基于FTA_IAHP对建筑设备安装工程的安全评价

郭福雁，莫睿东，王 悦，王 宁

（天津城建大学 控制与机械工程学院，天津 300384）

建筑设备安装工程是一项复杂的工程，在施工过程常常与其它工种同时作业，且施工密度较大、施工环境较为封闭和施工空间较小；在设备安装过程中，往往需要进行导管之间的焊接等专业水平要求较高的操作.因此，建筑设备安装工程具有施工周期相对较长、施工环境复杂和施工专业水平要求高等特点[1]，在施工过程中安全事故时有发生.目前，我国学者在建筑设备安装工程安全评价方面的研究较少，大多建筑设备安装施工企业对施工安全管理也仅限于对施工现场的整治和检查工作，对其下属施工现场的安全评价，也多由一些专家及现场安全员凭经验得出结果，既缺乏科学性，又有很大的局限性.如果能够通过构建建筑设备安装工程安全评价体系，实现对建筑设备安装工程安全进行全面、科学的评价，将有效预防事故的发生，从而减少财产损失和人员伤亡.

1 事故树法与区间层次分析法的综合

传统的施工安全评价主要使用安全检查表法，这种方法虽然简单、方便，但是有可能会忽略某些关键指标.常用的安全评价方法有安全检查表法、危险指数法、预先性分析法、事故树法、区间层次分析法等，其中，事故树法可从结果到原因对事故发生进行有向逻辑的描绘，将特定事故与各层原因之间用逻辑门符号连接起来，形成树形图；而区间层次分析法适用于多目标、多层次、多因素的复杂系统安全评价，还能合理地处理专家判断指标权重的不确定性.

因此，笔者将事故树法与区间层次分析法相结合应用于建筑设备安装工程安全评价中.依据GB/T 27921—2011《风险管理风险评估技术》[2]可知，层次分析法不适用于风险识别.所以，在利用层次分析法构建评价体系前，引入事故树方法全面、系统地识别出危害施工安全的基本事件，并对事故树的基本事件进行大致归纳，最后利用层次分析法构建建筑设备安装工程安全评价体系.为克服传统层次分析法采用点值来描述专家判断的缺陷，应用区间层次分析法对建筑设备安装工程安全进行评价，该方法运用模糊数学中的区间数代替传统层次分析法的点值，以此表征专家评价的不确定性，使评价更加客观合理.

2 建筑设备安装工程事故树分析

从风险识别角度出发，运用事故树法对建筑设备安装工程施工事故进行分析.根据查阅施工企业事故记录、职业病记录和询问对施工现场作业有经验的人员，可知建筑设备安装工程施工事故主要有触电、设备伤害、高处坠落和火灾四种事故.构建建筑设备安装工程施工事故为顶上事件的事故树，对造成事故的原因因素进行归纳辨识，按照由果及因、自上而下的推理分析，全面、系统地识别出危害施工安全的基本事件[3-6].构建建筑设备安装工程施工事故树如图1所示.

图1 建筑设备安装工程施工事故树

3 构建建筑设备安装工程安全评价体系

通过建筑设备安装工程施工安全事故为顶上事件的事故树，针对上述四种主要事故进行事故树分析.事故树模型的基本事件大致可以归纳为人员因素、物品因素、管理因素以及其他因素四类基本因素.

对所有基本事件进行归纳分析时需要注意，有些基本事件是可以归纳到多个评价指标中的.如“酒后作业”一方面可以归为人员因素；另一方面也有可能是因为安全培训教育不到位，使得安全意识不强造成酒后作业的现象发生，因此，又可将其归为管理因素.基于上述分类方法，运用层次分析的原则对建筑设备安装工程施工事故的影响因素进行分类、归纳和分析，构建建筑设备安装工程施工安全评价体系，如图2所示.

图2 建筑设备安装工程安全评价体系

4 区间层次分析法

在运用传统层次分析法求权重时，由于主观因素的复杂性，专家很难提供一个精准的值来表述，或多个专家构造某一个判断矩阵，允许存在一定范围的差异，而更倾向于提供一个区间.运用区间层次分析法构造判断矩阵是采用模糊数学中的区间数替代传统AHP的点值，从而解决了专家对指标权重无法精确统一的问题.目前，计算方法有区间数特征根（IEM）、区间数梯度特征向量法和最优传递矩阵法[7].为了使计算过程简洁和结果精准，本文采用区间数特征根法对判断矩阵的权重进行求解.

设A=（aij）n×n区间数判断矩阵，即记相应地，对区间数向量 x=（x1，x2，…，xn）T，即

在应用区间特征根法时，运用区间数与特征根运算的3个基本定理，得到求解区间权重向量的计算方法——特征根法.计算步骤如下[8]：

（1）分别求出A+、A-的最大特征根所对应的具有正分量的归一化特征向量x+、x-；

（3）求解区间权重向量 W=[kx-，mx+]；

（5）得到各层指标的权重，按照传统AHP计算规则，求出指标层对目标层的综合权重值.

5 建筑设备安装工程安全评价体系计算分析

根据建筑设备安装工程安全评价体系的层次结构和传统AHP法的9标度法，设计调查问卷，将20份调查问卷发放给安全评估专家、施工安全检查员、设备安装工程施工人员等经验丰富的相关人员.通过整理收回的调查问卷，若指标两两比较不一致的标度，则采用区间数替代点值.如专家们对人员因素和物品因素进行比较时，12个专家认为标度是5，8个专家认为标度是4，则可以用区间数[4，5]表示.由此方法得到准则层对目标层的区间判断矩阵，见表1.可求出A-和A+归一化特征向量为

表1 准则层对目标层区间判断矩阵

再根据步骤 2 公式可求出 k=0.948，m=1.013；将 x-、x+、k、m代入步骤3的公式，则可求出准则层对目标层区间判断矩阵的区间权重向量为

由步骤4公式求出

W=（0.271，0.125，0.544，0.042）T，并进行归一化处理，得到准则层对目标层的权重向量为

W′=（0.276，0.127，0.554，0.043）T

同理，依据上述计算步骤可以求出指标层对准则层的区间权重向量，见表2-5.

由表2-5可得指标层对准则层的权重向量分别为

表2 人员因素指标下区间判断矩阵与权重区间

表3 物品因素指标下区间判断矩阵与权重区间

表4 管理因素指标下区间判断矩阵与权重区间

表5 其他因素指标下区间判断矩阵与权重区间

依据建筑设备安装工程安全评价层次结构体系和传统AHP计算规则，可以得到指标层各个指标对目标层的综合权重值，见表6.

表6 指标层各个指标对目标层的综合权重值

6 建筑设备安装工程安全性分析

综合权重值的大小可反映各个指标对总目标的影响，其值越大，影响程度越大.由表6可知，综合权重值的大小依次为 C31＞C11＞C32＞C23＞C13＞C33＞C22＞C12＞C43＞C21＞C42＞C41，其结果与建筑设备安装工程施工的实际安全情况基本相符，即对影响建筑设备安装工程安全最大的4个指标为安全教育和培训、安全意识和行为、安全检查和安全用品.建筑设备安装工程施工企业，不但要加强对员工相关安全知识的教育，强调安全的重要性；还应对员工培训使用新型施工工具的方法，如移动式操作平台、电缆桥架立柱稳定器等.高层管理人员应根据建筑设备安装工程施工特点，制定出科学、合理、高效的安全管理制度，并引导施工人员高度重视，严格要求施工人员遵守相关的安全施工管理制度；施工人员也应自觉参加安全知识教育和培训，熟记企业制定的各项安全管理条例，熟练掌握安全操作技能，增强自身的安全意识，杜绝危险行为；安全管理部门应定期对施工现场进行安全检查，发现危险源及时处理，发现施工人员有危险行为应及时制止，要对其进行教育并警告，施工单位应统一为施工人员采购质量合格的安全用品，并按要求佩戴齐全方可进入施工现场.

7 结论

结合事故树法和区间层次分析法，对建筑设备安装工程进行安全评价.为解决层次分析法不能进行风险识别的问题，在构建评价体系前，运用事故树法，对组成建筑设备安装工程施工的四种主要事故进行分析，得出危害施工安全的基本事件；另外，在传统的层次分析法基础上引入模糊数学中的区间数，解决了专家构造判断矩阵的不一致性和模糊性.根据区间层次分析的计算结果和施工安全性分析，对高层管理人员、安全管理部门和施工人员三者提出严格的安全要求，采取切实可行的安全措施，从而提高施工安全管理水平.