基于AHP-DEMATEL的智慧工地安全管理影響因素研究

摘要：隨著智慧工地的逐漸普及，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理水平得到了極大的提高。通過對(duì)工地的智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控，大幅降低了施工安全事故的發(fā)生概率，但運(yùn)用智慧工地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理的過程依然存在大量的安全問題。通過總結(jié)歸納得到7個(gè)一級(jí)指標(biāo)，24個(gè)二級(jí)指標(biāo)，并建立智慧工地安全管理影響因素評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用AHP法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用DEMATEL法計(jì)算指標(biāo)的中心度。將AHP與DEMATEL相結(jié)合計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重，找出智慧工地安全管理的關(guān)鍵影響因素，并提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：智慧工地；影響因素；安全管理；AHP-DEMATEL

0 引言

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，智慧工地的應(yīng)用不斷普及，極大地加快了施工進(jìn)度。但是，隨著施工復(fù)雜程度的提高，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理難度不斷增加，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全事故發(fā)生頻率逐年增長。為了清晰識(shí)別智慧工地施工現(xiàn)場(chǎng)的不安全因素，規(guī)避施工過程中的安全問題，進(jìn)行智慧工地安全管理影響因素研究至關(guān)重要。山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳印發(fā)的《全省房屋建筑和市政工程智慧工地建設(shè)指導(dǎo)意見》提出，到2023年底全省將全面實(shí)行三星級(jí)智慧工地^［1］。隨著智慧工地的不斷完善和發(fā)展，其將實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用，為施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理提供大量先進(jìn)有效的科學(xué)技術(shù)支持，將會(huì)大大提高施工安全，保障施工人員的安全，保證施工作業(yè)的順利進(jìn)行，為提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理做出重要貢獻(xiàn)。

國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。Demirkesen等^［2］通過對(duì)美國大型建筑企業(yè)的采訪與調(diào)查，得出安全教育培訓(xùn)是施工安全管理工作的重點(diǎn)所在。金占勇等^［3］通過AHP和DEMATEL的方式構(gòu)建了人的不安全行為傳播影響因素模型，探究各因素間的影響關(guān)系。李強(qiáng)年等^［4］通過文獻(xiàn)調(diào)查等方法得到建筑工人不安全行為的19個(gè)影響因素并利用AHP-DEMATEL-ISM模型，從多方面分析了不同因素，對(duì)工人不安全行為的影響。宋志雷等^［5］總結(jié)了16個(gè)建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素，運(yùn)用對(duì)抗解釋結(jié)構(gòu)法（DEMATEL-AISM），理清了施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素層次，確定了安全風(fēng)險(xiǎn)因素之間的影響關(guān)系和因果屬性。Guo等^［6］通過探討韌性安全文化對(duì)新生代建筑工人不安全行為的矯正機(jī)制，為有效矯正新生代建筑工人不安全行為尋找新的路徑。

目前，已有不少國內(nèi)外學(xué)者對(duì)智慧工地的安全管理進(jìn)行了單因素的定性分析，但幾乎很少涉及多因素的定量研究?；诖耍疚膶⒍ㄐ耘c定量分析相結(jié)合，使用層次分析法AHP建立智慧工地安全管理影響因素的指標(biāo)層次分析模型，并引進(jìn)決策實(shí)驗(yàn)室分析法DEMATEL計(jì)算各影響因素間的內(nèi)部關(guān)系及重要程度，找出智慧工地安全管理的關(guān)鍵影響因素，為解決施工現(xiàn)場(chǎng)安全問題提出建議，進(jìn)一步提高智慧工地的安全管理水平。

1 構(gòu)建智慧工地安全管理影響因素評(píng)級(jí)指標(biāo)體系

本文通過文獻(xiàn)分析等方式，將智慧工地安全管理影響因素劃分為7個(gè)一級(jí)指標(biāo)，綜合考慮與7個(gè)一級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)程度較高的影響因素，繼續(xù)將一級(jí)指標(biāo)分為24個(gè)二級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建智慧工地安全管理影響因素評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

2 影響因素評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法

2.1 層次分析法

層次分析法（AHP）將影響因素分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，運(yùn)用9級(jí)標(biāo)度理論建立比較矩陣，通過定量和定性分析，將復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行分解，把多目標(biāo)、多準(zhǔn)則又難以全部量化處理的決策問題化為多層次、單目標(biāo)問題，量化每個(gè)因素的影響程度，所得結(jié)果簡單明確。

2.2 決策實(shí)驗(yàn)室分析法

決策實(shí)驗(yàn)室分析法（DEMATEL）是運(yùn)用圖論與矩陣工具進(jìn)行系統(tǒng)因素分析的方法，通過系統(tǒng)中各影響因素之間的邏輯關(guān)系與直接影響矩陣，計(jì)算各因素對(duì)其他因素的影響度及被影響度，從而計(jì)算各因素的中心度及原因度。該方法能夠考慮多個(gè)因素對(duì)決策結(jié)果的影響，提高決策的準(zhǔn)確性^［7］。

3 構(gòu)建AHP-DEMATEL評(píng)價(jià)模型

3.1 AHP法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

（1）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)。將影響因素分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，根據(jù)指標(biāo)體系建立結(jié)構(gòu)層次模型。

（2）通過評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建判斷矩陣。根據(jù)9級(jí)標(biāo)度法進(jìn)行要素間的兩兩比較，并按重要性程度評(píng)定等級(jí)，最后通過兩兩比較的結(jié)果構(gòu)建判斷矩陣。判斷矩陣A為

式中，a_ij為i相對(duì)j的重要度。

（3）計(jì)算初始權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算判斷矩陣A的最大特征根λ_max和其對(duì)應(yīng)的經(jīng)歸一化后的特征向量W=（w₁， w₂，…，w_n）^T，公式如下

AW=λ_maxW（1）

歸一化后的特征向量W=（w₁，w₂，…，w_n）^T即為各評(píng)價(jià)因素對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重w_i，公式如下

λ_max為判斷矩陣的最大特征值根，公式如下

式中，（AW）_i表示AW的第i個(gè)元素。

對(duì)矩陣A進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。當(dāng)a_ij=a_ik/a_jk時(shí)，判斷矩陣為一致性矩陣。判斷一致性的指標(biāo)為CR的取值，公式如下

RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，其值是通過多次重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)判斷矩陣特征值計(jì)算后得到的，隨機(jī)一致性RI見表1。

（4）層次結(jié)構(gòu)總排序及一致性檢驗(yàn)。首先，對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要程度進(jìn)行評(píng)估，構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣，從而得出各指標(biāo)的權(quán)重及判斷矩陣的最大特征根；其次，為確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；最后，根據(jù)指標(biāo)權(quán)重結(jié)果，計(jì)算組合權(quán)重，并進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)總排序。

3.2 DEMATEL法計(jì)算影響因素

（1）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）通過對(duì)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，指標(biāo)之間的量化評(píng)分可分為5個(gè)等級(jí)，0表示沒有影響，1表示稍微有影響，2表示有一定影響，3表示影響一般，4表示影響較大，5表示影響很大。通過量化評(píng)分結(jié)果構(gòu)建直接影響矩陣A。

（3）通過對(duì)直接影響矩陣A進(jìn)行規(guī)范化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣B，公式如下

式中，a_ij為矩陣A的矩陣元素。

（4）計(jì)算綜合影響矩陣。

綜合影響矩陣T體現(xiàn)系統(tǒng)中各個(gè)元素間影響的綜合效應(yīng)，公式如下

式中，I為單位矩陣。

（5）計(jì)算各因素的影響度、被影響度、中心度和原因度。目前運(yùn)用DEMATEL計(jì)算權(quán)重的方式有三種：瞿英等^［8］認(rèn)為指標(biāo)權(quán)重為影響度與被影響度的乘積；李四光等^［9］及蔡彬清等^［10］認(rèn)為中心度為影響度與被影響度之和，將中心度作為指標(biāo)權(quán)重；吳明智等^［11］認(rèn)為指標(biāo)作為坐標(biāo)軸中一點(diǎn)，指標(biāo)到原點(diǎn)的距離為指標(biāo)權(quán)重。本文參考李四光團(tuán)隊(duì)及蔡彬清團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果，以中心度作為指標(biāo)的權(quán)重。影響度指矩陣T中各行之和，表示各行要素對(duì)其他所有要素的綜合影響值，記作D_i，公式如下

被影響度指矩陣T中各列之和，表示各列要素對(duì)其他所有要素的綜合影響值，記作C_i，公式如下

中心度表示因素在評(píng)價(jià)體系中的位置及其所起作用的大小，某要素的中心度為其影響度與被影響度之和，記作M_i，公式如下

M_i=D_i+C_i（9）

原因度由某元素的影響度和被影響度相減得到，記作R_i，公式如下

R_i=D_i-C_i（10）

4 案例分析

為檢驗(yàn)上述模型的可行性及有效性，以山東省近年來的三個(gè)大型智慧工地施工現(xiàn)場(chǎng)為例，運(yùn)用調(diào)查問卷及德爾菲法，由土木工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生、老師、教授及相關(guān)從業(yè)人員對(duì)智慧工地安全管理影響因素指標(biāo)進(jìn)行重要度評(píng)價(jià)（共收回有效問卷201份），并邀請(qǐng)5名土木工程領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行打分。

4.1 AHP法計(jì)算權(quán)重

使用AHP法進(jìn)行初始權(quán)重的計(jì)算，首先對(duì)指標(biāo)體系中準(zhǔn)則層進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，AHP法分析結(jié)果見表2。

針對(duì)人員、物料、環(huán)境、設(shè)備機(jī)械、安全管理、施工技術(shù)、企業(yè)資金投資7個(gè)因素構(gòu)建7階判斷矩陣。并進(jìn)行層次分析，得到矩陣的特征向量為（1.699，0.772，0.736，1.740，1.395，0.324，0.334），對(duì)應(yīng)的權(quán)重值分別是：24.276%、11.028%、10.518%、24.854%、19.927%、4.622%、4.774%。此外，結(jié)合特征向量可計(jì)算出最大特征根（7.761），利用最大特征根值計(jì)算得到CI值（0.127）。

通過公式計(jì)算CR值，并且進(jìn)行一致性判斷。計(jì)算得到CR值為0.009 3lt;0.1，表明本次研究判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)，計(jì)算所得權(quán)重具有一致性。同理，計(jì)算指標(biāo)層的權(quán)重，AHP初始權(quán)重結(jié)果見表3。

4.2 DEMATEL法計(jì)算結(jié)果

計(jì)算影響因素的權(quán)重及“四度”，DEMATEL計(jì)算結(jié)果見表4，并根據(jù)中心度進(jìn)行排名。根據(jù)計(jì)算的原因度及中心度得到因果關(guān)系象限圖，影響因素因果圖如圖2所示。

4.3 計(jì)算綜合總權(quán)重

根據(jù)公式計(jì)算綜合總權(quán)重，AHP-DEMATEL綜合總權(quán)重表見表5。計(jì)算公式如下

式中，m_i為DEMATEL法計(jì)算權(quán)重。

根據(jù)計(jì)算的綜合權(quán)重結(jié)果可知，對(duì)智慧工地安全管理影響權(quán)重較大的前6個(gè)因素分別為施工人員行為X₁₂、施工場(chǎng)地X₃₄、機(jī)械設(shè)備使用X₄₂、施工人員技能資質(zhì)X₁₃、施工安全管控制度X₅₃，以及施工人員安全意識(shí)X₁₁。

5 建議

根據(jù)基于AHP-DEMATEL模型結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，對(duì)影響智慧工地安全管理的關(guān)鍵因素提出如下相應(yīng)建議，將有效改善智慧工地中常見的安全問題。

（1）規(guī)范施工人員行為。施工人員的行為是影響智慧工地安全管理的最關(guān)鍵的影響因素，因此施工前應(yīng)做好施工安全教育，確保所有施工人員明白安全意識(shí)的重要性，遵守安全規(guī)程，保證施工人員遵守施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)章制度和安全標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)操作程序。使用電子考勤系統(tǒng)記錄施工人員上下班時(shí)間和工作情況，減少人為操控和作弊的可能性，提高考勤效率的準(zhǔn)確性。建立數(shù)據(jù)分析和預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)施工人員的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常行為并進(jìn)行預(yù)警，減少安全事故發(fā)生概率。

（2）施工場(chǎng)地環(huán)境優(yōu)化。采用智能環(huán)保設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量、噪聲等環(huán)境指標(biāo)，實(shí)施污染治理，減少對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境的影響。采用智能淋噴系統(tǒng)或霧炮等設(shè)備，對(duì)施工場(chǎng)地的揚(yáng)塵進(jìn)行有效控制，減少空氣污染及其對(duì)施工人員健康的影響。建立智能廢棄物分類和回收系統(tǒng)，方便施工人員進(jìn)行廢棄物分類處理，最大限度地減少對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境的影響。建立智能環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境指標(biāo)，并向相關(guān)部門和居民反饋，加強(qiáng)環(huán)境管理和保護(hù)。

（3）規(guī)范機(jī)械設(shè)備的使用。操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守機(jī)械設(shè)備的操作手冊(cè)和安全規(guī)程，正確操作設(shè)備，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的事故和損壞。根據(jù)施工需要，合理選擇和使用機(jī)械設(shè)備，避免過度使用或使用不當(dāng)導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和設(shè)備損壞。安裝智能監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況并采取措施，確保設(shè)備隱形安全。制定合理的機(jī)械設(shè)備調(diào)度計(jì)劃和維護(hù)計(jì)劃，避免設(shè)備過度使用和頻繁維修，保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。定期對(duì)機(jī)械設(shè)備使用情況進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

（4）加強(qiáng)施工人員技能資質(zhì)培訓(xùn)。建議施工人員持續(xù)參加相關(guān)技能培訓(xùn)和課程學(xué)習(xí)，包括安全培訓(xùn)、技術(shù)培訓(xùn)、管理培訓(xùn)等，不斷提升自身的專業(yè)知識(shí)和技能水平。鼓勵(lì)施工人員積極參與相關(guān)考試，取得相關(guān)崗位所需要的資質(zhì)證書。建立科學(xué)的績效評(píng)估體系，定期對(duì)施工人員的技能水平和表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提供改進(jìn)措施，鼓勵(lì)施工人員之間的團(tuán)隊(duì)合作和知識(shí)分享，通過相互學(xué)習(xí)和交流共同提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的技能水平。

（5）完善施工安全管控制度。建立反饋機(jī)制，定期評(píng)估安全管理制度的執(zhí)行情況，根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，不斷提升安全管理水平。制定明確的安全政策，確立其對(duì)施工安全的重要程度，并將其落實(shí)到具體的安全政策和目標(biāo)中。加強(qiáng)危險(xiǎn)源識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)施工過程中可能存在的各類危險(xiǎn)源進(jìn)行全面識(shí)別和評(píng)估，并采取相應(yīng)的控制措施，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

（6）提高施工人員安全意識(shí)。提供在線培訓(xùn)，開發(fā)智能手機(jī)應(yīng)用程序或網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提供隨時(shí)隨地的安全培訓(xùn)課程，讓施工人員能夠方便地獲取安全知識(shí)和技能。實(shí)施安全警示系統(tǒng)，在工地中設(shè)置安全警示系統(tǒng)，通過聲光、震動(dòng)等方式向施工人員發(fā)出安全警報(bào)，提醒施工人員注意安全。定期舉辦安全知識(shí)宣傳活動(dòng)，利用演講、視頻、海報(bào)等形式向施工人員普及安全知識(shí)，增強(qiáng)施工人員安全意識(shí)。

6 結(jié)語

本文針對(duì)智慧工地安全管理，通過文獻(xiàn)分析法查找出了七大類、24小類智慧工地安全管理影響因素，并在此基礎(chǔ)上建立智慧工地安全管理影響因素評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將AHP及DEMATEL兩種方法相互結(jié)合，構(gòu)建了智慧工地安全管理影響因素的結(jié)構(gòu)模型，揭示了各因素間相互影響的關(guān)系。根據(jù)模型找出影響施工安全管理最主要的6個(gè)因素，并針對(duì)6個(gè)影響因素提出相應(yīng)的建議，以期減少安全管理中遇到的問題。研究成果對(duì)認(rèn)識(shí)和控制安全管理中遇到的各種問題具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

［1］鄭世榮.智慧工地技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理措施優(yōu)化研究［D］.北京：北京建筑大學(xué)，2023.

［2］DEMIRKESEN S，ARDITI D.Construction safety personnel’s perceptions of safetytraining practices ［J］.International Journal of Project Management，2015，33（5）：1160-1169.

［3］金占勇，程子萌，耿小涵，等.基于AHP-DEMATEL的建筑工人不安全行為群體傳播影響因素分析［J］.工程管理報(bào)，2023，37（4）：124-128.

［4］李強(qiáng)年，張丹，張杰.個(gè)人特質(zhì)及所處環(huán)境對(duì)建筑工人不安全行為的影響研究［J］.項(xiàng)目管理技術(shù)，2023，21（11）：147-154.

［5］宋志雷，陳明義，王偉.基于DEMATEL-AISM的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素研究［J］.安全，2024，45（3）：25-31.

［6］GUO D N，QI Z，YA Q F，et al.How resilient safety culture correct unsafe behavior of new generation of construction workers：the mediating effects of job crafting and perceived work meaningfulness［J］.Engineering，Construction and Architectural Management，2023，30（10）：4821-4845.

［7］于萍.基于DEMATEL方法的科技型中小企業(yè)融資探析［J］.經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2013（25）：157-158.

［8］瞿英，路亞靜，劉紫玉，等.基于AHP-DEMATEL法的權(quán)重計(jì)算方法研究［J］.數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2016，46（7）：38-46.

［9］李四光，馬永紅，朱恩加.基于AHP-DEMATEL的融合創(chuàng)新制度性障礙分析［J］.哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，43（6）：900-906.

［10］蔡彬清，樊星月，陳石瑋，等.基于AHP-DEMATEL的高速公路施工成本影響因素研究［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2022，43（6）：91-99.

［11］吳智明，祁皚.基于組合賦權(quán)的新農(nóng)村推廣PC建筑影響因素分析［J］.海南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，40（4）：415-425.

收稿日期：2024-03-27

作者簡介：

王禹杰（通信作者）（1970—），男，博士，教授，研究方向：管理科學(xué)與工程。

趙寧（2000—），男，研究方向：土木水利。

卜甜甜（2000—），女，研究方向：土木水利。