基于DEMATEL-ISM-MICMAC的HT建筑工程施工安全風險因素研究

摘要：為了從定性和定量角度探討建筑工程施工安全風險的產生原因，首先，運用DEMATEL模型分析各個因素之間的相關性；其次，運用ISM模型法對致因因素進行層次劃分，結合MICMAC模型明確各因素不同層級間的屬性特征；最后，根據結果針對HT工程施工風險提出相應對策。

關鍵詞：建筑工程；施工安全；風險因素；DEMATEL;ISM;MICMAC

0"引言

隨著我國建筑行業的迅猛發展，高頻率的建筑安全事故問題也隨之而來。對建筑工程施工安全風險因素進行科學的研究，探討各致因間的相互作用關系，并對原因要素、結果要素、根源要素進行劃分十分必要。

對于風險研究，學者們普遍運用層次分析法、灰色綜合評價法、云模型、物元可拓法等方法，這些方法各有優點，但是缺乏對工程風險各致因之間的關聯度的探討。本文以HT建筑工程為例，運用DEMATEL-ISM-MICMAC 模型，分別從定性和定量的角度對HT建筑工程施工安全風險因素進行探究。

1"建筑工程主要風險因素識別

本文以HT安置房項目為例，該項目占地面積約20 775m"2，共設安置房420套，總建筑面積84 133m"2，其中地上建筑面積約52 927m"2，地下建筑面積約31 206m"2，建筑物最高26.11m"2。

該本建筑工程具有獨特性、龐大性、周期長、施工技術復雜、人員流動大等特點，影響其施工安全的風險因素眾多。本文結合5M1E對HT建筑工程施工施工安全風險評估體系進行劃分，如圖1所示。

2"DEMATEL分析

2.1"DEMATEL概念

決策試行與評價實驗室方法（Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）是20世紀70年代由美國學者 Fontela 和 Gabus 創建的，該方法是一種基于圖論和矩陣理論對復雜系統因素之間內在關聯關系進行分析的思維工具"[1]。

2.2"DEMATEL方法的應用步驟

2.2.1"確定直接影響矩陣K

邀請10名建筑工程領域專家對HT項目各影響因素之間的相對性進行打分。按照0～3分（0：無影響、1：輕度影響、2：中度影響、3：強烈影響）原則，形成直接影響矩陣K見式（1）。

K=（kij）m×n（1）

直接影響矩陣見表1。

2.2.2"綜合影響矩陣T

將直接影響矩陣各行進行求和，各行和的最大值取倒數后與直接影響矩陣相乘得到規范化影響矩陣N，再計算求得綜合影響矩陣T，公式如下

N=1max∑ni=1xijx（i，j=1，2，…，n）（2）

T=N（I-N）"-1（3）

式中，其中I為與N同階的單位矩陣。

2.2.3"影響度、被影響度、中心度和原因度

根據綜合影響矩陣，計算出影響度、被影響度、中心度和原因度。其中，影響度是綜合影響矩陣T各行值之和，表示各行對應要素對所有其他要素的綜合影響值，即影響度D，見式（4）、式（5）。被影響度是T的各列和之值，表示各列對應要素受到所有其他各要素的綜合影響值，即被影響度C，見式（6）、式（7）。中心度表示該因素在評價指標體系中的位置及其所起作用"[2]。要素i的影響度和被影響度相加得到該要素的中心度，記作Mi ，見式（8）。要素i的影響度和被影響度相減得到該要素的原因度，記作Ri，見式（9）。如果原因度大于0，表明該要素對其他要素影響大，稱為原因要素；反之，稱為結果因素。

Di=∑nj=1tij（i=1， 2， …， n）（4）

D=（D1， D2， …， DN）（5）

Ci=∑nj=1tij（i=1， 2， …， n）（6）

C=（C1， Cn， …， Cn）（7）

Mi=Di+Ci（8）

Ri=Di-Ci（9）

2.3"中心度和原因度計算

通過計算得到T、Ri、Ci，致因i對其他因素的綜合影響值與其他因素對i的綜合影響值之和Ri+Ci為中心度，其結果越大，表示該因素對HT建筑工程施工安全風險的影響越大，越應該得到重視。致因i對其他因素的綜合影響值與其他因素對i的綜合影響值之差Ri-Ci為原因度，其結果越大，表明該因素的關聯性越強，大于0的原因度稱為原因因素，小于0的原因度稱為結果因素。HT建筑工程施工安全風險的中心度與原因度見表2。

2.4"DEMATEL的結果分析

根據表2可知，在中心度方面，操作人員專業技術水平（X1）、機械設備維護與保養（X6）、安全方案管理（X12）、安全檢查及處理（X13）的數值比較大，說明這幾個因素對HT建筑工程的施工安全影響比較大，應予以高度重視，要保證專業技術人員持證上崗，堅決杜絕任人唯親。工程中安全管理人員也應該每天對員工進行安全提醒，時刻保持高度的安全防護意識。另外，從表2中的原因度數值可知：操作人員專業技術水平（X1）、材料質量可靠性（X5）、機械設備維護與保養（X6）、安全教育與培訓（X10）、安全方案管理（X12）、安全檢查及處理（X13）為結果因素，其中操作人員專業技術水平（X1）最容易受到其他因素影響，在工程建設過程中應該盡可能地保證其余環境穩定，以確保操作人員的技術水平充分發揮。原因度大于0的要素均為原因要素，會對其他因素造成影響，其中施工現場環境（X7）數值最大，對其他要素的影響最大，領導層應給予高度重視。

3"基于ISM的分析

3.1"解釋結構模型（ISM）的概念

解釋結構模型（Interpretative Structural Modeling Method，ISM）是將一個復雜系統分解為幾個子系統要素，通過實踐總結經驗，并結合計算機的使用，最終將復雜系統分解為一個多層次的遞進結構模型的過程"[3]。ISM模型具有直觀性優勢，對于系統影響因子之間的層級關系、因果關系、階梯結構呈現得一目了然。

3.2"ISM方法的應用步驟

3.2.1"建立鄰接矩陣和可達矩陣

根據兩因素之間是否有直接影響關系建立鄰接矩陣A=（aij）n×n。其中，aij=1表明兩元素之間存在二元直接關系；aij=0表明兩元素之間不存在二元直接關系。將鄰接矩陣A與單位矩陣I相加，并對其進行冪運算，如果矩陣M滿足式（10），則得到矩陣A的可達矩陣M"[4]，即

M=（A+I）"λ+1=（A+I）"λ≠（A+I）"λ+1（10）

3.2.2"構建多層遞進結構模型

ISM劃分層級的方法是根據最小生成樹的邊權值，將系統元素劃分為不同的層級。通常，層級較高的元素對整個系統的可達性影響較大，而層級較低的元素對整個系統的可達性影響較小。根據劃分的層級，將系統元素按照層級順序依次排列，構建多層遞進結構模型，由此可得建筑工程施工安全風險的表層致因、過渡層致因和深層致因，HT建筑工程施工安全風險因素多層遞進結構，如圖2所示。

3.3"基于ISM的結果分析

在ISM模型多層遞進結構中，層級較高的元素對整個系統的可達性影響較大，而層級較低的元素對整個系統的可達性影響較小。通過圖2可知，安全制度制定與落實（X11）位于最高層級，是HT建筑工程能夠安全竣工的基礎與保障；施工現場環境（X7）與氣候環境（X8）位于最低層級，是表層因素。其他因素位于過渡層。

4"基于MICMAC的分析

4.1"MICMAC模型的概念

結構方程（MICMAC）模型是一種全面綜合的層次分析技術，可以用于分析統計各因素間的依附關系，并以坐標軸的形式展示出來。橫坐標表示依賴性，縱坐標表示驅動力。

4.2"MICMAC模型的應用步驟

該模型的核心思想是通過可達矩陣A計算各因素之間的驅動力值和依賴度值。其將風險因素劃分為自治、依賴、關聯和獨立4類，明確不同層級致因的屬性特征"[5]，HT建筑工程施工安全風險MICMAC模型分析結果圖如圖3所示。

Di=∑nj=1tij（i=1， 2， …， n）（11）

Ci=∑nj=1tji（i=1， 2， …， n）（12）

4.3"基于MICMAC的結果分析

通過圖3可以得出系統內各個元素之間的依賴關系、關鍵元素，以及系統的穩定性和可靠性。該圖橫軸表示驅動力值，縱軸表示依賴度值，安全制度制定與落實（X11）和安全檢查及處理（X13）為獨立因素，這些因素具有相對獨立性和自主性，但它們的行為不會對其他因素產生直接或間接的影響。施工安全人員配備（X2）、現場人員安全護具佩戴（X3）和氣候環境（X8）為自治因素，這些因素具有相對的獨立性和自主性，它們的行為不直接依賴于其他因素的變化，這些因素通常具有自己的動力學和行為規則，可以自主地完成任務或實現目標，也可以依賴于其他因素的存在或行為。操作人員專業技術水平（X1）、材料質量可靠性（X5）、施工現場環境（X7）為依賴因素。機械設備選擇（X4）、機械設備維護與保養（X6）、道路環境（X9）、安全教育與培訓（X10）為關聯因素，這些因素之間存在直接或間接的相互作用和影響關系。它們之間的行為是相互依賴的，一個因素的變化可能會對其他因素產生直接或間接的影響。

5"結語

DEMATEL模型將HT建筑工程施工風險因素分為6個原因因素和7個結果因素，在6個原因因素中，操作人員專業技術水平（X1）、機械設備維護與保養（X6）、道路環境（X9）、安全教育與培訓（X10）的中心度數值較大分別為3.157、3.288、3.079、3.079，說明這幾項因素對HT建筑工程施工安全風險的影響比較大。ISM模型將HT建筑工程風險影響因素劃分為6個層級。第一層為施工現場環境（X7）和氣候環境（X8）；第二層為操作人員專業技術水平（X1）、機械設備選擇（X4）、材料質量可靠性（X5）、機械設備維護與保養（X6）、道路環境（X9）、安全教育與培訓（X10）；第三層為安全方案管理（X12）、安全檢查及處理（X13）；第四層為施工安全人員配備（X2）；第五層為現場人員安全護具佩戴（X3）；第六層為安全制度制定與落實（X11），清晰地區分了影響HT建筑工程施工安全風險的表層因素、過渡層因素、深層次因素。MICMAC模型將HT建筑工程施工安全風險因素劃分為獨立、關聯、依賴、自治4類。

基于以上研究結論，對HT建筑工程施工安全風險管理提出以下10點建議，以確保該工程能在規定期限內順利竣工。

（1）工程領導者應該根據原因因素做好風險源頭控制，建立合適的風險管理機制，制定相應的應急預案。

（2）針對員工的專業技術水平進行定期的培訓和考核，鼓勵員工參加行業培訓和認證，提高技術水平。建立激勵機制，對在工作中表現出色的員工給予獎勵和晉升機會，提高員工的工作積極性和職業發展空間。

（3）建立機械設備維護與保養制度，定期對設備進行檢查、保養和維修，確保設備的正常運轉。加強對設備操作人員的培訓，提高操作人員的維護意識和技能水平。

（4）在道路建設和交通運營過程中，加強環境保護措施，減少對自然環境的擾動和破壞。對道路周邊環境進行定期監測和維護，保持環境的整潔和美觀。對于人行通道和施工通道進行合理劃分，避免行人通道與施工通道交叉，保障人員安全的同時，也能夠保障工程運輸效率。

（5）定期開展安全教育活動，提高員工的安全意識和自我保護能力。對新員工進行安全培訓，確保他們了解安全操作規程和應急預案。對危險崗位的員工進行專項培訓，提高他們的安全技能和應急處理能力。定期組織安全演練和模擬演練，提高員工的應急響應能力。

（6）領導層應多加關注深層次致因即安全制度制定與落實，不能局限于關注表層的施工現場環境和氣候環境上，否則會出現無法從根本上解決問題的結果。

（7）施工安全人員配備、現場人員護具佩戴和氣候環境的驅動力值和依賴度值都比較小，說明這幾個元素相互關系簡單，比較容易管理，領導者應該優先管理。

（8）安全制度制定與落實（X11）、安全方案管理（X12）、安全檢查及處理（X13）這幾個因素的驅動力值較大，依賴性值較小，在ISM模型中可見這三個元素又為深層次致因，因此，對這些因素進行管理可以有效地減輕過渡層及表層致因因素的風險，領導者應該重點管理。

（9）機械設備（X4）、維護與保養（X6）、道路環境（X8）、安全教育與培訓（X10）這4個要素的驅動力和依賴度都比較大，說明這些因素對其他因素的影響程度較大，同時也受到其他因素的較大影響，領導者對待這些風險因素要進行細化管理。

（10）操作人員專業技術水平（X1）、施工現場環境（X7）這幾個因素的驅動力很小、依賴性很大，說明這幾個因素對HT建筑工程施工安全風險的影響主要是由其他因素所導致的，領導者在對待此類風險因素時，可以優先把工作重心放在其他風險因素上。

參考文獻

[1]孫永河，黃子航，李陽.DEMATEL復雜因素分析算法最新進展綜述[J].計算機科學與探索，2022，16（3）：541-551.

[2]陳陽.基于Dematel法的BIM安裝算量精度影響因素分析[D].武漢：湖北工業大學，2021.

[3]李爽.基于DEMATEL-ISM的裝配式建筑施工安全影響因素研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2022.

[4]李明柱，王文東，張智超.基于ISM與MICMAC的建筑施工風險因素研究[J].安全與環境學報，2022，22（1）：22-28.

[5]郭慧敏，成連華，李樹剛.基于DEMATEL-ISM-MICMAC的煤礦瓦斯爆炸致因研究[J].礦業安全與環保，2023，50（2）：114-119.

收稿日期：2023-12-04

作者簡介：

汪新宇（1971—），男，副教授，研究方向：數據建模及優化、創業管理與戰略管理、工程管理、財務管理。

宋喜玲（通信作者）（1994—），女，研究方向：工程管理。