基于DEMATEL的施工升降機風險因素研究

摘要：施工升降機作為建筑施工現場中廣泛使用的設備，其事故風險相對較高，一旦發生事故，往往會造成嚴重的后果。首先，基于近15年施工升降機事故致因統計，結合標準規范與文獻資料，從人、機、環、管4個維度構建施工升降機風險因素體系；其次，運用改進的DEMATEL方法梳理施工升降機風險因素的重要性及相互之間的影響關系，并運用Vensim軟件繪制因果關系圖，進行因果鏈分析。結果表明，安全管理維度中的因素如政府監督管理、安全目標優先度、安全文化建設、安全管理制度、安全檢查與現場監管考核與獎懲機制為重點因素。針對重點因素提出具體的管控建議，有助于指導施工升降機風險管控實踐。

關鍵詞：施工升降機；事故統計；風險因素；影響關系；DEMATEL

0引言

建設工程是一個復雜的人機工程系統[1]。施工升降機是當代建筑工業中最常用的垂直型人貨運輸工具之一，主要用于遠距離垂直搬運人員和物料。由于其使用頻率高，事故發生的頻率相對較大[2]，且常為群死群傷事故，社會影響惡劣。例如，2019年4月25日，河北省衡水市某在建項目發生施工升降機墜落事故，導致11人死亡[3]。此外，現行施工升降機結構簡單、操作方便，業界對其安全管理的重視程度往往不足，相關的科學研究也相對匱乏。因此，施工升降機的安全管理亟須引起業界的廣泛關注和重視。

針對施工升降機的安全管理問題，國內外學者的研究主要集中在事故致因、智能監管、機械設計三個方面。從事故致因角度，趙挺生等[4]梳理了36起施工升降機事故的致因，并應用AcciMap模型構建了施工升降機安全風險管理體系；孫世梅等[5]應用行為安全的“2～4”模型方法，發現事故的主要直接原因是人的不安全動作，而根本主導原因則在于組織行為的錯誤。從智能監管角度，徐峰[6]研究了浙江省特種設備“一碼統管”新模式及其有效實現路徑；李文瑜[7]系統梳理了智慧工地技術在起重設備領域的實際應用，主要集中在安全防護、安全監管及處理過程的全程保護等方面；王兵[8]通過整合物聯網等先進技術，構建了一套升降機安全監管系統及遠程故障診斷和決策專家系統，實現了對升降機的動態實時監管，確保了故障能夠得到及時處理。從機械設計角度，郗濤等[9]提出了一種基于數據挖掘的RF-GA-SVM輸入電壓控制方法，實現了升降機輸入電壓的安全有效控制；趙秉鑫等[10]設計了一種基于ADAMS的層門聯動裝置，驗證其能有效提升安全性；Lim等[11]開發了一種創新的接觸式供電系統，該系統與傳統供電方法相比能夠顯著提升升降機的運行效率和安全有效的荷載能力；Yang[12]設計了一種基于無線信號網絡的電氣與機械鎖相結合的層門自鎖裝置，并驗證了其在無線信號網絡中的安全有效性。

綜上所述，現有針對施工升降機安全管理的研究主要集中在事故致因分析、智能監管技術應用和機械設計優化等方面，對于施工升降機安全管理中相關單位的職責履行和安全監管體系的構建等方面的研究相對較少。鑒于此，本文采用系統思維的方法，對大量施工升降機事故的原因進行了深入分析和總結，篩選出了可以量化的施工升降機風險因素，并進一步構建了一個綜合的人-機-環-管致因系統。通過改進的決策試驗和評價試驗分析法（Decision-Making and Trial Evaluation Laboratory，DEMATEL）構建多級遞階結構模型，并繪制重要因素的原因結果樹，提出針對性的風險管控對策，旨在為施工升降機安全管理工作提供依據和參考。

1施工升降機風險因素辨識

根據事故致因的邏輯關系，施工升降機的風險因素不僅僅局限于人機環境系統內部的風險，管理層面的風險同樣不容忽視。為客觀全面地分析施工升降機事故風險，本研究選取了2008—2023年我國發生的81起施工升降機事故案例進行深入分析。案例資料主要來源于國家安全生產監督管理總局及各省（市、區）安全監管局網站上公布的事故報告等相關文獻資料。通過對這些事故的直接原因和間接原因進行全面的統計分析，并結合現有的標準規范、文獻著作及企業規章制度等資料，本研究從人的行為、機械設備、環境條件和安全管理因素4個維度構建了一個系統的施工升降機風險因素體系，見表1。

2風險因素影響關系分析

DEMATEL方法是一種常見的系統因素結構化分析方法，由美國學者E.Fontela等于20世紀70年代初提出，目前已在諸多領域得到廣泛應用[14]。該方法主要運用圖論與矩陣論原理進行因素關系量化分析，通過中心度描述因素的重要程度，并通過原因度表征因素的屬性，能有效解決因素的不確定關系。鑒于此，本研究選用該算法對施工升降機安全管理系統進行結構分析。

DEMATEL算法的基本步驟如下：

2.1構建直接影響矩陣X

設有k（k=1，2，…，m）名專家憑借自身經驗對該系統中的n個要素之間的直接影響關系及其強弱進行量化評價，獲得直接初始影響矩陣X，即

xij=1ksum{xkij}（1）

2.2計算綜合影響矩陣T

（1）計算直接影響矩陣X各行元素之和最大值的倒數α。用α乘以直接影響矩陣X各元素，得到正規化影響矩陣C，即

C=（cij=αxij）n×n， cij∈［0， 1］（2）

α=1max1≤i≤n∑nj=1xij （3）

（2）計算綜合影響矩陣T。通過累加因素i對因素j的直接影響及所有間接影響，描述因素j從因素i受到的綜合影響程度，即

T=C+C2+…+Cn=C（I-Cn）I-C=C（I-C）-1

（n→∞）（4）

2.3計算中心度Mi、原因度Ni

中心度Mi等于fi與ei之和，其值越大，表示因素i越重要。原因度Ni等于fi與ei之差，其值為正，表示因素i為原因因素，主要對其他因素產生影響；其值為負，表示因素i為結果因素，主要被其他因素影響，公式如下

Mi=fi+ei（i=1， 2， …， n）（5）

Ni=fi-ei（i=1， 2， …， n）（6）

其中，

fi=∑nj=1tij（i=1， 2， …， n）（7）

ei=∑ni=1tji（j=1， 2， …， n）（8）

2.4計算綜合影響矩陣H

綜合影響矩陣H既描述了因素之間的影響關系，又描述了因素對自身的影響，公式如下

H=I+T（9）

2.5計算可達矩陣K

設置閾值λ，對綜合影響矩陣H進行0和1處理，得到可達矩陣K，即

kij=0，hijlt;λ1，hij≥λ（10）

2.6劃分因素層級

可達矩陣K的行元素之和為因素i的驅動力Qi，表示因素i對其他所有因素的影響程度；列元素之和為因素i的依賴性Yi，表示因素i受其他所有因素的影響程度，且Qi越大、Yi越小的因素往往是關鍵因素，即

Qi=∑nj=1kij（i=1， 2， …， n）（11）

Yi=∑ni=1kij（j=1， 2， …， n）（12）

將可達矩陣K的行元素按驅動力Qi從小到大、從上到下順序依次排列，列元素也按相同順序排列，得到重排列的可達矩陣K′。在重排列可達矩陣K′中，將驅動力Qi相同的因素劃為同一層級因素，由此得到因素的層次結構關系。

3實例分析

3.1施工升降機風險因素屬性分析

邀請科研、施工、咨詢與房地產開發等不同領域的5名專業人士，對施工升降機風險因素的影響關系及強弱進行評價。該評價采用被廣泛認可的0～4評價標度。采用均值法對5名人員的評估信息進行集成，得到施工升降機風險因素直接影響矩陣X（表2）。

施工升降機風險因素直接影響矩陣X的規范化系數α為0.019 6，由此可得正規化影響矩陣C。通過計算T=C（I-C）-1，求得施工升降機風險因素綜合影響矩陣T。以T中行、列元素之和計算因素i的影響度fi和被影響度ei，由此得到其中心度Mi和原因度Ni，并按中心度由大到小對施工升降機風險因素進行排序，按原因度劃分原因因素與結果因素，施工升降機風險因素屬性見表3。

以中心度為橫坐標、原因度為縱坐標，繪制施工升降機風險因素原因-結果圖（圖1）。由圖1可知，風險因素D6、D1、D3、D9、D15的中心度較大。中心度越大，表明重要程度越高。因此，影響施工升降機安全的重要風險因素包括安全文化建設、安全目標優先度、考核與獎懲機制、安全技術交底、安全技術檔案，這些因素均屬于安全管理層級，說明安全管理方面的風險因素需要重點管控；風險因素D16、D1、D3、D7的原因度較大且均為正值，稱為原因因素，說明政府監督管理、安全目標優先度、考核與獎懲機制、安全管理制度起到基礎防范的作用，如果以上工作出現失誤，會引發其他安全風險，進而影響施工升降機的安全；風險因素B5、D11、A12、A11的原因度較小且均為負值，稱為結果因素，說明帶病運行、安裝/拆卸專項施工方案、自身防護、持證上崗因素對其他因素的影響較小，但會直接影響施工安全。

3.2施工升降機風險因素屬性分析

計算施工升降機風險因素綜合影響矩陣H：H=I+T，該矩陣同時考慮了因素之間和因素自身的影響。取閾值λ=0.06，當hij≥λ時，取kij=1；當hij＜λ時，取kij=0，由此構建由0和1元素組成的可達矩陣K。

基于可達矩陣K計算施工升降機風險因素的驅動力Qi和依賴性Yi，將按驅動力Qi大小重排列的可達矩陣K′中Qi值相同的因素劃為同一層，由此構建施工升降機風險因素遞階層次結構圖，如圖2所示。該圖一共有7層，層級越低，驅動力越大，相應的風險因素的影響力越大。因此，將該層次結構圖劃分為三大層級：1～2層為本質致因，3～5層為過渡致因，6～7層為近鄰致因。其中，本質致因往往是事故的根本原因，近鄰致因是事故發生的直接原因，而過渡致因主要起到承接本質致因與近鄰致因的橋梁作用。

通過改進的DEMATEL方法構建施工升降機安全事故致因因素的網絡模型，識別出關鍵致因因素，包括安全目標優先度D1、考核與獎懲機制D3、安全文化建設D6、安全管理制度D7、安全技術交底D9、政府監督管理D16。這6項因素均為安全管理因素，表明安全管理因素是本質致因。因此，建議建立健全各級安全組織機構，重視對本質致因的管控，并理清本質致因與其他因素間的關系，以實現對安全事故的長效預防。

3.3施工升降機風險因素因果關系分析

在Vensim DSS軟件中，任選一因素并點擊“Causes Tree”功能，生成以該因素為終點的多級原因樹。以“持證上崗”為例，其三級原因樹如圖3所示。該圖表明“持證上崗”受到“專業分包企業資質”和“作業類違章”的直接影響。專業分包企業資質不合格可能導致司機、安裝拆卸工、維修工等員工不具備特種作業資格；作業類違章則是不具備特種作業資格的現場工人擅自操縱

升降機。在此基礎上，“持證上崗”受到“管理人員安全意識”“管理類違章”“安全檢查與現場監管”等因素的間接影響。在實踐中，如果要提高持證上崗率，可以據此考慮實施途徑。

任選一因素并點擊“Uses Tree”功能，生成以該因素為起點的結果樹。同樣以“持證上崗”為例，其三級結果樹如圖4所示。該圖表明“持證上崗”直接影響特種作業人員的“安全知識”和“技能水平”。如果無證上崗導致安全知識、技能水平不足，會相繼引發“操作失誤”“自身防護”“作業前檢查”等安全隱患。

3.4施工升降機風險管控對策分析

基于對施工升降機風險因素的分析、風險因素的影響關系分析及因果關系分析可知，中心度大且原因度大、位于風險因素遞階層次結構圖底層的因素，以及網絡關系最為復雜的因素均為重點管控因素。針對這些因素提出針對性管控對策。

3.4.1加強政府監督管理，提高安全目標優先度

政府監督管理和安全目標優先度的中心度及原因度均位于前列，且位于風險因素結構圖最底層，為本質因素，因此在施工升降機風險管控中應加以重視。同時，施工升降機風險因素因果關系圖（圖5）表明，安全目標優先度直接影響企業的安全文化建設和安全管理制度，而政府安全監管又通過管理人員安全意識對安全目標優先度產生影響。因此，施工升降機風險控制應加強政府的安全監管，以引起管理人員對安全管理的重視，提高安全目標在項目多目標管控中的優先度。

3.4.2重視安全文化建設，健全安全管理制度

安全文化和安全制度是安全管理的“軟”“硬”兩條路徑，安全文化直接影響操作人員安全意識，其作用最為深遠，但是見效較慢，且效果不直觀；而安全制度直接影響安全技術交底、安全教育培訓和安全檢查與現場監管等具體安全管理行為，雖然難以全面覆蓋，但作用力強、效果顯著。因此，在施工升降機風險管理中，應健全安全管理制度，通過制度規范人員安全行為。同時，應重視安全文化建設，提高人員安全意識，形成長效的安全管理機制。

3.4.3加強安全檢查與現場監管，嚴格考核與獎懲機制

安全管理制度是施工升降機風險管控的有力方式，而制度的有效落實需要安全檢查與現場監管、考核與獎懲機制的支持（圖7）。考核與獎懲機制既規范了管理人員的到崗履職，提高了管理人員的工作責任心，又促進了操作人員的安全意識；而安全檢查與現場監管則主要針對現場操作人員的安全行為，包括生理心理狀態、自身防護和作業類違章的即時監管。

4結語

（1）本研究構建了施工升降機風險因素體系。梳理了施工升降機的基本構造、運行原理和管理模式，并對近15年施工升降機事故數據進行了事故致因統計分析。基于統計結果與相關文獻資料，從人、機、環、管4個維度構建了包含42個因素的施工升降機風險因素體系。

（2）本研究還厘清了施工升降機風險因素影響關系。采用專家訪談法梳理了施工升降機風險因素之間的影響關系，并運用DEMATEL方法剔除弱影響關系，明確因素屬性與層次結構，構建了施工升降機風險因素遞階層次結構模型。

（3）本研究還提出了施工升降機風險管控對策。以因素關系為基礎，繪制因果關系圖，并基于因素屬性分析和因素影響關系分析找到重點致因，以重點因素為對象繪制原因結果樹，進而提出有針對性的施工升降機風險管控建議。

參考文獻

[1]丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社， 2000.

[2]劉念.建筑施工企業施工升降機事故不安全行為探討[J]. 工程技術研究，2022，7（1）：102-104.

[3]河北省應急管理廳調查評估和統計處."衡水市翡翠華庭“4·25”施工升降機轎廂墜落重大事故調查報告[EB/OL]. （2019-10-21）[2024-06-21].https：//yjgl.hebei.gov.cn/portal/index/getPortalNewsDetails？id=93a0c0cc-4ffd-4688-afeb-ced41ae43c86amp;categoryid=3a9d0375-6937-4730-bf52-febb997d8b48.

[4]趙挺生，馮楚璇，蔣靈，等.基于AcciMap模型的施工升降機安全風險研究[J].中國安全科學學報，2022，32（1）：79-84.

[5]孫世梅，管中銘，劉柳.建筑施工企業升降機事故不安全行為研究[J].綠色環保建材，2019（5）：169-170.

[6]徐峰.特種設備安全智慧監管新模式與實現路徑研究[J]. 中國特種設備安全，2024，40（1）：18-22.

[7]李文瑜.智慧工地技術在建筑施工起重機械設備安全管理中的應用研究[J].中國設備工程，2022（18）：24-26.

[8]王兵.基于物聯網技術的施工升降機安全監管平臺研究[J].工程機械，2021，52（4）：17-22，7.

[9]郗濤，徐偉雄，高宗帥，等.基于RF-GA-SVM算法的施工升降機輸入電壓控制模型[J].天津工業大學學報，2022，41（2）：60-66.

[10]趙秉鑫，盧寧，劉立賓，等.基于ADAMS的層門聯動裝置設計與剛柔耦合動態分析[J].機械設計，2021，38（9）：53-58.

[11]LIM H，KIM T，JUNG H，et al.Advanced power supply of construction hoists for supertall buildings[J].Automation in Construction，2015（59）：48-58.

[12]YANG G X，LIANG H，WU C，et al.Construction hoist security application for tall building construction in wireless networks[J].Automation in Construction， 2012（27）：147-154.

[13]成連華，楊曜妍，李樹剛，等.高層建筑施工安全關鍵風險因子及耦合效應分析[J].鄭州大學學報（工學版），2024，45（6）：92-99.

[14]馮世昌，綦春明，卜波，等.基于改進DEMATEL-ISM的建筑施工安全風險影響因素分析[J].工程管理學報，2023，37（1）：141-146.

收稿日期：2024-08-21

作者簡介：

陳曼玲（1995—），女，講師，研究方向：建筑工程安全管理。