我国区域建筑业安全态势评估研究及应用

赵江平 党悦悦 徐恒

(西安建筑科技大学资源工程学院 西安 710055)

0 引言

建筑业作为我国国民经济的支柱产业[1]，同时也是“高危行业”之一。根据住房与城乡建设部发布的数据，近年来，我国事故发生数量和死亡人数持续增长，面对如此严峻的安全生产形势，政府制定并实施了一系列建筑安全生产方面的法规条例，但由于不同地区经济发展水平和建筑业发展状况不尽相同，事故总量仍居高不下，政府如何改善我国建筑业宏观事故状况已成为当务之急。因此，从时间、空间等维度更为全面地评估建筑业安全态势，对于把控建筑业整体安全趋势具有十分重要的意义。

安全态势是从时间和空间的维度提取安全相关的因素，并通过对其的理解和分析来获得对系统或事件的状态与趋势的综合性评估[2]。目前，国内外对安全态势的研究主要在网络安全、交通及煤矿等行业。1999年，BASS T[3]首次提出网络安全态势评估的相关概念，认为态势评估是一个动态的过程。李爽等[4]将安全态势概念引入煤矿行业，对煤矿瓦斯安全态势进行预测从而为煤矿管理者提供决策支持。王洪亮[5]通过分析道路交通安全态势和变化趋势，为交通部门管理以及事故风险控制与预判提供科学、客观的依据。综上，安全态势研究可以为风险管控提供决策依据，但在建筑行业还未得到应用。

为了使建筑安全监管部门能够更全面的掌握辖区建筑业的安全态势以保障建筑行业安全发展，本文将安全态势引入建筑行业，从多维度综合分析区域建筑业安全态势影响因素，并构建合理的建筑业安全态势评估指标体系，以全国31个省份为对象综合评估建筑安全态势并进行优劣排序，分析省级区域间的建筑安全态势差异。本研究旨在从宏观层面综合评估中国各省份建筑业的安全态势水平，结果可对于区域/省市级政府从多维度掌控安全态势提供理论和技术支持。

1 安全态势影响因素分析及评估体系构建

区域建筑业安全态势可以直观地反映地区内一段时期建筑业的安全状况。描述建筑业的整体安全态势，需要全面考虑其态势影响因素，参考国内外相关建筑行业安全评估研究成果，依据评估指标选取原则，基于宏观层面从建筑安全子系统伤亡度、经济子系统发展度、政府子系统投入度、行业子系统发展度、产业效率子系统增长度5个维度13个指标构建区域建筑业安全态势评估体系，具体分析如图1所示。

图1 区域建筑业安全态势评估体系

1)建筑安全子系统伤亡度指标Y1

建筑伤亡事故统计是衡量建筑业安全状况的最直接体现，也是组成建筑业安全态势系统最基本的要素。目前，我国建筑业所使用的伤亡事故统计指标主要包括事故起数、事故死亡人数等绝对指标和十万建筑从业人员死亡率、百亿元产值死亡率等相对指标。大多研究将某一指标作为建筑安全的事故衡量指标，并不能全面反映区域的建筑业伤亡度。

通过对比各事故伤亡指标，认为可以通过构建综合当量死亡率来衡量建筑业的安全态势。对事故起数、事故死亡人数、较大事故发生率、十万建筑从业人员死亡率、百亿元产值死亡率和百万平方米死亡率6个指标无量纲化处理后再加权平均，得到的综合死亡率指标即为综合当量死亡率，如式(1)：

(1)

统计并计算2018年31个省份的事故起数、事故死亡人数、较大事故发生率、十万建筑从业人员死亡率、百万平方米死亡率、百亿元产值死亡率，通过主成分分析计算得到权重为(0.10，0.12，0.01，0.24，0.27，0.26)。

2)经济子系统发展度指标Y2

宏观经济因素与建筑安全状态评价有非常大的关系，地区经济高低决定建筑规模的大小，建筑规模越大，安全事故风险越大，从而影响建筑业整体安全态势。因此，从经济角度出发，分析不同地区经济发展对安全态势的影响，故设计Y2作为经济发展度指标衡量安全态势，区域经济指标包括国内(地区)生产总值(X7)、社会固定资产投资额(X8)和建筑业总产值(X9)。

Y2=α7X7+α8X8+α9X9

(2)

式中，α7，α8，α9分别为国内(地区)生产总值、社会固定资产投资额和建筑业总产值的权重，3者之和为1。通过主成分分析计算的3者权重为(0.33，0.34，0.33)。

3)政府子系统投入度指标Y3

在一定程度上，政府对区域的建筑安全投入力度是一个重要的影响因素。我国将6月作为安全生产月，据统计分析，6月全国的事故数量相对较少，由此可见政府对建筑安全越重视，地区建筑安全事故状况越将得到改善。政府监管、绩效评价等属于定性指标，是软投入，数据通常难以获取。所以选取建筑业企业技术装备率(X10)作为政府技术投入指标。

Y3=α10X10

(3)

式中，α10=1。

4)行业子系统发展度指标Y4

为了合理反映建筑业安全态势，除了区域的经济之外还应考虑建筑业的发展状况。建筑业的发展指标主要包括劳动力、施工面积、人均工资，建筑业投入与产出成正比，投入越高，产生的效益越高。劳动生产率反映了现阶段社会生产力的发展水平；房屋建筑施工面积直观地反映了建筑业的生产活动，而伤亡事故基本在生产活动中发生；建筑业人均工资反映了劳动力素质的高低，劳动力价格与劳动力素质呈正相关。本文选取劳动生产率(X11)、房屋建筑施工面积(X12)、建筑业人均工资(X13)3个指标。

Y4=α11X11+α12X12+α13X13

(4)

式中，α11,α12,α13分别为劳动生产率、房屋建筑施工面积、建筑业人均工资的权重，3者之和为1。通过主成分分析计算的3者权重为(0.33，0.34，0.33)。

5)产业效率子系统增长度指标Y5

区域建筑业的生产效率也是衡量建筑业安全态势的一个重要影响因素。建筑业生产效率的增长快慢主要从行业从业人员、企业数量、资金投入等方面评价，故选取建筑企业从业人数、国家(地区)企业数量2个指标反映产业效率系统增长度指标。

Y5=α14X14+α15X15

(5)

式中，α14，α15分别为建筑企业从业人数、国家(地区)企业数量的权重，2者权重之和为1。通过计算得权重(0.58，0.42)。

注：各指标数据来源于2010—2018年《中国统计年鉴》和我国房屋市政工程生产事故快报。

2 区域建筑业安全态势评估

TOPSIS[6]法对总体情况进行评价是普遍适用的，而灰色理论可以处理不确定信息。将TOPSIS和灰色关联分析法相结合，可以直观地评估不同地区的安全态势，政府可根据该地区当前的安全态势水平制定相应的宏观安全法规，提高宏观安全态势。

2.1 确定属性权重

为了科学地确定某个影响因素的重要程度，应该同时考虑决策者对某些指标的重视程度与指标本身的信息值，综合使用AHP和熵权法确定各属性的权重，最后进行组合赋值。

(1)AHP法确定权重

(6)

式中,n为判断矩阵的阶数，当C.I.≤0.1时，表明偏差范围可接受；n=5时，查表得R.I.为1.12；若C.R.<1，则通过一致性检验。权重为W1=[δ1，δ2，δ3，…，δn]。

(2)熵权法确定权重。根据第1章构建的态势评估指标体系，构成原始矩阵Y，通过极差变换法进行归一化处理，处理得到规范化矩阵pij。计算公式如(7)所示。

(7)

计算信息熵值：

(8)

(9)

式中，m为评价对象的个数；fij为第i个评价对象的第j项指标值占该指标总值的比重；pij为对象i在第j项指标的值；保证0≤Ej≤1。

权重计算：

(10)

式中，dj=1-Ej；dj为指标j的差异系数；βj为权重。求得权重为W2=[β1,β2,β3,…，βn]。

(3)根据乘法合成法对决策指标进行组合赋权，赋权公式为

(11)

2.2 TOPSIS-灰色动态评估模型

应用TOPSIS和灰色关联分析法对区域建筑业安全态势进行动态评估。传统的TOPSIS法通过计算评价对象到正、负理想解之间的距离关系并根据距离的贴近度大小得到结果，主要描述相对距离的变化，但是缺乏对数据序列的趋势变化。而灰色关联分析法[7]通过计算灰色关联度能够分析事物发展态势，定量地描述各影响因素随时间变化的趋势。

1)构造加权规范化矩阵

规范化矩阵与其每一列权重相乘，得到加权规范化矩阵。

(12)

2)正、负理想解及距离求解

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

计算被评价对象与理想解的相对贴近度：

(20)

式中,Ci为被评价对象的安全态势值与理想解的相对贴近度，取值范围为[0，1],Ci越接近1代表安全态势水平越高，建筑安全状况越好。

3 实证分析

3.1 数据来源

收集我国2014—2018年31个省份的相关数据(由于数据收集的局限，未包括港、澳、台等)，其中地区总产值、建筑业施工面积、建筑业总产值、国家(地区)企业数量等数据来源于《中国统计年鉴》[8]，建筑事故起数、死亡人数等数据来源于《中华人民共和国住房和城乡建设部事故快报》[9]。

3.2 评估结果

统计2014—2018年31个省份的数据，根据式(1)—式(5)构建态势指标体系原始矩阵，由AHP法求各指标的主观权重，通过邀请5位专家对5个子系统的相对重要度进行打分，并使用Matlab软件进行验证，结果证明所有的权重是有效的，见表1。根据熵权法计算各指标的客观权重，表1中数据为2017年的客观权重，其他年份的数据用式(7)—式(10)分别计算。通过式(11)计算其组合权重。

表1 安全态势指标组合权重

运用2.2节构建的区域建筑业安全态势评估模型计算各评价对象与理想解的贴近度，即各地区2014—2018年建筑安全态势值。图2为江苏省的5个维度的基础规范数据Y1，Y2，Y3，Y4，Y5以及计算得出的安全态势值C。计算31个省份的态势值结果并进行相应排序，见表2。

图2 江苏省数据值及态势值

表2 2014—2018年31个省份建筑业安全态势值

为分析区域间建筑业安全态势分布水平，应用系统聚类法，基于31个省份2014—2018年安全态势值进行空间聚类分析，发现西部、中部、东部、东北部等区域间安全态势有明显的差异[10]，结合空间区域根据综合态势水平排序将各省分为4个等级，在4个分级中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级分别代表建筑业安全态势较高、良好、一般和较低，见图3。

(a)Ⅰ级省份态势值

总体来说，安全态势值较高的省份主要分布在东部沿海区域，Ⅱ级省份主要分布在中部区域，经济状况相对较好，但是事故发生率较高；黑龙江、海南、西藏、青海、宁夏5省的综合态势得分最低。

3.3 结果分析

从权重结果分析来看，建筑业事故伤亡度权重占比最大，事故综合统计分析可以反映该地区一段时期内建筑业安全水平趋势，事故伤亡度作为成本型指标，数值越低代表建筑业安全态势水平越高。江苏地区的事故伤亡度每年在31个省份中是最高的，虽然经济发展水平排前3，但是事故高发。对于此类经济发展较好的省份，应重点加强事故管理。在建筑施工过程中，应加强隐患排查力度，对人员进行专项教育培训，政府监管部门应该制定奖惩政策，加强建筑安全管理，实施更严格的安全生产制度，增加安全投入。

图4为我国各省份建筑业安全态势空间分布情况，可以看出全国建筑业安全态势区域间有明显的差异。根据态势分布图来看，东部以及中部地区建筑业安全态势水平普遍较高，而西部以及东北部地区建筑业安全态势水平较低，这与其本身的经济发展水平、建筑发展等有关。一般来说，安全态势较高的地区经济较发达，地区生产总值较高，产业结构相对完善；对于一些经济发展相对落后的地区，比如在从业人数、建筑面积和建筑业GDP最低的省份，特别是海南、宁夏和西藏等地区，建筑施工面积少、从业人员少，虽然事故伤亡度不高，但是整体态势水平相对较低。政府应该更加关注建筑产业规模较小的区域，配置资源，实现经济与建筑产业的平衡发展。

图4 中国各省份建筑业安全态势水平空间分布情况

政府对于建筑业的投入主要包括法律法规、政策的完善、安全资金及技术装备的投入等。黑龙江、青海等地的建筑安全态势水平较低，由于这些地区发展相对落后、技术设备不完善，该地区政府应从人力、资源、技术等方面加大投入，并借鉴东部沿海省份态势水平较高的经验，促进建筑业安全生产，提高建筑业安全态势水平。

随着城市化发展进程加快，建筑业从业人员人数和企业数量迅速增加，产业效率增长加快。有些建筑公司为了追求利润最大化，会忽视建筑施工安全管理，对于非法工程，应加大排查力度，稳定建筑安全生产状况，避免建筑安全态势出现较大波动。

4 结论

1)通过系统分析，从建筑安全子系统伤亡度、经济子系统发展度、政府子系统投入度、行业子系统发展度、产业效率子系统增长度5个维度构建了区域建筑业安全态势评估指标体系。该体系可分别从时间与空间2个维度综合分析区域间的建筑业安全态势水平，为政府从宏观层面把控建筑业安全水平提供理论基础。

2)本文结合层次分析法(AHP法)和客观赋权(熵权法)确定指标的组合权重，再建立TOPSIS-灰色动态评估模型，以定量的评估结果描述建筑行业安全态势。该模型的建立证明了构建的指标体系的合理性，为政府制定建筑安全管控策略提供技术支撑。

3)以2014—2018年31个省份的建筑业统计数据为支撑进行实证分析，评估结果与客观实际情况基本一致，研究成果可为政府安全态势研判工作提供决策依据。