電力建設工程施工過程風險的可拓優度評價

陳彥光 ，陳海群 ，高崇陽

(1.常州大學環境與安全工程學院，江蘇 常州 213164；2.中國石化南京工程公司，江蘇 南京 211100)

電力建設工程施工(以下簡稱電建工程施工)是一個多工序、高風險、立體交叉、連續作業的系統工程。電建工程施工的特點決定了在其施工過程中，各種危險因素相互交織，工傷事故屢見不鮮，人身和財產安全無法得到保障。2016年11月，江西豐城發電廠電建工程施工過程中發生了特別重大事故[1]，直接導致74人死亡、2人重傷，是我國建國以來最大的電建工程施工事故。如何對電建工程施工過程進行風險評價，從而減少重大事故的發生，已經成為相關學者們關注的熱點問題。

目前國內外學者對于電建工程施工過程進行風險評價的方法主要有貝葉斯法[2]、解釋結構模型[3](Interpretative Structural Modeling,ISM)法、模糊層次分析法[4]、風險鏈[5]法等。這些評價方法和模型的側重點各不相同，但總體上來看，大多是定性評價方法，缺乏定量風險評價方法的探索。鑒于此，本文運用可拓優度法[6]對電建工程施工過程的風險進行研究，主要通過建立物元模型，形式化、定量化地對電建工程施工過程進行風險評價，并綜合運用層次分析法和改進的熵權法確定各風險因素的綜合權重，利用關聯函數確定風險等級。本研究為電建工程施工過程的風險評價提供了新思路。

1 構建電建工程施工過程的風險評價模型

1.1 電建工程施工過程的風險分析

電建工程施工過程的風險因素大致集中在三個階段，分別為土建施工階段、設備安裝階段和設備調試階段。本文將這三個階段的風險因素歸納為電建工程施工過程的三個方面，即施工保障、施工環境和施工管理。其中，施工保障中的風險因素主要存在于主客觀因素中，包括員工自身因素和設備設施因素；施工環境中的風險因素主要指施工現場、自然環境、社會環境中的風險因素；施工管理中的風險因素主要存在于施工程序、員工資質等方面。

1.2 電建工程施工過程風險評價模型的建立

首先，收集并分析了國內相關標準[7-8]和國家能源局安全司公布的2006—2016年80起電建工程施工人身傷亡事故，總結出電建工程施工事故主要分為5類，分別是高墜事故、觸電事故、坍垮塌埋壓事故、打擊擠壓事故、火災燒燙窒息事故；然后，利用Bow-tie模型[9]向前可以追溯事故發生的原因，向后可以挖掘事故后果的特點，深入分析每一起事故，從中找出影響電建工程施工過程的25個風險因素，忽略對施工過程影響較小的風險因素；最后，結合實際“電建工程施工過程風險因素的安全檢查表”，確定其風險評價指標體系，詳見圖1。

圖1 電建工程施工過程風險評價指標體系Fig 1 Risk evaluation index system of power construction process

2 電建工程施工過程風險的可拓優度評價流程

可拓優度評價法是可拓學中一種綜合評價方法，該方法適用范圍廣[10-12]，通過引入關聯函數既能用來定量地說明元素具備某種性質的程度，又能很好地考慮系統量變和質變的過程。在電建工程施工過程的風險評價中引入可拓優度的思想，可以使評價結果更貼近實際，具體風險評價流程如下。

2.1 確定風險評價指標

基于上述建立的電建工程施工過程風險評價指標體系，確定風險評價指標的集合為：準則層A={A1,A2,A3},指標層B={B1,B2,…,B15}。

2.2 確定經典域和節域

根據設定的風險等級標準，將電建工程施工過程的風險劃分為y個風險等級，則經典域可表示為

(1)

式中：N0j為施工過程的風險等級；V0jk為風險等級j在第k個評價指標的值域；(a0jk，b0jk)為評價指標Bk取值范圍的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

節域表示為

(2)

式中:Np為物元系統中施工過程風險等級的全體；Vpk為評價指標Bk的值域;(apk，bpk)為評價指標Bk取值范圍的下限和上限，其中p=1,2,…,m;k=1,2,…,n。

2.3 確定待評價物元

待評價物元可表示為

(3)

式中:N為施工過程的風險等級；Vk為N所能得到的評價指標Bk的量值，其中k=1,2,…,n。

2.4 計算風險評價指標的關聯度

電建工程施工過程風險評價指標關聯度的計算公式為

(4)

|V0jk|=|b0jk-a0jk|(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n)。

式中：δ(Vk,V0jk)為量值Vk與V0jk區間的距;δ(Vk，Vpk)為量值Vk與Vpk區間的距。距是用來刻畫點與區間的位置關系的。

2.5 確定評價指標的綜合權重

2.5.1 層次分析法[12]確定評價指標的權重

本文采用層次分析法(AHP)確定評價指標的權重，具體步驟如下：

(1) 根據兩兩比較的標準和判斷原理，運用模糊數學的方法確定標度，見表1。

表1 “1～9”標度

(2) 構造判斷矩陣R=(aij)n×n(i,j=1,2,…,n)。

(3) 對判斷矩陣R進行一致性檢驗，其檢驗公式為：CR=CI/RI，其中：CI為一致性檢驗指標，CI=(λmax-n)/(n-1)(n為判斷矩陣的階數，λmax為判斷矩陣的最大特征根)；RI為平均隨機一致性指標，與判斷矩陣的階數n有關[13]，RI取值見表2。當CR<0.1時，一般認為R的一致性是滿足要求的。

表2 平均隨機一致性指標RI的取值表

(4) 計算評價指標的權重：在判斷矩陣滿足一致性檢驗的條件下，可求得各評價指標的權重w。

2.5.2 改進的熵權法確定評價指標的熵權重

假設有m個電建工程，n個評價指標，構造原始數據矩陣為：R=(ruv)m×n(u=1,2,…,m;v=1,2,…,n),采用改進的熵權法確定評價指標熵權重的具體步驟如下：

(1) 評價指標進行標準化后，得出第v個評價指標下的第u個電建工程的比重：

(5)

(2) 采用下式計算評價指標的信息熵：

(6)

(3) 利用評價指標的信息熵，利用下式計算評價指標的熵權重：

(7)

式中：ωv為各評價指標的熵權重。

利用公式(7)計算評價指標的熵重時，當評價指標信息熵值Ev趨近于1時，不同評價指標的微小差別有可能引起熵權值變化較大。為了有效解決此類問題，對公式(7)進行了改進，改進的計算公式如下：

(8)

2.5.3 距離函數確定評價指標的綜合權重

為了使層次分析法與改進熵權法計算得到的指標權重間的差異程度及其相應的分配系數差異一致，本文采用距離函數計算評價指標的綜合權重。假設對于某評價指標h，層次分析法與改進熵權法的研究距離為d(wh,ωh)，兩者的權重分配系數為α和β，專家建議β>α，則有：

(9)

d(wh,ωh)2=(α-β)2

(10)

對于評價指標h的綜合權重λh，其值為上述兩者權重的線性加權，即λh=αwh+βωh。

2.6 計算評價指標的優化關聯度

為了獲得最合適的優度，需要將各評價指標的關聯度Djk進行規范化處理，從而得到評價指標的優化關聯度djk，其計算公式為

(11)

2.7 計算評價指標的綜合加權關聯度，并確定電建工程施工過程的風險等級

電建工程施工過程風險物元N關于等級j的綜合加權關聯度Kj(N)的計算公式為

(12)

式中:λk為k列指標的綜合權重；Kj為關聯度Kj(N)中的最大值，即Kj=max{Kj(N)，j=1,2,…,m}，依此可判定電建工程施工過程物元N所屬的風險等級。

3 實例應用

本文以N工程公司下屬的電建工程項目部為研究對象，首先制定“電建工程施工風險AHP評價問卷”，邀請10名有5年以上安全教學與管理經驗的專家(其中項目安全主任5人，項目經理4人，安全專業教授1人)進行問卷調查，共回收問卷10份，問卷回收率為100%；其次，根據圖1制定“電建工程施工過程風險因素的安全檢查表”，依據此表，邀請3名安全專家對該公司下屬的5個電建工程項目風險評價指標進行打分，打分標準采用“1～9”模糊評價標準，其中1表示最差，程度隨數字遞增，9表示最好；最后，取專家打分的均值作為該指標的最終得分，詳見表3。

表3 電建工程施工過程風險評價指標的得分結果

3.1 確定電建工程施工過程的風險等級

根據國家規定的《建筑施工安全檢查評分標準實施指南》[15]、《電力建設工程施工安全監督管理辦法》[8]以及實際電建工程施工過程安全檢查的具體情況，將電建工程施工過程的風險等級劃分為嚴重不安全、不安全、較安全、安全4個等級，見表4。

表4 電建工程施工過程的風險等級

3.2 某電建工程施工過程風險的可拓優度評價

本文以該公司某電建工程項目部為例，將專家對該項目各風險評價指標的打分結果進行標準化處理[16]，并將各專家打分結果經標準化處理后的平均值作為各評價指標的風險評價值，見表5。

表5 專家打分經標準化處理后的各評價指標的風險評價值

本文對該電建工程施工過程風險的可拓優度評價過程如下：

(1) 根據表4，將電建工程施工過程4個風險等級的取值范圍作為經典域，以A1施工保障準則層為例，根據公式(1)、(2)、(3)分別確定經典域R0j、節域Rp、待評價物元R如下：

(2) 根據公式(4)計算B1～B5評價指標的關聯度，依據公式(11)計算B1～B5評價指標的優化關聯度，其結果見表6。

(3) 對《電建施工風險AHP評價問卷》進行分析，得到電建工程施工過程風險因素的AHP權重；利用公式(5)～(8)確定評價指標的熵權重；利用公式(9)、(10)計算得α=0.12，β=0.88，最終確定評價指標的綜合權重，其結果見表7。

表6 某電建工程項目施工保障準則層A1各評價指標的關聯度和優化關聯度

表7 某電建工程施工過程風險因素的權重

(4) 依據公式(11)和(12),可計算得到A1(施工保障準則層)風險因素的優化關聯度和加權關聯度；同理，可計算得到A2(施工環境準則層)和A3(施工管理準則層)風險因素的優化關聯度和加權關聯度，其結果見表8。

(5) 再利用公式(4)～(12)，計算得到該電建工程施工過程不同風險等級對應的綜合加權關聯度(見表9)，并確定風險等級。

表8 某電建工程施工過程準則層風險因素的優化關聯度和加權關聯度

表9 某電建施工過程不同風險等級對應的綜合加權關聯度

可拓優度評價約定，綜合加權關聯度計算結果為正值即為最終評價風險等級[17]。由表9可知，該電建工程施工過程風險因素的綜合加權關聯度為0.81，說明該電建工程施工過程整體的風險等級處于較安全狀態。但由表6可知，在施工保障A1準則層中，三寶四口防護執行率和設備設施維修保養兩者的風險等級處于不安全狀態，建議在施工過程中：①鼓勵員工互相監督，并施行獎勵機制，張貼顯著安全標識；②提高設備設施維修保養人員的認識水平，健全設備設施維修保養制度，提倡精細化設備設施管理[18]。

4 結 論

本文采用距離函數將層次分析法和熵權法結合確定評價指標的綜合權重，克服了單一權重系數確定方法的局限性，使評價方法更具客觀性和準確性。率先將可拓優度法應用于電力建設工程施工過程的風險評價中，分析了影響施工過程的風險因素，并建立了電力建設工程施工過程風險評價指標體系，從施工保障、施工環境、施工管理三個方面對實際的電建工程施工過程進行了風險評價，既得到了整體風險等級，又能依據信息反饋識別安全隱患，對提高電建工程施工過程的本質安全具有重要的指導意義。