基于G1-CRITIC-FCE模型的城市道路施工安全成本重要性分析

摘要：城市道路施工安全管理是市政建設領域的重要研究課題之一，關于道路施工安全優化的研究備受關注。道路施工具有工程規模較大、交叉作業多、施工工期長等特點，施工現場存在不同程度的安全隱患，各類安全事故頻發。因此，需要對道路的安全施工成本做出量化分析，進而科學地配置資源，為項目的優先發展提供保障條件。基于文獻研究和現場調研，分析工程項目全生命周期各階段存在的風險，確定24個安全成本評價因素，構建施工安全成本評價指標體系，并將5個項目的評分作為樣本數據，利用G1-CRITIC-FCE構建安全成本重要性評價模型，對樣本數據集進行訓練和檢驗，為道路施工安全提供可行性建議。

關鍵詞：道路施工；安全成本；G1-CRITIC-FCE模型；施工組織；安全評價

0"引言

隨著經濟增長和工程項目數量增加，工程項目安全生產面臨的不確定因素增多，一旦發生安全事故，甚至造成人員傷亡，企業往往需要承擔一定的經濟損失。事故的發生也會造成職工人心不穩、工作難以推進、企業形象受損等后果，不利于企業未來的可持續發展。同時，對于企業而言，成本是其獲得市場核心競爭力的關鍵因素之一。因此，眾多工程企業越來越注重安全生產問題，安全成本也逐漸成為各施工企業一項重要的附加性成本。

通過梳理和分析相關文獻可知，關于施工安全管理的相關研究較為豐富，但針對安全成本管理的研究較少。隨著經濟的快速發展，成本安全關鍵控制的重要性愈加顯現。國內外諸多學者對此開展了研究，如Farrow等"[1]、Pan等"[2]認為，確保安全水平所需的保證性成本費用包括安全培訓費用、安全施工費用等；Cheng等"[3]指出損失性安全成本，并將道路安全事故成本按照有形成本和無形成本進行分類。也有一些學者研究了在施工組織安全優化管理中應用遺傳算法、層次分析法及整合模糊邏輯優化管理的問題"[4-6]。

當企業管理者做出安全投入決策時，首先需要解決的是如何合理分配安全成本的各個要素，以達到安全成本總額最優化的目的。為有效地確定最佳的安全成本投入額和投入結構，需要運用科學的研究方法和工具，并對安全成本本身進行相關性研究，為施工企業的成本決策提供有力的參考。

因此，本文以現有研究成果為基礎，同時參考相關文獻資料，概括了一些高頻且普遍適用的重要因素，構建了安全成本重要性指標體系，再通過建立G1-CRITIC-FCE模型對道路施工安全成本影響因素進行探索。為了驗證該評價方法的實用性，本文以潛山市某道路工程項目為例進行了實證研究。

1"安全成本體系構建

1.1"建立因素集

道路工程安全成本的評估可以劃分為一級綜合評估和多級綜合評估兩種方式，在進行二級及以上評估時，通常會參考二級評估的方法。本文將施工安全重點性方案劃分為5個一級指標、24個二級指標。

通過對相關文獻的綜合分析和對道路工程專家的咨詢，確定了我國城市道路施工中五大主要成本構成類型：保證性成本、內部損失性成本、外部損失性成本、預防成本和檢測成本。基于此，構建了合理的安全成本評價指標體系，城市道路施工安全成本指標見表1。具體內容如下：

（1）保證性成本。安全保證性成本通常是指在道路設計、建設和維護過程中，為確保施工安全所采取的一系列措施而產生的費用，包括安全管理費、安全培訓費、安全宣傳費等。

（2）內部損失性成本。內部損失性成本是指由工程事故和其他安全問題引起的直接經濟損失，這些損失包括設施裝置損壞費、停工損失費、返工損失費、復檢費用。

（3）外部損失性成本。外部損失性成本是指與工程項目外部社會環境相關的損失費用，主要涉及整個社會和經濟系統，包括索賠費用、訴訟費、罰款和維修費。

（4）預防成本。預防成本是指在施工過程中采取一系列措施來預防事故、減少損失和確保工作環境安全所需的費用，包括安全教育費、工序控制費、質量改進措施費、方案研究費、施工評審費。

（5）檢測成本。檢測成本是指在施工過程中采取措施對施工現場的安全狀況進行定期監測和檢測，以確保施工過程中各項安全措施的有效性和合規性所需的費用，包括材料檢驗費、質量審核費、實驗設備相關費。

1.2"評價方法選取

我國關于安全成本評價的方法有很多，如事故樹分析、F＆EI分析、模糊數學評價法等。而城市道路施工由于其自身復雜的特點，需綜合考慮定性和定量因素，從不同的重要性等級和危險層次考慮。因此，使用模糊綜合評價法評價城市道路的安全成本比較合理。

1.3"安全成本評價指標體系

2"安全成本評價模型

2.1"基于G1法確定主觀權重

本文構建了城市道路施工安全成本評價指標體系， 采用G1法確定一級主觀權重，再以隸屬度原則獲得相關的二級權重。該方法可以利用較少的定量信息，解決多項目標的決策問題。具體步驟如下：

（1）構建城市道路施工安全成本分析結構。其中，目標層是城市道路施工安全成本，一級準則層是安全成本的五大方面，二級指標層是一級準則層的具體表現。

（2）確定序關系。邀請專家對m個評價指標進行排序，以確定各指標的重要程度，并保證各指標之間的序關系是唯一的，即

X1gt;X2gt;…gt;Xm（1）

（3）重要程度的判斷。根據每名專家各自的專業與水平，給出相鄰重要度指標的重要程度比例X1，X2，Xn，見式（2），γk標度法賦值含義見表2

γk-1=Xk-1Xk，（k=m，m-1，…，2）（2）

（4）計算指標權重。根據決策者確定的值，通過式（3）～式（4）得到各屬性的主觀權重，即

ω"sn=（1+∑nβ=2∏nj=βγj）"-1 （3）

ωβ-1=ωβγβ（4）

式中，ω"sn 代表單名專家打分的主觀權重；上標s代表主觀評價；γβ代表重要程度比例；ωβ 代表各屬性的指標權重，β=n，n-1，…，2；∑nj=1ω"sj=1。

根據所建立的評價指標體系，將各級指標進行分類，利用德爾菲法對各指標的重要性進行排序和比較，并運用序關系法計算各指標的權重。

2.2"基于CRITIC確定客觀權重

CRITIC法是一種客觀評估指標權重的方法，它通過比較指標之間的對比強度和沖突性來綜合衡量指標的客觀權重，相較于熵權法和因子分析法，其性能更加卓越。

在CRITIC法中，當標準差保持不變時，指標之間的沖突性越小，則權重越低；當指標之間的沖突性越大，則權重越高。當兩個指標的相關性越強（相關系數越接近1），它們在評估方案的沖突程度上表現得越小，這表明這兩個指標在評估方案的優劣方面所反映的信息具有較高的一致性。具體操作步驟如下：

（1）邀請p名專家對n個城市道路施工安全的成本重要性指標進行打分，構建初始矩陣X如下

X=X11X12…X1pX21X22…X2pXn1Xn2…Xnp（5）

式中，xij為第j名專家第i個評標的評分。

（2）無量綱化處理得q。為消除因量綱不同對評價結果的影響，需要對各指標進行無量綱化處理。CRITIC權重法通常采用正向化或逆向化處理。

若所用指標的值越大越好，則正向指標公式如下

qij=Xij-XminXmax-Xmin （6）

若所用指標的值越小越好，則正向指標公式如下

qij=Xmax-XijXmax-Xmin （7）

式中，Xij為專家打分的分值，Xmin與Xmax表示同一維度專家打分的最低分與最高分。

（3）計算指標變異性。公式如下

Qj=1n∑ni=1qij （8）

Sj="∑ni=1（xij-Qj）"2n-1 （9）

式中，Sj表示第j個指標的標準差。

在CRITIC法中，使用標準差來衡量各指標內取值的波動情況。標準差越大，表明該指標的數值差異性越大，可以提供更多的信息。同時，標準差的增大也意味著該指標的評價強度更高，需要給予該指標更高權重。

（4）計算指標沖突性。公式如下

Rj=∑pi=1（1-rij） （10）

式中，rij 表示評價指標i和j之間的相關系數。

利用相關系數衡量指標之間的關聯程度，相關系數越高，表示指標之間的矛盾性越小，且它們所傳達的信息越相似。當信息相似度過高時，可相應減少某一指標的權重。

（5）獲得信息量。公式如下

Cj=Sj∑pi=1（1-rij）=SjRj （11）

Cj越大，表明第j個指標在整個評價體系中的作用越強，須給其分配更多的權重。

（6）得到客觀權重。第j個指標的客觀權重Wj公式如下

Wj=Cj∑pi=1Cj （12）

2.3"組合賦權確定綜合權重

通過使用G1法建立了城市道路施工安全成本的重要性體系結構。但是該方法仍存在相對主觀性，為了對安全成本因素的權重進行再次確認，本文選擇了相對客觀的CRITIC法。通過采用G1-CRITIC組合賦權法，可以最大限度地發揮優勢、避免劣勢，確保對城市道路施工安全成本重要性進行準確的評估。

為充分體現決策者的主觀思維判斷和客觀數據規律，同時確保主客觀權重差異程度與各種分配系數相協調，選擇線性加權法來計算綜合權重，計算公式如下

gi=μwi+（1-μ）vi （13）

式中，wi、vi分別是道路安全成本重要性分析的主觀權重和客觀權重，本文認為主客觀權重同等重要， μ 取值為0.5。

2.4"建立判斷集

城市道路施工安全成本重要性方案綜合評價是該領域內各專家根據該工程各層次具體舉措而給出的評價結果的集合，判斷集則是通過綜合考慮評價對象的安全成本、可能造成的后果及評價專家的知識水平、認知程度和所熟悉的領域等因素，能夠在一定程度上保證其準確性和有效性。

一級判斷集為

V=（v1，v2，…，vn） （14）

二級判斷集為

V=（vi1，vi2，…，vin）（15）

將道路施工安全方案評價的具體舉措劃為5個等級，即特別重要、相當重要、比較重要、一般重要、不重要。

指標的隸屬度確定方法公式如下

rij=∑ni=1x"（k）ijN （16）

由此，可以得到評價矩陣R為

R=（rj）=r11r12…r1mr21r22…r2mrn1rn2…rnm （17）

式中，x"（k）ij表示第k個專家認為根據第i 項標準的重要程度指標，得到第j個評價對象相對Vj的隸屬度。

2.5"道路施工安全成本重要性模糊綜合評價

對指標權重和評價矩陣進行合成運算，得到所評價對象的模糊綜合評價結果，運算公式如下

Bi=

（bi1，bi2，…，bim）=WiR=

（wi1，wi2，…，win）r11r12…r1mr21r22…r2mrn1rn2…rnm （18）

得到二級評價矩陣為

R′=B1B2Bm=b11b12…b1nb21b22…b2nbm1bm2…bmn （19）

由此，得到二級綜合評價模型為

B=WR′=（b1，b2，…，bn） （20）

式中，bi是綜合考慮因素集中所有因素時判斷對象屬于第j個評語Vj的隸屬度；B是屬于判斷集V上的模糊集合；“”在本文中采用有界乘法算子。

3"案例分析

本項目建設地點位于潛山市東南部，由緯一路、緯四路、經三路、經五路合圍而成，其中緯一路、緯四路、經三路是連接開發區與河西新區組團之間的重要干道，經五路是主城生活區內的服務性道路。

3.1"計算指標權重

3.1.1"G1法確定指標主觀權重

3.1.1.1"計算一級指標

確定城市道路施工安全成本重要性評價指標主觀權重時，采用專家調查法，計算多名專家評價權重意見值，構造施工安全成本重要性評價指標比較矩陣。根據德爾菲法反饋得到的結果，得到各指標權重為

W=（0.165 6，0.261 8，0.237 5，0.170 3，0.164 8）

3.1.1.2"計算二級指標

根據式 （3）和式 （4） ，使用 G1 法計算各指標分權重及總權重，G1法各級指標權重見表3。

3.1.2"CRITIC法確定指標客觀權重

對評價樣本進行無量綱化后，根據式（5）～式（12）計算不同樣本的變異性和沖突性，獲得樣本信息量后，經過計算得到CRITIC法指標客觀權重計算結果見表4。

3.1.3"G1-CRITIC確定組合權重

根據式（13）求得城市道路施工安全成本重要性指標的最終組合權重，計算結果見表5。

3.2"安全成本重要性FCE綜合評價

3.2.1"二級指標綜合評價

得到組合權重指標后，專家對安全成本重要性各項指標進行綜合打分，得出結果后進行匯總，獲得相應指標的隸屬度，根據式（18）～式（20）計算并歸一化后得到潛山市城市道路施工安全成本重要性指標。

保證性成本評價結果為B1=W1R1=（0.275 7，0.288 6，0.218 6，0.172 9，0.044 3）

內部損失性成本評價結果為B2=W2R2=（0.026 0，0.268 0，0.192 0，0.198 0，0.136 0）

外部損失性成本評價結果為B3=W3R3=（0.222 5，0.225 0，0.277 5，0.152 5，0.122 5）

預防成本評價結果為B4=W4R4=（0.230 0，0.158 0，0.194 0，0.236 0，0.182 0）

檢測成本評價結果為B5=W5R5=（0.273 3，0.313 3，0.256 7，0.126 7，0.030 0）

3.2.2"一級指標綜合評價

根據二級評價指標，得到城市道路施工安全成本重要性判斷矩陣，代入模糊評價公式，采用乘法-有界算子得到一級評價指標為B=WR′=（0.239 7，0.249 2，0.225 1，0.180 1，0.105 9）

3.2.3"安全成本重要性等級

城市道路施工安全成本重要性指標評價集V1的加權值S1為95，安全重要性綜合得分≥90;評價集V2的加權值S2為85，安全重要性綜合得分為75～89;評價集V3的加權值S3為70，安全重要性綜合得分為60～74;評價集V4的加權值S4為55，安全重要性綜合得分為45～59;評價集V5的加權值S5為35，安全重要性綜合得分＜45。

由加權值Si與隸屬向量B的乘積可以計算出安全重要性總分函數：F（U1）=77.08，即U1的安全重要性等級為V2;F（U2）=71.44，即U2的安全重要性等級為V3;F（U3）=72.36，即U3的安全重要性等級為V3;F（U4）=68.21，即U4的安全重要性等級為V3;F（U5）=78.58，即U5的安全重要性等級為V2;F（U）=73.33，即U的安全重要性等級為V3。

4"分析與建議

從城市道路施工安全角度出發，基于對施工現場的實地調研，從保證性成本、內部損失性成本、外部損失性成本、預防成本、及檢測成本5個維度歸納總結出城市道路施工安全成本重要性因素。

根據評價結果可知，本項目的安全成本等級重要性為V3，屬于“比較重要”。一般評價系統安全得分在70～80，其中，F（U1）和F（U5）安全等級是V2，屬于“相當重要”。因此，該項目的安全成本在施工過程中需要重點加強管理。

通過該項目各指標的評價可以看出，該項目主要是在罰款及工程維修等環節出現因經驗不足和專業程度較差而引起的一系列問題，故仍需加強對該項目的安全重視和整體性把控。

5"結語

施工企業安全成本始終貫穿于項目的全生命周期，它是企業安全水平的綜合反映；是進行安全決策和管理的重要依據；是企業安全評估的重要指標。城市道路施工具有周期性長、施工情況復雜和人流量較大等特點，使得一些工程企業往往在安全成本評估方面缺乏重點把控，導致安全成本投入結構不合理，造成安全經濟效益不高、經濟耗費過大的問題。

為解決這一問題，本文系統研究了城市道路施工安全成本的構成理論，通過現場調研，明確施工時應重點把控的方向。以潛山市項目為例，構建了城市道路安全成本重要性評價模型，通過重點性評價分析，達到了優化成本結構、提高工作效率的目的，以期為施工企業在安全成本投入和重點關注方向上提供建議和參考，為道路施工安全管理提供更科學的決策基礎。

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收稿日期：2023-12-07

作者簡介：

龍洋（1992—），男，研究方向：工程管理。