李玨， 陳菲菲

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院， 長沙 410114)

隨著中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大規(guī)模進(jìn)行，建筑業(yè)在迅速發(fā)展的同時，也伴隨著施工事故的頻繁發(fā)生。據(jù)官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)[1]，2019年全國共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故773起，按照事故類型劃分，6種常見事故類型及占比分別為：觸電2.59%，機(jī)械傷害2.98%，起重傷害5.43%，坍塌8.93%，物體打擊15.91%，高處墜落53.69%[1]。觸電事故位列六大類型之一，發(fā)生時間極短，甚至來不及開展救援活動，致死率極高。事故致因分析指出，絕大多數(shù)建筑事故是由人為因素導(dǎo)致。因此為了提高建筑施工安全水平，系統(tǒng)地分析觸電事故中人為因素的關(guān)聯(lián)性，找到事故中關(guān)鍵致因[2-3]進(jìn)行有效預(yù)防至關(guān)重要。

在以往對人因事故的研究中，文獻(xiàn)[4-5]利用人因分析和分類系統(tǒng)(human factors analysis and classification system, HFACS)模型對事故的致因因素進(jìn)行相關(guān)性分析，確定致因的重要性；文獻(xiàn)[6-8]通過對認(rèn)知可靠性和失誤分析方法(cognitive reliability and error analysis method, CREAM)追溯法以及拓展法進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合區(qū)間值直覺模糊集和網(wǎng)絡(luò)層次分析(analytic network process, ANP)/決策試驗和評價實驗(decision-making trial and evaluation laboratory, DEMATEL)，更加客觀地定量預(yù)測人因失誤概率。而針對觸電事故研究較少，文獻(xiàn)[9-10]通過分析事故報告確定觸電事故特征，總結(jié)了觸電事故死亡的最重要的因素；文獻(xiàn)[11-12]通過分析工作場所中工人的行為以辨識其中的不安全因素，了解導(dǎo)致觸電事故發(fā)生的關(guān)鍵致因及事故鏈。

目前，已有的研究多在HFACS模型的基礎(chǔ)上確定指標(biāo)因素，側(cè)重系統(tǒng)化的上下逐層級影響，未從人因的角度對可能的因素進(jìn)行全面的羅列分析，且在觸電事故的研究中，大多只是對易于獲取的客觀影響因素進(jìn)行統(tǒng)計分析，缺乏對致因重要程度的客觀判斷。而對于觸電人因事故，利用全面且不存在事先設(shè)定的相互依賴關(guān)系的因素確定其層級關(guān)系及客觀權(quán)重對事故預(yù)防更有意義。 因此，現(xiàn)基于CREAM提取2012—2021年共192起觸電事故報告中的人因影響因素，利用改進(jìn)DEMATEL解釋結(jié)構(gòu)模型(interpretative structural modeling, ISM)識別各影響因素的層級關(guān)系與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再通過ANP確定影響因素的客觀權(quán)重，得到關(guān)鍵影響因素，以期在事中對其進(jìn)行重點控制，預(yù)防事故的發(fā)生，為提高現(xiàn)場安全管理水平提供應(yīng)對措施。

1 研究方法設(shè)計

人因失效事故不僅僅是操作執(zhí)行錯誤或行為展開失敗所導(dǎo)致的，還可能是因為作業(yè)人員對工作環(huán)境感知不夠靈敏，不能很好地預(yù)測事件的發(fā)展走向，誤判了事故的發(fā)生。而事故發(fā)生伴隨著眾多因素的組合出現(xiàn)，分析事故的人因失效機(jī)理是分析事故內(nèi)在形成的關(guān)鍵步驟。

CREAM法根據(jù) “失誤模式前因表 ”確定前因類別，接著進(jìn)行追溯分析，將已經(jīng)確定的前因作為后果，對照 “后果-前因鏈表 ”找出對應(yīng)的一般前因和具體前因。得到的一般前因繼續(xù)作為后果按照上述操作進(jìn)行，直至找出事故的根原因。作者選用追溯法確定的事故前因組合作為本文研究的致因因素，根據(jù)人的觀察、辨識、決策等認(rèn)知活動到行為展開的整個過程，更加詳細(xì)地劃分影響因素，以便從人因失誤的機(jī)理分析事故的形成機(jī)制。

DEMATEL法通過矩陣計算以及原因結(jié)果圖的繪制，對影響因素的類型進(jìn)行判定。ISM法通過建立鄰接矩陣、計算可達(dá)矩陣劃分影響因素層次，將整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為簡單明了的多級遞階結(jié)構(gòu)形式，直觀地描述因素間的聯(lián)系[13]。DEMATEL-ISM已經(jīng)是一個成熟的分析影響因素屬性、層次結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理的模型，但是因素權(quán)重并未量化，各因素的重要程度可視化不夠具體，因此利用ANP確定影響因素的重要性，更易進(jìn)行風(fēng)險管理及事故防控。

ANP法考慮了同一層級各影響因素間相互影響關(guān)系，解決了AHP過于理想化假設(shè)的問題，往往用于建立安全評價指標(biāo)體系。但是由于ANP的判斷矩陣經(jīng)常是由專家打分或問卷調(diào)查確定的，存在很強(qiáng)主觀性，因此需要結(jié)合其他評價方法對其主觀性進(jìn)行彌補(bǔ)，盡量定量地分析因素間存在的客觀聯(lián)系[14]。

采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘代替DEMATEL-ISM模型中的專家打分生成矩陣的方式，利用讓步比值和統(tǒng)計的前因頻率值作為ANP輸出判斷矩陣的前提，皆消除了方法中的主觀性，讓致因相關(guān)性得以定量的計算分析。研究框架如圖1所示。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

2 觸電人因事故影響因素分類

作者根據(jù)從國家應(yīng)急管理部門以及住建部收集到的192份建筑觸電報告，利用CREAM法提取報告中的人為影響因素，并且對照郭中華等[15]給出的前因后果分析表列出事故的前因分類表。結(jié)合建筑施工事故的實際情況，將建筑觸電事故前因類別歸納成“與人有關(guān)的前因”“與技術(shù)有關(guān)的前因”“與環(huán)境有關(guān)的前因”“與組織有關(guān)的前因”四類，共計30個前因，即觸電事故的影響因素，其名稱、含義及發(fā)生頻率詳見表1。

3 DEMATEL-ISM-ANP組合模型構(gòu)建

3.1 直接影響矩陣的建立

利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法確定兩兩因素間置信度大小，生成置信度矩陣，表示因素相互的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱。因DEMATEL中直接影響矩陣中數(shù)值也表示因素的相關(guān)性，可以利用置信度矩陣代替直接影響矩陣[13]。直接影響矩陣B的元素值bij為

(1)

式(1)中：fi、fj分別為致因i、致因j(i≠j)；conf(fi→fj)為關(guān)聯(lián)規(guī)則中致因i到致因j的置信度；bij為根據(jù)致因i到致因j的置信度所在區(qū)間確定的元素值。

由于錯過觀察、不完善的質(zhì)量控制兩個指標(biāo)的影響與被影響均為零，所以在整個系統(tǒng)中處于孤立因素，所以后續(xù)不納入本次研究范圍。由此得到建筑觸電人因事故影響因素直接影響矩陣B。

3.2 綜合影響矩陣的建立

對直接影響矩陣B進(jìn)行規(guī)范化處理得到B*為

(2)

根據(jù)規(guī)范化矩陣計算出綜合影響矩陣T，計算公式為

T=B*(1-B*)-1

(3)

3.3 確定鄰接矩陣和可達(dá)矩陣

為達(dá)到獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)圖的目的，取綜合影響矩陣T中所有非零元素的中位數(shù)0.08為閾值λ，對多余信息進(jìn)行清除，簡化矩陣結(jié)構(gòu)。首先對矩陣T進(jìn)

表1 觸電人因事故前因分類及發(fā)生頻率

行閾值化處理，確定鄰接矩陣C=(cij)n×n，再利用MATLAB軟件計算可達(dá)矩陣F=(fij)n×n。相關(guān)公式為

(4)

F=(C+I)n=(C+I)n-1≠…≠

(C+I)2≠(C+I)1

(5)

式中：cij為鄰接矩陣的元素值；tij為綜合影矩陣的元素值；I為單位矩陣。

3.4 影響因素層級劃分,構(gòu)建ISM模型

對可達(dá)矩陣歸類每個因素的前因集合Q(fi)及可達(dá)集合S(fi)，若S(fi)=S(fi)∩Q(fi)，則S(fi)作為最高層級的元素，剔除已分層元素S(fi) ，對剩余元素進(jìn)行同上操作，逐層劃分因素類別，直至所有因素歸屬確定完畢，即可得到觸電人因事故影響因素多級遞階結(jié)構(gòu)模型為

(6)

3.5 ANP模型建立

為了找到最易導(dǎo)致建筑觸電人因事故發(fā)生的影響因素，并且考慮到影響因素以及ISM模型層級間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用網(wǎng)絡(luò)層次分析法對事故中的影響因素進(jìn)行權(quán)重的計算。

根據(jù)得出的ISM模型建立建筑觸電人因事故影響因素的ANP網(wǎng)絡(luò)，包括控制層和網(wǎng)絡(luò)層[16]。控制層是指實現(xiàn)的目標(biāo)，即無建筑觸電人因事故；網(wǎng)絡(luò)層是由人-技術(shù)-環(huán)境-組織四個維度27個影響因素共同構(gòu)成。在SPSS軟件中對各類影響因素進(jìn)行卡方檢驗、讓步比(odds ratio，OR)相關(guān)性分析；利用超級決策軟件(SD)計算各致因因素的權(quán)重(根據(jù)OR值和作為初步賦權(quán)值的致因頻率兩個參數(shù)進(jìn)行客觀性權(quán)重賦值)。

4 結(jié)果分析

4.1 DEMATEL-ISM分析

按照3.1節(jié)中式(1)，利用Apriori算法確定建筑觸電人因事故影響因素直接影響矩陣B，如表2所示。由于影響因素過多，省略余下矩陣的計算過程以及結(jié)果。經(jīng)矩陣計算、模型處理后，建筑觸電人因事故影響因素多級遞階結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

根據(jù)圖2，可以看出建筑觸電人因事故影響因素體系是一個四階六層遞階結(jié)構(gòu)模型[17]，直觀地反映了人、技術(shù)、環(huán)境與組織間的相互交織的關(guān)系，分析結(jié)果如下。

錯誤辨識、決策失誤以及設(shè)備失效屬于表層直接影響因素，直接導(dǎo)致人因事故的發(fā)生，前兩者屬于人的不安全行為的范疇，設(shè)備失效屬于技術(shù)方面的因素，在建設(shè)過程中工人應(yīng)注意自己的行為是否規(guī)范，對機(jī)械設(shè)備是否有經(jīng)常性檢修；安全教育失效、分心、操作技能差、知識培訓(xùn)不充分以及現(xiàn)場用電不規(guī)范等囊括在第二、三、四層的因素是中間層間接影響因素，中間層起到過渡的作用，承接上層的促進(jìn)作用，逐級向下層推進(jìn)不安全風(fēng)險的傳遞，促進(jìn)直接因素的產(chǎn)生，導(dǎo)致事件向劣勢演化直至形成事故，因此要對中間層進(jìn)行一個良好的把控，切斷樞紐的連接，使致因鏈條無法連接；不良的自然環(huán)境與不充分的班組支持是深層間接影響因素，受根層影響，反過來影響中層因素的出現(xiàn)，對此環(huán)節(jié)的重視將會對事故預(yù)防有著重要意義，但自然環(huán)境屬于客觀現(xiàn)象，無法加以調(diào)控，只能對惡劣天氣做好防范工作；不完善的安全防護(hù)措施管理是根層影響因素，在措施管理方面嚴(yán)格把控，會給工人提供一個安全且有保障的工作環(huán)境，降低違規(guī)作業(yè)的可能性，進(jìn)而防止工人不安全行為等表層直接因素的發(fā)生。

表2 建筑觸電人因事故影響因素直接影響矩陣B(部分)Table 2 Direct influence matrix B of influencing factors of construction electrocution human factors accidents (partial)

圖2 建筑觸電人因事故影響因素多級遞階結(jié)構(gòu)模型Fig.2 Multi-level recursive structural model of influencing factors of construction electrocution human factors accidents

4.2 ANP結(jié)果分析

(1)在上節(jié)得到的解釋結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，建立的ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 ANP network diagram

根據(jù)圖3的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，可以看到觸電人因事故中人、技術(shù)、環(huán)境與組織4個維度之間相互關(guān)聯(lián)，相互促進(jìn)，比如技術(shù)與環(huán)境間的作用機(jī)理可以對照圖2的ISM模型圖，現(xiàn)場用電不符合規(guī)范(環(huán)境因素)促使設(shè)備失效(技術(shù)因素)的出現(xiàn)，不規(guī)范使用電器會導(dǎo)致現(xiàn)場管線凌亂、歸置設(shè)備不及時，影響設(shè)備的經(jīng)常維護(hù)與管理，進(jìn)而出現(xiàn)設(shè)備損壞的現(xiàn)象；管理、技術(shù)與人3個維度的相互關(guān)系可以用不充分的班組支持導(dǎo)致設(shè)計失敗，設(shè)計失敗進(jìn)而影響認(rèn)知偏好這一鏈條來表現(xiàn)，當(dāng)負(fù)責(zé)人班組不具備管理能力未能發(fā)現(xiàn)或解決施工設(shè)計出現(xiàn)的問題，致使作業(yè)人員在施工過程中盲目根據(jù)自己的工作習(xí)慣完成作業(yè)，引發(fā)后續(xù)風(fēng)險甚至發(fā)生事故。對于技術(shù)與組織之間無直接箭線相連的現(xiàn)象，分析這兩個維度的影響因素可知，技術(shù)層面中的3個影響因素(設(shè)備失效、操作受限制和設(shè)計失敗)均只受環(huán)境層面包含的因素影響，與組織層面的相應(yīng)管理問題無直接關(guān)系，故而會出現(xiàn)此種情況。

(2)對ISM模型中的致因因素進(jìn)行兩兩相關(guān)性分析，部分結(jié)果如表3所示；利用ANP法計算得到的影響因素權(quán)重結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表3的結(jié)果可知：

(1)與人有關(guān)方面。具有最大權(quán)重值的因素是錯誤辨識和決策失誤，對應(yīng)多級遞階結(jié)構(gòu)模型的表層直接影響因素，直接導(dǎo)致事故的發(fā)生，主要表現(xiàn)為未能正確識別危險元素、違法開工建設(shè)、未發(fā)現(xiàn)工藝變更、未執(zhí)行停工指令。而其他具有較高權(quán)重的因素分別是操作技能差以及違規(guī)作業(yè)，其主要表現(xiàn)為冒險作業(yè)、違章作業(yè)、工作經(jīng)驗不足，因此，要嚴(yán)格按照要求施工，加強(qiáng)知識培訓(xùn)，使工人能正確辨別危險源；加強(qiáng)安全教育以及現(xiàn)場管理監(jiān)督，降低違規(guī)作業(yè)出現(xiàn)的可能性。而這些高(低)權(quán)重因素又與其初始統(tǒng)計頻率值相對應(yīng)，比如在發(fā)生頻率中頻次最高的是安全意識差、違規(guī)作業(yè)、操作技能差，與網(wǎng)絡(luò)層次分析得到的權(quán)重等級基本吻合；具有最大權(quán)重值的錯誤辨識與決策失誤發(fā)生頻次只是較大，雖然出現(xiàn)次數(shù)略少，但具有重要的影響作用，直接導(dǎo)致事故的出現(xiàn)，因此需要格外注意個人的操作細(xì)節(jié)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作。

表3 ISM模型中兩兩因素相關(guān)性分析結(jié)果(部分)

表4 建筑觸電人因事故影響因素權(quán)重

(2)與技術(shù)有關(guān)方面。設(shè)備失效的權(quán)重最高，表現(xiàn)形式為設(shè)備損毀、線路老化，這些表現(xiàn)形式會大大地增加觸電事故發(fā)生的可能性，因此需要經(jīng)常性地進(jìn)行護(hù)理維修，確保技術(shù)方面不存在任何風(fēng)險。而較為高權(quán)重的是操作受限制，因為空間地點的不適當(dāng)，導(dǎo)致間距影響操作，不能很好甚至正確地完成工作，因此安全人員應(yīng)時常進(jìn)行現(xiàn)場管理，保證工人有足夠安全的作業(yè)條件。對比三個影響因素的權(quán)重與發(fā)生頻率可以看出，設(shè)備失效具有最大的權(quán)重，設(shè)計失敗的發(fā)生頻率最大，結(jié)合實際情況，設(shè)備損壞極易帶來各種安全隱患，導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生，而設(shè)計失敗并不會直接導(dǎo)致表層影響因素的出現(xiàn)，但是設(shè)計的問題卻會頻繁發(fā)生，因此設(shè)備失效具有極大的權(quán)重，比設(shè)計失敗更需要重點控制。

(3)與環(huán)境有關(guān)方面。不充分的班組支持以及現(xiàn)場用電不規(guī)范為權(quán)重較高的影響因素，前者屬于深層間接影響因素，會對中間因素產(chǎn)生很大的推動作用，因此要安排有能力的管理人員統(tǒng)籌整個施工進(jìn)程，關(guān)注施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度一體化；后者會直接影響表層直接影響因素的出現(xiàn)，現(xiàn)場臨時用電設(shè)施的雜亂無章會給工人帶來安全隱患，比如錯過觀察，導(dǎo)致事故頻發(fā)，故在施工時監(jiān)管人員應(yīng)管理好現(xiàn)場用電，用電裝置要符合施工方案設(shè)計。在影響因素的權(quán)重與發(fā)生頻率的對照分析中可以看出，與環(huán)境有關(guān)的前三個因素權(quán)重值的變化趨勢符合發(fā)生頻率的實際統(tǒng)計情況，但是現(xiàn)場用電不符合規(guī)范這一低出現(xiàn)率因素的權(quán)重卻最高，這說明了現(xiàn)場的用電管理大多符合要求，但一旦出現(xiàn)用電設(shè)施混亂的情況，就會帶來很大的安全風(fēng)險。

(4)與組織有關(guān)方面。權(quán)重較大的因素有不完善的規(guī)程、管理問題以及不完善的安全防護(hù)措施管理，其主要表現(xiàn)為：管理規(guī)章制度有缺陷、未督促和檢查本單位安全生產(chǎn)工作以及發(fā)現(xiàn)問題不及時上報備案和防護(hù)措施的缺失。這表明各參建單位監(jiān)管方面的失責(zé)，監(jiān)督檢查走形式不落到實處。因此，各單位應(yīng)加強(qiáng)對施工項目的管理，制定安全監(jiān)管制度并予以落實。通過對照這一維度的影響因素的權(quán)重值與發(fā)生頻率可以看出，具有較高發(fā)生頻率的影響因素也具有較高的權(quán)重值，這一基本吻合的現(xiàn)象表明這些因素的重要性；也有相反的情況，權(quán)重表中不完善的規(guī)程具有較高權(quán)重，但實際統(tǒng)計頻次卻很低，結(jié)合現(xiàn)實可以理解，施工中的規(guī)程一般可以很好地制定或者執(zhí)行，所以出現(xiàn)的次數(shù)較少，但是一旦有規(guī)程問題，會引起其他管理方面的隱患以及作業(yè)人員的各種失誤，造成極大影響，因此權(quán)重值較高，需要管理層更加注重規(guī)程的完善。

5 實例分析

5.1 事故案例

以2022年2月19日江西贛州發(fā)生的一般觸電事故為背景進(jìn)行實例分析，給出切合具體案例的關(guān)鍵因素及干預(yù)對策。事故描述如下：在進(jìn)行吊機(jī)吊裝作業(yè)時，工人因違規(guī)操作使吊機(jī)吊臂觸碰到高壓線，導(dǎo)致其觸電，造成1人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失約160萬元。

5.2 ISM模型分析

根據(jù)前文確定的觸電事故影響因素類別，對照事故報告中的事故發(fā)生經(jīng)過、事故原因分析及事故責(zé)任劃分，提取此案例的影響因素，并形成其ISM模型如圖4所示。

由圖4可知，案例中存在的影響因素分布在各個層級，并由根層影響因素“不完善的安全防護(hù)措施”出發(fā)，影響“不充分的班組支持”這一深層間接影響因素，與同一層級以及第二、三、四中間過渡層的影響因素共同催化了表層直接影響因素的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。據(jù)此，要對根層、深層、中間層以及表層影響因素加以嚴(yán)格把控，有利于預(yù)防觸電事故的發(fā)生，也為現(xiàn)場安全管理提供了參考。

圖4 所選案例的ISM模型Fig.4 ISM model of the selected case

5.3 ANP法確定權(quán)重

基于ISM模型中各影響因素之間存在的相互關(guān)聯(lián)性，利用ANP重建評價模型并進(jìn)行權(quán)重的計算。各影響因素權(quán)重計算結(jié)果如表5所示。

從表5可知，與人和組織有關(guān)的因素是造成觸電事故的主要方面，其中與人有關(guān)的因素權(quán)重占據(jù)最大比重，由此可見人的意識行為會給觸電人因事故帶來極大的推動。而指標(biāo)層中，錯誤辨識、決策失誤這兩個直接影響因素權(quán)重最大，屬于關(guān)鍵影響因素，作為根層影響因素的不完善的安全防護(hù)措施管理權(quán)重較前兩者次之，也屬于關(guān)鍵影響因素；不良的自然環(huán)境是對觸電人因事故影響最小的間接因素，但是與環(huán)境有關(guān)的影響因素也很重要。這個權(quán)重排序表與上文得到的權(quán)重表高度吻合，并且證實了關(guān)鍵影響因素得出的準(zhǔn)確性。因此，從施工單位角度來看，減少組織方面不良因素的產(chǎn)生，就能降低不充分的班組支持、安全意識差、違規(guī)作業(yè)等間接因素出現(xiàn)的概率，從而進(jìn)一步降低工人錯誤辨識、決策失誤的出現(xiàn)概率，以達(dá)到減少觸電人因事故發(fā)生的目的。

表5 所選案例影響因素權(quán)重

6 結(jié)論

(1)作者使用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法解決DEMATEL方法中利用專家打分獲得直接影響矩陣的主觀性問題，同時設(shè)計兩個參數(shù)(影響因素的發(fā)生頻率以及兩兩因素間相關(guān)性分析得到的OR值)構(gòu)造出ANP方法第一步中的判斷矩陣，增強(qiáng)了客觀性，更有說服力。

(2)通過DEMATEL-ISM-ANP的混合使用，分析了建筑觸電人因事故4個方面25個影響因素的相互關(guān)系、作用機(jī)理及其權(quán)重影響程度，得到了明顯的層級關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

(3)通過對影響因素的ISM模型結(jié)果和ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析，建筑觸電人因事故中權(quán)重均較高的錯誤辨識、決策失誤屬于表層直接影響因素為，也是關(guān)鍵影響因素，會導(dǎo)致事故的直接發(fā)生，因此要加強(qiáng)對施工人員的安全知識教育，促使工人對危險持有防患于未然的謹(jǐn)慎態(tài)度。而對于另一關(guān)鍵影響因素不完善的安全防護(hù)措施管理，需要現(xiàn)場加強(qiáng)防護(hù)設(shè)施管理，為施工人員提供完備的施工保護(hù)器具，保障其身心安全。