基于FAHP-GRA的EPC工業廠房施工安全風險分析

摘要：為分析EPC模式下的工業廠房總承包方在施工階段需重點關注的安全風險，從環境、人員、管理、技術、機械5個方面出發，篩選出21個二級風險評價指標，并構建安全風險指標體系。通過問卷調查對風險重要度進行賦值，并結合模糊層次分析法與灰色關聯度理論建立施工安全風險分析模型，量化各指標的重要度并排序。以重慶市萬盛區某EPC工業廠房項目為例進行分析，結果表明，總承包方在施工過程中無證上崗、施工安全防護措施及違章冒險作業為三大影響因素，并提出相應的防范措施。

關鍵詞：EPC項目；工業廠房；模糊層次分析法；灰色關聯度分析；風險分析

0 引言

自20世紀70年代以來，我國建筑業發展迅猛。隨著地產行業趨于飽和，開發商們將目光聚焦于收益高、價格低的工業廠房建設。工業廠房開發建設優勢明顯，工業用地整體性較好，集中開發有利于提高建設效率，節省土地資源及建設成本；工業廠房集中建設有利于企業迅速投入生產，更有利于招商引資；工業廠房的開發建設促使中小企業將資金更多地投入到生產，有利于企業規模化生產及持續發展^[1]。

不同于傳統的施工模式，EPC 模式下工業廠房項目施工現場參與方眾多，項目施工協調量大，因此給項目管理工作帶來了眾多不確定性因素，增大了風險發生的概率。例如，某項目工地2號廠房北墻整體坍塌，造成4名工人掩埋，同時造成其北側的施工單位宿舍、辦公室、食堂非作業人員3人被擠壓在墻體內。河南恒豐實業有限公司在平頂山高新區火炬科技園20號廠房二次設計及裝修改造項目施工中發生高處墜落事故，造成2人死亡，直接經濟損失137萬元。南昌市第六建筑工程公司在定南縣大唐盛視智慧健康產業園A*13廠房施工過程中發生高處墜落事故，造成2人死亡，4人受傷。

通過收集近10年我國工業廠房安全事故案例，可知當前工業廠房領域施工安全現狀仍然較為嚴峻，因此，降低建筑業安全事故率、提高工程項目安全管理水平是世界各國需解決的問題。馬曉峰等^[2]將層次分析法與模糊一致矩陣法相結合，識別工業廠房項目施工風險，提出了工期、質量、安全、成本4個方面22個風險指標；張超^[3]通過研究185#綜合試驗廠房工程項目的安全風險，以人、物、環境的安全狀態為切入點，分析工業廠房建筑施工現場存在的風險及可能造成的危害程度，識別了工業廠房項目施工現場存在的主要危險源并進行分類；方俊等^[4]將SVM算法運用于安全風險評價，構建基于SVM的項目安全風險分析模型；劉楊等^[5]通過文獻法和問卷調查法識別出在EPC項目過程中經常發生且對項目容易造成巨大影響的風險因素，并建立了EPC模式項目風險指標體系。目前，業內對于工業廠房的風險分析

主要針對工業廠房再生利用或加固領域，在新建廠房領域主要研究方向為施工技術層面，且仍處于經驗總結階段。國內施工市場趨勢為EPC模式，工業廠房風險研究并沒有考慮到EPC模式的特殊性。

本文立足于總承包方，以重慶市萬盛區某EPC工業廠房項目為例，引入模糊層次分析法并結合灰色關聯度法，構建EPC模式下工業廠房風險分析模型，以期提高 EPC 工業廠房施工安全風險水平的預測能力，減少建筑業工程安全事故。

1 EPC工業廠房施工安全風險評價指標體系構建

風險分析的首要步驟是進行風險識別確定風險評價指標。目前，國內外對于EPC項目的風險識別已取得一系列研究成果。Makui等^[6]基于項目工作分解結構（WBS）進行風險分解，并提出一種應用模糊多屬性群決策方法同時識別和分析項目風險的新方法。Kyusung等^[7]通過建立廠房項目單元活動模型，得出了基于單元活動模型的主要工序序列，并給出了危險度評價建議及重點管理對象Kyusung等。Chileshe等^[8]在大量實例分析研究的基礎上，建立了專門用于工程建設項目風險管理評價的體系，并在這一體系中分別闡述了風險分析識別手段、評價手段及風險管控的關鍵環節和相應的管理機制。

本文為科學地選取EPC工業廠房項目的施工安全風險因素，采用文獻分析法結合工程實例，并按照“4M+1E”的事故要素理論建立風險評價指標體系。為客觀并全面地選取評價指標，在CNKI中以“EPC安全風險”“工業廠房安全風險”為題名進行文獻的檢索與統計。EPC工業廠房安全風險評價指標體系見表1。

2 基于模糊層次分析法的評價模型構建

2.1 模糊層次分析法的定義^[15]

定義1：設矩陣R=（r_ij）_n×n，當滿足任意的0≤r_ij≤1（i=1，2，…，n;j=1，2，…，n）時，則矩陣R為模糊矩陣。

定義2：當模糊矩陣R=（r_ij）_n×n，當滿足任意的r_ij+r_ji=1時，則矩陣R為模糊互補矩陣。

定義3：當模糊互補矩陣R=（r_ij）_n×n對任意k，均滿足r_ij = r_ik-r_jk+0.5時，則R是模糊一致矩陣。

2.2 模糊層次分析法的基本步驟

本研究采用改進的三標度模糊層次分析法^[16]，具體步驟如下：

（1）采取前文的指標體系，模糊優先矩陣評分原則見表2。邀請教授、業內專家共10名按照表2的打分原則進行兩兩打分。

（2）邀請教授、業內專家進行問卷調查，通過整理問卷調查數據，建立互補型的優先判斷矩陣R=（r_ij）_n×n。其中，r_ij為專家的賦分值。

（3）按照“定理1”建立模糊一致矩陣。

（4）由模糊一致矩陣通過和行歸一化處理得到排序向量W=（W₁，W₂，…，W_n）^T，滿足

2.3 灰色關聯度分析

灰色關聯度理論是一種分析系統中各因素關聯程度的方法，可以消除數據的人為影響，但僅限于同層次的分析^[17]。模糊層次分析法則能夠建立不同層次之間的評價模型，但受主觀因素影響較大，本研究結合模糊層次分析法與灰色關聯度法，優勢互補，使得結果更加準確。

構建評價指標矩陣。

假設某準則層有m個評價指標，參與評價的專家有n名，則構造矩陣F_n，即

式中，f_ij表示第i名專家對第j個指標的打分值^[18]。

由于評價指標之間是不同的量綱或數量級，所以專家打分的數值不能直接進行比較，對原始數據進行無量綱處理，公式如下。

隨后，得到無量綱化后的矩陣F′_n，并選取矩陣每列的最大值作為最優解，組成參考數列F^*

F^*=（f^*₁f^*₂…f^*_m）

計算關聯系數公式如下

式中，Δ_ij=|f^*_j-f′_ij|;P為分辨系數，P∈[0.1]，一般計算取值P=0.5^[19]。

由Δ_ij組成差值矩陣ΔF_n，即：

灰色關聯度計算公式如下

式中，ω_a表示各指標的權重。

3 案例分析

3.1 構建優先關系矩陣

以重慶市萬盛區某EPC工業廠房項目為例，該廠房總建筑面積46444m²，層高5層，建筑高度為23.9m，結構類型為框架結構。現結合上文選取的指標體系，邀請10名業內專家進行優先級打分，得到優先關系矩陣，即模糊互補矩陣，A-C優先關系矩陣見表3。以第一層準則層為例。

3.2 創建模糊一致矩陣

根據上述模糊互補矩陣，結合定理1，建立模糊一致矩陣。

同理，可得指標層模糊一致矩陣

3.3 層次單排序

根據上述步驟（4）計算各因素權重值，見表4。

3.4 灰色關聯度分析

專家小組對EPC工業廠房施工安全風險評估指標因素以（0，1]標度進行打分，專家打分表見表5。

以第一層因素為例，建立C₁、C₂、C₃、C₄、C₅評價指標矩陣F₆，即

F₆=0.70.80.90.80.70.70.90.90.90.80.60.90.80.80.70.70.80.90.80.80.50.80.90.90.8

將矩陣F₆數據通過公式（1）無量綱化得F′₆，即

取最大值為最優解

（1.0941.0711.0231.0711.053）

根據計算得差值矩陣

由差值矩陣可得最大值Δmax=0.313，最小值Δmin=0。根據公式（2）可得各時間的關聯度系數，灰色關聯度系數表見表6。

根據公式（3）得到最終的灰色關聯度，

γ₁=0.092，γ₂=0.207，γ₃=0.199，

γ₄=0.133，γ₅=0.147。

同理，計算指標層因素各關聯度，灰色關聯度結果表見表7。

3.5 結果分析

結果表明，對于準則層的5個指標而言，人員因素在影響EPC模式下的工業廠房施工安全中至關重要，管理因素次之，技術因素影響程度最小。在二級指標中，人員因素中無證上崗權重最高，其在施工安全中最為重要；施工安全防護措施及違章冒險作業次之；最后是技術因素中的危險源識別與控制技術。

排序落后的二級風險指標對應的一級風險指標靠前的情況，是權重導致的，說明依據一級風險指標預防風險時要清晰地辨別其中的影響因素，分清主次。

基于上述分析結果，結合EPC工業廠房施工特點，從環境、管理、人員、技術、機械5個方面分別提出風險應對措施。

3.5.1 環境風險應對措施

（1）根據項目實際情況編制《環境風險評估及應對策劃表》《重要環境因素清單》，根據內容采用相應措施進行過程控制。

（2）提前收集天氣情況，制訂相應的進度計劃。

3.5.2 管理風險應對措施

（1）嚴格執行公司危險作業審批制度，無證、未開票的禁止作業，現場作業時，加強巡視檢查。

（2）編制安全檢查制度，嚴格按照制度開展日、周、月、專項安全檢查，及時消除隱患。

（3）在對分包單位投標時，嚴格對其資質、組織能力、資金承擔能力、下游資源組織等履約能力審查。分承包商在入庫時做到盡職調查，審查分承包商是否有被起訴等情況。

3.5.3 人員風險應對措施

（1）嚴格安全專項方案編審、論證，做好安全技術交底及人員安全教育，嚴格機械設備、操作人員審核，專人全過程監督。

（2）加強實名制管理，做到人員必須持證上崗。

（3）做到工具、設備無缺陷和隱患，安全防護裝置齊全、完好、可靠，作業環境整潔良好，安全通道暢通，安全標志醒目，正確使用、佩戴個體防護用品。

3.5.4 技術風險應對措施

（1）結合圖樣開展各項危大工程專項施工方案并進行報審，建立臺賬，嚴格進行方案交底，嚴格把控方案執行力度。

（2）嚴格按照項目部質量管理細則進行質量控制，實行質量獎懲制度并嚴格把關。

（3）嚴格執行三檢制，每道工序嚴格把關。

3.5.5 機械風險應對措施

（1）各種機械操作人員和車輛駕駛員必須持有效操作合格證，不允許操作人操作與操作證不相符的機械；不允許將機械設備交給無操作證的人員操作；對機械操作人員要建立檔案，專人管理。

（2）組織對機械定期檢查，機械設備不超過使用年限期。

4 結語

本文結合模糊層次分析法與灰色關聯度理論，建立了EPC模式下工業廠房施工安全風險評價模型，其由5個一級指標、21個二級指標構成。對各個因素的權重逐一計算，并以重慶市某項目為例，運用定性與定量相結合的方法，驗證了模型的可靠性與實用性。并根據分析結果及施工特點，從環境、人員、管理、機械、技術5個方面提出風險管控措施。但是，由于本文在進行優先關系矩陣構造中還存在一定的局限性，因此指標的選取還不夠全面。如何更全面地選取風險指標，避免人為主觀過強，將是未來研究的主要方向。

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收稿日期：2023-09-15

作者簡介：

武乾（1965—），男，教授，博士，研究方向：為土木工程建造與安全管理。

張大龍（通信作者）（2000—），男，研究方向：土木工程建造與管理。