层次分析法在建筑施工现场临时用电安全管理中的应用★

谭 翀 叶黎明 张 亮 丁 熊 白瑞鑫

(湖南科技大学资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭 411100)

1 概述

建筑施工临时用电具有设备设施露天布置、电路系统临时性的特点。建筑业是安全事故频发的行业，建筑五大伤害事故中，用电伤害占据很大部分。据建设部统计，每年在触电事故中死亡人数占事故死亡总人数的17%～20%[1]。触电事故死亡人数如此之多与建筑施工临时用电自身的一些特点有着密切关系。由于建筑施工现场临时用电电压有时高达380 V，发生触电事故时，人员伤亡情况一般都比较严重，由于临时用电而引发的火灾，更加会引发大规模的人员伤亡及财产损失[2]。

建筑施工企业针对施工过程中临时用电安全管理工作所使用的方法以及所采取的措施多为以往经验的总结，部分管理方式已无法达到预期效果。加之施工管理人员及作业人员安全用电意识淡薄，才使得建筑施工过程中的触电事故频发。文章运用层次分析法对湘潭市某建设项目施工现场临时用电安全展开研究，通过各影响因素之间的权重比较，得出其主要因素，为制定具有针对性与可操作性的临时用电安全管理措施提供依据。

2 模糊层次分析模型构建

层次分析法(Analytic Hierarchy Process)简称AHP[3],是基于系统科学理论研究成果而诞生的一种处理实际问题的方法。用层次分析法作系统分析时，首先要把问题层次化。根据问题的性质和所达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，以这些因素间的相互关联与隶属关系为依据，将它们聚类组合，形成一个递阶、有序的层次分析模型，并最终把系统分析归结为最低层(供决策的方案措施等)相对于最高层(总目标)的相对重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题[4]。其基本步骤如下：

建立递阶层次结构→两两比较构造判断矩阵→确定权重集→进行一致性检验。

2.1 建立层次结构模型

所谓层次分析模型的建立过程，就是寻找模型与研究对象之间的共有特征，在建立模型时应尽可能多的以研究对象的特征为依据，这样得出研究结果往往更符合实际情况。首先，对研究对象做大致的分析，根据是否具有某些特征把问题涵盖的因素归类成组，然后再把它们所共有的特征作为系统中新层次中的一些因素；而这些基本因素自身也依据共有特性与其他处于新层次中的因素一起组合形成更高层次的因素，直至最终形成单一的最高因素，该因素通常被视为决策分析的目标。这样即构成由最高层、若干中间层和最低层排列的层次分析结构模型[5]。

2.2 构造数值判断矩阵

在层次分析中，可根据专家对各元素之间重要度的评判结果结合标度表中的数值，构造表示各元素之间重要度关系的数值判断矩阵，1-9位标度法以及各数值所表示的含义如表1所示。

表1 1-9标度以及其含义

2.3 各因素相对权重的计算

为了确定指标层各因素的相对重要程度，需要求出准则层每个因素相对于目标层的相对权重[6]，就是将准则层每个因素对于总目标予以量化，同时求出各指标层各因素的相对权重，再计算最大特征值。数值判断矩阵最大特征值计算方法如下：

1)将数值判断矩阵的每一列进行归一化：

(1)

其中，Aij为数值判断矩阵A中的第i行第j个元素；Akj为第k列第j个元素；且判断矩阵一定满足i=k,即矩阵A为方阵。

2)将每一列完成归一化后的判断矩阵按行求和，再求均值得：

(2)

3)计算数值判断矩阵的最大特征值λmax：

(3)

其中，[AWi]i为矩阵A和其权重矩阵的乘积。

2.4 一致性检验

为了确定权重排序是否科学合理，还需要对特征向量进行一致性检验。所谓一致性是对计分合理与否的一个评价指标[5]。如若检验通过，特征向量即为权重向量；如若检验未通过，则需要对判断矩阵作出适当修改直至取得令人信服的一致性为止。

检验一致性需引入一致性指标CI和一致性检验系数CR。其计算公式如下：

(4)

(5)

其中,RI为随机性指标，其数值如表2所示。

表2 RI随机一致性表

2.5 重要度评判

对通过一致性检验的权重结构进行分析，采取专家评判法对各个因素的重要程度进行确定。最后针对准则层中的所有影响因素提出相应的措施对策。

3 评价实例

3.1 项目概况

湘潭市某建设项目位于湘潭市岳塘区，项目总占地面积178亩，总建筑面积45万m2，其中商业面积14多万平方米，分为A，B，C，D，E，F区。该项目承诺确保市级安全文明示范工地，力争达到全员无人身重大伤亡事故，轻伤事故控制在1‰以内的目标。

3.2 临时用电安全指标体系

以湘潭市某项目的临时用电工程为研究对象，建立临时用电安全的层次结构模型如图1所示。在该模型中，临时用电的安全是目标层，它是由准则层用电人员、设备、环境以及安全管理所决定的。其中，人员的指标层有安全意识、安全用电知识和个人安全防护；设备的指标层有配电系统、保护接零系统、漏电保护系统、配电线路、用电设备适配、安全设施可靠性和消防设施；环境的指标层有电气设备的运行环境、供电布局和气象条件；安全管理的指标层有安全组织、安全规章制度、安全责任制、安全教育、安全技术交流和安全检查。

3.3 构造判断矩阵

采用专家打分法针对该项目建立的模型进行打分，邀请对临时用电风险认识颇为深刻的相关专家10人，根据专家自身专业知识与经验对该项目临时用电危险性指标进行评价，得出各因素之间重要程度两两比较的结果。最终以该结果为依据构造判断矩阵。

对于准则层中人员因素B1与环境因素B3的比较结果如表3所示。

表3 1-9标度以及其含义

根据专家打分的结果可知人员因素B1比环境因素B3明显重要。按此方法可得准则层其他因素之间比较的重要性程度。湘潭市某项目施工现场临时用电危险性A的各准则层指标的安全矩阵A-B如表4所示。

表4 A-B判断矩阵

同理亦可得指标层与准则层之间的B-C判断矩阵，在此不一一列出。

3.4 各因素相对权重计算

使用算术平均法计算A-B矩阵的权重向量：

利用式(1)将矩阵进行按列归一化处理得：

利用式(2)将经过归一后的矩阵行平均得：

利用式(3)计算矩阵的最大特征值：

故判断矩阵A-B的最大特征值为4.004 2。

3.5 检验一致性与权重排序

利用式(4)对所得结果进行一致性检验：

根据表2查得当n=4时的随机一致性指标RI=0.89，故：

因此判断矩阵满足一致性，所求的权重是具有科学性与合理性的。同理可得其他临时用电危险性评价指标的一致性检验结果，在此不一一列出。

依据所求结果可知，使用层次分析法对湘潭市某项目施工现场临时用电危险性进行分析的判断矩阵都满足一致性，这表明通过专家打分法所得的判断结果是可以被接受的。因此，危险性评价指标体系中各因素所占的权重是客观公正的。将所求得的湘潭市某项目施工现场临时用电危险性评价各指标的权重进行总排序，结果如表5所示。

表5 湘潭市某项目施工现场临时用电危险性评价各指标权重排序

3.6 分析各因素重要度

对所求得的权重结果进行排序后，通过专家根据各因素的权重值而划分的影响因素重要程度区间，对各个因素的重要程度(如表6所示)进行评判。

表6 重要程度划分

根据表6中的重要程度划分区间，对湘潭市某项目施工现场临时用电危险性评价的层次结构模型中各指标层因素进行分析，结论如下：

1)对于人员因素B1：安全意识(0.087 3)、安全用电知识(0.174 7)和安全防护措施(0.087 3)都属于主要影响因素。

2)对于设备因素B2：消防设施(0.011 4)属于其他影响因素，配电系统(0.035 2)与用电设备适配(0.044 7)、安全设施可靠性(0.028 2)、漏电保护系统(0.070 1)、保护接零系统(0.067 0)属于次要影响因素，配电线路(0.089 7)属于主要影响因素。

3)对于环境因素B3：气象条件(0.008 5)属于其他影响因素、工作环境(0.015 9)与供电布局(0.044 5)都属于次要影响因素。

4)对于安全管理因素B4：安全教育(0.024 5)、安全技术交底(0.024 5)、安全规章制度(0.046 6)与安全责任制(0.046 6)都属于次要影响因素，安全组织(0.084 7)属于主要影响因素。

3.7 临时用电风险控制对策

根据湘潭市某项目施工现场临时用电危险性评价的结果，施工现场的临时用电工程应注意的问题如下：

1)人的不安全行为是导致事故发生的重要因素，而人的不安全行为往往是由于安全意识淡薄，安全知识缺失等因素造成的[7]。所以，加强用电安全教育，提高用电人员的安全意识，丰富安全用电基本知识对于防止临时用电事故的发生至关重要。

2)完善的安全组织是安全管理的前提和基础，特别是针对临时用电工程而言，完善的管理制度能减少临时用电事故发生的概率。

4 结语

本文以湘潭市某项目施工现场临时用电危险性为研究对象，采用了层次分析法构建危险性评价指标体系，根据专家打分法的结果确定了表示各影响因素之间重要程度关系的数值判断矩阵，从而确定了各影响因素的权重。结果显示在准则层因素中施工人员的安全用电知识是湘潭市某项目施工现场临时用电危险性高低的主要影响因素，针对这一问题提出了临时用电风险管理对策，可供施工企业加强临时用电风险管理工作提供参考。