基于熵權—集對分析模型的建筑安全管理評價

田 小 娟

(江海職業技術學院，江蘇 揚州 225101)

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基于熵權—集對分析模型的建筑安全管理評價

田 小 娟

(江海職業技術學院，江蘇 揚州 225101)

針對建筑安全管理評價中各評價指標的模糊性和不確定性，將熵值和集對分析理論應用于建筑安全管理評價中，依據評價指標和評價標準界限值的關系，對建筑企業安全管理狀況進行同一、差異和對立的集對分析，計算各評價指標聯系度，并采用熵權賦值法，確定了各評價指標的權重，計算各建筑企業的綜合聯系度，經實例分析表明，基于熵權集對分析模型的評價結果合理。

建筑安全管理，集對分析，熵權法，權重

建筑業是我國國民經濟的支柱產業之一，但建筑安全事故狀況僅次于采礦業，每年建筑安全事故所造成的人員傷亡和財產損失較為嚴重，影響了建筑業的持續發展。加強建筑安全管理的重要手段之一是建筑施工現場安全評價，通過安全評價可以提高施工企業的安全性，為建筑施工企業管理決策和安全監控提供依據。

建筑施工現場安全評價是安全管理中的重要研究課題之一[1]。近年來諸多學者對此課題展開了一系列研究，建筑安全管理綜合評價的方法主要有層次分析法[2]、灰色關聯法[3]、集對分析法[4]、模糊評價法[5]、突變級數法[6]和改進的BP神經網絡法[7]等，各種方法均有其各自的優點和不足，尤其在指標的權重確定方面存在困難，如在采用集對分析模型時未考慮指標的權重，本文將熵值法客觀賦權與集對分析理論相結合，避免了主觀賦權人為因素帶來的誤差。熵權—集對分析模型被很多學者應用在水質評價[8]、大壩運行風險評價[9]、堤壩滲漏等領域，應用效果較好。

1 基于熵權的集對分析模型

1.1 熵值法原理

權值確定是計算評價對象綜合聯系度的關鍵，權值是否恰當直接影響評價結果。權重確定方法有很多，主要包括客觀賦值法和主觀賦值法，主觀賦值法在確定指標權重時，客觀性較差，脫離實際情況，人的主觀因素使評價結果產生誤差，主要有德爾菲法、AHP法、頭腦風暴法等。客觀賦值法是根據當前評價對象數據統計而得到權值，可以有效避免人為因素帶來的偏差[10]。熵值法是客觀賦值法中較客觀和較簡單的一種賦值方法，在信息論中，熵反映系統的無序化程度，根據評價數據之間的差異程度，客觀地計算出各指標權重，避免人為因素的干擾，從而使評價結果更科學準確。熵權法的計算步驟如下[11-13]：

1)設有m個評價對象，n個評價指標，構成原始判斷矩陣：

R=(rij)m×n(i=1，2，…，m；j=1，2，…，n)

(1)

其中，rij為第i個評價對象的第j個評價指標的評分值。

2)對矩陣R歸一化處理，可得歸一化矩陣B。

(2)

其中，rmax，rmin分別為不同對象中同一評價指標下的最大值和最小值。

3)根據熵的定義，確定評價指標的熵值。

(3)

4)利用熵值計算評價指標的熵權。

(4)

由此可得評價指標的熵權集合為w=(w1,w2，…,wj)

(5)

1.2 集對分析評價理論

集對分析理論(SPA)是我國學者趙克勤于1989年提出的一門新的系統分析理論方法[14]。集對分析理論的核心思想是[8]：將評價對象和評價等級看作一個集對，再對集對的特性進行同一性、差異性和對立性分析，然后引入聯系度從同、異、反三方面分析集對特性。

在一定的問題背景下，將集合X與集合Y構建一個集對H，假設共有N個特性，其中有S個特性相同一，P個特性相對立，F個特性不確定，則聯系度μ為:

(6)

其中，μ為集對H(X，Y)的聯系度；S/N為兩個集合的同一度，記為a；F/N為差異度，記為b；P/N為對立度，記為c；a+b+c=1；i為差異度系數，取值范圍為[-1，1]；j為對立度系數，其值為-1。

1.3 基于熵權的集對分析模型

1)聯系度的確定。進行建筑安全管理評價時，運用集對分析方法將建筑安全管理狀況與評價標準規定的各級標準值構建集對，通過分析兩個集合的關系，作同、異、反的定量分析，其同、異、反評判標準為[15]：當評價指標值處于所討論類別標準集內則為同一；當評價指標值處于討論類別的相鄰類別標準集中則為差異；當處于相隔類別內則為對立。由式(6)即可計算出各評價對象的聯系度，依據a，b，c三者的具體數值即可初步評價建筑企業安全狀況，然后對評價指標值和評價標準繼續做同一性、差異性、對立性的集對分析。

設建筑安全管理評價中x為評價對象s的第k項評價指標的評分值，根據評價指標特性該指標類型屬于越大越優型，建筑企業處于不同評價標準時各等級聯系度按式(7)計算[8]：

(7)

其中，S1,S2,S3均為評價指標的臨界值；s為第s個評價對象；k為第k項評價指標。

2)綜合聯系度的確定。根據評價標準用式(6)初步計算出評價對象s的聯系度μs，然后用式(7)作進一步的集對分析得到第k項評價指標聯系度μsk，再利用熵權賦值法計算各項指標的權重向量，最后利用式(6)計算評價對象的綜合聯系度:

(8)

其中，n為評價指標的個數。

2 應用實例

2.1 建筑安全管理指標體系構建

確定合理的建筑企業安全管理評價指標是進行合理正確評價的基礎和關鍵。結合我國的建筑安全管理特點和建筑安全生產特征，建筑安全管理狀況較復雜，與很多因素有關。建筑企業安全管理評價指標體系主要依據JGJ/T77—2003施工企業安全生產評價標準來構建，主要包括政策、規劃、組織、執行、控制和文化6個方面來衡量建筑施工現場的安全管理狀況。

調查數據采用專家打分法，要求各位專家根據自己的理論研究和實踐經驗，對揚州市6個建筑施工企業的安全管理現狀進行打分，并計算出6個方面評價指標的加權評分值，建筑企業的評分值如表1所示。

表1 建筑企業安全管理評價指標體系和評分值

2.2 制定評價分級標準

在揚州市選取6家建筑企業進行安全綜合評價。結合專家咨詢法，應用集對分析方法，將建筑安全管理狀況劃分為3個級別。Ⅰ級為85分～100分，表示建筑企業安全管理狀況較好；Ⅱ級為70分～84分，表示企業安全管理狀況合格但需要改進；Ⅲ級為69分以下，表示安全管理狀況不合格存在問題并需檢查整頓。以建筑安全管理狀況分級Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的評分標準作為集對分析聯系度表達式中的同一度、差異度和對立度的取值依據。

2.3 模型的應用

通過比較6個建筑施工企業安全管理評價的聯系度可初步得知：建筑企業6安全管理狀況較好；建筑企業1，3，4，5的安全管理狀況合格，需改進安全措施；而建筑企業2的安全管理狀況不合格存在問題，急需檢查采取安全措施。

以建筑企業1為例，進一步繼續對各建筑企業作同、異、反的集對分析，計算出6項評價指標評分值相對于建筑企業安全管理狀況分級標準的聯系度為：

μ1,B1=0.467+0.533i+0j,μ1,B2=0+0.933i+0.067j,μ1,B3=0.067+0.933i+0j,μ1,B4=0.667+0.333i+0j,μ1,B5=0.4+0.6i+0j,μ1,B6=0+0.667i+0.333j。

根據式(2)對表1中的評分值作歸一化處理后，通過式(3)～式(5)可以計算出6項評價指標的熵權，見表2。

表2 各評價指標熵值和熵權

同理，計算出其余各建筑企業最終的平均聯系度為：μ2=0.072+0.755i+0.173j,μ3=0.239+0.761i+0j,μ4=0.047+0.953i+0j,μ5=0+1i+0j,μ6=1+0i+0j。

根據評判準則判斷出各建筑企業安全管理狀況評價等級，建筑企業1～5安全管理狀況一般，為Ⅱ級，建筑企業6安全管理狀況良好，為Ⅰ級，各建筑企業安全管理狀況從優到劣依次為：6，1，3，4，5，2。

3 結語

1)將集對分析理論與熵值理論相結合，構建了熵權—集對分析評價新模型，豐富和改進了建筑安全管理評價方法。熵權法賦值相對比較客觀，考慮到評價對象之間的聯系及不同評價指標的相對重要性，從數據本身所反映的信息的無序化效應值來計算權重系數，避免了主觀賦權法帶來的人為干擾，使評價結果更準確、合理。

2)評價結果表明，建筑企業1～5為Ⅱ級，安全管理狀況合格并需要改進安全措施，建筑企業6為Ⅰ級，安全管理狀況較好，各建筑企業安全管理狀況從優到劣依次為：6，1，3，4，5，2。熵權—集對分析模型既能準確地評價建筑安全管理級別，又能區分同一級別的建筑安全管理狀況，為政府監管部門分級管理提供了科學合理的決策依據。

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Evaluation of construction safety management based on entropy weight-set pair analysis

Tian Xiaojuan

(JianghaiPolytechnicCollege,Yangzhou225101,China)

In view of the fuzziness and uncertainty of evaluation indicators for construction safety evaluation, the theory of entropy and set pair analysis is adopted. The connection degree of each index value to the classification standard is calculated through the identity, difference and antagonism set pair analysis. Then, the weight of each index is determined by information entropy weight method. After that, the comprehensive connection degree of the safety management performance of construction are calculated. The application result of this model to an example shows that the result based on entropy weight-set pair analysis is reasonable.

construction safety management， set pair analysis, entropy-weight method, weight

1009-6825(2016)30-0232-03

2016-08-17

田小娟(1982- )，女，碩士，講師

TU714

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