基于二元決策圖的水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

史文濤

(河北省唐山水文水資源勘測(cè)局，河北 唐山 063000)

二元決策圖是對(duì)故障樹的進(jìn)一步升級(jí)與規(guī)范，通過(guò)二元決策圖得出水利工程施工中事故發(fā)生的比率以及事件重要程度的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得管理人員準(zhǔn)確評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，提前做好防范措施，避免事故的發(fā)生。本文在介紹如何建立一個(gè)二元決策圖、如何利用二元決策圖去評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的基礎(chǔ)之上，以“工人觸電”為例，進(jìn)行了安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 基于二元決策圖的水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

在進(jìn)行水利工程施工工作之前，施工單位的管理人員會(huì)對(duì)工程施工的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，依據(jù)評(píng)估的結(jié)果及時(shí)制定出相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備，進(jìn)而提高水利工程施工的安全系數(shù)，降低施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，推動(dòng)水利工程施工的順利開(kāi)展。在進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，管理人員常常將故障樹評(píng)估方法與二元決策圖結(jié)合使用，以此來(lái)提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度。首先，管理人員根據(jù)實(shí)際情況建立一個(gè)以故障樹為基礎(chǔ)的二元決策圖，隨后根據(jù)二元決策圖來(lái)評(píng)估各個(gè)事件的安全系數(shù)與重要程度，最后根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取相應(yīng)的安全措施[1]。

1.1 二元決策圖的生成方法

當(dāng)施工單位采用二元決策圖的方法來(lái)評(píng)估水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)時(shí)，首先要根據(jù)施工的實(shí)際情況建立一個(gè)故障樹，隨后通過(guò)使用二元決策圖(BDD)來(lái)提高故障樹分析結(jié)果的精確性，進(jìn)而有效地減小管理人員評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的作業(yè)難度。

在工程施工中常用的故障樹安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是指管理人員首先預(yù)判出在水利工程施工時(shí)可能出現(xiàn)的一系列與安全相關(guān)的事件，隨后分析引起事故的安全風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)，接著根據(jù)分析結(jié)果繪制出故障樹，即邏輯圖，最后根據(jù)故障樹來(lái)評(píng)估水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。二元決策圖實(shí)際上是故障樹進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)后的產(chǎn)物，二元決策圖是1959年發(fā)明的一種有向無(wú)環(huán)圖，通過(guò)圖片來(lái)反映布爾函數(shù)，進(jìn)而對(duì)水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。因此，想要生成一個(gè)二元決策圖需要經(jīng)過(guò)下述兩個(gè)階段：

(1)對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范整理。二元決策圖是基于故障樹基礎(chǔ)之上的有向無(wú)環(huán)圖，在生成二元決策圖之前要先對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范整理，使得故障樹中只包括3種邏輯運(yùn)算：邏輯“與”，即兩個(gè)條件同時(shí)成立下，運(yùn)算結(jié)果為真；邏輯“或”，即兩個(gè)條件中只要有一個(gè)條件成立，運(yùn)算結(jié)果為真；邏輯“非”，即兩個(gè)條件都成立，運(yùn)算結(jié)果為假，反之，兩個(gè)條件都不成立，運(yùn)算結(jié)果為真。

(2)生成二元決策圖。在對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范后，按照由上至下的計(jì)算順序，對(duì)水利工程施工中可能發(fā)生的事件進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而生成二元決策圖。首先，將水利工程施工中的基本事件O設(shè)定為二元決策圖中的BDD(O)；然后，以基本事件為基礎(chǔ)，通過(guò)故障樹中的3種邏輯運(yùn)算計(jì)算出水利工程施工中的中間事件。以事件A與事件B為例，二元決策圖中A、B的設(shè)定為BDD(A)、BDD(B)，當(dāng)兩個(gè)事件符合邏輯“或”時(shí)，BDD(A)bdd-orBDD(B)；當(dāng)兩個(gè)事件符合邏輯“與”時(shí)，BDD(A)bdd-andBDD(B)。

1.2 評(píng)估水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)

在對(duì)水利工程施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，水利工程施工基本事件的重要性以及事故發(fā)生比率是評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)兩個(gè)重要指標(biāo)，通過(guò)故障樹與二元決策圖的使用，管理人員可以準(zhǔn)確的計(jì)算出評(píng)估時(shí)所需的這兩種重要數(shù)據(jù)[2]。

在計(jì)算水利工程施工的事故發(fā)生比率時(shí)，使用二元決策圖中的事故率計(jì)算公式，即：

Mbdd(BDD(T))= 1,若BDD(T)為邏輯“真”

0，若BDD(T)為邏輯“假”

P(x=1)×Mbdd(BDD(T)|x=1)+

P(x=0)×Mbdd(BDD(T)|x=0),

0≤x≤1

(1)

式中：Mbdd為事故發(fā)生比率的函數(shù)；BDD(T)為故障樹在二元決策圖中的設(shè)定對(duì)象；P為基本事件x的發(fā)生概率；BDD(T)|x=1為x=1時(shí)(基本事件x發(fā)生)，基本事件x在二元決策圖中的結(jié)構(gòu)；BDD(T)|x=0為x=0時(shí)(基本事件沒(méi)有發(fā)生)，基本事件x在二元決策圖中的結(jié)構(gòu)。當(dāng)事故發(fā)生比率越大時(shí)，水利工程施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越大，反之，當(dāng)事故發(fā)生比率越小時(shí)，水利工程施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越小。

在計(jì)算水利工程施工基本事件重要性時(shí)，使用二元決策圖中的事件重要程度計(jì)算公式，即：

Mim(BDD(T),1)= 1 MDD(T)

0 BDD(T)

Mim(BDD(T)|x=1,I)-

Mim(BDD(T)|x=0,I),x=1(0≤I≤1)

P(x=1)×Mim(BDD(T)|x=1,I)-P(x=0)×

Mim(BDD(T)|x=0,I),x≠1(0≤I≤1)

(2)

式中：Mim(BDD(T)，I)為基本事件重要性的函數(shù)；當(dāng)基本事件的重要性越大時(shí)，該事件對(duì)事故發(fā)生比率的影響越大，反之，基本事件的重要性越小時(shí)，該事件對(duì)事故發(fā)生比率的影響越小。

2 案例分析

基于上文對(duì)于水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的介紹，可以發(fā)現(xiàn)，在對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，要經(jīng)歷3個(gè)步驟，首先，建立故障樹；然后將故障樹規(guī)范管理，進(jìn)而形成一個(gè)二元決策圖；最后通過(guò)運(yùn)用二元決策圖中的事故率與事件重要性的計(jì)算公式計(jì)算出水利工程施工中的事故發(fā)生比率與基本事件重要性的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

“觸電”是在水利工程施工中常常出現(xiàn)的一種事故類型，因此，本文將以2011年某水利工程的工人觸電事件為例，進(jìn)行水利工程施工中的“觸電”風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[3]。

2.1 建立故障樹

圖1 工人觸電故障樹

“工人觸電”(A)由同時(shí)發(fā)生的3個(gè)事件所引起：事件一，“工人違反操作規(guī)程”(X)；事件二，“電力設(shè)備漏電”(B1)；事件三，“施工計(jì)劃不周密”(B2)。“電力設(shè)備漏電”(B1)、“施工計(jì)劃不周密”(B2)都是中間事件，“工人違反操作規(guī)程”(X)是基本事件。引起B(yǎng)1的原因有兩種：“電力設(shè)備維修不當(dāng)”(C1)和“安全檢查措施不夠”(C2)。作為中間事件C1的引起原因有兩種：“缺乏維修”(X1)和“錯(cuò)誤維修”(X2)；中間事件C2的兩種引起原因是“缺乏檢查”(X3)和“臨時(shí)檢查”(X4)。引起B(yǎng)2的原因有兩種：“計(jì)劃不周密”(C3)和“安全管理疏忽”(C4)。引起中間事件C3的原因有兩種：“草率計(jì)劃”(X5)和“錯(cuò)誤計(jì)劃”(X6)；中間事件C4的兩種引起原因?yàn)椋骸叭狈Π踩芾怼?X7)和“片面管理”(X8)。建立的故障樹如圖1所示，邏輯表達(dá)式為：

A=B1×B2×X

(3)

2.2 二元決策圖

基于故障樹建立的二元決策圖如圖2所示。

圖2 工人觸電二元決策圖

2.3 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)運(yùn)用二元決策圖中的事故率與事件重要性的計(jì)算公式計(jì)算出的“工人觸電”事故發(fā)生比率與基本事件重要性的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 “工人觸電”安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)表

從表1可以看出，“工人觸電”的事故發(fā)生比率為0.000 000 031 9，引起此類事故的基本事件共有9個(gè)，9個(gè)基本事件的重要性順序?yàn)椋篨>X3=X4>X1=X2>X5=X6>X7=X8，由此可知：“工人違反操作規(guī)程”是造成“工人觸電”最重要的基本事件，水利工程施工管理人員應(yīng)該重視這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)而避免事故的發(fā)生。

3 結(jié) 論

本文首先探討了二元決策圖的生成方法以及如何通過(guò)二元決策圖去進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，然后以“工人觸電”作為樣例，進(jìn)而完成本文基于二元決策圖的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的相關(guān)研究，希望本文可以為施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估帶來(lái)有益幫助。