游弘正 孫嶠 呂苒

(大連大學(xué)建筑工程學(xué)院 遼寧大連 116000)

近年來，隨著我國“建筑工業(yè)化”發(fā)展方向的確立，裝配式建筑因其節(jié)能環(huán)保、施工效率高等優(yōu)勢而受到大力推廣。目前，我國裝配式建筑仍處于發(fā)展的初級階段，因施工技術(shù)和管理規(guī)范等不成熟問題，導(dǎo)致裝配式建筑在生產(chǎn)、運輸及施工階段存在比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑施工過程中更多的安全隱患[1]，大量安全風(fēng)險導(dǎo)致的安全事故阻礙了裝配式建筑在我國的推廣與發(fā)展。因此，有效識別裝配式建筑生產(chǎn)作業(yè)全過程中的安全風(fēng)險并對其進(jìn)行管控，已成為行業(yè)發(fā)展和學(xué)術(shù)研究的關(guān)注熱點。對該問題的深入研究，將有助于規(guī)避裝配式建筑生產(chǎn)作業(yè)全過程中安全事故的發(fā)生，有利于更好地推動裝配式建筑的發(fā)展。

雖然部分學(xué)者已經(jīng)從裝配式建筑領(lǐng)域進(jìn)行了成果綜述[2]，但針對其細(xì)分領(lǐng)域下的裝配式建筑安全風(fēng)險評價的綜述成果相對較少。由于裝配式建筑存在多空間分布作業(yè)等特性，使其安全風(fēng)險的評價與傳統(tǒng)建筑相比難度更大，需要對裝配式建筑安全與風(fēng)險問題的研究進(jìn)行獨立整合。經(jīng)過對近百篇中外文獻(xiàn)的比較閱讀可以發(fā)現(xiàn)，國外裝配式建筑安全的研究起步較早且已經(jīng)將信息技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、VR技術(shù)等）結(jié)合到風(fēng)險評價中[3-4]。我國此類研究雖然起步較晚，但近年來的研究成果較為豐富。該文首先在對國內(nèi)裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究文獻(xiàn)進(jìn)行比較閱讀的基礎(chǔ)上，按研究思路的不同，將相關(guān)文獻(xiàn)分為基于理論模型的安全風(fēng)險評價體系構(gòu)建、基于信息技術(shù)的安全風(fēng)險管控兩類。隨后，再按時間順序?qū)深愌芯康陌l(fā)展歷程、主要成果及特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。最后，結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀對未來研究發(fā)展方向提出了展望，在豐富了基礎(chǔ)性研究的同時，旨在推動我國裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究的發(fā)展。

1 我國裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究現(xiàn)狀

從研究思路不同的角度出發(fā)，現(xiàn)階段我國裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究可分為兩類：一是基于理論模型的安全風(fēng)險評價體系構(gòu)建；二是基于信息技術(shù)的安全風(fēng)險管控。第一類研究在通過不同的理論模型識別出安全風(fēng)險因素的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)模型定量分析各安全風(fēng)險因素的權(quán)重，構(gòu)建裝配式建筑安全評價體系，進(jìn)而為裝配式建筑的安全風(fēng)險評價提供決策依據(jù)。第二類研究將日新月異的信息技術(shù)（BIM、物聯(lián)網(wǎng)等）與裝配式建筑相結(jié)合，依據(jù)信息技術(shù)自身的特點（實時性、模擬仿真等），智能化的對裝配式建筑潛在安全風(fēng)險進(jìn)行預(yù)警。在預(yù)警評價的基礎(chǔ)上，通過智能分析提供安全風(fēng)險管控辦法，在提高安全風(fēng)險評價與管控效率的同時，有效避免了主觀人為因素對安全風(fēng)險評價與管控有效性的影響。

1.1 基于理論模型的安全風(fēng)險評價體系構(gòu)建

國內(nèi)裝配式建筑的發(fā)展起步遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國家，對其安全風(fēng)險評價的研究開始時間也相對較晚，此類研究主要基于不同的數(shù)學(xué)或管理科學(xué)理論模型，構(gòu)建裝配式建筑安全風(fēng)險評價體系。我國對于裝配式建筑安全風(fēng)險評價體系的研究大致起步于2015年，文敏等人[5]在現(xiàn)澆式建筑與裝配式建筑的對比分析中，初步探求了裝配式建筑安全事故的類型及其成因。楊爽[6]則較為系統(tǒng)、全面地選取了相關(guān)安全風(fēng)險影響因素，運用粗糙集理論建立了裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價體系（以下簡稱“評價體系”）。在此之后，不同的學(xué)者開始嘗試基于不同的理論模型構(gòu)建評價體系，風(fēng)險分析也逐步從主觀定性分析發(fā)展為主客觀相結(jié)合的定量分析；從單一的施工階段安全風(fēng)險分析發(fā)展為多階段安全風(fēng)險聯(lián)動分析。李穎等人[7]在2016年利用事故樹和層次分析法，對裝配式建筑施工安全風(fēng)險進(jìn)行了定量分析，通過對不同評分的安全風(fēng)險進(jìn)行分級管控，有效保證了裝配式建筑項目的安全性。管理學(xué)中的經(jīng)典模型灰色聚類評價、系統(tǒng)動力學(xué)等也被應(yīng)用到評價體系構(gòu)建中，并利用主客觀相結(jié)合的方法，定量分析裝配式建筑安全風(fēng)險因素[8-9]，在一定程度上提升了安全風(fēng)險評價的量化程度，但仍無法完全規(guī)避研究中主觀影響的問題。于是，2017年，李英攀等人[10]在層次分析法和熵權(quán)法計算指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，運用云模型理論對裝配式建筑安全績效進(jìn)行評價，實現(xiàn)了定性概念與定量數(shù)值間的不確定性轉(zhuǎn)化，較好地改進(jìn)了系統(tǒng)動力學(xué)、灰色聚類分析等方法在安全風(fēng)險評價過程中的主觀量化問題，并對安全風(fēng)險因素間的模糊性與隨機(jī)性問題進(jìn)行了探討。此后評級體系構(gòu)建中的理論模型多采用能夠?qū)崿F(xiàn)安全風(fēng)險量化的模型為基礎(chǔ)，通過“風(fēng)險量化”提高評價體系的客觀性，為裝配式建筑安全施工提供科學(xué)的決策依據(jù)[11-17]。除此之外，部分學(xué)者嘗試將風(fēng)險量化評價與其他項目管理因素（如成本控制、進(jìn)度控制）相關(guān)聯(lián)，以期更好地輔助裝配式建筑施工安全風(fēng)險決策。2019 年，吳溪等人[18]利用馬爾科夫鏈和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法對風(fēng)險因素的發(fā)生概率進(jìn)行了估計，以條件概率描述各風(fēng)險因素之間相關(guān)性的同時，提供安全風(fēng)險控制投入成本的配置策略，提高了裝配式建筑安全風(fēng)險決策的全面性。與之相似，陳偉等人[19]運用敏感性分析及多目標(biāo)規(guī)劃方法構(gòu)建SD-MOP 模型，有效地解決了安全、進(jìn)度、成本等多目標(biāo)動態(tài)均衡優(yōu)化的難題，從多維度角度優(yōu)化了評價體系，并提出評價體系中可能存在多空間耦合影響問題。隨后，多空間耦合影響成為了裝配式建筑評價體系研究的熱點問題，學(xué)者們選取了更為適合的理論模型開展不同階段安全風(fēng)險因素的聯(lián)動分析。陳偉等人[20]利用DEMATEL-BN 模型構(gòu)建了裝配式建筑的安全風(fēng)險傳導(dǎo)模型，得出了安全風(fēng)險因素在裝配式建筑生產(chǎn)、運輸和施工空間中的傳導(dǎo)路徑，使得安全風(fēng)險因素的確立從簡單的4M1E（人機(jī)料法環(huán)）提升到了更為客觀、有效的多空間維度。此時，對裝配式建筑安全風(fēng)險因素的分析似乎已經(jīng)較為全面，但由于裝配式建筑的設(shè)計比傳統(tǒng)建筑設(shè)計更復(fù)雜，致使其評價體系除了考慮各因素間的關(guān)聯(lián)性和多維度疊加性對施工階段的影響之外，還應(yīng)考慮設(shè)計階段等對安全風(fēng)險的關(guān)聯(lián)影響。2019 年，高欣[1]等首次從設(shè)計—施工兩階段協(xié)調(diào)的角度對裝配式建筑安全風(fēng)險因素進(jìn)行了分析，提出聯(lián)動管控措施方案。2020 年，陳為公等人[21]基于霍爾三維結(jié)構(gòu)，從項目全壽命周期（決策、設(shè)計、生產(chǎn)運輸、施工、運營維護(hù)）的角度識別裝配式建筑安全風(fēng)險因素，建立一種考慮脆弱性的評價體系。

表1 總結(jié)了“基于理論模型的安全風(fēng)險評價體系構(gòu)建”類研究常用的理論模型及其作用和特點。研究方法上，此類研究呈現(xiàn)從定性到定量、從單因素到多空間耦合、從單一施工階段到全壽命周期的發(fā)展趨勢，未來可能在多空間耦合和設(shè)計—施工階段聯(lián)動分析方面存在突破空間。盡管此類研究常選取不同的理論模型和分析角度，但研究的最終目標(biāo)均為構(gòu)建安全風(fēng)險評價體系。安全風(fēng)險評價體系雖然能夠在一定程度上規(guī)避裝配式建筑生產(chǎn)作業(yè)的風(fēng)險，但其風(fēng)險防范措施在實施過程中易受主觀人為因素的影響，易造成安全風(fēng)險防范效果不佳的情況。

表1 裝配式建筑安全風(fēng)險評價體系研究常用理論模型

1.2 基于信息技術(shù)的安全風(fēng)險管控

隨著近幾年國家住建部對建筑產(chǎn)業(yè)數(shù)字信息化的推動[22]，以及裝配式建筑自身生產(chǎn)模塊化、管理信息化等特點，裝配式建筑的學(xué)術(shù)研究中開始出現(xiàn)信息技術(shù)（BIM、物聯(lián)網(wǎng)等）的身影[23]。2014 年,齊寶庫等人[24]提出運用GIS、Revit三維建模、施工進(jìn)度管理平臺等BIM技術(shù)對裝配式建筑建造的全壽命周期進(jìn)行安全、進(jìn)度等多維度的評價與管控。同樣在2014 年，郭紅玲等人[25]提出一種基于RFID（射頻識別技術(shù)）和BIM 技術(shù)相結(jié)合的方式，充分運用信息傳輸技術(shù)，對裝配式施工現(xiàn)場進(jìn)行精細(xì)的人員安全評價與管控。2018 年，苗震[26]對RFID技術(shù)的應(yīng)用場景進(jìn)行深化，將其運用到基坑施工安全及吊裝安全評價與管控等方面，進(jìn)一步凸顯了RFID 技術(shù)在裝配式建筑安全風(fēng)險評價與管控中的廣泛應(yīng)用前景。2019年，鄒小偉等人[27]基于RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，提出裝配式建筑施工作業(yè)現(xiàn)場的安全預(yù)警平臺的建立方法，能更快速、準(zhǔn)確地對裝配式建筑施工中的潛在危險進(jìn)行預(yù)報，有效減少安全事故的發(fā)生。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多日新月異的信息技術(shù)不斷地被應(yīng)用到裝配式建筑安全風(fēng)險評價與管控中。2018 年，李英攀等人[28]利用云計算的高速存儲和數(shù)據(jù)分析能力，克服了BIM 技術(shù)關(guān)聯(lián)性不強的弊端，提出了基于Could-BIM 和UWB（超寬帶技術(shù)）的施工現(xiàn)場智能安全系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)場地分析、危險預(yù)警等功能，有效的降低了裝配式建筑施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險概率。2020 年，李強年等人[29]針對最易發(fā)生安全事故的裝配式建筑施工的吊裝環(huán)節(jié)，應(yīng)用可以長距離傳輸高信息量且低耗能的NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對裝配式建筑吊裝過程進(jìn)行了基于信息技術(shù)的安全風(fēng)險評價與管控，降低了資源消耗，提高了智慧管理能力。2021年，劉占省等人[30]將較為前沿的數(shù)字孿生技術(shù)引用到裝配式建筑施工階段，通過虛實交互建模等手段，對吊裝階段的安全風(fēng)險進(jìn)行評價與管控，為數(shù)字孿生技術(shù)在裝配式建筑領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為裝配式建筑從信息化到智能化的發(fā)展做出了可行性的嘗試。

綜上所述，新興的信息技術(shù)在裝配式建筑安全風(fēng)險評價與管控中的應(yīng)用多集中在現(xiàn)場施工階段。以RFID（射頻識別技術(shù)）為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓裝配式建筑精細(xì)化施工成為可能，同時也大大降低了主觀不確定性所帶來的安全風(fēng)險。數(shù)字孿生安全模型的提出，描繪了未來裝配式建筑安全風(fēng)險智能化評價與管控的發(fā)展方向。由于現(xiàn)階段我國裝配式建筑行業(yè)規(guī)范仍不夠完善，裝配式建筑項目信息化程度不夠高（僅占行業(yè)總產(chǎn)值的0.08%），信息技術(shù)尚缺乏廣泛的使用場景，短期內(nèi)理論研究成果難以行業(yè)實踐有效對接。隨著住建部《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》對裝配式建筑發(fā)展信息化發(fā)展的大力支持，相信未來會有更多信息技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑安全風(fēng)險評價與管控中，為其提供更精準(zhǔn)有效的解決方案。

2 研究建議

通過對以上兩類裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究方向的介紹可以看出，第一種研究方法，也即我國對裝配式建筑安全風(fēng)險研究以來較早出現(xiàn)、研究成果較多的方法，側(cè)重運用層次分析法、模糊綜合評價等理論模型方法理論建立安全評價體系，以理論研究、方法和經(jīng)驗總結(jié)為主，缺乏可持續(xù)創(chuàng)新性；第二類與新興信息技術(shù)相結(jié)合的研究方向側(cè)重于高新技術(shù)的實際應(yīng)用，能給裝配式安全風(fēng)險評價與管控帶來更多突破性的創(chuàng)新方法，因此筆者認(rèn)為，后者將是未來相關(guān)領(lǐng)域研究的主要方向。

然而，我國裝配式建筑的發(fā)展仍存在著諸多制約因素，同時也對裝配式建筑安全風(fēng)險評價的研究與應(yīng)用造成了不小的挑戰(zhàn)。常見的主要制約因素有技術(shù)因素、成本因素以及政策規(guī)范因素[31]。結(jié)合以上制約因素和理論研究現(xiàn)狀，筆者人認(rèn)為可以通過以下手段支持我國裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究的進(jìn)一步發(fā)展。

（1）以政策規(guī)范為主要方式，推動裝配式建筑設(shè)計施工一體化?！丁笆奈濉苯ㄖI(yè)發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，“要構(gòu)建裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和生產(chǎn)體系，并推動生產(chǎn)和施工智能化的升級”。而行業(yè)現(xiàn)狀是，本該具備生產(chǎn)工業(yè)化、組裝高效化等特點的裝配式建筑施工卻存在著比現(xiàn)澆的施工方法更多的安全隱患。真正的原因還是在于我國缺乏有關(guān)裝配式建筑的技術(shù)指導(dǎo)和認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，使裝配式建筑設(shè)計構(gòu)件缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，相應(yīng)地帶來運輸、組裝、堆放上的困難以及相應(yīng)產(chǎn)生的安全風(fēng)險。而上文提到的“安全評價體系建設(shè)”研究的系列成果，恰好能為裝配式建筑的設(shè)計與施工提供規(guī)范性的參考，推行采納后將能有效地控制裝配式建筑的安全風(fēng)險，也能更好地幫助裝配式建筑的推行。

（2）經(jīng)濟(jì)補貼與市場激勵相結(jié)合，提升行業(yè)信息化評價與管控水平。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及BIM 技術(shù)廣泛的應(yīng)用，運用信息技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑的安全風(fēng)險評價與管控已成為大勢所趨。在2020 年住建部印發(fā)《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》之后，雖然已經(jīng)有一些裝配式建筑企業(yè)積極響應(yīng)政策，已實現(xiàn)局域網(wǎng)的建立，在企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享，但對信息化技術(shù)資金投入缺乏進(jìn)一步信心的背景下，安全風(fēng)險評價與管控所需的更大范圍的信息流通與交互還不能實現(xiàn)。所以，需要政府給予一定的經(jīng)濟(jì)補貼。在前期，由政府財政給予技術(shù)研發(fā)或房貸補貼的支持，能夠在發(fā)展初期提升企業(yè)增加技術(shù)研發(fā)投入的積極性[31]，更好地建設(shè)行業(yè)的信息化管理水平，使得基于信息技術(shù)的裝配式建筑的安全評價與管控能夠早日應(yīng)用在實際工程中。

3 結(jié)語

我國的裝配式建筑行業(yè)由于各種因素限制，仍處于發(fā)展初期，而其安全風(fēng)險評價難題又進(jìn)一步阻礙了裝配式建筑的推廣與發(fā)展。該文對國內(nèi)近10 年來裝配式建筑安全風(fēng)險評價的研究理論進(jìn)行梳理總結(jié)，將主要的研究方向分為“基于理論模型的安全風(fēng)險評價體系”與“基于信息技術(shù)的安全風(fēng)險管控”兩類，并通過對相關(guān)文獻(xiàn)和政策的分析，提出了以政府政策規(guī)范和補貼激勵相結(jié)合的促進(jìn)裝配式建筑安全風(fēng)險評價研究落地的政策建議。