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 基于D-S證據(jù)理論的地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)*（安全）

              鄭霞忠^1,2，石法起¹，陳  述^1,2，劉  晶³，吳黎明^1，2

  （1．三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌443002；2．水電工程施工與管理湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌443002： 3．深圳方大建科集團(tuán)有限公司，廣東深圳518000）

摘要：為系統(tǒng)地評(píng)價(jià)地下洞室作業(yè)人員安全行為水平，綜合運(yùn)用集對(duì)分析和D-S證據(jù)理論，提出一種基于D-S證據(jù)理論的作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)方法。首先，分析了影響作業(yè)人員安全行為的因素，構(gòu)建包括作業(yè)人員安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)等4個(gè)一級(jí)指標(biāo)及16個(gè)二級(jí)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并將安全行為等級(jí)劃分為4級(jí)；其次，采用集對(duì)分析處理二級(jí)指標(biāo)的不確定性，產(chǎn)生基本信度分配函數(shù)( BPA)；然后，利用D-S證據(jù)理論，融合一級(jí)指標(biāo)的BPA，產(chǎn)生最終安全等級(jí)隸屬度；最后，結(jié)合最大隸屬度原則和信任準(zhǔn)則，確定地下洞室作業(yè)人員安全行為等級(jí)。以某水電站引水隧洞開(kāi)挖工程為例，確定該工程中作業(yè)人員行為安全等級(jí)為Z₂級(jí)，即一般安全，符合工程實(shí)際。

關(guān)鍵詞：安全行為；地下洞室；D -S證據(jù)理論；集對(duì)分析；作業(yè)人員

中圖分類(lèi)號(hào)：X913.4   doi：10. 11731/j．issn. 1673-193x. 2016. 06. 028

0  引言

    地下洞室施工空間受限、施工環(huán)境惡劣、多工序平行作業(yè)、工序轉(zhuǎn)換頻繁、施工干擾大，易導(dǎo)致作業(yè)人員不安全行為，進(jìn)而引發(fā)施工事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，800/0~90%的施工安全事故是由工人的不安全行為直接或間接導(dǎo)致的，作業(yè)人員不安全作業(yè)行為已逐步成為導(dǎo)致施工安全事故的一個(gè)重要原因。因此，開(kāi)展地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)，對(duì)于規(guī)范作業(yè)行為、降低安全事故率具有重要意義。

    安全行為管理能顯著改善現(xiàn)場(chǎng)管理，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者展開(kāi)了系列研究。為分析不安全行為的產(chǎn)生原因，陰東玲等基于人因分析和分類(lèi)系統(tǒng)，推理出不安全行為的影響因素；陳紅等構(gòu)建了礦井作業(yè)人員行為選擇的數(shù)學(xué)模型，分析了作業(yè)人員違章行為的行為特征和原因；李兆雷等定量分析了自身安全素質(zhì)等四方面因素對(duì)作業(yè)人員安全行為的影響。為改善作業(yè)工人員安全行為水平，鄭雙忠等運(yùn)用組織行為學(xué)原理知識(shí)，建立了安全行為控制兩級(jí)模型；關(guān)燕鶴等提出將安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化中逐條評(píng)分的思想融入作業(yè)安全管理中，減少員工不安全行為。為客觀的確定安全行為等級(jí)，張海卿等結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)的方法建立了人員行為安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；Dagdeviren，Metin等構(gòu)建了基于模糊層次分析法的行為安全管理模型。

    上述研究為開(kāi)展地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)提供了借鑒和參考，然而對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程中不確定的、模糊的因素很難作出較好的處理，且較少考慮各影響因素客觀性及其對(duì)安全行為的綜合影響。因此，本文針對(duì)地下洞室施工作業(yè)的特點(diǎn)，分析影響安全行為的因素，建立作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)看成多屬性決策問(wèn)題，提出基于D-S證據(jù)理論的地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)方法，以期不斷提高作業(yè)人員安全行為等級(jí)。

1  作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)體系

    通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外地下洞室作業(yè)人因事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析，在參考相關(guān)研究文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合作業(yè)人員和管理人員的訪談結(jié)果分析，確定影響地下洞室作業(yè)人員安全行為的因素，得到作業(yè)人員安全行為影響因素評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見(jiàn)表1）。該體系由安全素養(yǎng)B₁、生理因素B₂、心理因素B₃、作業(yè)技術(shù)B₄等4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，16個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成。

2評(píng)價(jià)模型

2.1  評(píng)語(yǔ)集及等級(jí)劃分

    為滿足對(duì)地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)的需要，結(jié)合安全行為等級(jí)劃分相關(guān)研究成果，將作業(yè)人員行為等級(jí)劃分為4級(jí)，并設(shè)置評(píng)語(yǔ)集：

2.2  評(píng)價(jià)指標(biāo)集對(duì)分析聯(lián)系度

    地下洞室作業(yè)人員安全行為影響因素復(fù)雜，涉及安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)的方方面面，具有不確定性、難以精確描述的特點(diǎn)。集對(duì)分析是一種有效處理不確定性問(wèn)題的系統(tǒng)方法，該方法考慮事物確定與不確定性之間相互聯(lián)系、相互影響、相互制約，從同一度、差異度、對(duì)立度三個(gè)角度研究事物之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化，可較好判斷指標(biāo)層的安全等級(jí)。

    假設(shè)給定兩個(gè)集合A和B，組成集對(duì)C={A，B}，在某個(gè)集體問(wèn)題背景下，集對(duì)H共有N個(gè)特性：5個(gè)特性是A、B共有的，P個(gè)特性是A、B對(duì)立的，剩余的F=N-S-P個(gè)特性是A、B不共有也不對(duì)立的，則集對(duì)H在該問(wèn)題背景下的聯(lián)系度表達(dá)式為：

    式中：a，b，c為參數(shù)，a、c是相對(duì)確定的，b是相對(duì)不確定的，并可以擴(kuò)展。結(jié)合本文，將三元聯(lián)系度擴(kuò)展為四元聯(lián)系度：

2.3信息融合

    D-S證據(jù)理論是一種處理不確定性問(wèn)題的系統(tǒng)方法，依靠證據(jù)累積，不斷縮小假設(shè)集，可有效融合安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)等4個(gè)方面的信息，推導(dǎo)出作業(yè)人員安全行為等級(jí)，不僅考慮了證據(jù)的客觀性，而且降低了問(wèn)題的不確定性。

2. 3.1  確定識(shí)別框架

對(duì)于-需要判決的特定問(wèn)題，所有可能出現(xiàn)的結(jié)果

    為綜合考慮不同證據(jù)的可信度，引入可信度系數(shù)，表示證據(jù)的可信程度，其值根據(jù)不同準(zhǔn)則層之間的相對(duì)重要性來(lái)確定，越大，表示證據(jù)可信度越高。

2.3.3  證據(jù)融合

2. 3.4確定行為安全等級(jí)

    利用D-S證據(jù)理論確定作業(yè)人員安全行為等級(jí)，需要一定的判斷依據(jù)，主要有最大隸屬度原則和信度準(zhǔn)則。前者在狀態(tài)等級(jí)相差不大時(shí)容易導(dǎo)致誤判，后者在前一狀態(tài)等級(jí)接近置信水平時(shí)容易誤判，故將兩者結(jié)合，確定作業(yè)人員行為安全等級(jí)。若同時(shí)滿足式(11)的條件，則作業(yè)人員安全行為等級(jí)為z。

    準(zhǔn)則1表明評(píng)價(jià)結(jié)論應(yīng)具有最大的BPA；準(zhǔn)則2表明評(píng)價(jià)結(jié)論的BPA與其他的BPA之差要大于某一限制

2.4評(píng)估流程

    綜上所述，基于D-S證據(jù)理論的地下洞室作業(yè)安全行為評(píng)價(jià)步驟如下：

    1)篩選表征安全行為的特征量及指標(biāo)，構(gòu)建地下洞室作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；

    2)利用層次分析法等系統(tǒng)方法綜合確定準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的權(quán)重；

    3)采用集對(duì)分析按式(5)計(jì)算安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)等四方面的等級(jí)狀態(tài)聯(lián)系度；

    4)按式(8)~式(9)構(gòu)造基本概率分配函數(shù)，然后按式(10)進(jìn)行證據(jù)融合，得到最終作業(yè)人員安全行為等級(jí)的BPA；

    5)綜合最大隸屬度原則和信度準(zhǔn)則，按式(11)得出最終結(jié)論。

3  案例分析

3.1  工程資料

    某水電站位于金沙江下游河段，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運(yùn)和攔沙等綜合效益的巨型水電站。該水電站在洞室開(kāi)挖、支護(hù)等作業(yè)過(guò)程中，發(fā)生過(guò)幾起由作業(yè)人員不安全行為導(dǎo)致的施工安全事故。為客觀的確定作業(yè)人員安全行為等級(jí)，綜合利用集對(duì)分析和D-S證據(jù)理論等理論方法，評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全行為等級(jí)。

3.2評(píng)價(jià)過(guò)程

    采用AHP等方法綜合確定指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)等四方面的現(xiàn)狀，對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，得到各指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果，詳見(jiàn)表2。

根據(jù)表2，按照式(5)計(jì)算一級(jí)指標(biāo)的聯(lián)系度，見(jiàn)表式(8)~(9)計(jì)算得到BPA，見(jiàn)表4。

    運(yùn)用MATLAB軟件編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)表4證據(jù)的融合，獲得最終作業(yè)人員安全行為等級(jí)隸屬度向量x={0. 327 ,0. 624 ,0. 030，0.000)，不確定度m() =0. 020。根據(jù)式(11)的判斷準(zhǔn)則，可確定該工程中作業(yè)人員安全行為等級(jí)為z₂級(jí)，即一般安全，需采取措施提高作業(yè)人員安全行為等級(jí)。

4  結(jié)論

    1)針對(duì)地下洞室作業(yè)的特點(diǎn)，系統(tǒng)分析了影響作業(yè)人員安全行為的眾多不確定性因素，將集對(duì)分析和D-S證據(jù)理論用于作業(yè)人員安全行為等級(jí)評(píng)價(jià)，充分考慮了安全素養(yǎng)、生理因素、心理因素、作業(yè)技術(shù)的客觀性，解決了評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊性和證據(jù)不確定性問(wèn)題。

    2)根據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則和信任度準(zhǔn)則，確定作業(yè)人員安全行為等級(jí)，有效解決了狀態(tài)等級(jí)相差不大時(shí)容易導(dǎo)致誤判的問(wèn)題，避免狀態(tài)等級(jí)接近置信水平時(shí)出現(xiàn)誤判。

    3)結(jié)合某水電工程引水隧洞開(kāi)挖、支護(hù)工程中作業(yè)人員安全行為評(píng)價(jià)，確定該工程中作業(yè)人員安全行為等級(jí)為z₂級(jí)，即一般安全，符合實(shí)際，驗(yàn)證了方法科學(xué)性和合理性，為現(xiàn)場(chǎng)安全管理提供可依據(jù)。

    4)地下洞室作業(yè)人員安全行為受諸多因素的影響，如何提高員工安全素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)，減小各因素對(duì)行為安全的影響，完善管理是今后進(jìn)一步研究的內(nèi)容。