吳景泰，張強(qiáng)

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136）

高樁碼頭施工過(guò)程是較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有較強(qiáng)不確定性和復(fù)雜性，對(duì)高樁碼頭施工中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究具有重要意義。D-S 證據(jù)理論是研究不確定性的理論，是決策層融合中最常用的人工智能方法，它在識(shí)別不確定性和準(zhǔn)確反映證據(jù)收集過(guò)程方面具有很大的靈活性。綜合運(yùn)用AHP 法對(duì)指標(biāo)體系中各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，利用D-S 證據(jù)理論建立了高樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的不確定性，為更加科學(xué)合理地評(píng)估高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)。

1 高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)是由諸多風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)成的，包括施工技術(shù)、自然條件以及管理缺陷等眾多因素，識(shí)別難度較大而且整理不易。為了科學(xué)評(píng)估其施工風(fēng)險(xiǎn)，本文通過(guò)專家調(diào)查法和文獻(xiàn)綜述等方式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)“MMEM”理論，從影響施工風(fēng)險(xiǎn)的“人機(jī)環(huán)管”四個(gè)要素出發(fā)，根據(jù)指標(biāo)建立的科學(xué)性和系統(tǒng)性的原則對(duì)施工的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行科學(xué)篩選和歸納分類建立三層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系（見(jiàn)表1）。

2 基于D-S 證據(jù)理論的高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按安全情況劃分為4 個(gè)等級(jí)。邀請(qǐng)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素進(jìn)行打分，設(shè)置如下安全等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表2）。

取中間值建立評(píng)語(yǔ)等級(jí)參數(shù)集D=（0.15,0.45,0.7,0.9）

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

層次分析法簡(jiǎn)單并容易操作且判斷結(jié)果相對(duì)客觀，是進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算的一種有效途徑。通過(guò)此方法計(jì)算高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重結(jié)果（見(jiàn)表1）。

2.3 基本概率分配函數(shù)的確定

（1）各指標(biāo)的基本確信度的確定。在評(píng)判因素集 R中，由專家打分法得到底層因素Rijz隸屬于等級(jí)Pi的確信度βPi(Rijz)，則單因素評(píng)判集為

（2）基本概率分配計(jì)算。在D-S 證據(jù)理論中，a 表示決策者對(duì)整個(gè)證據(jù)的似真度，其中0 ≤a ≤1，參數(shù)α 的含義大致上反映決策者對(duì)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果所給出的折扣率，一般取a=0.9。以下根據(jù)指標(biāo)間的相對(duì)權(quán)重確定相應(yīng)的折扣率，并結(jié)合專家評(píng)語(yǔ)構(gòu)造基本概率分配函數(shù)(即mass 函數(shù))：

其中，Wijk是關(guān)鍵因素的權(quán)重即各因素集中權(quán)重最大的因素；Wijz是非關(guān)鍵因素的權(quán)重；也可記作mθ，表示未被分配到的概率，主要對(duì)不確定性程度作出闡述。

表1 沿海高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系及權(quán)重

（3）證據(jù)融合?；靖怕实姆峙涫歉鶕?jù)有經(jīng)驗(yàn)的專家打分計(jì)算得出，具有一定的主觀性，評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的偏差。因此，在通過(guò)證據(jù)理論分析時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行證據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合。利用公式對(duì)各因素的mass 值進(jìn)行數(shù)據(jù)合成，可逐步得到各指標(biāo)層的合成基本概率值，最后，求出整個(gè)系統(tǒng)的基本概率分配函數(shù)。其遞推合成算法如下：

表2 安全等級(jí)評(píng)價(jià)表

式中，K 為各證據(jù)間沖突程度的大小，K 越大則沖突程度越大，當(dāng)K ＞1 時(shí)則m1與m2矛盾,即說(shuō)明兩個(gè)基本概率分布函數(shù)的正交和不存在，無(wú)法證據(jù)融合。

（4）綜合評(píng)價(jià)。高樁碼頭施工過(guò)程是具有眾多風(fēng)險(xiǎn)影響因素的復(fù)雜的工程系統(tǒng)，為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更加直觀，本文采用線性模型作為高樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)，由此得到基于證據(jù)理論的高樁碼頭工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)量化值，計(jì)算公式為：

3 實(shí)例分析

某碼頭位于洋山深水港區(qū)東部，所在水域比較開(kāi)闊，建有防波堤，風(fēng)浪掩護(hù)措施相對(duì)完善。工程施工工序復(fù)雜，因此對(duì)該工程進(jìn)行科學(xué)的的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

mass 函數(shù)的計(jì)算。通過(guò)上文所給的基本概率計(jì)算公式對(duì)專家評(píng)分進(jìn)行處理，將其與各指標(biāo)體系權(quán)重結(jié)合，進(jìn)行證據(jù)融合。

以R11為例，說(shuō)明構(gòu)造mass 函數(shù)的具體過(guò)程，以下是專家對(duì)R11進(jìn)行評(píng)分得到其風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)概率值（見(jiàn)表3）。

表3 R11 的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)概率值

因?yàn)镽112為關(guān)鍵因素，則R111、R112、R113折扣率分別為根據(jù)基本概率計(jì)算公式得出其mass 函數(shù)：

根據(jù)遞推合成算法進(jìn)行合成得到R11的mass 函數(shù)

同理可得M(R111＆R112)=（0.418,0.30,0.101,0.087.0.087）

將其與m（R113）繼續(xù)融合得到

同理可以依次計(jì)算得出各二級(jí)指標(biāo)層所處各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)的概率，結(jié)合權(quán)重可計(jì)算出一級(jí)指標(biāo)的可信度分配值為：

利用同樣的方法對(duì)一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以最終計(jì)算出系統(tǒng)的總的可信度分配。

表4 高樁碼頭工程項(xiàng)目的可信度分配

（2）評(píng)價(jià)結(jié)果及分析。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行證據(jù)融合計(jì)算，得到最終證據(jù)信息融合的結(jié)果為Bel=0.942，Pl=1，因此，不確定度為0.058。根據(jù)公式，可以得到項(xiàng)目工程施工階段的評(píng)估分?jǐn)?shù)為：

其中，指標(biāo)R1、R2、R3、R4的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為：S1=0.6767，S2=0.7109，S3=0.6235，S4=0.6919

根據(jù)以上信息可知，經(jīng)過(guò)證據(jù)信息融合后，該碼頭工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為一般風(fēng)險(xiǎn)。而且經(jīng)過(guò)證據(jù)信息融合后，信任函數(shù)逐漸增大，其不確定性逐漸降低，評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確。具體來(lái)說(shuō)，技術(shù)及設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)與其他因素相比較高，雖然處于一般風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，但分值較接近較高風(fēng)險(xiǎn)，是該碼頭施工項(xiàng)目管理中的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)該加強(qiáng)其管控。隨后是人員風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，施工方可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)排序?qū)Ω邩洞a頭施工進(jìn)行有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)管理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從人員風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)及機(jī)械設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、自然風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)方面分析，在構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合高樁碼頭施工的特點(diǎn)，提出基于D-S 證據(jù)理論的高樁碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。引入折扣系數(shù)對(duì)mass 函數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)證據(jù)融合的方法將數(shù)據(jù)合成，使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確更客觀，評(píng)價(jià)模型更加完善。從理論上分析，應(yīng)用D-S 證據(jù)理論進(jìn)行高樁碼頭風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是可行的，而且更符合風(fēng)險(xiǎn)本身的不確定性和人為判斷問(wèn)題的主觀性，為高樁碼頭施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)管理提供新的理論依據(jù)。