摘要：裝配式建筑具有資源節(jié)約、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢，在促進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展方面具有重要作用。目前，已有研究缺乏對裝配式建筑施工安全風(fēng)險因素之間相互聯(lián)系的考慮，較少關(guān)注評價過程中存在的隨機(jī)性和模糊性，造成權(quán)重計算結(jié)果不盡合理。因此，構(gòu)建基于模糊決策實驗室分析法（FDEMATEL）和優(yōu)劣解距離法（TOPSIS）的綜合風(fēng)險評價模型。首先，建立裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系；其次，使用DEMATEL量化因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，結(jié)合模糊集理論解決評價過程中的模糊性，并確定其權(quán)重；再次，引入TOPSIS法明確各指標(biāo)優(yōu)先級和項目整體風(fēng)險等級；最后，以工程實例驗證該模型的可行性和合理性，并提出針對性建議及措施，對裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑施工；模糊集理論；DEMATEL法；TOPSIS法；安全風(fēng)險評價

0 引言

當(dāng)前，我國建筑業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級，逐步從建造大國發(fā)展為建造強(qiáng)國。隨著我國建筑業(yè)的轉(zhuǎn)變，政府相繼出臺了一系列相關(guān)政策：2016年，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)要從多方面推動裝配式建筑發(fā)展^[1]。2020年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等聯(lián)合發(fā)布了《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》，加速了我國建筑業(yè)的智能化、工業(yè)化、數(shù)字化進(jìn)程，進(jìn)一步堅定了大力發(fā)展裝配式建筑的決心^[2]。近年來，裝配式建筑因其生產(chǎn)效率高、安全環(huán)保、降低人力成本等優(yōu)勢而備受關(guān)注。然而，由于裝配式建筑在我國發(fā)展時間較短，施工技術(shù)和管理手段并不成熟，出現(xiàn)了眾多安全隱患。因此，對我國裝配式建筑施工安全風(fēng)險問題進(jìn)行研究具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者就裝配式建筑施工安全風(fēng)險問題進(jìn)行了大量研究。國外方面，2016年，F(xiàn)orteza等^[3]利用CONSRAT進(jìn)行施工現(xiàn)場的風(fēng)險評估；2017年，Amiri等^[4]利用模糊數(shù)學(xué)理論建立風(fēng)險評價模型，大幅降低了施工過程中的安全隱患。國內(nèi)方面，2018年，常春光等^[5]使用綜合風(fēng)險度評價裝配式建筑施工安全風(fēng)險并提出對策；2019年，楊斯玲等^[6]將結(jié)構(gòu)熵權(quán)與修正證據(jù)理論相結(jié)合，實現(xiàn)了定性分析向定量分析的轉(zhuǎn)換；2020年，陳為公等^[7]構(gòu)建了考慮脆弱性的裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)體系，有效辨識了裝配式建筑施工安全的主要影響因素；2021年，常春光等^[8]利用G1-熵權(quán)法獲得指標(biāo)權(quán)重，并建立未知測度模型進(jìn)行裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價。綜上所述，不同風(fēng)險因素的相對重要程度可以通過賦予不同的權(quán)重來明確。但是，風(fēng)險因素間通常是相互影響關(guān)聯(lián)的，而現(xiàn)有研究中缺乏對其關(guān)聯(lián)關(guān)系的探究，較少關(guān)注評價過程中存在的隨機(jī)性與模糊性，導(dǎo)致風(fēng)險因素權(quán)重計算結(jié)果不盡合理。

鑒于此，本文引入三角模糊數(shù)，提出一種基于模糊DEMATEL理論和TOPSIS法的FDEMATEL-TOPSIS裝配式建筑施工安全風(fēng)險綜合評價模型。首先，從人員、機(jī)械、材料、管理、技術(shù)、環(huán)境6個方面構(gòu)建裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系；其次，引入模糊集理論中的三角模糊數(shù)改進(jìn)DEMATEL法，量化因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，處理評價過程中的隨機(jī)性和模糊性，并確定其權(quán)重；最后，應(yīng)用TOPSIS法明確各風(fēng)險因素的優(yōu)先級，確定項目的整體風(fēng)險等級，較為準(zhǔn)確地找出裝配式建筑施工安全風(fēng)險等級的主要影響因素并制定針對性措施，借助工程實例驗證該模型的可行性和合理性，以期為裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價提供一條切實可行的新思路，同時幫助施工企業(yè)提高安全管理水平，為預(yù)防裝配式建筑施工安全事故發(fā)生提供決策依據(jù)。

1 基本理論

1.1 模糊DEMATEL理論

模糊集理論最早由Zadeh提出^[9]。這一理論能很好地描述客觀事物自身及人類思維的模糊性，解決決策者在評價某個方案時難以給出精確評估值的情況。決策實驗室分析法（DEMATEL）由美國學(xué)者Gabus和Fontela共同提出。該方法采用矩陣把相互依賴的關(guān)系調(diào)整為因果關(guān)系組，同時借助影響關(guān)系圖找出復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素^[10]。模糊DEMATEL理論（Fuzzy Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory，F(xiàn)DEMATEL）是由傳統(tǒng)的DEMATEL和模糊集理論結(jié)合而來的。2007年，Wu和Lee首次提出并完成了DEMATEL和模糊集理論的集成^[11]。與傳統(tǒng)DEMATEL相比，模糊DEMATEL理論不僅保留了傳統(tǒng)DEMATEL進(jìn)行因素分析識別時的優(yōu)勢，而且用模糊數(shù)代替原始值，更加符合工程實際情況。

1.2 TOPSIS理論

逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，TOPSIS）由Hwang和Yoon于1981年最先提出^[12]。該方法通過分析復(fù)雜的原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對多目標(biāo)決策的綜合評價。通過計算有限的評估對象與最優(yōu)目標(biāo)之間的相對貼近度，確定各評估對象的優(yōu)先級。當(dāng)相對貼近度越靠近1時，評估對象越接近最佳水平；當(dāng)相對貼近度越靠近0時，評估對象越接近最差水平。

2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立

考慮裝配式建筑獨(dú)有的施工特點，運(yùn)用文獻(xiàn)研究法，結(jié)合有關(guān)法律規(guī)范，依據(jù)“5M1E”理論，從人員、機(jī)械、材料、管理、技術(shù)、環(huán)境6個方面初篩出41個影響因素。為了更好地判斷各因素的相對重要程度，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法刪減掉關(guān)聯(lián)度小于0.5的指標(biāo)，最終確定了6個一級指標(biāo)、29個二級指標(biāo)。裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系見表1。

3 裝配式建筑施工安全風(fēng)險FDEMATEL-TOPSIS模型構(gòu)建

基于FDEMATEL-TOPSIS的裝配式建筑施工安全風(fēng)險綜合評價模型流程圖如圖1所示。

3.1 模糊DEMATEL理論確定指標(biāo)權(quán)重

在應(yīng)用DEMATEL法的過程中，由于語義歧義或理解偏差，評價結(jié)果準(zhǔn)確度偏低。因此，引入模糊集理論中的三角模糊數(shù)改進(jìn)DEMATEL法，避免專家的主觀差異性，量化因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，處理評價過程的模糊性，保證權(quán)重結(jié)果準(zhǔn)確且真實。利用模糊DEMATEL理論進(jìn)行風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重確定的步驟如下：

（1）構(gòu)造直接影響矩陣A。邀請領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者和專家對各指標(biāo)間的直接影響關(guān)系進(jìn)行打分。三角模糊數(shù)語義轉(zhuǎn)換表見表2。矩陣內(nèi)A_ij表示影響因素i對影響因素j的直接影響程度，即

（2）構(gòu)建模糊直接影響矩陣B。依據(jù)表2，將矩陣A轉(zhuǎn)化為模糊直接影響矩陣B。三角模糊數(shù)B_ij=（n_ij，m_ij，r_ij）表示因素i對因素j的直接影響程度，n_ij，r_ij，m_ij分別為三角模糊數(shù)的上限、下限和中值。矩陣B如下

（3）去模糊化。采用重心法^[15]去模糊化得到清晰直接影響矩陣C。計算所得具體清晰值見表2。公式如下

（4）規(guī)范化清晰直接影響矩陣。利用式（5）對矩陣C進(jìn)行規(guī)范化，得到矩陣D，即

（5）確定綜合影響矩陣。利用式（7）得到綜合影響矩陣E，即

E=D（1-D）^-1 """（7）

（6）計算影響因素“四度”。通過式（8）～式（11）得到綜合影響矩陣E的影響度f_i、被影響度e_i、中心度z_i及原因度y_i，公式如下

（7）計算得出影響度與被影響度后，由式（12）得到關(guān)系矩陣K，定義其對角線元素為影響度向量k，再通過式（13）求得權(quán)重W_i，公式如下

3.2 基于TOPSIS法確定各風(fēng)險指標(biāo)優(yōu)先級

利用TOPSIS法計算各風(fēng)險因素與最優(yōu)目標(biāo)間的相對貼近度，以此區(qū)分各風(fēng)險因素的優(yōu)先級。具體步驟如下：

（1）構(gòu)造初始評價矩陣A。矩陣A由m個專家對n個評價指標(biāo)從P與C兩個方面的打分乘積組成，即

式中，a_ij為第i名專家對第j個指標(biāo)的分值，i=1，2，…，m，j=1，2，…，n。

（2）構(gòu)造規(guī)范化評價矩陣B。

（3）構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化評判矩陣C。矩陣C將由模糊DEMATEL理論得到的權(quán)重W_i與規(guī)范化矩陣B相乘得到，即

C=（C_ij）_m×n=BW_i

（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n） """（16）

（4）確定正負(fù)理想解。公式如下

C⁺=（maxc_i1，maxc_i2，…，maxc_in） """（17）

C^-=（minc_i1，minc_i2，…，minc_in） """（18）

（5）計算各個指標(biāo)與正理想解、負(fù)理想解的距離。公式如下

（6）計算相對貼近度d_i。公式如下

3.3 綜合評價

按照式（22）得到項目綜合風(fēng)險值R和項目整體風(fēng)險等級。根據(jù)項目的具體情況，參考行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，裝配式建筑施工安全風(fēng)險水平可以劃分為4個等級，分別是低風(fēng)險（Ⅰ）、較低風(fēng)險（Ⅱ）、中風(fēng)險（Ⅲ）及高風(fēng)險（Ⅳ）。風(fēng)險等級與接收準(zhǔn)則見表3。

式中，W_i為第i個風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重，E_i為第i個風(fēng)險指標(biāo)的貼近度。

4 案例研究

4.1 工程概況

深圳市某裝配式建筑項目位于深圳市坪山區(qū)比亞迪路與江嶺路交叉口西側(cè)，建筑面積24.35萬m²，由4棟超高層、4棟高層和1棟9班制幼兒園組成，最大建筑高度119m。該項目是集住宅、商業(yè)、物業(yè)用房、地下車庫等功能為一體的裝配式建筑。其中，8棟塔樓標(biāo)準(zhǔn)層為裝配式結(jié)構(gòu)樓層，構(gòu)件種類為預(yù)制外墻、預(yù)制疊合板、預(yù)制凸窗、預(yù)制輕質(zhì)隔墻板四大類。

4.2 模糊DEMATEL分析

為保證權(quán)重結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，邀請具有豐富理論知識與現(xiàn)場經(jīng)驗的專家共50名作為調(diào)研對象，按照表2的規(guī)則對各風(fēng)險因素間相互影響程度進(jìn)行打分?？紤]到受訪者的知識水平和理解程度存在較大差異性，采用算術(shù)平均法對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理^[17]。按照3.1節(jié)中的步驟進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)換，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。模糊DEMATEL分析結(jié)果見表4。

基于表4進(jìn)行如下分析：中心度代表此風(fēng)險因素的綜合影響程度，原因度代表此風(fēng)險因素對其他因素的影響程度。原因度大于0，則為原因因素；原因度小于0，則為結(jié)果因素。由表4可知，中心度排在前9位的分別是：U₁₂、U₁₁、U₄₆、U₂₂、U₄₂、U₅₁、U₄₅、U₃₂、U₆₁，說明這9個因素在裝配式建筑施工安全風(fēng)險管理中的重要性尤為突出。29個指標(biāo)中，有14個原因因素、15個結(jié)果因素。14個原因因素中，U₆₃、U₆₄、U₆₂的原因度排在前三位，說明這三個因素容易影響其他因素，在管理時應(yīng)加強(qiáng)對它們的考慮。15個結(jié)果因素中，U₅₅、U₄₅、U₅₄的原因度絕對值排在前三，說明這三個因素極易受原因因素的影響，關(guān)注此類因素有利于提高裝配式建筑施工安全程度。

根據(jù)式（13）確定每個因素的權(quán)重值，權(quán)重結(jié)果見表5。

4.3 基于TOPSIS法確定各風(fēng)險指標(biāo)優(yōu)先級

根據(jù)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，分別從風(fēng)險發(fā)生的概率P及風(fēng)險發(fā)生造成的損失C兩方面對各因素進(jìn)行打分，P和C的取值及含義見表6。按照3.2節(jié)中的步驟進(jìn)行計算，TOPSIS計算結(jié)果見表7。

4.4 綜合評價

對29個風(fēng)險因素排序后，由式（22）求得該項目的整體風(fēng)險值為0.493，依據(jù)表3判斷屬于二級風(fēng)險，說明該項目的風(fēng)險在可以被接受的范圍內(nèi)，評價結(jié)果與項目實際狀況一致。由表7可知：作業(yè)人員技術(shù)水平欠缺、施工人員安全意識淡薄、設(shè)備定期維護(hù)不及時、缺少安全防護(hù)措施、吊裝定點的準(zhǔn)確程度不足、缺乏安全教育培訓(xùn)、現(xiàn)場各方協(xié)調(diào)管理不到位、臨時支撐系統(tǒng)強(qiáng)度不夠和現(xiàn)場施工環(huán)境不良的相對貼近度分別排在第1～9位，且均大于0.5，說明它們是影響裝配式建筑施工安全風(fēng)險的主要因素。

4.5 建議及措施

為了進(jìn)一步提高項目施工安全等級，降低項目施工安全風(fēng)險，針對模糊DEMATEL分析結(jié)果及主要影響因素，提出6點措施：

（1）搭建技能學(xué)習(xí)平臺，舉辦各類技能比賽，設(shè)立獎勵機(jī)制激發(fā)作業(yè)人員積極性。為了提高作業(yè)人員的綜合技術(shù)水平，需要做好員工技能培訓(xùn)工作，創(chuàng)新技能培訓(xùn)方法，同時大力推廣BIM、GIS等技術(shù)在施工中的應(yīng)用，實現(xiàn)作業(yè)人員技術(shù)與信息化相融合，從而進(jìn)一步提高作業(yè)人員的技術(shù)水平。

（2）落實安全生產(chǎn)責(zé)任制度和安全教育培訓(xùn)制度。為加強(qiáng)施工人員安全意識程度，須明確安全生產(chǎn)責(zé)任人及相關(guān)管理人員；按規(guī)定執(zhí)行新員工上崗前的三級安全教育工作；采取靈活多樣的教育形式；確保作業(yè)人員在具備了一定的安全知識后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場，達(dá)到增強(qiáng)施工人員安全意識水平的目的。

（3）建立設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)制度，加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)工作。為確保設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)，制定檢修計劃并按時進(jìn)行檢修工作，落實設(shè)備保養(yǎng)制度；實行設(shè)備使用責(zé)任制，認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備運(yùn)行前、運(yùn)行中、運(yùn)行后的“三檢”制度，配備相關(guān)技術(shù)人員對各類設(shè)備定期檢查，做到發(fā)現(xiàn)異常即刻報告，保持設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)。

（4）針對裝配式建筑吊裝、運(yùn)輸?shù)入A段編制專項施工方案，邀請專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)監(jiān)督。裝配式建筑施工技術(shù)操作極易受現(xiàn)場環(huán)境及自然氣候等因素影響，因此，在施工準(zhǔn)備階段應(yīng)核實現(xiàn)場環(huán)境、天氣、道路狀況等是否滿足要求；作業(yè)前完成技術(shù)交底工作；起吊前論證吊點位置數(shù)據(jù)，選擇合理的起重設(shè)備；臨時支撐體系桿件采用質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料，保證其穩(wěn)定性，從而避免相關(guān)安全事故發(fā)生。

（5）指定專人處理施工過程中的各類溝通協(xié)調(diào)問題，同時制定解決辦法。為提高施工現(xiàn)場各方協(xié)調(diào)管理水平，建議各方建立主動溝通機(jī)制；現(xiàn)場管理人員每天召開一次協(xié)調(diào)會，解決當(dāng)天施工中發(fā)生的問題和存在的困難；建立獎罰制度，強(qiáng)化各級人員的責(zé)任心，由此提高協(xié)調(diào)效率和質(zhì)量。

（6）施工現(xiàn)場堅持安全文明施工，全力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工地建設(shè)。施工現(xiàn)場環(huán)境、文明施工狀況等因素對其他因素影響較大，因此需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場環(huán)境的綜合治理。通過宣傳教育提升現(xiàn)場人員的環(huán)境保護(hù)意識；施工現(xiàn)場必須建立環(huán)境衛(wèi)生管理和檢查制度，并做好檢查記錄；委派專人負(fù)責(zé)項目的環(huán)境保護(hù)工作，防止施工現(xiàn)場的水污染、大氣污染、噪聲污染等；積極響應(yīng)國家政策，削弱此類因素的影響程度。

5 結(jié)語

為有效降低裝配式建筑施工過程中的安全隱患，本文建立了基于FDEMATEL-TOPSIS的綜合風(fēng)險評價模型。實例表明，此模型可快速判定施工安全的主要影響因素，幫助管理者及時采取相應(yīng)措施，增強(qiáng)裝配式建筑施工安全風(fēng)險管控能力。主要結(jié)論如下：

（1）本文從人員、機(jī)械、材料、管理、技術(shù)、環(huán)境6個方面識別出29個影響因素，建立了裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系。利用FDEMATEL-TOPSIS綜合風(fēng)險評價模型分析29個風(fēng)險因素對裝配式建筑施工安全的重要程度，并準(zhǔn)確判斷出項目整體安全風(fēng)險等級。通過實例驗證了該模型的可行性和合理性。有利于管理者在面對風(fēng)險時做出正確的決策，提高施工企業(yè)應(yīng)對風(fēng)險的能力。

（2）結(jié)果表明：作業(yè)人員技術(shù)水平欠缺、施工人員安全意識淡薄、設(shè)備定期維護(hù)不及時、缺少安全防護(hù)措施、吊裝定點的準(zhǔn)確程度不足、缺乏安全教育培訓(xùn)、現(xiàn)場各方協(xié)調(diào)管理不到位、臨時支撐系統(tǒng)強(qiáng)度不夠和現(xiàn)場施工環(huán)境不良為影響裝配式建筑安全的主要因素。為協(xié)助管理者消除安全隱患，制定針對性的建議及措施，有助于降低安全管理成本，提升安全管理效率，提高綜合安全管理水平，為施工單位預(yù)防安全事故的發(fā)生提供決策依據(jù)，幫助施工企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（3）此模型可以預(yù)判施工過程中存在的安全風(fēng)險，快速得到項目整體施工安全風(fēng)險等級，并準(zhǔn)確找到影響安全風(fēng)險等級的主要因素，能夠有效降低或杜絕安全事故發(fā)生，為裝配式建筑的施工安全風(fēng)險評價開拓了一條新思路，具有一定的理論指導(dǎo)和參考價值。

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收稿日期：2023-06-27

作者簡介：

馬岷成（1970—），男，高級工程師，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：工程項目管理。

張燕（1997—），女，研究方向：工程項目管理。

李強(qiáng)年（通信作者）（1970—），男，教授級高級工程師，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：工程項目管理。