基于事故树和层次分析法的模板工程项目安全风险分析

彭雪艳，周洪文

（上海应用技术大学城市建设与安全工程学院，上海 201418）

0 引言

模板工程项目存在大量模糊性的风险因素，难以定量描述其中一个指标对整体的影响程度，而层次分析法能通过分析复杂系统中所含指标之间的联系，将复杂问题划分为多个层次，结合定量分析和定性分析确定各级指标对评价对象的影响程度，从而评价系统，进而可以提出针对性的改进措施。

1 基于事故树和层次分析法综合评价机制

1.1 事故树风险识别

事故树又称故障树， 是一种常用的系统安全分析方法[1]。 从顶上事件由上而下，逐层查找发生在顶部的直接和间接事件，直至基本事件，然后用逻辑图表将其联系起来， 是一种基于因果关系的推理分析方法。

1.1.1 事故树分析步骤

事故树分析是通过分析系统中可能出现的或已发生的事件，找到其成因，并采取相应的预防措施。 其基本流程一般分为准备阶段、定量分析阶段和安全性评价阶段。其中，准备阶段包含熟悉系统、调查事故、 确定顶上事件及调查事故发生原因；定性阶段包含事故树绘制与定性分析等[2]。

由于文章只研究事故树定性分析阶段，因此对事故树分析一般按下述步骤进行。

1.2 层次分析法确定权重

层次分析法是一种综合定性和定量的多标准决策方法。 该方法的特征在于，通过对复杂的决策问题的本质、影响因素和内部的联系等进行深入分析，建立层次结构模型。 它可以通过少量的量化信息来实现对多目标、多准则或非结构性的复杂决策问题的求解，提供一种简便的决策方法。 层次分析法的具体步骤如下：

（1）建立层次结构体系。将评价目标、决策准则和选取指标按照从属关系划分为目标层、准则层和因素层。

（2）构造判断矩阵。一致性矩阵法是AHP 中常用的一种方法，它可以避免将所有的因素同时进行对比，并选取不同的两个因子进行对比。 使用统一的相对标度1～9 标度方法来体现其重要性， 具体1～9 标度法数值大小如表1 所示。

表1 判断矩阵标度及其含义

（3）层次单排序及一致性检验。 可以通过计算判断矩阵的最大特征根λmax及其归一化后对应的特征向量W， 计算出某一层对于上一层次某一个单元的相对重要性权值。 定义一致性指标CI 公式见式（1）。

CI 值越大， 表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大；CI 值越小（接近于0），表明判断矩阵的一致性越好。显然，当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0，反之亦然。

衡量同阶矩阵是否具有满意的一致性，还需引入判断矩阵的平均随机一致性指标RI 值。对于1-9 阶判断矩阵，RI 的值见表2。

表2 平均随机一致性指标

随机一致性指标RI 之比称为随机一致性比率，记为CR：见式（2）。

当时CR＜0.10，即认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵，使之具有满意的一致性。

（4）层次总排序及一致性检验。 通过计算各层级因素权重，可以求出各层级指标的排序即相对重要程度，并执行判断矩阵的一致性检查。

1.3 综合评价模型构建

结合事故树与层次分析法构建模板工程项目安全风险评价模型。首先通过事故树分析影响模板工程项目安全的不同方面及其影响因素；其次通过层次分析法确定准则层及因素层的指标权重，最后综合准则层和因素层各权重得出目标层评价结果，具体流程如图1 所示。

图1 综合评价模型流程

2 实例分析

本案例工程建筑面积为7 390 m2，建筑层数为地上3 层，地下局部1 层。 为了预防在施工阶段模板工程项目的风险，运用事故树以及层次分析法对模板工程项目进行风险分析，根据评价结果的各指标权重提出针对性的建议。

2.1 事故树识别潜在风险

通过专家调查访问、查阅文献以及实地项目调研等途径，梳理总结了影响模板工程项目安全的不同方面，综合整理各种信息得到各类风险的影响因素。 具体指标因素如表3 所示。

表3 模板工程项目各层级指标因素

根据事故树的绘制原则以及各影响因素指标之间的逻辑关系，分析表中各指标因素，绘制事故树时各因素之间应通过逻辑或门连接，对应的事故树分析如图2 所示。

图2 模板工程项目事故树分析

2.2 层次分析法确定一二级指标权重

在事故树分析中模板材料风险M4该事件又可以继续分为材料本身存在的风险M5以及材料准备的风险M6， 但这两个事件都隶属于模板材料风险M1之下，故将模板材料风险M1、设计风险M2、施工风险M3、组织管理风险M4这四个指标作为层次分析法的一级指标，各一级指标对应的影响因素（即事故树分析图中的原因事件） 为层次分析法的二级指标。

在模板结构体系中，根据下列可能引起风险的因素，对准则层即一级指标构造判断矩阵A 如下，近似求解最大特征值和特征向量见式（3）。

对于判断矩阵A 来说见式（4）。

归一化处理见式（5）。

特征根按下式近似求解，见式（6）。

计算一致性指标CI，见式（7）。

查找相应的平均随机一致性指标RI 见表2。计算一致性比例CR 见式（8）。

对每个因素层即二级指标按照上述同样的方法构造判断矩阵计算各指标的权重，由于文章的篇幅有限，此处对计算过程不再赘述，现将计算结果列出，见式（9）。

2.3 综合一级指标和二级指标权重

基于层次分析法计算一二级指标权重，得出综合模板工程项目安全风险分析评价的总权重，如表4 所示。

表4 模板工程项目安全风险分析评价总权重

通过对上述数据的计算可得到以下结论：

（1）准则层对方案层的情况为：设计风险对于总的风险影响较大;其次是组织管理风险;再次是施工风险;材料使用所带来的风险最小。

（2）指标层对准则层的影响情况为:对于材料风险影响最大的是变形的钢管未调直；对于设计风险影响最大的是设计内容不全；对于施工风险影响最大的是采用不合理的施工技术和方案；对于组织管理风险影响最大的是安全生产职责落实不到位。

（3）由层次总排序表可知各具体因素对于总体风险的影响： 排在前五位的依次是设计内容不全、设计存在缺陷错误和遗漏、安全生产职责落实不到位、现场检查监督管理不到位、采用不合理的施工技术和方案。

3 模板工程风险应对措施

（1）加大对模板工程项目设计力度的重视。 应在设计前及时准确和相关设计人员沟通，对设计的内容等达成一致意见。设计方在完成整体设计后应及时检查设计内容是否完整，是否符合相关的设计要求等。

（2）加强校企合作，共享优秀资源。定期开展各级人员的培训交流， 建立健全各级人员的知识体系。如可以开展针对行业标准以及规范的解读培训等课程，定期举行技术交流等活动等。

（3）完善项目管理体系，提高管理者的管理能力。要建立与完善系统全面的，以项目经理为首的，安全生产的领导组织团队， 承担安全生产的责任，使生产过程有领导，有组织。 企业可以采取一些奖励机制对在项目方案选择中表现良好的人员进行奖励，以此作为激励，也能促进大家主动学习掌握更多技巧。

4 结语

将事故树和层次分析法应用到模板工程项目安全风险分析中， 针对传统模板工程项目中的不足，总结了一套在模板工程施工过程中提高安全性的对策，运用事故树追踪整理施工中可能存在的风险因素，再运用层次分析法计算所分析的各因素的权重大小，最终提出针对性的对策。 文章仅是根据某一具体案例提供了其中一种风险分析方法，实际工程更为复杂。 随着工程技术的发展，相信未来会有更多合理有效的技术方法能够应用于模板工程项目安全风险分析上。