层次分析法在连申线航道工程安全管理中的应用

张政涛, 陈少忠

(1. 苏交科集团股份有限公司，南京 211112； 2. 江苏省交通运输安全与应急科技研究中心，南京 211112)

“十三五”期间，我国将加快水运发展放在更加突出的位置，水运基础设施呈现出新一轮的建设高潮[1]。随着水运建设项目规模的不断扩大，加之水运建设项目的固有特点，使得安全生产形势变得异常严峻。2011年，公路水路交通运输建设领域全年共发生生产安全事故70起、死亡120人，比上年分别增加34.6%和23.7%，其中，死亡3～9人的较大事故15起，死亡58人，比上年分别增加4起和16人[2]。因此，加强水运工程安全管理迫在眉睫。

为加强水运工程安全管理，相关部门组织开展了各种相关安全管理专项活动[3-4]，如“打非治违”“平安工地”“科技兴安”等。连申线航道整治工程作为江苏省重点工程，也相继开展了诸多活动，这些活动的实施使得风险上升的势头在一定程度上得到遏制。通常，安全管理人员依据某些指标或者经验对建设单位、监理单位及施工单位等参建单位实施安全管理。显而易见，富有工程安全管理经验的专家对于安全管理的掌控游刃有余，而对于经验欠缺、甚至没有任何相关经验的基层安全管理人员而言，做到安全管理既不失全面性、科学性，又能够快速把握管控重点且具有可操作性非常困难。

因此，为提升连申线航道整治工程安全管理水平，同时为安全管理提供科学的依据，本文拟以施工单位为基础，在分析连申线航道整治工程施工单位安全管理状况的基础上，结合《公路水运工程“平安工地”考核评价标准》[3]和《江苏省公路水运工程“平安工地”建设达标标准》[4]，建立科学、全面的安全管理指标体系，并利用层次分析基本理论实现所建指标体系的定量化，以计算得到各安全管理指标的权重，进而提出须重点检查管理的指标及对应的安全管理建议。

1 层次分析基本理论

层次分析法(analytic hierarchy process，简称AHP)[5]是系统工程中对非定量事件作出定性与定量相结合的一种系统分析方法，特别适用于处理多层次的复杂大系统问题。美国著名数学家斯塔[6]率先将层次分析法引入到教育评价领域解决权重系数的确定问题。近年来，该方法已逐渐被应用到工程建设中，以解决安全管理中存在的问题，如荆江河段航道整治工程、桥梁运营阶段风险分析项目、山区高速公路路堑高边坡风险分级项目等[7-9]。

1.1 递阶层次结构模型

应用AHP分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结构模型，层次结构模型的合理与否将直接影响到最终的评判结果。此递阶层次结构一般可以分为目标层、准则层、因素层，其中，层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关，一般层次数不受限制。每一层次所支配的元素数一般不超过9个，这是因为支配的元素过多会给两两比较判断带来困难。

1.2 判断矩阵

本文采用专家咨询评分的方式，对递阶层次结构中各层指标和与之有关的上一层指标进行两两比较，建立判断矩阵A。

(1)

判断矩阵A具有下述性质：aij>0,aji=1/aij,aij=1(i,j=1,2,…n)。式中，aij(i,j=1,2,…n)为指标Ii和Ij相对于其上一层指标重要性的比例标度。判断矩阵的值直接反映了人们对各因素相对重要性的认识。

表1 9级指数标度法的标度及其含义

注：若指标i与指标j的重要性之比为rij，则指标j与指标i的重要性之比为rji=1/rij。

1.3 权重

计算判断矩阵A的特征向量[13]，即为指标权重。

(2)

(3)

最后，计算A′的特征向量，即为计算判断矩阵A的特征向量，A′特征向量的计算公式如下：

(4)

2 指标体系及递阶层次结构模型的建立

2.1 指标体系的建立

本文根据“平安工地”主要衡量指标[3-4]，结合连申线航道整治工程自有特点，坚持全面性、科学性和可操作性相结合的原则，在遵循国家法律法规、政策和地方行业主管部门相关要求的前提下，建立了以施工单位为基础的安全管理指标体系[14-15]。

连申线航道整治工程作为一个复杂的系统，影响其安全的因素很多，本文从安全系统工程理论的角度对其进行全面分析，依据项目安全生产系统的构成、责任界定划分、施工作业安全技术要点、施工特点及安全生产管理层次的划分和控制重点等，对安全生产管理影响因素进行研究，确定了工程施工安全管理指标内容，评价指标包括：安全生产保证体系(D1)、安全活动管理(D2)、安全技术管理(D3)、安全投入(D4)、施工设备与设施(D5)、消防管理(D6)、应急管理(D7)、现场作业(D8，包括桥梁拆除、水上作业、施工用电、标志标牌、施工临时设施、施工现场布设等)及施工环境(D9)。

2.2 递阶层次结构模型的建立

依据递阶层次结构模型基本理论，本文将连申线航道整治工程施工单位安全管理体系划分为三个层次(如图1所示)，包括目标层(施工单位D)、准则层(D1～D9)和因素层(D11～D15、D21～D27、D31～D33、D41～D42、D51～D56、D61～D64、D71～D74、D81～D87、D91～D92)。其中，因素层指标包含了从制订和落实安全生产责任制(D11)到现场文明有序(D92)等在内的40个因素层子指标。

3 指标权重分布

3.1 判断矩阵的构造及指标权重的计算

本文判断矩阵的构造，采用专家咨询法，共邀请了5名工程安全管理方面的专家，各位专家根据个人经验，对指标两两重要性进行主观判断和预测。构造判断矩阵过程中，5位专家仅与调查人员发生联系，互相之间没有交流，未发生横向联系。根据5位专家各自的意见，调查人员经过征询、归纳、修改、整理，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果。

图1 连申线航道整治工程施工安全管理递阶层次模型

下面以准则层指标权重计算为例，阐述计算过程：

(1) 判断矩阵。

(2) 可求得准则层的指标权重集为：W=(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9)=(0.099 2, 0.226 0, 0.130 5, 0.057 3, 0.130 5, 0.043 5, 0.043 5, 0.226 0, 0.043 5)。

(3) 同理，可以计算得到因素层各子指标的权重值。

(5)

3.2 指标权重分布分析

根据对准则层和因素层各子指标权重的计算结果，本文得到了连申线航道整治工程施工单位安全管理指标权重分布，如图2～3所示。

从连申线航道整治工程施工单位安全管理准则层指标权重分布图可以看出，安全活动管理(D2)和现场作业(D8)两个指标的权重均高达22.6%，合计达45.2%，说明准则层两项指标在施工单位整个安全管理中占据至关重要的地位。

图2 准则层指标权重分布

施工单位开展安全管理活动的最终目的是发现并消除施工过程中存在的不安全因素，宣传落实安全法律法规与规章制度，纠正违章指挥和违章作业，进而提高安全生产自觉性与责任感。现场作业是施工安全的核心部分，连申线航道整治工程具有施工生产流动性大、施工生产过程复杂、工作环境多变等特点，增加了施工现场安全事故的易发、多发性，加之现场作业安全管理涉及面广、综合性强、施工机械设备多、施工分散和立体交叉作业施工多等，加大了现场安全管理难度。因此，应将安全活动和现场作业两方面的安全管理纳入重点管理范围。

根据连申线航道整治工程施工单位安全管理指标因素层权重分布图可知，在现有40个子指标中，权重最大者为安全专项方案编制和审查(D32，8.2%)，权重最小者为消防通道和设施管理(D62，0.69%)，且安全检查与奖优惩劣(D24，6.1%)、安全专项方案编制和审查(D32，8.2%)及桥梁拆除(D86，7.3%)三项子指标的权重均超过了5%。现场安全管理的预防重点是危险性较大的分部分项工程安全专项施工方案的编制，施工单位依据连申线航道整治工程特点，编制出针对性强的安全专项施工方案，并作为分部分项工程开工的前置条件，监理单位要对方案进行审查，合格方可施工。

图3 因素层各子指标权重分布

3.3 因素层权重较高指标安全管理建议

根据对因素层子指标权重的计算可知，在40个子指标中，安全专项方案编制和审查(D32)的权重最高。因此，本文以子指标D32为例，对其安全管理提出以下建议：

(1) 编制要求：根据指挥部安全专项方案编制要求，结合《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》和工程总体施工组织设计及危险源分布情况编制。

(2) 内容要求：包括工程概况、施工工艺、施工计划、危险因素分析、保障措施等。

(3) 编制范围：危险性较高的分部分项工程、大型临时工程、高模板工程等。

(4) 管理部门：安全专项方案应经项目技术负责人、监理工程师审查、总监审批签字后实施，危险性较大的安全专项方案应经企业技术负责人、总监审批后实施，必要时通过专家论证会审核后实施。

4 结论

(1) 根据国家相关政策、文件的规定，结合连申线航道整治工程自身特点，提出了施工单位实施安全管理的层次结构指标体系。

(2) 基于层次分析基本理论，建立了以指标体系为核心的递阶层次结构模型，并采用专家咨询法构造了判断矩阵。

(3) 实现了连申线航道整治工程施工安全管理目标层、准则层及因素层各指标权重的量化，为工程建设安全管理提供了理论依据。

(4) 针对连申线航道整治工程施工安全管理指标中权重最高者，提出了安全管理方面的建议，为进一步实现安全管理提供支撑。

以上研究成果为类似水运工程的施工安全管理提供了建设性指导。