装配式建筑安全风险评价研究综述

游弘正 孙峤 吕苒

(大连大学建筑工程学院 辽宁大连 116000)

近年来，随着我国“建筑工业化”发展方向的确立，装配式建筑因其节能环保、施工效率高等优势而受到大力推广。目前，我国装配式建筑仍处于发展的初级阶段，因施工技术和管理规范等不成熟问题，导致装配式建筑在生产、运输及施工阶段存在比传统现浇式建筑施工过程中更多的安全隐患[1]，大量安全风险导致的安全事故阻碍了装配式建筑在我国的推广与发展。因此，有效识别装配式建筑生产作业全过程中的安全风险并对其进行管控，已成为行业发展和学术研究的关注热点。对该问题的深入研究，将有助于规避装配式建筑生产作业全过程中安全事故的发生，有利于更好地推动装配式建筑的发展。

虽然部分学者已经从装配式建筑领域进行了成果综述[2]，但针对其细分领域下的装配式建筑安全风险评价的综述成果相对较少。由于装配式建筑存在多空间分布作业等特性，使其安全风险的评价与传统建筑相比难度更大，需要对装配式建筑安全与风险问题的研究进行独立整合。经过对近百篇中外文献的比较阅读可以发现，国外装配式建筑安全的研究起步较早且已经将信息技术（物联网技术、VR技术等）结合到风险评价中[3-4]。我国此类研究虽然起步较晚，但近年来的研究成果较为丰富。该文首先在对国内装配式建筑安全风险评价研究文献进行比较阅读的基础上，按研究思路的不同，将相关文献分为基于理论模型的安全风险评价体系构建、基于信息技术的安全风险管控两类。随后，再按时间顺序对两类研究的发展历程、主要成果及特征进行了较为详细的论述。最后，结合行业发展现状对未来研究发展方向提出了展望，在丰富了基础性研究的同时，旨在推动我国装配式建筑安全风险评价研究的发展。

1 我国装配式建筑安全风险评价研究现状

从研究思路不同的角度出发，现阶段我国装配式建筑安全风险评价研究可分为两类：一是基于理论模型的安全风险评价体系构建；二是基于信息技术的安全风险管控。第一类研究在通过不同的理论模型识别出安全风险因素的基础上，利用数学模型定量分析各安全风险因素的权重，构建装配式建筑安全评价体系，进而为装配式建筑的安全风险评价提供决策依据。第二类研究将日新月异的信息技术（BIM、物联网等）与装配式建筑相结合，依据信息技术自身的特点（实时性、模拟仿真等），智能化的对装配式建筑潜在安全风险进行预警。在预警评价的基础上，通过智能分析提供安全风险管控办法，在提高安全风险评价与管控效率的同时，有效避免了主观人为因素对安全风险评价与管控有效性的影响。

1.1 基于理论模型的安全风险评价体系构建

国内装配式建筑的发展起步远落后于欧美发达国家，对其安全风险评价的研究开始时间也相对较晚，此类研究主要基于不同的数学或管理科学理论模型，构建装配式建筑安全风险评价体系。我国对于装配式建筑安全风险评价体系的研究大致起步于2015年，文敏等人[5]在现浇式建筑与装配式建筑的对比分析中，初步探求了装配式建筑安全事故的类型及其成因。杨爽[6]则较为系统、全面地选取了相关安全风险影响因素，运用粗糙集理论建立了装配式建筑施工安全风险评价体系（以下简称“评价体系”）。在此之后，不同的学者开始尝试基于不同的理论模型构建评价体系，风险分析也逐步从主观定性分析发展为主客观相结合的定量分析；从单一的施工阶段安全风险分析发展为多阶段安全风险联动分析。李颖等人[7]在2016年利用事故树和层次分析法，对装配式建筑施工安全风险进行了定量分析，通过对不同评分的安全风险进行分级管控，有效保证了装配式建筑项目的安全性。管理学中的经典模型灰色聚类评价、系统动力学等也被应用到评价体系构建中，并利用主客观相结合的方法，定量分析装配式建筑安全风险因素[8-9]，在一定程度上提升了安全风险评价的量化程度，但仍无法完全规避研究中主观影响的问题。于是，2017年，李英攀等人[10]在层次分析法和熵权法计算指标权重的基础上，运用云模型理论对装配式建筑安全绩效进行评价，实现了定性概念与定量数值间的不确定性转化，较好地改进了系统动力学、灰色聚类分析等方法在安全风险评价过程中的主观量化问题，并对安全风险因素间的模糊性与随机性问题进行了探讨。此后评级体系构建中的理论模型多采用能够实现安全风险量化的模型为基础，通过“风险量化”提高评价体系的客观性，为装配式建筑安全施工提供科学的决策依据[11-17]。除此之外，部分学者尝试将风险量化评价与其他项目管理因素（如成本控制、进度控制）相关联，以期更好地辅助装配式建筑施工安全风险决策。2019 年，吴溪等人[18]利用马尔科夫链和贝叶斯网络相结合的方法对风险因素的发生概率进行了估计，以条件概率描述各风险因素之间相关性的同时，提供安全风险控制投入成本的配置策略，提高了装配式建筑安全风险决策的全面性。与之相似，陈伟等人[19]运用敏感性分析及多目标规划方法构建SD-MOP 模型，有效地解决了安全、进度、成本等多目标动态均衡优化的难题，从多维度角度优化了评价体系，并提出评价体系中可能存在多空间耦合影响问题。随后，多空间耦合影响成为了装配式建筑评价体系研究的热点问题，学者们选取了更为适合的理论模型开展不同阶段安全风险因素的联动分析。陈伟等人[20]利用DEMATEL-BN 模型构建了装配式建筑的安全风险传导模型，得出了安全风险因素在装配式建筑生产、运输和施工空间中的传导路径，使得安全风险因素的确立从简单的4M1E（人机料法环）提升到了更为客观、有效的多空间维度。此时，对装配式建筑安全风险因素的分析似乎已经较为全面，但由于装配式建筑的设计比传统建筑设计更复杂，致使其评价体系除了考虑各因素间的关联性和多维度叠加性对施工阶段的影响之外，还应考虑设计阶段等对安全风险的关联影响。2019 年，高欣[1]等首次从设计—施工两阶段协调的角度对装配式建筑安全风险因素进行了分析，提出联动管控措施方案。2020 年，陈为公等人[21]基于霍尔三维结构，从项目全寿命周期（决策、设计、生产运输、施工、运营维护）的角度识别装配式建筑安全风险因素，建立一种考虑脆弱性的评价体系。

表1 总结了“基于理论模型的安全风险评价体系构建”类研究常用的理论模型及其作用和特点。研究方法上，此类研究呈现从定性到定量、从单因素到多空间耦合、从单一施工阶段到全寿命周期的发展趋势，未来可能在多空间耦合和设计—施工阶段联动分析方面存在突破空间。尽管此类研究常选取不同的理论模型和分析角度，但研究的最终目标均为构建安全风险评价体系。安全风险评价体系虽然能够在一定程度上规避装配式建筑生产作业的风险，但其风险防范措施在实施过程中易受主观人为因素的影响，易造成安全风险防范效果不佳的情况。

表1 装配式建筑安全风险评价体系研究常用理论模型

1.2 基于信息技术的安全风险管控

随着近几年国家住建部对建筑产业数字信息化的推动[22]，以及装配式建筑自身生产模块化、管理信息化等特点，装配式建筑的学术研究中开始出现信息技术（BIM、物联网等）的身影[23]。2014 年,齐宝库等人[24]提出运用GIS、Revit三维建模、施工进度管理平台等BIM技术对装配式建筑建造的全寿命周期进行安全、进度等多维度的评价与管控。同样在2014 年，郭红玲等人[25]提出一种基于RFID（射频识别技术）和BIM 技术相结合的方式，充分运用信息传输技术，对装配式施工现场进行精细的人员安全评价与管控。2018 年，苗震[26]对RFID技术的应用场景进行深化，将其运用到基坑施工安全及吊装安全评价与管控等方面，进一步凸显了RFID 技术在装配式建筑安全风险评价与管控中的广泛应用前景。2019年，邹小伟等人[27]基于RFID技术和网络通信技术，提出装配式建筑施工作业现场的安全预警平台的建立方法，能更快速、准确地对装配式建筑施工中的潜在危险进行预报，有效减少安全事故的发生。随着物联网技术的不断发展，更多日新月异的信息技术不断地被应用到装配式建筑安全风险评价与管控中。2018 年，李英攀等人[28]利用云计算的高速存储和数据分析能力，克服了BIM 技术关联性不强的弊端，提出了基于Could-BIM 和UWB（超宽带技术）的施工现场智能安全系统，能够实现场地分析、危险预警等功能，有效的降低了装配式建筑施工现场的安全风险概率。2020 年，李强年等人[29]针对最易发生安全事故的装配式建筑施工的吊装环节，应用可以长距离传输高信息量且低耗能的NB-IoT物联网技术，对装配式建筑吊装过程进行了基于信息技术的安全风险评价与管控，降低了资源消耗，提高了智慧管理能力。2021年，刘占省等人[30]将较为前沿的数字孪生技术引用到装配式建筑施工阶段，通过虚实交互建模等手段，对吊装阶段的安全风险进行评价与管控，为数字孪生技术在装配式建筑领域的应用奠定了基础，也为装配式建筑从信息化到智能化的发展做出了可行性的尝试。

综上所述，新兴的信息技术在装配式建筑安全风险评价与管控中的应用多集中在现场施工阶段。以RFID（射频识别技术）为代表的物联网技术让装配式建筑精细化施工成为可能，同时也大大降低了主观不确定性所带来的安全风险。数字孪生安全模型的提出，描绘了未来装配式建筑安全风险智能化评价与管控的发展方向。由于现阶段我国装配式建筑行业规范仍不够完善，装配式建筑项目信息化程度不够高（仅占行业总产值的0.08%），信息技术尚缺乏广泛的使用场景，短期内理论研究成果难以行业实践有效对接。随着住建部《“十四五”建筑业发展规划》对装配式建筑发展信息化发展的大力支持，相信未来会有更多信息技术应用于装配式建筑安全风险评价与管控中，为其提供更精准有效的解决方案。

2 研究建议

通过对以上两类装配式建筑安全风险评价研究方向的介绍可以看出，第一种研究方法，也即我国对装配式建筑安全风险研究以来较早出现、研究成果较多的方法，侧重运用层次分析法、模糊综合评价等理论模型方法理论建立安全评价体系，以理论研究、方法和经验总结为主，缺乏可持续创新性；第二类与新兴信息技术相结合的研究方向侧重于高新技术的实际应用，能给装配式安全风险评价与管控带来更多突破性的创新方法，因此笔者认为，后者将是未来相关领域研究的主要方向。

然而，我国装配式建筑的发展仍存在着诸多制约因素，同时也对装配式建筑安全风险评价的研究与应用造成了不小的挑战。常见的主要制约因素有技术因素、成本因素以及政策规范因素[31]。结合以上制约因素和理论研究现状，笔者人认为可以通过以下手段支持我国装配式建筑安全风险评价研究的进一步发展。

（1）以政策规范为主要方式，推动装配式建筑设计施工一体化。《“十四五”建筑业发展规划》中明确指出，“要构建装配式建筑标准化设计和生产体系，并推动生产和施工智能化的升级”。而行业现状是，本该具备生产工业化、组装高效化等特点的装配式建筑施工却存在着比现浇的施工方法更多的安全隐患。真正的原因还是在于我国缺乏有关装配式建筑的技术指导和认定标准，使装配式建筑设计构件缺乏标准化，相应地带来运输、组装、堆放上的困难以及相应产生的安全风险。而上文提到的“安全评价体系建设”研究的系列成果，恰好能为装配式建筑的设计与施工提供规范性的参考，推行采纳后将能有效地控制装配式建筑的安全风险，也能更好地帮助装配式建筑的推行。

（2）经济补贴与市场激励相结合，提升行业信息化评价与管控水平。随着5G、物联网技术的发展以及BIM 技术广泛的应用，运用信息技术进行装配式建筑的安全风险评价与管控已成为大势所趋。在2020 年住建部印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》之后，虽然已经有一些装配式建筑企业积极响应政策，已实现局域网的建立，在企业内部实现了数据资源共享，但对信息化技术资金投入缺乏进一步信心的背景下，安全风险评价与管控所需的更大范围的信息流通与交互还不能实现。所以，需要政府给予一定的经济补贴。在前期，由政府财政给予技术研发或房贷补贴的支持，能够在发展初期提升企业增加技术研发投入的积极性[31]，更好地建设行业的信息化管理水平，使得基于信息技术的装配式建筑的安全评价与管控能够早日应用在实际工程中。

3 结语

我国的装配式建筑行业由于各种因素限制，仍处于发展初期，而其安全风险评价难题又进一步阻碍了装配式建筑的推广与发展。该文对国内近10 年来装配式建筑安全风险评价的研究理论进行梳理总结，将主要的研究方向分为“基于理论模型的安全风险评价体系”与“基于信息技术的安全风险管控”两类，并通过对相关文献和政策的分析，提出了以政府政策规范和补贴激励相结合的促进装配式建筑安全风险评价研究落地的政策建议。