基于ISM的建筑施工高处坠落事故因素分析*

李明柱 许晓灿

(吉林建筑大学经济与管理学院 长春 130118)

0 引言

现代建筑业的高速发展呈现出新的趋势，建筑结构复杂，作业环境苛刻，施工流动性大，施工复杂度逐年上升，因此对现场的安全管理工作提出了更高的挑战。随着持续深化的供给侧结构性改革，建筑业也在蓬勃发展，大范围的建筑业生产提供了大量的工作岗位，创造了庞大的社会效益，成为社会持续发展不可忽视的支柱产业。据建筑业统计年鉴显示，2019年全国建筑业企业总产值24.8万亿元，从业人数5 427.4万人，但在光鲜的数据背后，建筑施工安全事故却层出不穷，安全事故发生数量和事故死亡人数逐年上升，以住建部网站公布的事故数据为例， 2019年上半年，全国建筑施工生产共发生安全事故382例，其中高处坠落事故201起，占比53%，死亡460人，是发生频率最高的一类事故，因此有必要对高处坠落的事故致因进行研究，以便控制事故发生的内在致因，减少事故的发生频率。

张明轩等[1]使用FTA模型对高处坠落事故进行分析，计算各事故的重要度和发生机理，指导预防高处坠落事故的发生。赵金娜等[2]基于脆性理论，结合AHP方法得出主要脆性源。刘勇等[3]通过对高处施工建立复杂系统分析，构建了AHP模糊综合评价模型，弥补了传统分析方法的局限和不足。郑霞忠等[4]通过统计152起事故调查报告，修订了HFACS框架，提出了预防事故的人因干预策略。张洪、孙世梅等[5-6]采用行为安全“2-4”模型研究典型的高处坠落事故的行为原因，建立了原因分析模型。张卫等[7]运用DEA方法，分析与高处坠落事故密切相关的安全投入效率。使用不同的分析方法分析高处坠落事故的成因可以从多个角度了解事故，本文通过分析高处坠落安全事故的致因因素和外部社会环境影响因素，使用ISM构建层次关系，可以更好地找出关键因素，提出针对关键因素的预防措施，发挥关键的管理作用。

1 解释结构模型

解释结构模型(Interpretative Structural Modeling，简称ISM)是J·华费尔特在1973年为了分析经济系统而开发的分析方法，可以解决复杂的系统问题。引入ISM对建筑事故分析可以将繁多的思想和看法转换为具有良好结构关系的模型，目前这种分析方法已经被广泛应用在安全、经济、社会等领域的各个方面，特别适用于变量众多、关系复杂的系统分析。

通过对收集到的调查报告进行统计分析，提取出其中蕴含的致因因素，可以发现导致高处坠落事故的因素有很多，各种因素相互影响，关系复杂，本文引入ISM研究方法，通过系统研究，找出导致事故发生的深层次原因，有助于分析事故发生的管理缺陷，并据此提出可行的预防措施，削减由于事故引发的社会不良影响和财产损失，提高企业管理水平。

ISM建模步骤如下：

(1)建立系统要素表S。分析高处坠落事故的致因因素，将所要研究的系统因素Si整合，建立系统要素表S={S1,S2,S3,…，Sn}。

(2)建立邻接矩阵A。A={aij}n×n，用来描述相关因素的关系，通过转换可以将感性的描述转换为理性的数字表示，这个过程需要一个转换的说明，因此元素aij具有如下定义：

(3)生成可达矩阵。将邻接矩阵A与单位矩阵I相加，对构造矩阵(A+I)进行幂运算，直至得到符合公式M=(A+I)n+1=(A+I)n≠…≠(A+I)1，n=1,2,3…，n的结果。矩阵M=(A+I)n称为可达矩阵。一些复杂的邻接矩阵一般是通过计算机辅助计算求取。

使用M，求解可达集R(Si)、前因集A(Si)以及他们的交集共同集C(Si)=R(Si)∩A(Si)。

对系统进行层级划分，当R(Si)=C(Si)时，此时Si被称为第一层要素，将第一层在要素中去除，以此推导出剩余要素的首层，直至划分出所有层次，将各层要素从高到底排列，即得到所有要素的层级划分。

(4)解释结构模型构建。依据A、M各要素之间的联系，对产生的层级进行划分，通过对不同层级的种类进行分析，可以绘制出系统层次结构图，最终创建为ISM模型，完成复杂的事故原因分析。

2 高处坠落致因因素提取

采用案例分析的方法，从全国各省市应急管理局网站查询公开的建筑施工高处坠落事故调查报告，时间范围为2017—2020年，主要统计调查报告中涉及到的致因因素。在此范围内筛选出79例典型的建筑施工高处坠落事故案例，对事故调查报告涉及的事故原因关键词进行提取，可以列出17种致因因素，在此基础上通过文献分析[8]，合并近似因素，最终确定了13种因素作为最终要素，因素编码及词频统计如表1。

表1 高处坠落事故致因因素频率统计

在高处坠落的事故原因中人的因素和管理因素是占比最大的两类，表明人和管理因素是预防此类事故发生所要重点防控的类别。人的因素中，作为直接原因的不安全操作S1的比例最大，其次为未正确使用安全防护装置S2；物的因素中，频率呈现最高的是安全装置缺失S6；在安全管理中，作为间接原因出现频率较高的是安全管理不到位S9，安全教育培训不到位S11；环境因素在直接和间接原因中均有出现；其他因素主要是出现在间接因素中的相关部门监督管理不到位S13。从上述分析来看，直接原因主要体现在人和物的因素，来自施工现场直接管理，间接原因是管理和其他因素，来自于企业自身的管理水平和外部政府的监管。

3 高处坠落事故ISM模型构建

3.1邻接矩阵

由上述获取到的高处坠落事故致因因素构造邻接矩阵A:

3.2 可达矩阵

通过公式M=(A+I)n+1=(A+I)n≠…≠(A+I)1计算可达矩阵M，当r=4时，求得可达矩阵:

3.3 区域划分

以求得的M为基础，划分R(Si)、A(Si)以及C(Si)，见表2。

表2 可达集、前因集和共同集

3.4 层级划分

通过对元素划分层级，可以将13个致因因素分为6个层级，见表3。

3.5 解释结构模型

依据表3层级划分的结果及矩阵显示的各要素相互关系综合分析，绘制高处坠落致因的系统层次结构图，展现要素之间的结构关系如图1。将绘制的图1转化为最终的ISM模型，见图2。

图1 系统层次结构

图2 解释结构模型

表3 层级划分

4 高处坠落事故因素的层级分析

依据解释结构模型可以将高处坠落安全事故致因因素划分为3个大的方面[9]，第1，2，3层是浅层因素，第4，5是中层因素，第6层是深层因素，从各层要素的相互关系来看，浅层次原因主要为人的不安全操作和设备故障，从结果分析来看这两项通常为直接因素，而人的不安全操作又与作业环境、安全装置缺失、未正确使用安全防护装置以及技术交底不到位有关，其中工人的安全意识淡薄是影响正确使用防护装置和产生不安全行为的深度因素。设备故障则是由机械设备管理不到位所影响。

中层因素体现的是安全管理制度缺失和安全管理不到位之间的相互影响关系，而这两项又影响安全教育培训不到位，相应的，提升从业单位的安全管理水平和健全安全制度可以促进工人的人身安全和提高机械设备的维护能力。

深层要素主要是体现出相关部门的监督管理对高处坠落事故的作用是深层次的，社会的监督和行政上的监管有助于提升企业安全管理水平，可以考虑引入信息化管理，更加公开透明的处理建筑业安全管理信息，对于安全的影响是十分重大的。

5 结论

(1)本文通过对79份建筑施工高处坠落安全事故调查报告的统计分析，经过文献分析合并近似因素最终得出13种高处坠落致因因素。

(2)分析调查报告中直接和间接因素对于高处坠落不同程度的影响，发现施工人员的不安全行为和物体的危险状态是造成事故的重要原因，为安全管理提供重点对象。

(3)使用解释结构模型分析了高处坠落事故的致因因素相互间的作用关系，将致因因素分为三大方面，揭示因素间的层次关系，表明深层因素是影响事故的重要原因，为安全管理提供了需要加强的方向。