基于熵权可拓理论建筑施工项目安全风险评价

李万庆，闫 方，孟文清，刘 博

(1.河北工程大学 经济管理学院，河北 邯郸056038;2.河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)

建筑施工项目领域一直是安全风险密集、安全事故多发的高危领域。现代化的建筑为满足客户日益增长的多功能需求和自身的美观性，以及工人自身素质的良莠不齐，导致建筑施工项目在建造管理过程中，由于人材机以及其他因素造成建筑施工具有很大风险。所以加强建筑施工项目的安全风险管理，对我国的经济和社会有着重大意义。目前建筑施工项目安全风险的指标权重确定方法，主要是基于专家打分法，通过处理专家给出的判断数据得到指标权重，而该方法在打分过程中带有很强的主观性，难以客观反应指标的实际情况。针对此，本文提出熵权可拓评价方法，将基于熵确定指标权重与可拓评价方法相结合，使风险评价结果更加科学、客观。

1 熵权可拓模型的建立

1.1 确定经典域

根据物元可拓理论和建筑施工项目的自身特征，将待评价的建筑施工项目安全风险分为m个级别，并用其n个特征c1，c2，…，cn和相应的量值v1，v2，…，vn描述出来，即得到经典域物元Rj。

式中Nj—建筑施工项目安全风险等级，j=1，2，…，m;vjk—特征ck在j等级上的值域，k=1，2，…，n;ajk，bjk—ck取值范围的上限和下限，k=1，2，…，n。

1.2 确定节域

式中Np—建筑施工项目安全风险等级的全体;vpk—Np关于特征ck值域，k=1，2，…，n;apk，bpk—ck所取值范围的上限和下限，k=1，2，…，n。

1.3确定待评物元

式中vk—N关于特征ck所取量值，k=1，2，…，n。

1.4确定安全风险指标的关联度

建筑施工项目的第k个指标关于建筑施工项目安全风险等级j的关联函数rjk(vk)。

1.5运用熵权法确定权重系数

根据建筑施工项目各特征的关联函数值rjk(vk)构建权重判断矩阵R。

计算评价指标的熵权ωj。

1.6确定建筑施工项目安全风险等级

计算待评建筑施工项目安全风险物元N关于风险级别j的加权关联度kj(N)。

判定物元N的安全风险是属于j类。

2 工程应用

2.1 评价指标的选取

在人—机—环境系统理论和人机工程学事故致因理论的基础上，从人员、材料、机械、技术、环境、管理因素分析可能影响施工项目安全的因素。依据参考文献［5］中的建筑施工项目安全风险影响因素，构建如下指标体系，见表1。

表1 建筑施工项目安全风险评价指标体系Tab.1 Construction project safety risk assessment system

本文以河北省某施工单位的施工项目为例，其安全风险数据见表2。

运用比例转化法，对原始数据进行标准化处理，将样本数据伸缩至区间［0，1］，见表3。

2.2建筑施工项目安全风险的经典域

将项目的安全风险划分成5个等级:高风险、较高风险、一般风险、较低风险及低风险，其对应的取值区间为(0，0.3］、(0.3，0.5］、(0.5，0.7］、(0.7，0.9］、(0.9，1］。例如人员因素各等级的经典域物元。

2.3建筑施工项目安全风险的节域

人员因素的节域。

2.4评价指标关联度计算

根据式(4)，计算出人员因素各个评价指标关于安全风险的关联度，见表4。

2.5确定评价指标的权系数

根据式(5)、式(6)求得各二级指标的权重 ω1。

2.6评价指标加权关联度

根据式(7)，求得人员因素指标的加权关联度，同理求出其他因素加权关联度，见表5。

表2 建筑施工项目安全风险因素统计表Tab.2 Statistics construction project safety risk factors

表3 原始数据归一化处理结果Tab.3 Normalized results of raw data

表4 二级指标C1i与各等级的关联度Tab.4 Correlation with the level of secondary indicators C1i

表5 一级指标的加权关联度Tab.5 Weighted correlation of level indicators

表6 工程1建筑施工项目安全风险等级综合加权关联度Tab.6 Construction project integrated security risk rating weighted correlation of engineering 1

根据二级指标确定的加权关联度，构建一级指标权重判断矩阵:

根据式(4)－(7)，计算得到综合加权关联度，见表6。

2.7 评价项目安全风险等级

根据式(8)可知，一级指标综合关联度最大值0.093 8，对应较低风险经典域，据判断建筑施工项目安全风险评价等级为较低风险。

2.8 评价结果分析

该项目的施工现场安全检查评分表得分是76分，评价结果是合格，与熵权可拓评价方法得出的结论基本一致。该项目安全风险等级是较低风险。在人员因素和机械设备因素方面是一般风险，材料因素、技术因素、管理因素方面是较低风险，环境因素方面是低风险。所以该工程项目应该在人员因素和机械设备因素方面加大投入力度，如选取操作熟练程度高的施工人员、提高特种作业人员持证上岗比例以及施工人员都经过安全培训后再上岗，这样可以降低由于人的因素给项目造成的安全风险。

3 结语

综合考虑建筑施工项目管理过程中的众多影响因素，建立了全面、系统的安全风险评价指标体系，真实、客观的反映出项目的风险情况。熵权可拓评价方法科学、客观的确定了指标的权重，避免了一些方法的主观随意性，在具体建筑施工项目安全风险评价中应用简便，并且能够准确得项目的安全风险级别。为以后建筑施工项目安全管理提供了新的借鉴。

［1］蔡 文.可拓工程方法［M］.北京:科学出版设，1997.

［2］杨玉中，吴立云，黄卓敏.矿井通风系统评价的可拓方法［J］.中国安全科学学报，2007，17(1):126－130.

［3］李剑.一种改进的建设工程项目风险评价方法［J］.河北工程大学学报:自然科学版，2014，31(2):110－112.

［4］王夏林，严宝文.基于熵权的可拓理论在地灾危险性评价中的应用［J］.人民长江，2012，43(21):70－74.

［5］梁桂兰，徐卫亚，谈小龙.基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用［J］.岩土力学，2010，31(2):535－540.

［6］李万庆，郭海燕，孟文清，等.基于灰色聚类－SPA的建筑施工项目安全风险评价［J］.数学实践与认识，2012，42(8):168 －173.

［7］李张苗，寇新建，蒋 萌，等.钢结构施工过程人因失误因素AHP分析［J］.河北工程大学学报:自然科学版，2014，31(1):17 －19.

［8］安娟.基于ACO－SVW的建筑施工项目安全风险预测［D］.河北:河北工程大学，2011.

［9］王 飞，巍国兴.基于SVM的建筑施工项目安全风险评价［J］.辽宁工程技术大学学报，2011，12:959－962.

［10］黄仁东，张小军.基于熵权物元可拓模型的隧道瓦斯等级评价［J］.中国安全科学学报，2012，22(4):77－82.

［11］孙秀玲，褚君达，马慧群，曹升乐.物元可拓评价法的改进及其应用［J］.水文，2007，27(1):4－7.