电力建设工程施工过程风险的可拓优度评价

陈彦光 ，陈海群 ，高崇阳

(1.常州大学环境与安全工程学院，江苏 常州 213164；2.中国石化南京工程公司，江苏 南京 211100)

电力建设工程施工(以下简称电建工程施工)是一个多工序、高风险、立体交叉、连续作业的系统工程。电建工程施工的特点决定了在其施工过程中，各种危险因素相互交织，工伤事故屡见不鲜，人身和财产安全无法得到保障。2016年11月，江西丰城发电厂电建工程施工过程中发生了特别重大事故[1]，直接导致74人死亡、2人重伤，是我国建国以来最大的电建工程施工事故。如何对电建工程施工过程进行风险评价，从而减少重大事故的发生，已经成为相关学者们关注的热点问题。

目前国内外学者对于电建工程施工过程进行风险评价的方法主要有贝叶斯法[2]、解释结构模型[3](Interpretative Structural Modeling,ISM)法、模糊层次分析法[4]、风险链[5]法等。这些评价方法和模型的侧重点各不相同，但总体上来看，大多是定性评价方法，缺乏定量风险评价方法的探索。鉴于此，本文运用可拓优度法[6]对电建工程施工过程的风险进行研究，主要通过建立物元模型，形式化、定量化地对电建工程施工过程进行风险评价，并综合运用层次分析法和改进的熵权法确定各风险因素的综合权重，利用关联函数确定风险等级。本研究为电建工程施工过程的风险评价提供了新思路。

1 构建电建工程施工过程的风险评价模型

1.1 电建工程施工过程的风险分析

电建工程施工过程的风险因素大致集中在三个阶段，分别为土建施工阶段、设备安装阶段和设备调试阶段。本文将这三个阶段的风险因素归纳为电建工程施工过程的三个方面，即施工保障、施工环境和施工管理。其中，施工保障中的风险因素主要存在于主客观因素中，包括员工自身因素和设备设施因素；施工环境中的风险因素主要指施工现场、自然环境、社会环境中的风险因素；施工管理中的风险因素主要存在于施工程序、员工资质等方面。

1.2 电建工程施工过程风险评价模型的建立

首先，收集并分析了国内相关标准[7-8]和国家能源局安全司公布的2006—2016年80起电建工程施工人身伤亡事故，总结出电建工程施工事故主要分为5类，分别是高坠事故、触电事故、坍垮塌埋压事故、打击挤压事故、火灾烧烫窒息事故；然后，利用Bow-tie模型[9]向前可以追溯事故发生的原因，向后可以挖掘事故后果的特点，深入分析每一起事故，从中找出影响电建工程施工过程的25个风险因素，忽略对施工过程影响较小的风险因素；最后，结合实际“电建工程施工过程风险因素的安全检查表”，确定其风险评价指标体系，详见图1。

图1 电建工程施工过程风险评价指标体系Fig 1 Risk evaluation index system of power construction process

2 电建工程施工过程风险的可拓优度评价流程

可拓优度评价法是可拓学中一种综合评价方法，该方法适用范围广[10-12]，通过引入关联函数既能用来定量地说明元素具备某种性质的程度，又能很好地考虑系统量变和质变的过程。在电建工程施工过程的风险评价中引入可拓优度的思想，可以使评价结果更贴近实际，具体风险评价流程如下。

2.1 确定风险评价指标

基于上述建立的电建工程施工过程风险评价指标体系，确定风险评价指标的集合为：准则层A={A1,A2,A3},指标层B={B1,B2,…,B15}。

2.2 确定经典域和节域

根据设定的风险等级标准，将电建工程施工过程的风险划分为y个风险等级，则经典域可表示为

(1)

式中：N0j为施工过程的风险等级；V0jk为风险等级j在第k个评价指标的值域；(a0jk，b0jk)为评价指标Bk取值范围的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

节域表示为

(2)

式中:Np为物元系统中施工过程风险等级的全体；Vpk为评价指标Bk的值域;(apk，bpk)为评价指标Bk取值范围的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

2.3 确定待评价物元

待评价物元可表示为

(3)

式中:N为施工过程的风险等级；Vk为N所能得到的评价指标Bk的量值，其中k=1,2,…,n。

2.4 计算风险评价指标的关联度

电建工程施工过程风险评价指标关联度的计算公式为

(4)

|V0jk|=|b0jk-a0jk|(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n)。

式中：δ(Vk,V0jk)为量值Vk与V0jk区间的距;δ(Vk，Vpk)为量值Vk与Vpk区间的距。距是用来刻画点与区间的位置关系的。

2.5 确定评价指标的综合权重

2.5.1 层次分析法[12]确定评价指标的权重

本文采用层次分析法(AHP)确定评价指标的权重，具体步骤如下：

(1) 根据两两比较的标准和判断原理，运用模糊数学的方法确定标度，见表1。

表1 “1～9”标度

(2) 构造判断矩阵R=(aij)n×n(i,j=1,2,…,n)。

(3) 对判断矩阵R进行一致性检验，其检验公式为：CR=CI/RI，其中：CI为一致性检验指标，CI=(λmax-n)/(n-1)(n为判断矩阵的阶数，λmax为判断矩阵的最大特征根)；RI为平均随机一致性指标，与判断矩阵的阶数n有关[13]，RI取值见表2。当CR<0.1时，一般认为R的一致性是满足要求的。

表2 平均随机一致性指标RI的取值表

(4) 计算评价指标的权重：在判断矩阵满足一致性检验的条件下，可求得各评价指标的权重w。

2.5.2 改进的熵权法确定评价指标的熵权重

假设有m个电建工程，n个评价指标，构造原始数据矩阵为：R=(ruv)m×n(u=1,2,…,m;v=1,2,…,n),采用改进的熵权法确定评价指标熵权重的具体步骤如下：

(1) 评价指标进行标准化后，得出第v个评价指标下的第u个电建工程的比重：

(5)

(2) 采用下式计算评价指标的信息熵：

(6)

(3) 利用评价指标的信息熵，利用下式计算评价指标的熵权重：

(7)

式中：ωv为各评价指标的熵权重。

利用公式(7)计算评价指标的熵重时，当评价指标信息熵值Ev趋近于1时，不同评价指标的微小差别有可能引起熵权值变化较大。为了有效解决此类问题，对公式(7)进行了改进，改进的计算公式如下：

(8)

2.5.3 距离函数确定评价指标的综合权重

为了使层次分析法与改进熵权法计算得到的指标权重间的差异程度及其相应的分配系数差异一致，本文采用距离函数计算评价指标的综合权重。假设对于某评价指标h，层次分析法与改进熵权法的研究距离为d(wh,ωh)，两者的权重分配系数为α和β，专家建议β>α，则有：

(9)

d(wh,ωh)2=(α-β)2

(10)

对于评价指标h的综合权重λh，其值为上述两者权重的线性加权，即λh=αwh+βωh。

2.6 计算评价指标的优化关联度

为了获得最合适的优度，需要将各评价指标的关联度Djk进行规范化处理，从而得到评价指标的优化关联度djk，其计算公式为

(11)

2.7 计算评价指标的综合加权关联度，并确定电建工程施工过程的风险等级

电建工程施工过程风险物元N关于等级j的综合加权关联度Kj(N)的计算公式为

(12)

式中:λk为k列指标的综合权重；Kj为关联度Kj(N)中的最大值，即Kj=max{Kj(N)，j=1,2,…,m}，依此可判定电建工程施工过程物元N所属的风险等级。

3 实例应用

本文以N工程公司下属的电建工程项目部为研究对象，首先制定“电建工程施工风险AHP评价问卷”，邀请10名有5年以上安全教学与管理经验的专家(其中项目安全主任5人，项目经理4人，安全专业教授1人)进行问卷调查，共回收问卷10份，问卷回收率为100%；其次，根据图1制定“电建工程施工过程风险因素的安全检查表”，依据此表，邀请3名安全专家对该公司下属的5个电建工程项目风险评价指标进行打分，打分标准采用“1～9”模糊评价标准，其中1表示最差，程度随数字递增，9表示最好；最后，取专家打分的均值作为该指标的最终得分，详见表3。

表3 电建工程施工过程风险评价指标的得分结果

3.1 确定电建工程施工过程的风险等级

根据国家规定的《建筑施工安全检查评分标准实施指南》[15]、《电力建设工程施工安全监督管理办法》[8]以及实际电建工程施工过程安全检查的具体情况，将电建工程施工过程的风险等级划分为严重不安全、不安全、较安全、安全4个等级，见表4。

表4 电建工程施工过程的风险等级

3.2 某电建工程施工过程风险的可拓优度评价

本文以该公司某电建工程项目部为例，将专家对该项目各风险评价指标的打分结果进行标准化处理[16]，并将各专家打分结果经标准化处理后的平均值作为各评价指标的风险评价值，见表5。

表5 专家打分经标准化处理后的各评价指标的风险评价值

本文对该电建工程施工过程风险的可拓优度评价过程如下：

(1) 根据表4，将电建工程施工过程4个风险等级的取值范围作为经典域，以A1施工保障准则层为例，根据公式(1)、(2)、(3)分别确定经典域R0j、节域Rp、待评价物元R如下：

(2) 根据公式(4)计算B1～B5评价指标的关联度，依据公式(11)计算B1～B5评价指标的优化关联度，其结果见表6。

(3) 对《电建施工风险AHP评价问卷》进行分析，得到电建工程施工过程风险因素的AHP权重；利用公式(5)～(8)确定评价指标的熵权重；利用公式(9)、(10)计算得α=0.12，β=0.88，最终确定评价指标的综合权重，其结果见表7。

表6 某电建工程项目施工保障准则层A1各评价指标的关联度和优化关联度

表7 某电建工程施工过程风险因素的权重

(4) 依据公式(11)和(12),可计算得到A1(施工保障准则层)风险因素的优化关联度和加权关联度；同理，可计算得到A2(施工环境准则层)和A3(施工管理准则层)风险因素的优化关联度和加权关联度，其结果见表8。

(5) 再利用公式(4)～(12)，计算得到该电建工程施工过程不同风险等级对应的综合加权关联度(见表9)，并确定风险等级。

表8 某电建工程施工过程准则层风险因素的优化关联度和加权关联度

表9 某电建施工过程不同风险等级对应的综合加权关联度

可拓优度评价约定，综合加权关联度计算结果为正值即为最终评价风险等级[17]。由表9可知，该电建工程施工过程风险因素的综合加权关联度为0.81，说明该电建工程施工过程整体的风险等级处于较安全状态。但由表6可知，在施工保障A1准则层中，三宝四口防护执行率和设备设施维修保养两者的风险等级处于不安全状态，建议在施工过程中：①鼓励员工互相监督，并施行奖励机制，张贴显著安全标识；②提高设备设施维修保养人员的认识水平，健全设备设施维修保养制度，提倡精细化设备设施管理[18]。

4 结 论

本文采用距离函数将层次分析法和熵权法结合确定评价指标的综合权重，克服了单一权重系数确定方法的局限性，使评价方法更具客观性和准确性。率先将可拓优度法应用于电力建设工程施工过程的风险评价中，分析了影响施工过程的风险因素，并建立了电力建设工程施工过程风险评价指标体系，从施工保障、施工环境、施工管理三个方面对实际的电建工程施工过程进行了风险评价，既得到了整体风险等级，又能依据信息反馈识别安全隐患，对提高电建工程施工过程的本质安全具有重要的指导意义。