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        基于N-K模型的建筑施工安全風(fēng)險耦合研究

        2019-10-12 02:14:22潘和平
        安陽工學(xué)院學(xué)報 2019年4期
        關(guān)鍵詞:建筑施工管理

        潘和平,凡 穩(wěn)

        (安徽建筑大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院,合肥230000)

        工程建設(shè)項目施工處于一個復(fù)雜的風(fēng)險系統(tǒng)中,安全事故一般都受到多個因素相互作用的影響,多個因素的相互耦合作用使得事故發(fā)生的概率更加難以確定。

        就目前而言,國內(nèi)外學(xué)者對建筑施工安全風(fēng)險研究成果頗豐,例如,英美等國已逐漸建立完善了一套關(guān)于建筑施工安全風(fēng)險控制的規(guī)章制度和指標(biāo)體系;清華大學(xué)盧有杰、盧家儀在其《項目風(fēng)險管理》一書中提出風(fēng)險是人們不希望的后果發(fā)生的潛在可能性;李紅敏、田杰芳在《業(yè)主的風(fēng)險管理》中提出根據(jù)風(fēng)險的不同特征可以將風(fēng)險因素劃分為不同的風(fēng)險類。大量研究成果可以為我國的建筑施工提出建設(shè)性意見,但是迄今為止我國關(guān)于安全事故產(chǎn)生的起因分析相對比較少,而且很少考慮到各因素間的耦合作用?;诖?,本文主要研究導(dǎo)致建筑施工安全事故發(fā)生的各因素間的耦合作用,利用N-K模型進行進一步研究。

        1 建筑施工安全風(fēng)險機理分析

        本文將建筑施工風(fēng)險源分為以下四類:人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全條件、管理的缺陷。

        1.1 人的不安全行為

        人是建筑施工過程中最活躍的因素,也是最可能造成事故產(chǎn)生的原因。人的不安全行為主要包括工人的素質(zhì)較低、身體狀況不好和身體缺陷、技術(shù)操作水平低下等。

        1.2 物的不安全狀態(tài)

        建筑施工現(xiàn)場物主要分為機械和材料。在建筑施工現(xiàn)場有大量復(fù)雜和龐大的機械需要協(xié)同工作,這就對機械的安全性能提出了較高的要求。施工現(xiàn)場的材料種類多,數(shù)量大,同樣對物質(zhì)裝備的要求也比較高。物的不安全狀態(tài)主要包括機械老化和故障、材料質(zhì)量不過關(guān)、機械和材料運輸不規(guī)范或放置不符合現(xiàn)場要求等。

        1.3 環(huán)境的不安全條件

        建筑施工一般受環(huán)境的影響比較大,環(huán)境因素一般包括施工地的水文、地質(zhì)、天氣等自然環(huán)境,還包括施工現(xiàn)場的管線、周邊建筑物、道路分布等。環(huán)境的不安全條件主要包括天氣惡劣、地質(zhì)不良、周邊建筑物或道路等分布復(fù)雜等。

        1.4 管理的缺陷

        建筑施工現(xiàn)場必須建立完善的建筑施工安全風(fēng)險控制規(guī)章制度和指標(biāo)體系,只有遵守規(guī)章制度和指標(biāo)體系才能將施工風(fēng)險降低,提高安全系數(shù)。管理的缺陷主要包括沒有建立完善的規(guī)章制度、管理制度未得到落實、安全檢查工作不到位等。

        2 N-K模型下的建筑施工風(fēng)險耦合因素的耦合關(guān)系分析

        N-K模型是生物學(xué)家Kauffman在1993年提出來的,他認為生物有機體是一種由基因組成的復(fù)雜系統(tǒng),后經(jīng)相關(guān)學(xué)者的研究論證認為N-K模型適合研究系統(tǒng)內(nèi)部要素間的相互作用關(guān)系,且對系統(tǒng)的整體適應(yīng)性會產(chǎn)生巨大影響。在此基礎(chǔ)上,本文嘗試將N-K模型與建筑施工風(fēng)險因素相結(jié)合,度量雙因素和多因素間的耦合值大小。在建筑施工系統(tǒng)中,N-K模型包含兩個參數(shù):N是系統(tǒng)構(gòu)成要素的個數(shù),K是元素之間相互作用關(guān)系的多少。在任何一個子系統(tǒng)中,K可能為0,也可能是1,2,…,N-1。

        2.1 建筑施工耦合風(fēng)險分類

        本文將建筑施工安全風(fēng)險耦合分為以下3種:

        2.1.1 單因素風(fēng)險耦合

        單因素風(fēng)險耦合是指上文提到的四類風(fēng)險源所屬的子因素,各子因素也會相互作用,形成耦合風(fēng)險?;诖?,將人的不安全行為耦合風(fēng)險、物的不安全狀態(tài)耦合風(fēng)險、環(huán)境的不安全條件耦合風(fēng)險、管理的缺陷耦合風(fēng)險分別記為T11(a)、T12(b)、T13(c)、T14(d),總耦合值記為T1(圖1)。

        圖1 單因素風(fēng)險耦合機理圖

        2.1.2 雙因素風(fēng)險耦合

        雙因素風(fēng)險耦合是指上文提出的四類風(fēng)險源兩兩作用發(fā)生耦合風(fēng)險。如“技術(shù)操作水平比較低下的工人”遇到“可能出現(xiàn)故障的機械”,這就會加大事故出現(xiàn)的概率,也就是人的不安全行為與物的不安全狀態(tài)發(fā)生耦合作用,較大概率出現(xiàn)耦合風(fēng)險。由此可以得出6種耦合情況,即人-物耦合、人-環(huán)耦合、人-管耦合、物-環(huán)耦合、物-管耦合、環(huán)-管耦合,將這六種耦合情況分別記為T21(a,b)、T22(a,c)、T23(a,d)、T24(b,c)、T25(b,d)、T26(c,d),總耦合值記為T2(圖2)。

        圖2 雙因素風(fēng)險耦合機理圖

        2.1.3 三因素風(fēng)險耦合

        三因素風(fēng)險耦合是指上文提出的四類風(fēng)險源任意三個相互作用發(fā)生耦合風(fēng)險。如技術(shù)操作水平比較低下的工人在操作出現(xiàn)故障的機械時,沒有遵照規(guī)章制度的要求,這就使得出現(xiàn)事故的概率激增,也即人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)與管理的缺陷三因素發(fā)生耦合作用。三因素風(fēng)險耦合可以得出4種耦合情況,即人-物-環(huán)耦合、人-物-管耦合、人-環(huán)-管耦合、物-環(huán)-管耦合,分別記為T31(a,b,c)、T32(a,b,d)、T33(a,c,d)、T34(b,c,d),總耦合值記為T3(圖3)。

        圖3 三因素風(fēng)險耦合機理圖

        2.2 確定風(fēng)險耦合信息交互公式

        基于N-K模型的建筑施工安全風(fēng)險耦合研究是通過計算建筑施工過程中出現(xiàn)的四類風(fēng)險源的交互信息,進一步度量其耦合產(chǎn)生的新的風(fēng)險狀態(tài)程度。研究證明,耦合次數(shù)越多,該種耦合方式出現(xiàn)的概率也就越大;計算得到的耦合值越大,事故發(fā)生的概率也就越大。風(fēng)險耦合信息交互公式如下:

        該公式中phijk是指人在第h種狀態(tài)下、物在第i種狀態(tài)下、環(huán)境在第j種狀態(tài)下、管理在第k種狀態(tài)下,四種因素互相耦合事故發(fā)生的概率。T值越大,說明建筑施工過程中風(fēng)險也就越大。從公式(1)可以看出,T值是對建筑施工過程中風(fēng)險耦合的量值。

        2.3 構(gòu)建雙因素風(fēng)險耦合計算公式

        在建筑施工過程當(dāng)中,大部分事故都是由于雙因素或三因素進行局部耦合而造成的。雙因素耦合會出現(xiàn)圖2所示六種情況,這就需要提供雙因素風(fēng)險耦合計算公式,將六種情況進行量化,可以得到以下六個公式:

        公式(2)是人和物相互耦合后的度量值;公式(3)是人和環(huán)境相互耦合后的度量值;公式(4)是人和管理相互耦合后的度量值;公式(5)是物和環(huán)境相互耦合后的度量值;公式(6)是物和管理相互耦合后的度量值;公式(7)是環(huán)境和管理相互耦合后的度量值。

        2.4 構(gòu)建多因素風(fēng)險耦合計算公式

        多因素耦合包括三因素耦合和四因素耦合兩種情況。由圖3提出的風(fēng)險因素耦合機理圖可知,三因素耦合有四種情況??商岢鋈蛩伛詈嫌嬎愎饺缦拢?/p>

        公式(8)是人、物和環(huán)境相互耦合后的度量值;公式(9)是人、物和管理相互耦合后的度量值;公式(10)是人、環(huán)境和管理相互耦合后的度量值;公式(11)是物、環(huán)境和管理相互耦合后的度量值。

        3 實證分析

        3.1 風(fēng)險耦合計算

        建筑施工事故的風(fēng)險因素可以總結(jié)為人、物、環(huán)境和管理四個因素,在事故中,有該因素發(fā)揮了作用記為1,沒有該因素發(fā)揮作用的記為0。收集總結(jié)2006年~2017年我國各地建筑施工事故共108起,根據(jù)事故調(diào)查報告將108起事故按照單因素耦合、雙因素耦合和多因素耦合導(dǎo)致的次數(shù)和概率統(tǒng)計見表1。

        根據(jù)表1,分別計算單因素、雙因素和多因素耦合導(dǎo)致事故的概率,分別見表2、表3、表4。

        表1 2006年~2017年建筑施工安全事故風(fēng)險耦合次數(shù)及頻率

        表2 單因素風(fēng)險導(dǎo)致事故發(fā)生頻率

        表3 雙因素風(fēng)險導(dǎo)致事故發(fā)生頻率

        表4 多因素風(fēng)險導(dǎo)致事故發(fā)生頻率

        根據(jù)公式(1)~(11)和表1、表2、表3、表4中的數(shù)據(jù)可得各項風(fēng)險偶和值如下:

        由計算結(jié)果可以得到:T4>T32>T33>T34>T31>T23>T26>T25>T22>T21>T24。

        3.2 計算結(jié)果分析

        1)四因素耦合得到的耦合值T4最大,且三因素耦合得到的耦合值都比雙因素耦合得到的耦合值要大,這就說明了耦合因素越多,造成的風(fēng)險也就越大。

        2)在三因素耦合中,人-物-管因素耦合值最大且人-環(huán)-管因素耦合值比物-環(huán)-管因素耦合值和人-物-環(huán)因素耦合值要大,這就說明了人和管理因素相耦合造成的風(fēng)險是最大的。且在雙因素耦合中,人-管耦合值最大也驗證了這一結(jié)論的正確性。

        3)在雙因素耦合中,人-管耦合值最大,環(huán)-管和物-管耦合緊隨其后,說明管理因素在事故發(fā)生中發(fā)揮比較大的作用。與2)結(jié)合來看,人的因素與管理因素相耦合發(fā)生事故的風(fēng)險值是非常大的,更易導(dǎo)致事故的發(fā)生。

        4 結(jié)論與建議

        文章收集分析近十年來我國建筑施工事故發(fā)生的原因與頻率,與N-K模型相結(jié)合,得出各因素耦合值,對耦合結(jié)果進行度量分析,得出比較直觀的數(shù)據(jù)與結(jié)論。在人、物、環(huán)、管四大因素中,人的因素與管理因素在事故風(fēng)險分析中占據(jù)了最主要的地位,有這兩個因素相耦合造成的風(fēng)險值是比其他因素耦合造成的風(fēng)險值大的。

        通過以上結(jié)論分析,結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況,可以提出以下建議:(1)在施工過程中,要盡量控制人的因素與其他因素相耦合。盡量提高施工人員的素質(zhì)和安全意識,選用一些操作水平較高的技術(shù)工,提升整體施工人員的基本素質(zhì),同時應(yīng)加強對施工現(xiàn)場人員的管理和安全教育。(2)制定完善的管理監(jiān)督制度,加強對施工現(xiàn)場人、材、機的管理,將成熟的管理思想和制度貫徹到施工現(xiàn)場的每個角落。(3)加強對施工現(xiàn)場物的管理,包括材料、機械等。避免物的因素與其他因素相耦合造成風(fēng)險。(4)對施工地的環(huán)境要進行實時監(jiān)控,出現(xiàn)惡劣天氣、地質(zhì)不明等狀況時要及時停工,不可存在僥幸心理。施工時必須要對附近道路、橋梁、地下管線、建(構(gòu))筑物等進行嚴格監(jiān)控,避免環(huán)境因素與其他因素相耦合。(5)在施工現(xiàn)場一定要最大程度避免出現(xiàn)多因素耦合,尤其是避免出現(xiàn)四因素耦合。

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