng)常發(fā)生且對項目容易造成巨大影響的風(fēng)險因素，并建立了EPC模式項目風(fēng)險指標(biāo)體系。目前，業(yè)內(nèi)對于工業(yè)廠房的風(fēng)險分析

主要針對工業(yè)廠房再生利用或加固領(lǐng)域，在新建廠房領(lǐng)域主要研究方向為施工技術(shù)層面，且仍處于經(jīng)驗總結(jié)階段。國內(nèi)施工市場趨勢為EPC模式，工業(yè)廠房風(fēng)險研究并沒有考慮到EPC模式的特殊性。

本文立足于總承包方，以重慶市萬盛區(qū)某EPC工業(yè)廠房項目為例，引入模糊層次分析法并結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度法，構(gòu)建EPC模式下工業(yè)廠房風(fēng)險分析模型，以期提高 EPC 工業(yè)廠房施工安全風(fēng)險水平的預(yù)測能力，減少建筑業(yè)工程安全事故。

1 EPC工業(yè)廠房施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建

風(fēng)險分析的首要步驟是進(jìn)行風(fēng)險識別確定風(fēng)險評價指標(biāo)。目前，國內(nèi)外對于EPC項目的風(fēng)險識別已取得一系列研究成果。Makui等^[6]基于項目工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）進(jìn)行風(fēng)險分解，并提出一種應(yīng)用模糊多屬性群決策方法同時識別和分析項目風(fēng)險的新方法。Kyusung等^[7]通過建立廠房項目單元活動模型，得出了基于單元活動模型的主要工序序列，并給出了危險度評價建議及重點(diǎn)管理對象Kyusung等。Chileshe等^[8]在大量實(shí)例分析研究的基礎(chǔ)上，建立了專門用于工程建設(shè)項目風(fēng)險管理評價的體系，并在這一體系中分別闡述了風(fēng)險分析識別手段、評價手段及風(fēng)險管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和相應(yīng)的管理機(jī)制。

本文為科學(xué)地選取EPC工業(yè)廠房項目的施工安全風(fēng)險因素，采用文獻(xiàn)分析法結(jié)合工程實(shí)例，并按照“4M+1E”的事故要素理論建立風(fēng)險評價指標(biāo)體系。為客觀并全面地選取評價指標(biāo)，在CNKI中以“EPC安全風(fēng)險”“工業(yè)廠房安全風(fēng)險”為題名進(jìn)行文獻(xiàn)的檢索與統(tǒng)計。EPC工業(yè)廠房安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系見表1。

2 基于模糊層次分析法的評價模型構(gòu)建

2.1 模糊層次分析法的定義^[15]

定義1：設(shè)矩陣R=（r_ij）_n×n，當(dāng)滿足任意的0≤r_ij≤1（i=1，2，…，n;j=1，2，…，n）時，則矩陣R為模糊矩陣。

定義2：當(dāng)模糊矩陣R=（r_ij）_n×n，當(dāng)滿足任意的r_ij+r_ji=1時，則矩陣R為模糊互補(bǔ)矩陣。

定義3：當(dāng)模糊互補(bǔ)矩陣R=（r_ij）_n×n對任意k，均滿足r_ij = r_ik-r_jk+0.5時，則R是模糊一致矩陣。

2.2 模糊層次分析法的基本步驟

本研究采用改進(jìn)的三標(biāo)度模糊層次分析法^[16]，具體步驟如下：

（1）采取前文的指標(biāo)體系，模糊優(yōu)先矩陣評分原則見表2。邀請教授、業(yè)內(nèi)專家共10名按照表2的打分原則進(jìn)行兩兩打分。

（2）邀請教授、業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行問卷調(diào)查，通過整理問卷調(diào)查數(shù)據(jù)，建立互補(bǔ)型的優(yōu)先判斷矩陣R=（r_ij）_n×n。其中，r_ij為專家的賦分值。

（3）按照“定理1”建立模糊一致矩陣。

（4）由模糊一致矩陣通過和行歸一化處理得到排序向量W=（W₁，W₂，…，W_n）^T，滿足

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度理論是一種分析系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)程度的方法，可以消除數(shù)據(jù)的人為影響，但僅限于同層次的分析^[17]。模糊層次分析法則能夠建立不同層次之間的評價模型，但受主觀因素影響較大，本研究結(jié)合模糊層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)度法，優(yōu)勢互補(bǔ)，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確。

構(gòu)建評價指標(biāo)矩陣。

假設(shè)某準(zhǔn)則層有m個評價指標(biāo)，參與評價的專家有n名，則構(gòu)造矩陣F_n，即

式中，f_ij表示第i名專家對第j個指標(biāo)的打分值^[18]。

由于評價指標(biāo)之間是不同的量綱或數(shù)量級，所以專家打分的數(shù)值不能直接進(jìn)行比較，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理，公式如下。

隨后，得到無量綱化后的矩陣F′_n，并選取矩陣每列的最大值作為最優(yōu)解，組成參考數(shù)列F^*

F^*=（f^*₁f^*₂…f^*_m）

計算關(guān)聯(lián)系數(shù)公式如下

式中，Δ_ij=|f^*_j-f′_ij|;P為分辨系數(shù)，P∈[0.1]，一般計算取值P=0.5^[19]。

由Δ_ij組成差值矩陣ΔF_n，即：

灰色關(guān)聯(lián)度計算公式如下

式中，ω_a表示各指標(biāo)的權(quán)重。

3 案例分析

3.1 構(gòu)建優(yōu)先關(guān)系矩陣

以重慶市萬盛區(qū)某EPC工業(yè)廠房項目為例，該廠房總建筑面積46444m²，層高5層，建筑高度為23.9m，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)結(jié)合上文選取的指標(biāo)體系，邀請10名業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行優(yōu)先級打分，得到優(yōu)先關(guān)系矩陣，即模糊互補(bǔ)矩陣，A-C優(yōu)先關(guān)系矩陣見表3。以第一層準(zhǔn)則層為例。

3.2 創(chuàng)建模糊一致矩陣

根據(jù)上述模糊互補(bǔ)矩陣，結(jié)合定理1，建立模糊一致矩陣。

同理，可得指標(biāo)層模糊一致矩陣

3.3 層次單排序

根據(jù)上述步驟（4）計算各因素權(quán)重值，見表4。

3.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析

專家小組對EPC工業(yè)廠房施工安全風(fēng)險評估指標(biāo)因素以（0，1]標(biāo)度進(jìn)行打分，專家打分表見表5。

以第一層因素為例，建立C₁、C₂、C₃、C₄、C₅評價指標(biāo)矩陣F₆，即

F₆=0.70.80.90.80.70.70.90.90.90.80.60.90.80.80.70.70.80.90.80.80.50.80.90.90.8

將矩陣F₆數(shù)據(jù)通過公式（1）無量綱化得F′₆，即

取最大值為最優(yōu)解

（1.0941.0711.0231.0711.053）

根據(jù)計算得差值矩陣

由差值矩陣可得最大值Δmax=0.313，最小值Δmin=0。根據(jù)公式（2）可得各時間的關(guān)聯(lián)度系數(shù)，灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)表見表6。

根據(jù)公式（3）得到最終的灰色關(guān)聯(lián)度，

γ₁=0.092，γ₂=0.207，γ₃=0.199，

γ₄=0.133，γ₅=0.147。

同理，計算指標(biāo)層因素各關(guān)聯(lián)度，灰色關(guān)聯(lián)度結(jié)果表見表7。

3.5 結(jié)果分析

結(jié)果表明，對于準(zhǔn)則層的5個指標(biāo)而言，人員因素在影響EPC模式下的工業(yè)廠房施工安全中至關(guān)重要，管理因素次之，技術(shù)因素影響程度最小。在二級指標(biāo)中，人員因素中無證上崗權(quán)重最高，其在施工安全中最為重要；施工安全防護(hù)措施及違章冒險作業(yè)次之；最后是技術(shù)因素中的危險源識別與控制技術(shù)。

排序落后的二級風(fēng)險指標(biāo)對應(yīng)的一級風(fēng)險指標(biāo)靠前的情況，是權(quán)重導(dǎo)致的，說明依據(jù)一級風(fēng)險指標(biāo)預(yù)防風(fēng)險時要清晰地辨別其中的影響因素，分清主次。

基于上述分析結(jié)果，結(jié)合EPC工業(yè)廠房施工特點(diǎn)，從環(huán)境、管理、人員、技術(shù)、機(jī)械5個方面分別提出風(fēng)險應(yīng)對措施。

3.5.1 環(huán)境風(fēng)險應(yīng)對措施

（1）根據(jù)項目實(shí)際情況編制《環(huán)境風(fēng)險評估及應(yīng)對策劃表》《重要環(huán)境因素清單》，根據(jù)內(nèi)容采用相應(yīng)措施進(jìn)行過程控制。

（2）提前收集天氣情況，制訂相應(yīng)的進(jìn)度計劃。

3.5.2 管理風(fēng)險應(yīng)對措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行公司危險作業(yè)審批制度，無證、未開票的禁止作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)時，加強(qiáng)巡視檢查。

（2）編制安全檢查制度，嚴(yán)格按照制度開展日、周、月、專項安全檢查，及時消除隱患。

（3）在對分包單位投標(biāo)時，嚴(yán)格對其資質(zhì)、組織能力、資金承擔(dān)能力、下游資源組織等履約能力審查。分承包商在入庫時做到盡職調(diào)查，審查分承包商是否有被起訴等情況。

3.5.3 人員風(fēng)險應(yīng)對措施

（1）嚴(yán)格安全專項方案編審、論證，做好安全技術(shù)交底及人員安全教育，嚴(yán)格機(jī)械設(shè)備、操作人員審核，專人全過程監(jiān)督。

（2）加強(qiáng)實(shí)名制管理，做到人員必須持證上崗。

（3）做到工具、設(shè)備無缺陷和隱患，安全防護(hù)裝置齊全、完好、可靠，作業(yè)環(huán)境整潔良好，安全通道暢通，安全標(biāo)志醒目，正確使用、佩戴個體防護(hù)用品。

3.5.4 技術(shù)風(fēng)險應(yīng)對措施

（1）結(jié)合圖樣開展各項危大工程專項施工方案并進(jìn)行報審，建立臺賬，嚴(yán)格進(jìn)行方案交底，嚴(yán)格把控方案執(zhí)行力度。

（2）嚴(yán)格按照項目部質(zhì)量管理細(xì)則進(jìn)行質(zhì)量控制，實(shí)行質(zhì)量獎懲制度并嚴(yán)格把關(guān)。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行三檢制，每道工序嚴(yán)格把關(guān)。

3.5.5 機(jī)械風(fēng)險應(yīng)對措施

（1）各種機(jī)械操作人員和車輛駕駛員必須持有效操作合格證，不允許操作人操作與操作證不相符的機(jī)械；不允許將機(jī)械設(shè)備交給無操作證的人員操作；對機(jī)械操作人員要建立檔案，專人管理。

（2）組織對機(jī)械定期檢查，機(jī)械設(shè)備不超過使用年限期。

4 結(jié)語

本文結(jié)合模糊層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)度理論，建立了EPC模式下工業(yè)廠房施工安全風(fēng)險評價模型，其由5個一級指標(biāo)、21個二級指標(biāo)構(gòu)成。對各個因素的權(quán)重逐一計算，并以重慶市某項目為例，運(yùn)用定性與定量相結(jié)合的方法，驗證了模型的可靠性與實(shí)用性。并根據(jù)分析結(jié)果及施工特點(diǎn)，從環(huán)境、人員、管理、機(jī)械、技術(shù)5個方面提出風(fēng)險管控措施。但是，由于本文在進(jìn)行優(yōu)先關(guān)系矩陣構(gòu)造中還存在一定的局限性，因此指標(biāo)的選取還不夠全面。如何更全面地選取風(fēng)險指標(biāo)，避免人為主觀過強(qiáng)，將是未來研究的主要方向。

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收稿日期：2023-09-15

作者簡介：

武乾（1965—），男，教授，博士，研究方向：為土木工程建造與安全管理。

張大龍（通信作者）（2000—），男，研究方向：土木工程建造與管理。