基于三角模糊數層次分析法的施工安全管理研究

岳麗宏

摘要：為提高施工安全管理水平，找出施工安全管理體系的主要影響因素，采用三角模糊數層次分析法，結合模糊綜合評價對施工安全管理進行研究。以施工安全管理為研究對象，構建4個一級指標和16個二級指標的評價指標體系，通過三角模糊數層次分析法確定安全管理一級和二級影響因素的權重。結果表明：安全意識、管理制度、技術水平和監督機制是施工安全管理中的主要影響因素，進而有針對性地進行施工安全管理。

Abstract： In order to improve the construction safety management level and find out the main influencing factors of the construction safety management system， the triangular fuzzy number analytic hierarchy process is combined with the fuzzy comprehensive evaluation to study the construction safety management. Taking construction safety management as the research object， the evaluation index system of four first-level indicators and 16 second-level indicators is constructed， and the weights of the first- and second-level influencing factors of safety management are determined by triangular fuzzy number analytic hierarchy process. The results show that safety awareness， management system， technical level and supervision mechanism are the main influencing factors in construction safety management， and then construction safety management is carried out in a targeted manner.

關鍵詞：施工安全;安全管理;三角模糊數;模糊綜合評價

Key words： construction safety;safety management;triangular fuzzy number;fuzzy comprehensive evaluation

中圖分類號：X92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0075-04

0? 引言

建筑施工行業安全事故頻發，施工現場因高處墜落、施工坍塌、物體打擊、機械傷害、觸電等原因引起的安全事故更是逐年上升。據統計，2018年，全國共發生房屋市政工程生產安全事故734起、死亡840人，與上年相比，事故起數增加42起、上升6.1%，死亡人數增加33人、上升4.1%[1]。因此，分析施工安全管理中的瓶頸因素，將有助于預防事故，減少財產損失和人員傷亡，對提高施工安全管理水平具有重要現實意義。

國內外許多學者對施工安全管理進行了研究。Sangoub[2]等運用Delphi法，根據專家知識及經驗，分析施工安全管理中存在的安全風險和安全隱患，并通過各因素之間的相互影響及作用來查找危險因素和安全隱患。Aneziris[3]等立足于施工人員的健康安全和風險，通過對施工人員的安全風險進行評價，并查找出安全風險的薄弱環節，從源頭制止安全事故發生，從而有針對性地進行安全管理。劉玲[4]基于可拓云理論，構建施工安全可拓云模型，通過計算元模型之間的云關聯度來評估施工安全等級，運用危險因子查找危險源信息，并引入置信度因子來檢驗結果的可信程度，結果證明其方法具有切實可行性。黃雄飛[5]采用G1賦權法建立模糊評價矩陣，利用模糊層次分析法實現對建筑施工安全管理評價的定量計算，并通過實例分析，證實了該方法對施工安全管理定量評價的合理性。陳舒馨[6]基于建筑施工的危險性，利用層次分析法對施工危險有害因素進行分析，并計算各危險有害因素指標權重，得出權重總排序，再利用預先危險性分析法對權重值較高的危險有害因素進行分析，為提高建筑施工安全管理水平提供了參考。這些方法雖各有優點，但涉及權重問題往往主觀性較強，且計算過程復雜。三角模糊數能解決定性指標較多無法準確量化的問題，對同一層次指標能較準確地判斷其重要程度，確定相對權重。

基于此，本文將三角模糊數與層次分析法結合，首先通過系統分析確定施工安全管理各個影響因素，構建施工安全管理評價指標體系;采用三角模糊數層次分析法，成對比較施工安全管理影響因素，并計算出影響施工安全管理的一級因素和二級因素的權重，依此識別出施工安全管理的主要影響因素，最后根據上述判斷提出相對應的改進措施。

1? 構建施工安全管理評價指標體系

在施工安全管理體系評價中，影響施工安全的因素較多，施工系統主要由人員、設備和環境三個要素組成，同時還要考慮管理因素等。本文綜合考慮人、機、環、管等多個因素，參考施工安全管理規范標準[7]及相關文獻[8-9]，將施工安全管理從4個方面進行分析，即人為因素、設備因素、環境因素、管理因素等方面，據此構建施工安全管理評價指標體系如圖1。

本文以施工安全管理系統作為評價目標（A），以人為因素、設備因素、環境因素、管理因素作為一級指標（B1、B2、B3、B4），并以此為依據分別構建所對應的二級指標（C11、C12…C34、C44），據此建立了3個遞階層次的綜合評價指標體系。

2? 建立施工安全管理評價模型

施工工程存在較多不確定因素，影響建筑施工安全的評價指標同樣模糊且復雜，目前常用的Delphi法、層次分析法在評估指標權重時，存在主觀性強、模糊性大和一致性難以保證等問題，故加入三角模糊數，改進傳統層次分析法，提高決策可靠性。

2.1 建立三角模糊數判斷矩陣

首先建立三角模糊互補判斷矩陣：

本次邀請多位專家對各項指標進行打分，通過每位專家對各層指標的兩兩比較，分別建立A-B層和B-C層三角模糊判斷矩陣，以A-B層三角模糊判斷矩陣為例：

其中i和j表示進行對比判斷的兩項因素，和分別表示專家所作出判斷的最小值、中間值和最大值，上標t表示該數據由第t位專家給出。

綜合s位專家的模糊判斷矩陣，分別建立A-B層和B-C層模糊綜合判斷矩陣。假定各位專家具有相近的知識量和判斷水平，那么每位專家取相同的權重，因此可以采用算術平均的方法綜合各位專家的評分信息。A-B層的模糊綜合判斷矩陣如下：

在進行打分前，需要設置評分的標度。常用的1～9標度，難于構造一致性矩陣，故采用更為方便且更能反映專家真實估計的0.1～0.9標度法，則三角模糊數標度如表1所示。

2.2 模糊一致矩陣轉換

在實際決策的過程中，由于客觀事物的復雜性及人類思維的局限性，專家所給出的判斷矩陣中某些因素之間可能存在著一定程度的前后判斷不一致，因此需要對專家給出的判斷矩陣的一致性進行檢驗。通常三角模糊數的去模糊化是先將其轉化成精確數判斷矩陣，繼而按照經典層次分析法進行一致性檢驗，若精確數判斷矩陣的前后判斷具有一致性，那么也認為原三角模糊數判斷矩陣近似具備一致性。肖鈺[10]提出用模糊概率來處理模糊矩陣，提出了一種確定模糊概率的方法，通過獲取三角模糊數的期望值來構建精確化的判斷矩陣：

其中，N表示確定結果是mij的可能性大小是lij的多少倍，M表示確定結果是mij的可能性大小是uij的多少倍。

匯總三角模糊數判斷矩陣的期望值得到去模糊化的判斷矩陣M′，近似認為三角模糊互補判斷矩陣具有和矩陣M′相同的一致性。

精確數互補判斷矩陣M′為加性一致判斷矩陣的充分必要條件是其加性一致性指標？籽=0[11]。其中，

一個精確數互補判斷矩陣如果不滿足加性一致性，它的加性一致性指標？籽>0，而且？籽越大，一致性越差。設定一個閾值？著>0（一般取0.2），如果一致性指標滿足？籽<？著，則認為判斷矩陣具有滿意的一致性;如果一致性指標？籽>？著，則認為判斷矩陣不滿足一致性要求，此時可以通過調整判斷矩陣的元素值來調整判斷矩陣的一致性。

2.3 確定評價指標權重值

一致性檢驗通過后，需要確定各評價指標的權重值，同樣可以以精確數互補判斷矩陣M′計算出的各指標權重值近似代表模糊矩陣的結果。

2.4 多級模糊綜合評價

①一級模糊綜合評判。對于每個子因素集Ui分別作出綜合評判，根據公式（8）進行一級評判。

②二級模糊綜合評判。利用一級評判結果Bi構成因素集U的單因素評判矩陣R，根據公式（9）進行二級綜合評判。（9）

3? 實例分析

現以山東省青島市某在建工程為例，首先運用系統安全分析方法，確定施工安全管理評價指標體系，然后由安全管理專家打分得到各指標值，采用三角模糊數層次分析法確定施工安全管理評價體系指標的權重，最后對施工安全管理現狀進行綜合評價。

3.1 構造因素集

首先，依據前文所構建的施工安全管理評價指標體系確定因素集。

一級指標因素集：

U={人為因素、設備因素、環境因素、管理因素}。

二級指標因素集：

U1={執業能力、安全意識、技術水平、業務知識};

U2={裝備配置、設備維修、機械化水平、設施備用};

U3={地理環境、氣象環境、社會環境、生產環境};

U4={管理制度、監督機制、教育培訓、安全投入}。

3.2 建立評價集

然后，確定評價集。評價集是評價者對評價對象可能評價結果的集合。用V表示：

V={非常安全，比較安全，一般安全，不太安全，很不安全}。

評價分為5個等級，采用滿分10分制，如表2所示。

3.3 確定一、二級指標權重

3.3.1 準則層權重

制作問卷調查表，邀請5位專家進行打分，按公式（3）綜合5位專家的模糊判斷矩陣，建立準則層A-B模糊綜合判斷矩陣如表3所示。

根據專家對比較判斷結果的確定程度以及三值估計法的經驗值，認為式（4）中M和N均取值為2。并以此將模糊綜合判斷矩陣轉化為非模糊矩陣M′，則：根據公式（6）計算一致性指標？籽=0.12<0.2，故矩陣具有一致性。

根據公式（7）計算準則層對應權重為：