基于STPA和模糊BN的装配式建筑吊装施工安全风险分析*

为有效评估装配式建筑吊装施工中的安全风险状态,识别关键风险因素,运用系统理论过程分析方法(STPA)构建吊装施工过程中的控制反馈结构,识别导致危险的不安全控制行为,确定不安全控制行为的致因因素;基于风险因素间的关联关系构建贝叶斯网络（BN）模型,推理计算装配式建筑吊装施工安全风险状态概率,并结合反向诊断推理分析影响安全事故的风险因素;通过敏感性分析,识别装配式建筑吊装施工安全中的关键风险因素。结果表明:装配式建筑吊装施工安全风险处于低风险状态;起重机械超负荷运行、现场安全管理不到位和吊索吊具存在缺陷等因素是影响装配式建筑吊装施工安全风险的关键风险因素。     

装配式建筑工程施工安全风险传导DEMATEL-BN模型

为有效减少装配式建筑工程施工安全事故,运用物理-事理-人理(WSR)方法建立装配式建筑施工安全概念模型,识别出装配式建筑各作业空间施工安全风险传导的关键载体——预制构件;结合其风险传导特点与方式,运用决策试验与评估实验室(DEMATEL)方法,分析不同作业空间中构件风险因素的相互影响;建立施工安全风险传导DEMATEL-贝叶斯网络(BN)模型,计算得出风险因素在多维作业空间中的传导路径。研究表明:加大对装配式建筑工程多维作业空间的系统性管理,根据风险传导路径搜索影响施工安全的关键风险因素,可以达到依据安全风险因果链系统防范安全事故的效果。     

基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险分析

针对装配式建筑吊装施工期间风险影响因素多、不确定性高及风险状态随时间动态变化等问题,提出基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险动态分析方法。首先,根据装配式建筑吊装施工特点和事故致因理论,从“人、物、环、管”4个方面建立风险指标体系。其次,引入时间维度建立动态贝叶斯网络模型,利用模糊理论和专家打分法量化网络节点的概率,并结合Leaky Noisy-or Gate扩展模型修正条件概率。最后,利用动态贝叶斯网络的双向推理功能对装配式建筑吊装施工安全风险进行动态风险分析。由实例分析得到某装配式建筑吊装施工安全风险的时序变化曲线,通过反向推理得到导致吊装事故发生的关键风险因素。研究成果可为分析和有效控制装配式建筑吊装施工安全风险提供新思路。     

大型钢结构吊装施工安全风险分析及控制

为了有效识别分析大型钢结构吊装施工过程中的安全风险，采用WBS-RBS法，建立钢结构吊装施工全过程WBS工作分解结构和基于风险要素的RBS风险分解结构，结合某大型电力实验室钢结构建筑吊装施工实例，构建钢结构吊装施工WBS-RBS风险矩阵，识别分析吊装施工中的安全风险因素，提出针对性的技术、组织、安全监控及应急处置措施，保障吊装施工安全，为大型钢结构吊装施工的安全风险管理提供思路和参考。     

基于IM-FCM的装配式建筑施工安全风险评估

为准确评估装配式建筑施工安全风险，提高施工安全管理水平，针对现行评估中动态解释能力不足的缺点，构建装配式建筑施工安全风险评估指标体系，引入组合数有序加权算子量化专家主观评分建立耦合交互矩阵，通过相互作用矩阵与模糊认知图的融合模型识别关键风险、预测演化趋势，并以武汉市某项目实证分析安全风险等级。结果表明：该项目整体风险偏高；随着施工安全风险的交互耦合与演化发展，风险评价系数上升10.28%,风险等级从3级升至2级；施工过程中应重点防控竖向或水平构件支撑系统存在缺陷等关键风险因素；相互作用矩阵与模糊认知图的融合不仅能对施工安全风险进行动态评估，还能预测时序维度上的施工安全风险演化趋势。     

装配式建筑工程施工安全灰色聚类测评模型

为降低装配式建筑工程施工安全事故发生率,基于安全事故成因,反演分析影响其施工安全的关键因素集,联合应用层次分析法(AHP)及灰色聚类评价方法,构建施工安全评价指标体系及评价模型,测评装配式建筑工程实际施工安全状态;通过分析影响安全的因素搜索关键安全隐患,并针对装配式建筑工程多维作业空间并行施工易叠加安全风险的特点,采取应对措施以控制施工安全事故发生。将所建评价模型,用于某典型项目实证分析。结果表明,影响安全的主要因素按重要性从大至小排列依次是工人专业操作水平、吊装作业气候条件、构件运输临时固定措施以及构件出厂前质量安全检验,需采取对应措施,降低相应的安全事故发生概率。     

装配式建筑吊装施工空间冲突分析与多目标优化

为解决装配式建筑吊装施工空间冲突问题,以装配式建筑吊装施工空间冲突为研究对象,提出装配式建筑吊装施工的5类对象空间及单个对象的3类空间,总结施工作业的3大类空间冲突类型,提出空间冲突严重性的量化评价指标;依据装配式建筑的施工特点,建立各类对象的三维空间占用模型和时空占用模型,提出吊装作业空间冲突检测方法,构建以最小吊装工期、最低机械租赁成本、最低施工成本及最小空间冲突为目标的吊装施工优化模型,并基于实际项目数据进行案例分析。结果表明:该模型及算法在装配式建筑吊装施工中可有效减少作业面冲突,降低机械租赁成本,优化施工进度计划,提高施工安全绩效。     

关联性视角下装配式建筑工程吊装事故致因机理分析

为全面反映装配式建筑工程吊装事故的起因与发展过程,从关联性视角出发开展了装配式建筑工程吊装事故的致因机理研究.根据装配式建筑工程吊装作业的特点和复杂系统的事故致因,利用集成决策与评价试验法(DEMATEL)和解释结构模型(ISM)找出风险因素间的内在关联和层次结构,并将得到的层次结构转化为贝叶斯网络模型进行推理,对风险传递进行直观的定量描述,实现对装配式建筑工程吊装事故致因机理由源到链的深层次研究.结果表明,装配式建筑工程吊装事故通常是以环境扰动为初始事件,通过关联效应和风险传递引起管理紊乱和人因失误,最终导致以部件故障为直接致因的安全事故发生.     

基于Cloud-BN的装配式住宅构件吊装安全评价

为降低装配式住宅构件吊装事故发生率,构建基于云贝叶斯网络(Cloud-BN)的安全风险评价模型,动态评价构件吊装作业安全风险。首先,分析云模型与贝叶斯网络(BN)结合的可行性与合理性;其次,结合工程实际确定构件吊装施工安全风险指标体系与BN结构,通过参数学习算法获取各节点间的条件概率分布;然后利用云模型转换,将获取的观测节点先验概率作为证据输入模型,得到构件吊装风险处于各风险状态的概率,并利用综合云生成算法确定最终的风险等级;最后,以某装配式住宅项目为例,验证该模型的有效性。研究表明:该模型评价结果与实际情况基本一致,平均相对误差控制在5%以内;与传统BN模型相比,结果更加客观准确。     

小直径深层排水隧道盾构施工安全风险评价

为识别小直径深层排水隧道盾构施工安全风险,准确评价施工安全风险等级,提出基于危险与可操作性分析(HAZOP)的风险识别方法和基于粗糙集和云模型的风险评价方法。基于HAZOP方法全面识别施工安全风险,并根据粗糙集属性约简理论构建评价指标体系;将粗糙集与云模型结合,构建小直径深层排水隧道盾构施工安全风险评价模型;以东湖深隧工程为例,验证该模型的有效性。结果表明:该模型评价结果与实际情况基本吻合;掘进参数未及时调整、培训及考核不到位、注浆管堵塞、吊装下井设备及其零部件坠落、工程地质和水文地质情况调查不详细是小直径深层排水隧道盾构施工安全风险等级较高的因素,应重点关注并规避。     

企业提供与建筑工人参加安全培训的博弈研究

为提高建筑工人的安全技能,采用演化博弈的理论方法,研究影响施工企业提供安全技能培训和建筑工人参加安全技能培训项目意愿的因素。通过识别企业和工人博弈的利益焦点,构建政府参与下的施工企业是否提供安全技能培训和建筑工人是否参与培训的博弈支付矩阵,分析九种情境下,企业和工人动态演化系统的演化稳定策略(ESS)。研究表明:没有政府对施工企业的奖惩措施,企业不会提供安全技能培训;在政府参与下,只要不提供安全技能培训可以获得收益,施工企业不会提供安全技能培训;只有培训后提高收益,建筑工人才会参加安全技能培训。     

基于模糊DEMATEL-BN的管制单位动态风险评估

为研究管制单位风险的动态性，提高风险评估的准确性，预防风险事故的发生，提出基于毕达哥拉斯模糊、试验与评估实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)、贝叶斯网络(Bayesian Network, BN)和模糊损失率的管制单位动态风险评估模型。首先识别管制单位风险因素；其次应用毕达哥拉斯模糊和DEMATEL模型探究风险因素之间的相互关系；再次将因素间的相互关系映射到BN,构建管制单位风险演化过程；然后确定先验概率，并以前兆数据作为输入信息，推导计算管制单位的动态风险概率；最后利用模糊损失率量化风险后果，计算管制单位的动态风险评估值。以某管制单位为例，对构建的管制单位动态风险评估模型进行了实证研究。结果表明：特情处置预案不合理等高严重后果概率持续上升的风险因素是该管制单位的风险管控的重点；t₁～t₅时间段该管制单位的动态风险评估值从1.035×10^-2上升到1.106 3×10^-2。构建的管制单位动态风险评估模型克服了管制传...     

基于云模型的装配式地铁车站施工安全风险评价

为有效评价装配式地铁车站施工安全风险,减少施工安全事故发生,保障施工安全,提出基于组合赋权和云模型的风险评价方法。首先,根据国家规范和项目资料,初步识别装配式地铁车站施工安全风险因素;再利用德尔菲法优化风险因素,建立包括6个一级指标和25个二级指标的装配式地铁车站施工安全风险评价指标体系;然后,采用熵权法和组合数有序加权(C-OWA)算子确定指标的组合权重,进而结合云模型确定风险评价等级;最后,基于某装配式地铁车站项目验证上述评价方法。结果表明：该项目评价等级为较低风险,与施工现场实际情况基本一致,但人员和施工技术的风险等级为中等,在采取安全防控措施时应重点考虑。     

地铁施工工人不安全行为知识可视化研究

为改善地铁施工行为的安全培训效果,利用现场照片,研究工人不安全行为知识可视化机制。通过整理安全标准等显性安全知识,对施工工人的不安全行为进行分类,并利用工作危害性分析(JHA)和语句相似度计算相结合的方法,显化现场照片中包含的施工工人隐性不安全行为知识。设计施工工人不安全行为可视化系统,采集和存储显化的行为风险照片。将此系统应用于以起重吊装类不安全行为"起重吊装过程中,施工工人进入危险区域"的显化研究。算例结果表明:通过相似度计算对比,包含JHA确定的影响因素的照片描述,能有效匹配所反映的施工工人不安全行为。     

基于RVM的装配式建筑吊装作业安全预警模型

为提高装配式建筑施工安全水平,准确判断吊装作业安全状况,建立基于相关向量机(RVM)的预警模型。根据装配式建筑吊装作业特点,对比传统施工模式,分析致使吊装事故发生的主要因素,按人-机-料-法-环(4M1E)5要素确定预警指标体系,并通过粗糙集(RS)属性约简算法确定模型安全预警因子;选用混合核函数构建RVM预警模型,并通过改进粒子群算法(IPSO)寻优确定核参数,给出计算方法及模型流程;以华中地区5个项目的相关数据完成模型学习训练和预警仿真。结果表明:用该模型所得结果与实际情况基本一致,判定正确率为94%、平均相对误差为3.667%,预警分析效果良好,较其他3种机器学习方法泛化拟合能力更强、效率更高。     

基于动态贝叶斯网络的民航空中停车事件安全风险评估

为探究组织和人的因素对发动机空中停车事件的影响及其演化情况,评估航空公司空停事件的风险水平,基于动态贝叶斯网络(DBN),构建一种适用于民航空停的风险评估模型。首先,运用主动与被动相结合的方式,识别影响发动机发生空停事件的组织和人的因素;其次,利用毕达哥拉斯模糊和决策试验与评估实验室(DEMATEL)方法,探究各个风险因素之间的因果关系;然后,基于得到的风险因素因果关系构建民航空停DBN,依据统计分析和专家经验确定民航空停的DBN参数,通过GeNle概率推理,进一步得出空停事件发生的概率;最后,以S航空公司的CFM56-5B发动机为例,评估民航空停事件安全风险。结果表明：2020—2021年,S航空公司的CFM56-5B发动机发生空停事件的概率分别为1.260×10^-6、1.352×10^-6;导致民航空停事件安全风险变化的主要原因是资源投入减少导致教育培训效果降低进而影响作风意识和合作沟通。     

装配式建筑施工安全事故预防SD-MOP模型

为有效预防装配式建筑施工安全事故,解决安全、进度、成本等多目标的动态均衡优化难题,以装配式建筑工程施工安全为研究对象,深入分析引发施工安全事故的因素及其相互作用机制,运用系统动力学(SD)方法构建装配式建筑施工安全事故应对的因果关系图;运用敏感性分析及多目标规划(MOP)方法联合构建SD-MOP模型,分析应对事故的安全投入关键要素并构建及评价其资源投入优化配置方案。选取样本项目进行实证分析,结果表明:提升构件吊装技术水平是装配式建筑施工安全管理的重点;加大构件出厂前安全检查力度,增强构件安全状态识别技术性能,合理规划构件专用运输车使用频率是实现项目安全、进度、成本多目标均衡的有效途径。     

基于多分类GA-SVM的装配式建筑吊装作业安全预警分析

吊装作业是装配式建筑施工极为重要的一环，其在施工过程中的安全问题不容忽视。为了对装配式建筑吊装作业安全预警进行研究，以“4M”理论为出发点，提出一种基于GA-SVM的吊装作业安全预警模型，将遗传算法与支持向量机融合，提升模型的分类准确率。将支持向量机的二分类问题拓展到四分类问题上，并以实际工程案例加以验证。结果表明：通过GA与SVM结合建立的模型精度较好，实验预测结果与实际结果较为吻合，可以为装配式建筑施工的安全管理提供可靠的决策支持。     

基于BIM的隧道施工安全风险辨识模型研究

从安全风险识别角度,基于建筑信息模型(BIM)构建了一个隧道施工安全风险辨识模型。模型的构建包括3部分,分别为隧道施工安全风险知识库的构建、工程信息与安全风险知识库的关联分析以及隧道施工安全风险智能辨识机制的构建。对比传统安全风险辨识方式进行分析讨论。     

基于RF-SFLA-SVM的装配式建筑高空作业工人不安全行为预警

为有效预警装配式建筑高空作业工人不安全行为的发生趋势或状态,增强对装配式建筑工人不安全行为(PBWUBs)的管控,采用随机森林(RF)-混合蛙跳算法(SFLA)-支持向量机(SVM)模型,开展工人不安全行为预警研究。首先,采用SHEL模型分析处于高空作业危险中的PBWUBs的影响因素,并通过RF确定关键预警指标;然后,采用SFLA对SVM的参数进行寻优改进;最后,利用RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,提出应对措施,并与其他预警模型对比。研究结果表明：基于RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,准确率最高,为91.67%,与其他模型的预警性能相比,最高提升14%。研究结果可为高空作业PBWUBs的防控提供参考。