灰色關聯法在工程安全領域的應用淺談與建議

摘要：文章概述了鄧式經典灰色關聯法的原理及工程安全領域中的應用，并通過該方法定量分析了近年來我國建筑工程中的安全事故傷亡人數與不同類型之間相關性，結果表明在房建市政工程中，易產生重大傷亡的工程安全事故中影響因素從大到小排序為：高處墜落、起重機械傷害、物體打擊、坍塌、其他因素，據此提出改善工程施工安全的一些建議，為安全決策提供參考。

[作者簡介]趙恒（1994—），男，碩士，助理工程師，從事建筑工程技術工作。

工程建設具有勞動密集型的特點，作業人員較多，且施工環境復雜，隨著行業朝著高、大、新方向的發展，不確定性因素的增多，安全問題日益凸顯，工程安全仍然是一個需要重視和嚴峻的問題。一些學者針對工程安全領域積極的進行了相關研究，并得到了有用結論，用以指導工程和提高施工過程中的安全性，減少成本。如姚鴻業等[1]針對煤礦采礦工程中的不安全生產技術，綜合分析的基礎上總結歸納，提出了相應的改善措施，具有工程實際意義。Hossein Karimi等[2]通過研究建立了建筑工人個人能力水平與項目整體安全性的泊松回歸模型，該模型為首個可量化二者間關系的模型。其他與安全相關的研究和技術也大范圍的開展起來。

基于此，我國建筑工程中發生的安全事故據統計總體處于穩定狀態，但形勢仍不容樂觀[3]，加強對建筑安全事故的原因分析和數據信息提煉，找出深層次因素和給出相應措施成為接下來重要工作內容。影響工程安全事故發生的因素較多，主要包括有高處墜落、物體打擊、坍塌、起重傷害、其他傷害（機械傷害，觸電、車輛傷害、中毒窒息等）等，要想量化各因素與事故發生之間的關系并不是一件容易的事情，借助于數學系統中的灰色關聯法則能得到較好結果，本文旨在通過該法，對過去一段時間以來我國發生的安全事故做定量化分析，提出相應改善措施和建議，對提高工程施工安全性提供參考，為建筑工程中的安全防控和決策提供些許參考。

1 灰色關聯法的工程應用及簡介

1.1 灰色關聯法簡介

20世紀80年代，我國華中理工大學鄧聚龍教授首次提出灰色系統理論，該理論一經問世，立刻引起學術各界強烈反響并在多領域得到迅速運用[4]。由灰色系統理論而衍生出的算法稱為灰色關聯法，可被用來解決信息不完備系統的問題，其基本原理是通過數學理論，探求比較因素與特征因素之間的幾何相似程度，以此判斷彼此的聯系緊密程度，曲線越接近表示關聯度越高。具體包括4個步驟：①確定分析序列因子;②數據無量綱化;③生成關聯系數;④計算灰色關聯度。值得注意的是，處理過程中要避免序列的離散程度人為加大而導致最終結果錯誤。目前定量探究建筑安全事故的發生與各影響因素之間的先相關性還較少，因此利用灰色理論對建筑工程中安全事故的各影響因素做探究具有一定價值。

與其他數學統計分析方法相比，灰色關聯法優勢突出，具有樣本容量要求低下（3個以上即可），適用性強，計算便捷的特點，可得到盡可能多的信息且不會出現與定性分析相悖的情況[5]，即錯誤率低。根據經典灰色關聯法計算，分析過程及公式如下：

1.2 灰色關聯法在工程安全中的應用情況

灰色關聯法的適用領域越來越廣，在建筑領域中也逐漸能見到其應用成果，尤其是在工程安全方面，如不同影響因素與事故發生的相關緊密程度、安全預測和有針對性措施的決策等方面取得了較好的效果。我國學者鹿中山等[7]（2008）基于實際工程案例，運用灰色關聯法分析了現場安全管理水平的優劣，從而建立施工現場的安全評價體系，對指導施工具有現實意義。郝會娟等[8]（2020）對我國過去十年的建筑安全事故數據進行整理并引入了灰色GM（1，1）模型進行分析和檢驗，研究表明該模型具有可靠精度，其用于預測安全事故對預防措施的指定具有指導意義。蘇朝陽等[9]（2021）成功應用灰色關聯法研究了化工企業火災爆炸事故等級與其事故致災因素間的影響規律，其思路對建筑工程領域的類似研究具有參考價值。雖然在工程安全領域已有一些相關研究得到展開，但是尚并不多見，針對工程安全事故容易出現群死群傷的惡劣后果情況，在眾多的安全因素中主次分明的有針對性防控就顯得尤為重要。

2 基于灰色關聯法的房建工程安全事故淺析

2.1 安全現狀分析

通過收集相關資料[10-11]得到了我國從2014—2018年的房屋市政建設工程安全事故統計數據，利用灰色關聯法分析不同時間段（以年為單位）的人數傷亡和各主要致害因素之間的相關性，從而排序不同因素之間的主次關系，確定出主要的防控內容。主要致害因素見前文，原始數據統計如下表1所示。圖1較直觀地反映了近幾年的工程安全事故走勢發展。

從表1中可以看到，這些工程事故中，事故類型可分為高處墜落、物體打擊、坍塌、起重機械傷害和其他這幾類，而這些危險因素廣泛存在于施工現場中，從圖1中也可以看到，從2014年到2015年，事故傷亡人數略有下降外，此后呈逐漸上升趨勢，因此實際的工程安全生產現狀還需要提高。

2.2 灰色關聯分析

（1）根據灰色關聯法計算法則，選取2014—2018年的事故傷亡人數為參考序列Yi，不同的類型因素事故數為比較序列Xi。整理得表2。

（2）MATLAB數學軟件功能強大，具有豐富的函數工具和模塊，其工作界面如圖2所示，通過對其編程可以快速無量綱化見表3。

（3）由式（5），將表3數據載入已經寫好的計算程序當中得到各影響因素與安全事故傷亡人數的關聯系數如表4所示。

（4）最后一步即灰色關聯度的計算，由式（6）很容易得到結果，如表5所示。

通過如上分析結果可知，在眾多與安全事故相關的因素當中，灰色關聯度的排序為X1>X4>X2>X3>X5，即在房建市政工程中，易產生重大傷亡的工程安全事故中的影響

因素排序為：高處墜落>起重機械傷害>物體打擊>坍塌>其他因素。

3 總結及建議

綜上所述，可以看到排在前面的影響因素為高出墜落和其中機械傷害，同事物體打擊傷害幾乎和排在第二的因素緊密程度相同，則在實際的施工過程中，作業人員的個人安全意識起到了決定性作用，而物的不安全狀態同樣影響深的遠的，諸如機械故障，物體掉落等事故。基于此，為了提高施工過程中的安全性，提出建議：

（1）從業人員必須強化安全意識，提高風險識別和防控能力，做到不碰紅線。同時相關管理人員要強化安全教育和監督，進一步避免因為認識不到位而產生的事故。

（2）避免物的不安全狀態，做好機械設備的檢修和排查;將隱患扼殺在萌芽中，落實防護作動，如設備防護和個人安全防護等。

（3）建筑行業作為一個高危行業，安全的課題任重而道遠，還有很多工作需要探究和推進[12]，對于已經發生的經驗教訓，應該更系統和科學的管理和分析，從中得到經驗和總結。不同的安全事故其實式一個眾多因素和條件共同作用而催生的，只有更加細化和準確的分析各種案例和經驗，充分采用先進理論工具，才能得到更科學合理，指導價值明顯的方法和決策。

參考文獻

[1] 姚鴻業.煤礦采礦工程中的不安全技術因素分析標準[J].中國石油和化工標準與質量，2020，40（23）：183-185.

[2] Hossein Karimi，Timothy R.B. Taylor，Paul M. Goodrum，Cidambi Srinivasan. Quantitative analysis of the impact of craft worker availability on construction project safety performance[J].Construction Innovation，2016，16（3）： 307-322.

[3] 李小明.建筑工程施工安全事故案例統計分析[J].中國高新技術企業，2013（20）：67-68+17.

[4] Deng JL， Guo H， Zhou CS， et al. Grey System[M]. Beijing： China Ocean Press， 1988， 1-115.

[5] 鄧聚龍. 本征性灰色系統的主要方法[J]. 系統工程理論與實踐， 1986（1）： 60-65.

[6] Wang D. Grey relation analysis of factors thateffect base strength[J]. East China Highway，1996，30（1）：29-31.

[7] 鹿中山，楊善林，楊樹萍.建筑施工現場安全評價的灰色關聯法[J].合肥工業大學學報：自然科學版，2008（2）：262-266.

[8] 郝會娟，申商坤.基于灰色GM（1，1）模型的建筑施工安全事故預測[J].中國建筑金屬結構，2020（9）：54-55.

[9] 蘇朝陽，李鸞飄，張欣萍，等.基于灰色關聯分析法的化工企業火災爆炸事故統計分析[J].廣東化工，2021，48（2）：57-59+52.

[10] 唐凱，陳陸，張洲境，等.我國建筑施工行業生產安全事故統計分析及對策[J].建筑安全，2020，35（9）：40-43.

[11] 住房和城鄉建設部安委會辦公室 2019 年房屋市政工程生產安全事故情況通報[EB/OL].http：//www.mohurd.gov.cn/wjfb/202006/t20200624_246031.html.

[12] 高金鳳.2018年我國建筑施工安全事故統計與分析[J].城市與減災，2020（5）：43-46.