基于Fuzzy-DEMATEL的建筑項目高空作業風險識別與評價研究

王玥冉

(同濟大學經濟與管理學院，上海 201804)

0 引言

現今建筑項目中高空作業危險頻發，因為其作業環境在高空，具有高度危險性，并且建筑項目高空作業危險源多且復雜，建筑項目高空作業傷亡率高。研究建筑項目高空作業風險來源，進行風險評價，并由此進行建筑項目高空作業的風險管控和安全管理十分必要。

劉輝等[1]利用事故致因“2-4”模型識別出高危作業風險因素并利用定量改進作業危害分析(JHA)法進行高危作業的風險分析，對高空作業進行具體分析，為高空作業的風險進行評級。陳國華等[2]在作業分解結構-風險分解結構的基礎上利用層次分析法進行港珠澳大橋職業健康、安全與環境的風險評價。杜修力等[3]利用基于證據理論的風險綜合評價方法評價深基坑工程的風險，利用層次分析法確定指標權重，并用mass函數量化專家評語，通過線性加權mass函數進行評價。上述風險評價方法都未考慮風險指標體系中各個風險的相關關系，但是現實中風險是相關的，比如監督不到位，就會導致作業不規范。DEMATEL方法又稱決策試行與評價實驗室分析法，是個可以通過收集專家的知識判斷和經驗判斷，構建與分析復雜因素之間的因果關系的可視化方法[4]。梁鈺錕等[5]利用DEMATEL方法評價基礎工程的風險，找出了關鍵因素?？紤]到高空作業風險因素的復雜性以及不同專家評價的差異性和模糊性，本文引入模糊集的概念，利用改進的Fuzzy-DEMATEL方法對建筑項目高空作業項目風險因素進行分析。采用三角模糊數處理專家評價的語意變量，采用模糊數據轉化為清晰分數(Converting the Fuzzy data into Crips Scores，CFCS)方法對模糊數進行解模糊化，得到清晰的數值，從而保證研究的科學性[6]。

1 風險識別

建筑項目高空作業的風險是復雜多樣的，關系也是錯綜復雜的，本文根據已有文獻[7-8]，歸類總結出建筑項目高空作業風險指標體系(表1)。

表1 建筑項目高空作業風險指標

(續)

2 基于Fuzzy-DEMATEL法的風險評價

2.1 問卷調查

根據建立的建筑項目高空作業風險指標體系設計問卷，確立建筑項目高空作業風險因素。設定專家打分語義量表，采用四分制對風險因素之間的關系進行評估。將影響程度分為5個等級，分別是“0：沒有影響”“1：很弱影響”“2：弱影響”“3：強影響”“4：很強影響”。問卷填寫者將比較各個風險之間的影響程度并打分。

本文邀請5名建設工程管理領域的專家線上填寫問卷。

2.2 Fuzzy-DEMATEL研究方法和計算過程

本文的研究方法是Fuzzy-DEMATEL，根據問卷的填寫以及三角模糊數構建矩陣，利用CFCS方法去模糊化得到直接影響矩陣，標準化直接影響矩陣，依據標準化后的直接影響矩陣計算綜合影響矩陣，并根據綜合影響矩陣算出影響度、被影響度、中心度以及原因度，找出關鍵因素，具體步驟如下[9-13]：

步驟一：根據表2，將每份問卷根據語義量表的打分轉化為相應的三角模糊數，即

Sijk=(aijk,bijk,cijk)

式中，k=1,2,…,K；i,j=1,2,…,n；K=5,n=12；Sijk為第k個專家評定的風險因素Fi對風險因素Fj的影響程度值。

表2 語義量表

步驟二：采用CFCS方法將專家打分的三角模糊數進行去模糊化處理，得到直接影響矩陣Z，具體步驟如下：

(1)三角模糊數標準化

(2)計算左右標準值hasijk和hcsijk

(3)計算去模糊化后的清晰值

hijk=[hasijk(1-hasijk)+hcsijkhcsijk]/(1-hasijk+hcsijk)

(4)計算平均清晰值

zij=(zij1+zij2+…+zijK)/K

步驟三：標準化直接影響矩陣，即

式中，λ為標準化系數。

B=λZ

步驟四：計算綜合影響矩陣，即

T=B(E-B)-1

式中，E為單位矩陣。

步驟五：綜合影響矩陣相關指標的計算。

綜合影響矩陣T中i行值相加為Di綜合影響度，是因素Fi對其他所有因素的總影響值。綜合影響矩陣T中i列值相加為Ri綜合被影響度，是因素Fi被其他所有因素的總被影響值。即

綜合影響度和綜合被影響度之和ui稱為中心度，體現因素Fi在指標體系中所處的地位和重要性。綜合影響度和綜合被影響度之差vi稱為原因度，體現因素Fi與指標體系中各因素的因果關系，若vi>0，則因素Fi被稱為原因因素，該因素影響其他因素的程度比被其他因素影響的程度大；若vi<0，則因素Fi被稱為結果因素，該因素被其他因素影響的程度大于影響其他因素的程度。即

ui=Di+Rj

vi=Di-Rj

(i=1,2,…,n;i=1,2,…,n)

2.3 數據處理

將5名專家填寫的問卷中12個風險指標相互影響關系按照上述方法轉化為相應的模糊矩陣，再采用CFCS方法進行去模糊化處理，得到直接影響矩陣Z，見表3。

表3 建筑項目高空作業風險因素直接影響矩陣

對建筑項目高空作業風險因素直接影響矩陣進行標準化，并依據公式T=B(E-B)-1計算綜合影響矩陣T，見表4。

表4 建筑項目高空作業風險因素綜合影響矩陣

根據建筑項目高空作業綜合影響矩陣計算各因素的影響度、被影響度、中心度和原因度及其排名，見表5。

表5 建筑項目高空作業綜合影響矩陣影響度、被影響度、中心度和原因度及其排名

2.4 結果分析

2.4.1 影響因素間的關系

如表5所示，F1，F8，F9，F10，F11是建筑項目高空作業風險指標體系中的原因因素，F8(安全管理體系欠缺)的主動性強，因其影響度排名第1，被影響度在12個風險因素里排名第11，因此安全管理體系欠缺將極大地影響其他風險因素，而其自身卻不易受到其他風險因素的影響。同樣，F9(人員素質差)、F10(安全培訓不到位)、F11(安全監督不到位)也有較強的影響度和較低的被影響度，影響度和被影響度排名分別為第3和第7、第2和第8、第4和第5，有較強的主動性，能夠影響其他風險因素。而F1(強風、雨雪、大霧等惡劣天氣)的影響度和被影響度均比較小，其與其他風險因素的關系較小。

F2，F3，F4，F5，F6，F7，F12屬于結果因素。F3(作業不規范)的被影響度最高而影響度最低，有強烈的被動性，受其他因素的影響程度最大，而不能影響其他因素。F5(勞動防護用品使用或配備不當)的被影響度排名第2，影響度排名第10。F6(不安全物態)的被影響度排名第3，影響度排名第8。F12(違規開工)的被影響度排名第4，影響度排名第5，被動性均較大，較易受其他因素的影響。F7(未進行技術交底)的被影響度排名第6，影響度排名第6，與其他風險因素關系較為密切。F2(采光、照明不足)和F4(設計不當)的被影響度和影響度均較小，說明其與其他風險因素聯系較為疏遠。

2.4.2 關鍵因素的識別

F8(安全管理體系欠缺)的影響度、中心度和原因度均排名第1，表明其能夠強烈地影響其他風險因素，是最為關鍵的風險因素。F9(人員素質差)、F10(安全培訓不到位)、F11(安全監督不到位)中心度排名分別為第4、第2和第5，且其影響度排名為第3、第2和第4，是關鍵因素。中心度排名第3的F3由于其被影響度排名為第1，影響度排名為第12，因此不能被列為關鍵因素。F12(違規開工)的中心度排名為第6，雖然其原因度小于0，但是其影響度排名第5，對其他的風險因素有一定的影響力，因此可以被列為關鍵因素。綜上，建筑項目高空作業風險指標體系中，關鍵的風險因素為F8(安全管理體系欠缺)、F9(人員素質差)、F10(安全培訓不到位)、F11(安全監督不到位)和F12(違規開工)。

3 討論

本文根據Fuzzy-DEMATEL方法對建筑項目高空作業風險指標體系進行討論，同時針對性地提出建筑項目高空作業風險應對方法，旨在形成高效的建筑項目高空作業風險應對體系，以較低成本降低建筑項目高空作業發生的概率。

3.1 關鍵因素管控

3.1.1 形成安全管理體系

安全管理體系欠缺是建筑項目高空作業最關鍵的風險因素，建筑項目高空作業安全管理體系旨在明確安全管理目標條件下的合理分工，并形成綜合的安全體系和安全生產責任制度，將責權利明確到個人，使建筑項目高空作業能夠系統有效地進行。本文參考已有文獻[14]建立了建筑項目高空作業安全管理體系。建筑項目高空作業安全管理體系包括建筑項目高空作業安全管理組織體系、建筑項目高空作業安全管理制度體系、建筑項目高空作業安全技術管理體系、建筑項目高空作業安全投入保障體系、建筑項目高空作業安全培訓與教育體系和建筑項目高空作業安全管理獎懲體系。

(1)建筑項目高空作業安全組織體系通過建立建筑項目高空作業安全管理辦公室和進行建筑項目高空作業人員管理來實現。建立專門的建筑項目高空作業安全管理辦公室負責調配、監督和考核建筑項目高空作業，使建筑項目高空作業更加專業化；通過建筑項目高空作業人員管理，選擇高素質、有相關從業資質的人進行建筑項目高空作業。

(2)建筑項目高空作業安全管理制度體系通過建立建筑項目高空作業規章制度來實現。將建筑項目高空作業需要遵循的制度進行細化、規范化和書面化，使建筑項目高空作業管理有制度可依。

(3)建筑項目高空作業安全技術管理體系通過建筑項目高空作業危險源控制管理、建筑項目高空作業施工組織設計、建筑項目高空作業安全技術方案、建筑項目高空作業安全技術交底和建筑項目高空作業技術規范和操作流程來實現。通過建筑項目高空作業危險源管理，關注建筑項目高空作業的危險源，從源頭切斷建筑項目高空作業的風險；通過建筑項目高空作業施工組織設計將建筑項目高空作業組織流程規范化，減少建筑項目高空作業的不確定性；通過制訂建筑項目高空作業安全技術方案，進一步在技術上減少建筑項目高空作業的風險；通過建筑項目高空作業技術交底，加強不同技術環節的交流，降低建筑項目高空作業的不確定性；通過明確建筑項目高空作業技術規范和操作流程，使建筑項目高空作業流程化和規范化，降低建筑項目高空作業的不確定性。

(4)建筑項目高空作業安全投入保障體系通過建筑項目高空作業安全設施的配備和建筑項目高空作業工人安全裝備的配備，形成更加安全的建筑項目高空作業環境。

(5)建筑項目高空作業安全培訓與教育體系通過建筑項目高空作業安全培訓和建筑項目高空作業安全考核，提高建筑項目高空作業人員的安全意識。

(6)建筑項目高空作業應急管理體系通過建立建筑項目高空作業應急響應機制，旨在危機發生時能夠快速響應，將危害降到最低。

(7)建筑項目高空作業安全管理獎懲體系通過獎懲機制激勵建筑項目高空作業人員提高安全意識，并安全地完成建筑項目高空作業任務。

3.1.2 其他關鍵風險因素管控

除了安全管理體系欠缺外，建筑項目高空作業風險指標體系中的關鍵風險因素還有人員素質差、安全培訓不到位、安全監督不到位和違規開工。其中人員素質差、安全培訓不到位在建筑項目高空作業安全管理體系中均有體現。建筑項目高空作業安全監督有助于建筑項目高空作業安全管理體系的實施，能夠將安全管理體系中的各個方面落實到位，將安全管理滲透到建筑項目高空作業組織的各個層面以及建筑項目高空作業的各個環節。同時可以防范違規開工的發生，保證建筑項目高空作業的各個環節均合規。

3.2 技術方案、管理措施以及應急管理機制

對建筑項目高空作業的技術方案進行詳細說明，并在技術方案的基礎上制定管理措施以及建立應急管理機制。利用BIM技術建立建筑項目高空作業信息結構平臺[14]，將建筑項目高空作業數據化，利用BIM技術進行建筑項目高空作業風險識別、建筑項目高空作業風險分析、建筑項目高空作業風險預警以及建筑項目高空作業風險診斷，使建筑項目高空作業安全管理能夠智能化開展。

基于BIM的建筑項目高空作業信息結構平臺包括建筑項目高空作業安全知識系統、建筑項目高空作業事故案例系統以及建筑項目高空作業實時信息采集信息系統。安全管理培訓與教育是基于建筑項目高空作業安全知識系統和建筑項目高空作業事故案例系統開展的，可以實時收集更新建筑項目高空作業的相關知識、法律法規以及案例。建筑項目高空作業實時信息采集系統是基于BIM平臺利用RFID等技術，收集建筑項目高空作業的相關信息，包括人、材、機、環境和技術參數，通過將收集的信息與歷史信息進行對比，進行風險預警和危險區域預警。

借助BIM平臺進行安全管理，利用WEB端、HD端以及手機客戶端進行全平臺安全管理，將管理信息數據化、電子化，使建筑項目高空作業管理更加規范化。

4 結語

本文構建的建筑項目高空作業風險指標體系包含了環境、技術和管理三大方面，以及12個具體風險。利用Fuzzy-DEMATEL方法可以計算出影響度、被影響度、中心度以及原因度。分析指標體系中各風險因素的關系，可以識別出關鍵風險因素安全管理體系欠缺、人員素質差、安全培訓不到位、安全監督不到位和違規開工，這些風險因素能夠影響其他建筑項目高空作業的風險，在整個建筑項目高空作業風險指標體系中居于核心位置。本文根據識別出來的關鍵因素，提出了建筑項目高空作業風險應對措施，在理論與實踐層面為建筑項目高空作業的安全管理提供了參考，為未來研究奠定了基礎。