基于改进DEMATEL-I...筑施工安全风险影响因素分析_冯世昌.pdf

第 37 卷 第 1 期 工 程 管 理 学 报 Vol.37 No.1 2023 年 02 月 Journal of Engineering Management Feb.2023基于改进 DEMATEL-ISM 的建筑施工安全风险影响因素分析冯世昌1，綦春明1，卜 波2，陈阳海1（1.南华大学 土木工程学院，湖南 衡阳 421001，E-mail：；2.衡阳市水务投资集团有限公司，湖南 衡阳 421008）摘 要：为提高建筑施工过程中风险控制水平，有效减少建筑安全事故的发生，基于事故案例研究、文献分析和专家讨论提炼了 19 项风险影响因素，构建了建筑施工安全风险影响体系。采用 Apriori 算法改进 DEMATEL（决策实验室分析法）确定影响因素的重要性和因果属性，并集成 ISM（解释结构模型）建立影响因素的递阶结构模型。研究表明：改进的 DEMATEL-ISM模型可反应风险因素之间的客观联系；确定了 11 个原因因素和 8 个结果因素，其中违章冒险作业、施工作业环境不良、缺乏安全技能知识、无证上岗和安全教育培训不彻底是导致建筑安全事故发生的关键风险因素；影响因素可划分为 3 阶 7 层的递阶结构，现场安全管理缺失是导致事故发生的根本影响因素。研究结果可为管理者采取相关针对性措施，预防安全事故的发生提供一定的参考依据。关键词：建筑施工安全；Apriori 算法；DEMATEL-ISM；关联分析中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1674-8859（2023）01-141-06 DOI：10.13991/ki.jem.2023.01.025Analysis on Influencing Factors of Construction Safety RiskBased on Improved DEMATEL-ISMFENG Shichang1，QI Chunming1，BU Bo2，CHEN Yanghai1（1.School of Civil Engineering，University of South China，Hengyang 421001，China，E-mail：；2.Hengyang Water Investment Group Co.Ltd.，Hengyang 421008，China）Abstract：This research aims to improve the level of risk control in the construction process and effectively reduce the occurrence of construction safety accidents.Based on accident case study，literature analysis and expert discussion，19 risk factors are extracted and the construction safety risk influence system is constructed.Apriori algorithm is used to improve DEMATEL（decision laboratory analysis）to determine the importance and causal attributes of each influencing factor.ISM（interpretative structural model）is integrated to establish a hierarchical structure model of influencing factors.The results show that the improved DEMATEL-ISM model can reflect the objective relationship between risk factors.In this way,11 cause factors and 8 structural factors are determined.It is found that illegal and risky operation，poor construction environment，lack of safety skills and knowledge，unlicensed induction，incomplete safety education and training are the key risk factors leading to construction safety accidents.The influencing factors can be divided into 3 stages and 7 layers.The lack of on-site safety management is the fundamental factor leading to the accident.The research results can provide some reference for managers to take relevant targeted measures to prevent the occurrence of safety accidents.Keywords：construction safety；apriori algorithm；DEMATEL-ISM；relevance analysis根据住房和城乡建设部发布的相关数据进行统计，20172020 年全国共发生建筑施工安全生产事故 2888 起，死亡 3345 人，并且每年发生的安全事故起数和死亡人数呈现出逐年上升的趋势1。高收稿日期：2022-10-21基金项目：国家自然科学基金面上项目（41175117）142 工 程 管 理 学 报 第 37 卷居不下的建筑安全事故造成了巨大的生命财产损失。因此，准确找到建筑施工过程中的关键风险因素，分析各安全风险因素之间的作用机理，构建风险因素影响体系，针对性提出防控措施对建筑安全风险管理具有重大意义。目前，已有诸多学者对建筑施工过程中的安全风险因素进行了分析研究。杨莉琼等2提出基于二元决策图的建筑施工安全风险评估方法，为制定安全风险控制措施提供了依据。徐可等3分析了建筑施工安全的影响因素，通过构建结构方程模型计算各影响因素指标的权重，总结出应率先考虑的因素。杨洁等4通过分析建筑施工安全风险的影响因素，构建了基于级别特征值的建筑施工安全风险模糊综合等级评估模型，并通过实例分析，为采取针对性预防措施提供科学决策依据。Xu 等5根据建筑施工事故报告对事故发生的类型、发生时间、现场位置、严重程度和地理区域进行了统计分析，为预防建筑安全事故的发生提供了理论基础。然而，现有的安全风险分析方法通常只关注单一因素，没有考虑因素之间的相互作用，事实上事故的发生不仅与单一因素有关，而是多方面因素共同作用的结果6，7。因此，很有必要深入研究风险因素之间的关联关系。DEMATEL 法专注于研究系统的因果关系，适合识别风险因素的因果属性和重要程度，ISM 模型适用于建立因素之间的层级结构，确定因素之间的相互作用关系8。本文将 DEMATEL 法和 ISM 模型相结合，分析建筑施工安全影响因素之间的关系，建立多层次结构模型。通过搜集政府单位公布的20152021 年共 342 起典型建筑施工安全生产事故作为依据。采用 Apriori 算法9改进 DEMATEL-ISM模型，对建筑施工阶段安全风险影响因素之间的相互关系和传递路径进行系统分析，为预防建筑安全事故的发生提出针对性的措施提供理论参考依据。1基于 Apriori 算法改进 DEMATEL-ISM模型1.1 DEMATEL-ISM 模型的不足传统 DEMATEL-ISM 模型的关键在于建立影响因素之间的直接影响矩阵，主要是依据专家的知识和经验对因素之间的影响程度进行打分，通过取平均值的方法来构建直接影响矩阵，识别结果具有较强的主观性。这一缺点极大地限制了该模型的应用12。1.2 Apriori 算法Apriori 算法是目前应用最广泛的关联规则算法，从海量信息中提出有用的信息，找出潜在的关联规则从而发现事故之间的内在联系10，其中支持度、置信度、提升度是衡量关联规则的 3 个关键的指标。（1）支持度（Support）。(,)(,)Support A BP A B=（1）（2）置信度（Confidence）。(,)()(|)()P A BConfidence ABP B AP A=（2）（3）提升度（lift）。()()()Confidence ABlift ABSupport B=（3）1.3 DEMATEL-ISM 模型DEMATAL（决策实验室分析法）与 ISM（解释结构模型）常用来研究复杂系统中影响因素之间的相互关系11。DEMATEL 法是一种借助图论与矩阵运算来分析复杂系统中影响因素的定量分析方法，通过计算中心度和原因度得到系统中的关键影响因素，但是不能划分系统中的层级关系。ISM 是一种用来揭示复杂系统关系结构的方法，通过分析影响因素之间的关系得到一个多层级递阶结构图，以可视化的形式将影响因素之间的逻辑因果关系呈现出来，但是该模型不能确定各层次中影响因素对整个系统的影响程度。建筑施工是一个存在众多安全风险因素且关系错综复杂的系统，因此，将DEMATEL与ISM相结合来分析建筑施工过程中关键风险因素以及因素间层级结构研究具有良好的适用性。1.4 Apriori-DEMATEL-ISM 模型基于传统的 DEMATEL-ISM 模型的不足，通过Apriori 算法对其进行改进。Apriori 算法的优势在于能够从大量的客观事故中得到影响因素的频繁项集，通过设置最小支持度阈值和最小置信度阈值，而获得影响因素之间的强关联规则。其中关联规则2-频繁项集的置信度可体现两因素之间相互影响方向和强度，因而可依据置信度的数值构建DEMATEL的直接影响矩阵13。具体步骤如图 1 所示。2 基于 Apriori 算法改进 DEMATEL-ISM 的建筑施工安全风险影响因素模型构建2.1 建筑施工安全风险因素识别从国家应急管理部、地方应急管理局等网站上搜集到20152021年政府信息公开的建筑安全事故报告 342 份，这些事故报告是由政府组织专家调查组对事故进行详细调查分析总结而得，包括事故发第 1 期 冯世昌，等：基于改进 DEMATEL-ISM 的建筑施工安全风险影响因素分析 143建筑施工风险因素识别建筑事故数据库Apriori算法2频繁项集基于关联规则构建的DEMATEL直接影响矩阵Z规范化矩阵X综合影响矩阵T单位矩阵E影响度被影响度中心度原因度度整体影响矩阵H可达矩阵K层级划分递阶结构模型因果关系图DEMATEL-ISM模型基于Apriori改进部分DEMATELISM设定阈值是否合理？否是图 1Apriori-DEMATEL-ISM 模型生的经过、直接和间接原因及相关责任人划分，信息量大且来源可靠。通过深入分析安全事故报告及事故产生的原因，获得 53 个初始影响因素，采用文献研究法并咨询安全管理方向的专家，合并相似或重复性的因素，最终确定 19 个风险因素。从人、物、管、环 4 个维度进行归纳总结，如表 1 所示。表 1建筑施工安全风险影响因素维度编码影响因素文献来源人的因素S1缺乏安全技能知识6，14，15S2安全意识淡薄16，17S3违章冒险作业16，17S4无证上岗1517S5未佩戴安全防护设备16物的因素S6安全防护设施设备不完善6，15S7机械设备故障6，15S8机械设备的维修维护不完善6，15S9材料存用不合理6，15S10材料质量不合格4，14，15管理的因素S11安全教育培训不彻底4，17S12安全检查制度不完