基于因子分析和突變級數(shù)法的建筑施工風險評價研究

張龍申　陳偉珂　高雙

摘要：利用因子分析法建立建筑施工系統(tǒng)風險評價指標體系，結合改進的突變級數(shù)法定量地對建筑施工系統(tǒng)進行風險評價和實證分析，最后提出建筑施工系統(tǒng)安全風險的管控重點和干預措施。

Abstract： This paper uses factor analysis method to establish the risk evaluation index system of construction system. Combined with the improved catastrophe progression method， the risk evaluation and empirical analysis of building construction system are carried out quantitatively. Finally， the key points and intervention measures for the control of the safety risk of building construction system are proposed.

關鍵詞：建筑施工系統(tǒng);因子分析;突變級數(shù)法;風險評價

Key words： the construction system;factor analysis;catastrophe progression method;risk assessment

中圖分類號：TU714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0098-03

0? 引言

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時也是繼煤礦業(yè)之后的第二大高危行業(yè)，分析建筑安全事故的發(fā)生原因、識別建筑施工系統(tǒng)中的風險因素并進行風險評價對于建筑安全事故的預防、應對以及風險管控具有重要的意義。

目前對建筑施工系統(tǒng)的風險評價多采用主觀評價的方法，例如鄭文梅[1]、張程城[2]等利用問卷調(diào)查、專家打分等方法對建筑施工系統(tǒng)的風險因素進行識別和評價，而評價過程中的主觀性難以避免，本文通過因子分析法建立建筑施工系統(tǒng)安全風險評價指標體系，可以避免指標之間存在相關性、重疊性和主觀性，使得指標體系的建立更為科學準確。

突變理論作為研究非線性、不連續(xù)現(xiàn)象的有力工具，為內(nèi)部作用機理尚不明確的系統(tǒng)提供了可靠的研究路徑，但現(xiàn)有研究多為定性研究，缺少對風險因素的量化，在風險耦合度對系統(tǒng)安全狀態(tài)的影響以及系統(tǒng)安全狀態(tài)的量化評價方面的研究比較缺乏。本文以突變級數(shù)法為工具，考慮各評價指標的相對重要性，從而克服了人為制定權重的主觀性，計算各種因素的風險耦合度及其對系統(tǒng)安全狀態(tài)的影響，并對建筑施工系統(tǒng)進行風險評價，以期為建筑施工企業(yè)制定安全施工措施提供準參考。

1? 建筑施工系統(tǒng)風險評價

本文采用因子分析法來建立風險評價的指標體系，具體步驟如下：

①由于原始數(shù)據(jù)取值范圍和度量單位各不相同，要進行規(guī)范化處理，公式如下：

正向指標：

逆向指標：

式（1）、式（2）中aij為風險因子的原始數(shù)據(jù)，amax（j）為風險因子的最大值，amin（j）為風險因子的最小值，bij為經(jīng)過規(guī)范化處理之后的數(shù)據(jù)。

影響因素因子關系表達式可以描述為：

式（3）中b1，b2…bm為規(guī)范化后的風險因子數(shù)據(jù);F1、F2…Fp為p個因子變化量;cij（i=1，2，…m，j=1，2，…p，p<=m）為因子荷載。

②計算風險因子的相關系數(shù)矩陣并進行相關性檢驗。本文采用SPSS的KMO檢驗對相關系數(shù)矩陣做統(tǒng)計檢驗，KMO值越接近1，越適合做因子分析。

③提取因子變量。根據(jù)得到的相關性矩陣計算累計方差貢獻率，用SPSS軟件進行主成分分析并計算因子荷載矩陣，刪去所有因子荷載都小于0.5的風險因子，根據(jù)因子荷載矩陣確立指標之間的關系和重要程度，最終建立風險評價指標體系。

④歸一化計算。將風險評價指標體系中的下一層風險因子作為控制變量，上一層作為狀態(tài)變量，根據(jù)初等突變模型的種類選擇相應的歸一公式，層層計算，最終得到建筑施工系統(tǒng)風險因素的耦合度。不同突變模型的歸一公式分別如下：

⑤參考陳偉珂研究，采用改進的突變評價法劃定建筑施工系統(tǒng)風險評價等級，根據(jù)模型計算的結果對建筑施工系統(tǒng)進行風險評價和分析。

2? 建筑施工系統(tǒng)安全風險實證分析

2.1 風險評價指標的選取

西島茂一指出導致安全事故發(fā)生的原因可以分為Men（作業(yè)人員）、Machine（機械設備）、Media（作業(yè)任務）、Management（管理因素）四大類，具體到施工作業(yè)現(xiàn)場，風險因素有施工人員的健康狀況、專業(yè)技能、機械設備的維護與保養(yǎng)等。本文設計調(diào)查問卷，歸納總結得到建筑施工系統(tǒng)風險評價指標如表1所示。

2.2 風險評價指標體系的構建

本文選取國內(nèi)五家建筑公司，查閱建設施工的原始資料，對負責此項目的項目經(jīng)理、分管安全的領導、安全工程師等人員進行訪談，得到以下風險評價指標的原始數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，利用SPSS軟件計算得到的KMO值為0.86，適合進行因子分析。通過SPSS的主成分分析法提取了四個因子，其因子荷載矩陣如表2所示。

由表2可以看出，因子一在施工人員的健康狀況、心理狀況、安全意識、執(zhí)業(yè)水平的荷載達到90%以上，因此可以看把因子一歸類為個體因素，依次類推可以得到如圖1所示的建筑施工系統(tǒng)安全風險評價指標體系。

2.3 風險耦合度的計算

根據(jù)所得到的建筑施工系統(tǒng)安全風險評價指標體系，可以構建如圖2所示的建筑施工系統(tǒng)風險耦合度遞級計算模型。

在歸一計算過程中需要考慮各風險因子之間的關系，如果存在明顯的關聯(lián)作用則采用互補原則，即選取各突變級數(shù)值的均值作為總突變級數(shù)值，反之則采用非互補原則，選取各突變級數(shù)值的最小值作為總突變級數(shù)值，即式（7）。

式（7）中G1為人的因素的突變隸屬函數(shù)值;G2為物的因素的突變隸屬函數(shù)值，E為建筑施工系統(tǒng)總的突變隸屬函數(shù)值。根據(jù)所建立的風險評價指標體系，H4采用非互補原則，其余采用互補原則，逐一進行歸一計算從而求得最終系統(tǒng)的風險耦合度。

突變級數(shù)法得到的值通常具有聚集性，為了使計算結果更加直觀地反映系統(tǒng)實際的風險狀況，本文依據(jù)參考文獻[6]對傳統(tǒng)的突變級數(shù)法計算得到的結果進行改進：

①跟據(jù)所建立的突變模型，計算最底層的評價指標均為（0，0.2，0.4，0.6，0.8，1）的綜合突變值ei，并將這6個值作為刻畫初始綜合值的等級刻度，不同等級水平的區(qū)間相應為（ei，ei+1），i=1，2，…5。

②將計算得到的總的突變級數(shù)值Ej根據(jù)其落入的等級刻度區(qū)間（ei，ei+1），i=1，2，…5，映射到對應的區(qū)間中，得到總的突變級數(shù)調(diào)整值E*，如式（8）所示。

③根據(jù)改進的突變級數(shù)法將建筑施工系統(tǒng)的風險狀況劃分為五個等級，計算得到的等級刻度表如表3所示。在突變級數(shù)法中風險耦合度越大表示系統(tǒng)的風險越低，故一級表示系統(tǒng)風險最大，五級表示系統(tǒng)風險最低。

將計算得到的突變級數(shù)值進行調(diào)整，再根據(jù)建筑施工系統(tǒng)風險等級刻度表評定其風險等級，最終得到表4。

2.4 風險耦合度結果分析

首先從計算結果來看，系統(tǒng)1和系統(tǒng)5風險等級為四級，安全狀況較好，系統(tǒng)3和系統(tǒng)4風險等級為三級，安全狀態(tài)中等，系統(tǒng)2風險等級為二級，系統(tǒng)存在較大風險，安全狀態(tài)較差。因此對系統(tǒng)2進行重點分析，歸一計算是從底層指標向上計算，在探究致險因子時則根據(jù)風險耦合度一級一級地往下查找，在系統(tǒng)2的計算中G1=0.36，G2=0.105，因此人的因素對于系統(tǒng)風險的影響較小，從物的因素找下一級的指標，H3=0.0086，H`=0.0016，則得到環(huán)境因素為系統(tǒng)2的致險因子，為降低系統(tǒng)風險應合理地布置施工現(xiàn)場、降低施工現(xiàn)場的粉塵和噪音，在施工現(xiàn)場的環(huán)境這方面進行改善。

3? 結語

通過因子分析法定量地建立建筑施工系統(tǒng)安全風險評價指標體系，可以看出人的因素是建筑安全事故發(fā)生的決定性因素，在建筑施工風險管理過程中應以人為本，重視施工人員的健康狀況、心理狀況及執(zhí)業(yè)水平，積極推進安全教育，建設安全文化，提高施工人員的安全意識。在建立風險評價指標體系之后，利用突變級數(shù)法對建筑施工系統(tǒng)風險進行評價，并通過實例分析應用，驗證此模型的合理性及評價方法的可行性。

參考文獻：

[1]鄭文梅，李潔，周晨.談建筑施工現(xiàn)場安全風險識別與評價——以江蘇地區(qū)為例[J].建筑經(jīng)濟，2008（S2）：258-261.

[2]張程城，郭海濱，孟霄，王雨，劉玉梅.裝配式建筑施工風險評價[J].工程經(jīng)濟，2018，28（10）：31-34.

[3]嚴小麗，胡興俊，王銀志.建設項目施工安全風險耦合及其應對-基于人因視角[J].安全與環(huán)境工程，2016，23（06）：106-113.

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[7]西島茂一.安全管理[M].東京：中央勞動災害防止協(xié)會，1996：98-101.