基于Fuzzy-DEMATEL的建筑项目高空作业风险识别与评价研究

王玥冉

(同济大学经济与管理学院，上海 201804)

0 引言

现今建筑项目中高空作业危险频发，因为其作业环境在高空，具有高度危险性，并且建筑项目高空作业危险源多且复杂，建筑项目高空作业伤亡率高。研究建筑项目高空作业风险来源，进行风险评价，并由此进行建筑项目高空作业的风险管控和安全管理十分必要。

刘辉等[1]利用事故致因“2-4”模型识别出高危作业风险因素并利用定量改进作业危害分析(JHA)法进行高危作业的风险分析，对高空作业进行具体分析，为高空作业的风险进行评级。陈国华等[2]在作业分解结构-风险分解结构的基础上利用层次分析法进行港珠澳大桥职业健康、安全与环境的风险评价。杜修力等[3]利用基于证据理论的风险综合评价方法评价深基坑工程的风险，利用层次分析法确定指标权重，并用mass函数量化专家评语，通过线性加权mass函数进行评价。上述风险评价方法都未考虑风险指标体系中各个风险的相关关系，但是现实中风险是相关的，比如监督不到位，就会导致作业不规范。DEMATEL方法又称决策试行与评价实验室分析法，是个可以通过收集专家的知识判断和经验判断，构建与分析复杂因素之间的因果关系的可视化方法[4]。梁钰锟等[5]利用DEMATEL方法评价基础工程的风险，找出了关键因素。考虑到高空作业风险因素的复杂性以及不同专家评价的差异性和模糊性，本文引入模糊集的概念，利用改进的Fuzzy-DEMATEL方法对建筑项目高空作业项目风险因素进行分析。采用三角模糊数处理专家评价的语意变量，采用模糊数据转化为清晰分数(Converting the Fuzzy data into Crips Scores，CFCS)方法对模糊数进行解模糊化，得到清晰的数值，从而保证研究的科学性[6]。

1 风险识别

建筑项目高空作业的风险是复杂多样的，关系也是错综复杂的，本文根据已有文献[7-8]，归类总结出建筑项目高空作业风险指标体系(表1)。

表1 建筑项目高空作业风险指标

(续)

2 基于Fuzzy-DEMATEL法的风险评价

2.1 问卷调查

根据建立的建筑项目高空作业风险指标体系设计问卷，确立建筑项目高空作业风险因素。设定专家打分语义量表，采用四分制对风险因素之间的关系进行评估。将影响程度分为5个等级，分别是“0：没有影响”“1：很弱影响”“2：弱影响”“3：强影响”“4：很强影响”。问卷填写者将比较各个风险之间的影响程度并打分。

本文邀请5名建设工程管理领域的专家线上填写问卷。

2.2 Fuzzy-DEMATEL研究方法和计算过程

本文的研究方法是Fuzzy-DEMATEL，根据问卷的填写以及三角模糊数构建矩阵，利用CFCS方法去模糊化得到直接影响矩阵，标准化直接影响矩阵，依据标准化后的直接影响矩阵计算综合影响矩阵，并根据综合影响矩阵算出影响度、被影响度、中心度以及原因度，找出关键因素，具体步骤如下[9-13]：

步骤一：根据表2，将每份问卷根据语义量表的打分转化为相应的三角模糊数，即

Sijk=(aijk,bijk,cijk)

式中，k=1,2,…,K；i,j=1,2,…,n；K=5,n=12；Sijk为第k个专家评定的风险因素Fi对风险因素Fj的影响程度值。

表2 语义量表

步骤二：采用CFCS方法将专家打分的三角模糊数进行去模糊化处理，得到直接影响矩阵Z，具体步骤如下：

(1)三角模糊数标准化

(2)计算左右标准值hasijk和hcsijk

(3)计算去模糊化后的清晰值

hijk=[hasijk(1-hasijk)+hcsijkhcsijk]/(1-hasijk+hcsijk)

(4)计算平均清晰值

zij=(zij1+zij2+…+zijK)/K

步骤三：标准化直接影响矩阵，即

式中，λ为标准化系数。

B=λZ

步骤四：计算综合影响矩阵，即

T=B(E-B)-1

式中，E为单位矩阵。

步骤五：综合影响矩阵相关指标的计算。

综合影响矩阵T中i行值相加为Di综合影响度，是因素Fi对其他所有因素的总影响值。综合影响矩阵T中i列值相加为Ri综合被影响度，是因素Fi被其他所有因素的总被影响值。即

综合影响度和综合被影响度之和ui称为中心度，体现因素Fi在指标体系中所处的地位和重要性。综合影响度和综合被影响度之差vi称为原因度，体现因素Fi与指标体系中各因素的因果关系，若vi>0，则因素Fi被称为原因因素，该因素影响其他因素的程度比被其他因素影响的程度大；若vi<0，则因素Fi被称为结果因素，该因素被其他因素影响的程度大于影响其他因素的程度。即

ui=Di+Rj

vi=Di-Rj

(i=1,2,…,n;i=1,2,…,n)

2.3 数据处理

将5名专家填写的问卷中12个风险指标相互影响关系按照上述方法转化为相应的模糊矩阵，再采用CFCS方法进行去模糊化处理，得到直接影响矩阵Z，见表3。

表3 建筑项目高空作业风险因素直接影响矩阵

对建筑项目高空作业风险因素直接影响矩阵进行标准化，并依据公式T=B(E-B)-1计算综合影响矩阵T，见表4。

表4 建筑项目高空作业风险因素综合影响矩阵

根据建筑项目高空作业综合影响矩阵计算各因素的影响度、被影响度、中心度和原因度及其排名，见表5。

表5 建筑项目高空作业综合影响矩阵影响度、被影响度、中心度和原因度及其排名

2.4 结果分析

2.4.1 影响因素间的关系

如表5所示，F1，F8，F9，F10，F11是建筑项目高空作业风险指标体系中的原因因素，F8(安全管理体系欠缺)的主动性强，因其影响度排名第1，被影响度在12个风险因素里排名第11，因此安全管理体系欠缺将极大地影响其他风险因素，而其自身却不易受到其他风险因素的影响。同样，F9(人员素质差)、F10(安全培训不到位)、F11(安全监督不到位)也有较强的影响度和较低的被影响度，影响度和被影响度排名分别为第3和第7、第2和第8、第4和第5，有较强的主动性，能够影响其他风险因素。而F1(强风、雨雪、大雾等恶劣天气)的影响度和被影响度均比较小，其与其他风险因素的关系较小。

F2，F3，F4，F5，F6，F7，F12属于结果因素。F3(作业不规范)的被影响度最高而影响度最低，有强烈的被动性，受其他因素的影响程度最大，而不能影响其他因素。F5(劳动防护用品使用或配备不当)的被影响度排名第2，影响度排名第10。F6(不安全物态)的被影响度排名第3，影响度排名第8。F12(违规开工)的被影响度排名第4，影响度排名第5，被动性均较大，较易受其他因素的影响。F7(未进行技术交底)的被影响度排名第6，影响度排名第6，与其他风险因素关系较为密切。F2(采光、照明不足)和F4(设计不当)的被影响度和影响度均较小，说明其与其他风险因素联系较为疏远。

2.4.2 关键因素的识别

F8(安全管理体系欠缺)的影响度、中心度和原因度均排名第1，表明其能够强烈地影响其他风险因素，是最为关键的风险因素。F9(人员素质差)、F10(安全培训不到位)、F11(安全监督不到位)中心度排名分别为第4、第2和第5，且其影响度排名为第3、第2和第4，是关键因素。中心度排名第3的F3由于其被影响度排名为第1，影响度排名为第12，因此不能被列为关键因素。F12(违规开工)的中心度排名为第6，虽然其原因度小于0，但是其影响度排名第5，对其他的风险因素有一定的影响力，因此可以被列为关键因素。综上，建筑项目高空作业风险指标体系中，关键的风险因素为F8(安全管理体系欠缺)、F9(人员素质差)、F10(安全培训不到位)、F11(安全监督不到位)和F12(违规开工)。

3 讨论

本文根据Fuzzy-DEMATEL方法对建筑项目高空作业风险指标体系进行讨论，同时针对性地提出建筑项目高空作业风险应对方法，旨在形成高效的建筑项目高空作业风险应对体系，以较低成本降低建筑项目高空作业发生的概率。

3.1 关键因素管控

3.1.1 形成安全管理体系

安全管理体系欠缺是建筑项目高空作业最关键的风险因素，建筑项目高空作业安全管理体系旨在明确安全管理目标条件下的合理分工，并形成综合的安全体系和安全生产责任制度，将责权利明确到个人，使建筑项目高空作业能够系统有效地进行。本文参考已有文献[14]建立了建筑项目高空作业安全管理体系。建筑项目高空作业安全管理体系包括建筑项目高空作业安全管理组织体系、建筑项目高空作业安全管理制度体系、建筑项目高空作业安全技术管理体系、建筑项目高空作业安全投入保障体系、建筑项目高空作业安全培训与教育体系和建筑项目高空作业安全管理奖惩体系。

(1)建筑项目高空作业安全组织体系通过建立建筑项目高空作业安全管理办公室和进行建筑项目高空作业人员管理来实现。建立专门的建筑项目高空作业安全管理办公室负责调配、监督和考核建筑项目高空作业，使建筑项目高空作业更加专业化；通过建筑项目高空作业人员管理，选择高素质、有相关从业资质的人进行建筑项目高空作业。

(2)建筑项目高空作业安全管理制度体系通过建立建筑项目高空作业规章制度来实现。将建筑项目高空作业需要遵循的制度进行细化、规范化和书面化，使建筑项目高空作业管理有制度可依。

(3)建筑项目高空作业安全技术管理体系通过建筑项目高空作业危险源控制管理、建筑项目高空作业施工组织设计、建筑项目高空作业安全技术方案、建筑项目高空作业安全技术交底和建筑项目高空作业技术规范和操作流程来实现。通过建筑项目高空作业危险源管理，关注建筑项目高空作业的危险源，从源头切断建筑项目高空作业的风险；通过建筑项目高空作业施工组织设计将建筑项目高空作业组织流程规范化，减少建筑项目高空作业的不确定性；通过制订建筑项目高空作业安全技术方案，进一步在技术上减少建筑项目高空作业的风险；通过建筑项目高空作业技术交底，加强不同技术环节的交流，降低建筑项目高空作业的不确定性；通过明确建筑项目高空作业技术规范和操作流程，使建筑项目高空作业流程化和规范化，降低建筑项目高空作业的不确定性。

(4)建筑项目高空作业安全投入保障体系通过建筑项目高空作业安全设施的配备和建筑项目高空作业工人安全装备的配备，形成更加安全的建筑项目高空作业环境。

(5)建筑项目高空作业安全培训与教育体系通过建筑项目高空作业安全培训和建筑项目高空作业安全考核，提高建筑项目高空作业人员的安全意识。

(6)建筑项目高空作业应急管理体系通过建立建筑项目高空作业应急响应机制，旨在危机发生时能够快速响应，将危害降到最低。

(7)建筑项目高空作业安全管理奖惩体系通过奖惩机制激励建筑项目高空作业人员提高安全意识，并安全地完成建筑项目高空作业任务。

3.1.2 其他关键风险因素管控

除了安全管理体系欠缺外，建筑项目高空作业风险指标体系中的关键风险因素还有人员素质差、安全培训不到位、安全监督不到位和违规开工。其中人员素质差、安全培训不到位在建筑项目高空作业安全管理体系中均有体现。建筑项目高空作业安全监督有助于建筑项目高空作业安全管理体系的实施，能够将安全管理体系中的各个方面落实到位，将安全管理渗透到建筑项目高空作业组织的各个层面以及建筑项目高空作业的各个环节。同时可以防范违规开工的发生，保证建筑项目高空作业的各个环节均合规。

3.2 技术方案、管理措施以及应急管理机制

对建筑项目高空作业的技术方案进行详细说明，并在技术方案的基础上制定管理措施以及建立应急管理机制。利用BIM技术建立建筑项目高空作业信息结构平台[14]，将建筑项目高空作业数据化，利用BIM技术进行建筑项目高空作业风险识别、建筑项目高空作业风险分析、建筑项目高空作业风险预警以及建筑项目高空作业风险诊断，使建筑项目高空作业安全管理能够智能化开展。

基于BIM的建筑项目高空作业信息结构平台包括建筑项目高空作业安全知识系统、建筑项目高空作业事故案例系统以及建筑项目高空作业实时信息采集信息系统。安全管理培训与教育是基于建筑项目高空作业安全知识系统和建筑项目高空作业事故案例系统开展的，可以实时收集更新建筑项目高空作业的相关知识、法律法规以及案例。建筑项目高空作业实时信息采集系统是基于BIM平台利用RFID等技术，收集建筑项目高空作业的相关信息，包括人、材、机、环境和技术参数，通过将收集的信息与历史信息进行对比，进行风险预警和危险区域预警。

借助BIM平台进行安全管理，利用WEB端、HD端以及手机客户端进行全平台安全管理，将管理信息数据化、电子化，使建筑项目高空作业管理更加规范化。

4 结语

本文构建的建筑项目高空作业风险指标体系包含了环境、技术和管理三大方面，以及12个具体风险。利用Fuzzy-DEMATEL方法可以计算出影响度、被影响度、中心度以及原因度。分析指标体系中各风险因素的关系，可以识别出关键风险因素安全管理体系欠缺、人员素质差、安全培训不到位、安全监督不到位和违规开工，这些风险因素能够影响其他建筑项目高空作业的风险，在整个建筑项目高空作业风险指标体系中居于核心位置。本文根据识别出来的关键因素，提出了建筑项目高空作业风险应对措施，在理论与实践层面为建筑项目高空作业的安全管理提供了参考，为未来研究奠定了基础。