基于ISM-AHP的建筑施工企业安全投入结构优化研究*

郭梨 王筱梅 杨震

(西安建筑科技大学资源工程学院 西安 710055)

0 引言

根据我国住房和城乡建设部办公厅关于2019年房屋市政工程生产安全事故情况的通报可知，2019年全国共发生房屋市政工程生产安全事故773起、死亡904人，比2018年事故起数增加39起、死亡人数增加64人，分别上升5.31%和7.62%。建筑施工企业事故频发的严峻态势引起了政府部门和建筑行业的高度重视，《企业安全生产费用提取和使用管理办法》(2019)相应出台，要求企业不仅要加大安全生产的投入，更要有效投入，科学配置投入比例。有关安全投入的研究主要在利用数学模型以及时间序列的方法来预测下一年的安全投资和结构分配方式[1-2]，而对于研究各影响因素的关系存在欠缺，因此本文采用调查问卷与模型优化相结合的方法，对建筑施工企业安全投入结构进行研究。在模型优化方面，采用解释结构模型(ISM)结合层次分析法(AHP)不仅可以分析出各个安全投入因素之间的结构关系，而且可以对这些因素进行定量的研究以得到整体系统完善的数据，为建筑企业的安全投入决策提供理论依据。

1 建筑施工企业安全投入现状调查

1.1 数据调研

本次调研采用网络问卷的形式，发放对象为不同建筑施工项目的安全管理人员，通过人工复检问卷，对问卷进行筛选。对选项过于单一，或者数据不符合逻辑的问卷进行删除。本次调研共收到71份调查问卷，其中有效问卷65份，有效问卷率为92.59%。通过SPSS软件对建筑施工企业安全投入要素进行可信度分析。本文Cronbach系数取值为0.815，属于可接受范围。

根据《企业安全生产费用提取和使用管理办法》(2019)、文献分析以及问卷调查等，从6个层面总结得到14条建筑施工企业安全投入影响要素。企业各项安全投入要素的投入比例与充分性的调查结果如图1—图2所示。

图1 建筑施工企业6个层面安全投入调查情况

图2 建筑施工企业14条安全投入要素调查情况

1.2 调研数据分析

调查结果显示，53.94%的企业在安全技术方面的投入仅占安全生产总投入的10%左右，52.94%的被调查者认为本企业在安全技术方面的投入不足；60%～70%的被调查者认为企业在安全施工、劳动者保护、安全管理及安全文化方面的投入比较充足，这4个方面的投入各占安全生产总投入的5%～10%左右。

为进一步研究企业安全状况与安全投资的关系，本文通过问卷收集了不同企业安全管理人员对本企业的安全状况评价，结果显示：其评价结果根据事故发生率不同有好、非常好和一般3种。为了分析安全状况不同的企业安全投资比例的差别，将问卷调查结果分为两组：安全状况好和非常好为A组，安全状况一般为A′组，分别建立ISM-AHP模型研究安全投入因素的影响关系和影响程度大小，并根据影响程度大小优化安全投入结构。

2 建筑施工企业安全投入解释结构模型(ISM)

解释结构模型(ISM，Interpretation Structure Model)是将系统分解为各个小的子系统，分析系统的复杂结构变化[3]。

在利用解释结构模型研究安全投入时只考虑主动性投入，因此去除安全事故应急救援与安全事故处理两项后，将剩下的12个安全投入要素按序号S1—S12进行排列。

2.1 建立邻接矩阵

对于因素之间相邻关系的矩阵，建立相应的邻接矩阵。当Si对Sj有影响时，则aij为1；当Si对Sj没有影响时，则aij为0，其中aij为矩阵元素，即：

(1)

本文通过调查问卷打分的方式，分别确定了安全状况不同的两组建筑施工企业安全投入影响因素的相互影响关系，得出两个12×12的矩阵。两种情况具体打分如下所示：

A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A1000010010111A2001000010000A3000001000100A4000010000111A5000100000111A6000010000010A7000000010100A8000110000111A9000010010111A10000000000011A11000000000001A12000100100010

A'1A'2A'3A'4A'5A'6A'7A'8A'9A'10A'11A'12A'1011111010000A'2001000000000A'3010000000000A'4000011000000A'5000001000000A'6100000100000A'7000000000000A'8000111001100A'9000101010100A'10000000011011A'11000001011101A'12000001001110

2.2 建立可达矩阵

可达矩阵是用矩阵的形式来描述有向连接图各节点之间经过一定长度的通路后可达到的程度。将邻接矩阵与单位矩阵相加，并经过布尔代数运算规则计算可得出可达矩阵M，即：

(2)

A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A1100111010111A2011111010111A3001111000111A4000111000111A5000111000111A6000111000111A7000111110111A8000111010111A9000111011111A10000111000111A11000111000111A12000111100111

A'1A'2A'3A'4A'5A'6A'7A'8A'9A'10A'11A'12A'1111111100000A'2011000000000A'3011000000000A'4111111100000A'5111111100000A'6111111100000A'7000000000000A'8111111111111A'9111111111111A'10111111111111A'11111111111111A'12111111111111

2.3 划分层级

建立可达矩阵后，利用层级划分建立建筑施工企业安全投入影响因素模型。R(Ai)∩Q(Ai)=R(Ai),其中可达集R(Ai)是Ai所在行中含有1的元素所对应的列的集合，前因集Q(Ai)是Ai所在列中含有1元素所对应的行的集合，当这两个集合的交集等于可达集时，可以得到新的可达矩阵。

2.4 建立解释结构模型

根据上述计算结果可以得到两组解释结构模型，如图3—图4所示。

图3 A组建筑施工企业安全投入要素解释结构模型

图4 A′组建筑施工企业安全投入要素解释结构模型

2.5 建筑施工企业安全投入要素级联结构分析

从图3中可以看出，建筑施工企业安全投入要素体系是一个3层级联结构，每层之间反映了各个要素之间的逻辑关系：第一层为表层直接因素；第二层为中层间接因素，他们将对建筑施工企业的安全投入造成间接的影响；第三层为深层根本因素，它是影响建筑施工企业安全投入最深层次的因素。安全状况好的企业比较注重安全技术方面的投入，包含安全设施投入和安全科学方面的研究投入。

图4表明安全状况一般的企业从其模拟结果来看，建筑施工企业应该加大在安全科学方面的研究、维护安全信息系统投入和职业病检查治疗投入。

3 安全投入要素的影响力分析

ISM法定性地分析了影响建筑施工企业安全投入的因素，但是没有具体的定量结果，因此利用层次分析法继续研究。层次分析法(AHP, Analytic Hierarchy Process)是通过定性、定量分析把复杂的系统问题清晰化[4]。

3.1 建立投入要素指标体系

对建筑施工企业安全投入要素进行分析，从安全技术投入、安全施工投入、劳动者保护投入、安全管理投入、安全文化投入5个方面建立建筑施工企业安全投入要素指标体系，如图5所示。

图5 建筑施工企业安全投入要素指标体系

3.2 计算权重

结合ISM分析结果，利用解释结构模型下层对其上层的相对重要性，按照标度法和专家打分法对AHP指标体系进行打分，构造判断矩阵。经检验，判断矩阵一致性比例分别为0.093 4和0.083 9，符合一致性要求。利用Yaahp软件计算出各级指标权重，如表1所示。

表1 两组投入要素的指标权重

从表1可以直观看出，A组在安全技术投入、安全施工投入、劳动者保护投入、安全管理投入、安全文化投入的比例分别为0.266 2、0.083 8、0.026 4、0.177 9、0.029 6、0.039 8、0.159 3、0.079 7、0.012 1、0.021 9、0.086 0、0.017 2，安全状况一般的企业在各项投入比例分别为0.154 9、0.371 8、0.324 9、0.067 1、0.081 4。这说明在建筑施工企业安全投入要素二级指标中，安全技术投入占据绝大部分的权重，其次是劳动者保护投入；在三级指标中，安全设施、职业病检查治疗、安全科学方面的研究最为重要。A′组在安全施工方面的投入占大部分的权重，安全文化投入所占权重最小；在三级指标中，安全环境治理和职业病检查治疗所占权重最大。

通过ISM-AHP模型，对比A组和A′组的优化结果，分析可得建筑施工企业的投入要素按比例从大到小排序为：安全技术投入、安全施工投入、劳动者保护投入、安全管理投入、安全文化投入，其中安全技术投入影响最大，安全设施与安全科学方面的研究投入是影响建筑施工企业安全投入的根本因素，职业病检查治疗作为间接因素也占有一定的份额，作为建筑企业安全投入分配时这些因素都不容忽视，而安全文化投入和安全管理投入的比例在10%以上比较合适。

4 结论

(1)利用网络问卷调查目前建筑施工企业安全投入现状，从安全技术、安全施工、劳动者保护、安全管理和安全文化这5个方面构建建筑施工企业安全投入要素ISM模型，并分析出表层直接因素、中层间接因素和深层根本因素。

(2)建立安全投入要素指标体系，结合ISM法分析结果，利用AHP方法确立各个指标的权重，优化结果表明安全技术投入所占比例最大，其次是安全施工投入、劳动者保护投入。

(3)使用两组数据进行对比优化，通过定性和定量两种方法的结合，使建筑施工安全投入结构更加清晰明了，对于企业在安全投入配置决策方面提供参考。