建筑施工安全應急管理系統的可靠性研究

摘要：目前，對建筑施工安全預防和評價的研究較多，對事故后如何保障應急干預以達到低人員傷亡和財產損失的研究較少。將應急管理與系統可靠性集成，構造建筑項目安全事故應急管理的事故樹分析模型，將其轉化為貝葉斯網絡，應用模糊集理論和CFCS（模糊數轉化為清晰數）方法對貝葉斯網絡的條件概率表進行修正。在貝葉斯網絡中假定應急管理系統已經失效（T=1），利用反向推理求出各基本事件的后驗概率，并通過公式R=1-F（后驗概率）計算基本事件的可靠性。通過可靠性再分配法，得到將基本事件“協調聯動能力差”“決策指揮混亂”“隱患排查和監督機制”的可靠性提高至0.924，即可使整個系統的可靠性達到所要求的可靠性預計值。

關鍵詞：建筑項目；安全事故；應急管理；可靠性；事故樹（FTA）；貝葉斯網絡（BN）

0 引言

建筑施工項目具有體量龐大、復雜多樣、整體難分等特點，事故發生率較高[1]，完善建筑施工安全應急管理建設是亟待解決的問題。

針對當前多元化突發事件頻頻發生等問題，馮偉等[2]通過研究基于廣義安全模型的社區安全管理模式，提出了事故預防的“四道防線”，對社區安全管理工作有一定的促進作用。Li等[3]采用Topsis與三角模糊數相結合的方法，根據項目的安全評價結果判斷其應急能力。

由于事故樹（FTA）在分析重大突發事件時沒有考慮邏輯關系的不確定性，部分學者將其與貝葉斯網絡（BN）相結合。例如，Zhou等[4]提出了故障樹和貝葉斯網絡相結合的地下連續墻變形風險分析模型，能夠實時分析事故前、事故中和事故后的風險，保證施工安全。但該文獻在故障樹轉BN時是由專家直接給出條件概率，主觀性較強。針對此問題，本文將模糊集理論與CFCS（模糊數轉化為清晰數）相結合確定條件概率表，可在一定程度上消除主觀性。

在系統可靠性分析方面，Sun[5]將應急管理與可靠性相結合應用于路線規劃研究，結果表明，結合應急管理與可靠性所提出的策略能夠在動態交通網絡中提供更可靠的路線。

利用事故樹和貝葉斯網絡分析系統性能，是一種在未來事件中觀察潛在影響因素的方法[6]。本文通過審視系統評估可能出現的問題，首先通過貝葉斯網絡的反向推理確定基本事件的可靠性，然后從系統可靠性的角度出發確定系統的可靠性預計值Rsq，通過事故樹規則計算該系統的可靠性預計值Rsy是否達到系統的可靠性目標值Rsq。若未達到則進行系統可靠性分配，使系統達到其可靠性目標值。

1 研究方法

1.1 研究方法概述

構建建筑施工安全應急管理系統事故樹，將其轉化為貝葉斯網絡進行分析。在轉換過程中需對模型的條件概率表進行修正，從而使事故發生的因果關系更加合理。因FTA分析較為常見，本文只介紹BN。

在BN中，每個子節點都有一個在父節點的取值組合下的條件概率分布，每個條件概率表可以用來描述相關隨機變量之間局部聯合概率分布集，代表子節點同父節點的相關關系[7]。

2.2 FTA向BN轉化

參考Wang等[12]提出的應急管理控制模型的8個指標，同時查詢應急管理部所發布的事故報告和安全管理網中的事故案例，統計100起典型建筑項目安全事故發生后的應急管理案例，對報告中造成系統失效的原因進行分析，得出19種致因因素作為基本事件。將各基本事件發生的先驗概率及條件概率表添加到Netica軟件中，輸入新的證據得到各基本事件發生的后驗概率，見表2。

由此可知，系統中可靠性較低的幾個基本事件對整個系統的可靠性提升有巨大影響。在本系統中，僅對基本事件X13、X14、X15的可靠性進行提高，整個應急管理系統的安全可靠度就能得到大幅加強，因此應注重提高建筑項目管理層和項目人員應對突發事件的協調聯動能力和決策指揮能力，同時建立健全有序的隱患排查和監督機制，做好應急預案，最大限度地降低建筑項目安全事故發生后的人員傷亡和財產損失。

3 結語

（1）建立建筑項目安全事故應急管理事故樹，將其轉化為貝葉斯網絡，通過反向推理確定各基本事件發生的后驗概率，并計算其可靠性。通過可靠性分配法，得到只需將“協調聯動能力”“決策指揮能力”“隱患排查和監督機制”的可靠性進行小幅提高就使得整個系統的可靠性達到要求的可靠性目標值。

（2）在確定貝葉斯模型的條件概率表時，采用模糊集理論和CFCS相結合的方法，可在一定程度上消除由專家直接給出條件概率的主觀性。同時，對于事故樹難以描述邏輯關系的非確定性，只需在貝葉斯模型中改變相應的條件概率表即可，能夠彌補事故樹分析法的不足。

（3）將可靠性與應急管理集成，建立基于可靠性理論的建筑項目安全事故應急管理評價模型，并應用于建筑項目安全事故中，為其安全管理提供新思路，對其他系統的安全量化評估也有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]李佩琪，綦春明，韋春昌，等.基于BIM和物聯網技術的建筑項目智慧工地施工安全管理的研究[J].項目管理技術，2022，20（6）：48-52.

[2]馮偉，吳超，陳沅江.廣義安全模型在社區安全管理中的應用[J].中國安全科學學報，2019，29（7）：137-142.

[3]LI C H，SAI Y X，MAO H.Designing and evaluating safety accident emergency management for construction project under fuzzy environment[C].Advanced Materials Research，2011.

[4]ZHOU Y，LI C，ZHOU C，et al.Using Bayesian network for safety risk analysis of diaphragm wall deflection based on field data[J].Reliability Engineering amp; System Safety，2018（180）：152-167.

[5]SUN Y.A reliability-based approach of fastest routes planning in dynamic traffic network under emergency management situation[J].International Journal of Computational Intelligence Systems，2011，4（6）：1224-1236.

[6]ZHOU Q，HUANG W，ZHANG Y.Identifying critical success factors in emergency management using a fuzzy DEMATEL method[J].Safety science，2011，49（2）：243-252.

[7]張連文，郭海鵬.貝葉斯網引論[M].北京：科學出版社，2006.

[8]雷云，余建星，吳朝暉，等.基于模糊ANP的海底管道失效風險綜合評價[J].中國安全科學學報，2019，29（5）：178-184.

[9]OPRICOVIC S，TZENG G H.Multicriteria planning of post-earthquake sustainable reconstruction[J].Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering，2002，17（3）：211-220.

[10]馬慶春，張繼旺，張來斌.基于改進貝葉斯網絡的加油站火災爆炸分析[J].中國安全生產科學技術，2014，10（6）：176-182.

[11]梁開武，曹慶貴，王若菌.可靠性工程[M].北京：國防工業出版社，2015.

[12]WANG X，SUGUMARAN V，ZHANG H，et al.A capability assessment model for emergency management organizations[J].Information Systems Frontiers，2018，20（4）：653-667.

[13]YOUNGSUK K，KANG W H.Network reliability analysis of complex systems using a non-simulation-based method[J].Reliability Engineering and System Safety，2013（110）：80-88.

收稿日期：2022-10-01

作者簡介：

顧祥云（1997—），女，研究方向：項目決策分析、工業工程與管理。