田 小 娟

(江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225101)

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基于熵權(quán)—集對(duì)分析模型的建筑安全管理評(píng)價(jià)

田 小 娟

(江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225101)

針對(duì)建筑安全管理評(píng)價(jià)中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊性和不確定性，將熵值和集對(duì)分析理論應(yīng)用于建筑安全管理評(píng)價(jià)中，依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)界限值的關(guān)系，對(duì)建筑企業(yè)安全管理狀況進(jìn)行同一、差異和對(duì)立的集對(duì)分析，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)聯(lián)系度，并采用熵權(quán)賦值法，確定了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算各建筑企業(yè)的綜合聯(lián)系度，經(jīng)實(shí)例分析表明，基于熵權(quán)集對(duì)分析模型的評(píng)價(jià)結(jié)果合理。

建筑安全管理，集對(duì)分析，熵權(quán)法，權(quán)重

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，但建筑安全事故狀況僅次于采礦業(yè)，每年建筑安全事故所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失較為嚴(yán)重，影響了建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)建筑安全管理的重要手段之一是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)，通過安全評(píng)價(jià)可以提高施工企業(yè)的安全性，為建筑施工企業(yè)管理決策和安全監(jiān)控提供依據(jù)。

建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)是安全管理中的重要研究課題之一[1]。近年來諸多學(xué)者對(duì)此課題展開了一系列研究，建筑安全管理綜合評(píng)價(jià)的方法主要有層次分析法[2]、灰色關(guān)聯(lián)法[3]、集對(duì)分析法[4]、模糊評(píng)價(jià)法[5]、突變級(jí)數(shù)法[6]和改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[7]等，各種方法均有其各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，尤其在指標(biāo)的權(quán)重確定方面存在困難，如在采用集對(duì)分析模型時(shí)未考慮指標(biāo)的權(quán)重，本文將熵值法客觀賦權(quán)與集對(duì)分析理論相結(jié)合，避免了主觀賦權(quán)人為因素帶來的誤差。熵權(quán)—集對(duì)分析模型被很多學(xué)者應(yīng)用在水質(zhì)評(píng)價(jià)[8]、大壩運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[9]、堤壩滲漏等領(lǐng)域，應(yīng)用效果較好。

1 基于熵權(quán)的集對(duì)分析模型

1.1 熵值法原理

權(quán)值確定是計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象綜合聯(lián)系度的關(guān)鍵，權(quán)值是否恰當(dāng)直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果。權(quán)重確定方法有很多，主要包括客觀賦值法和主觀賦值法，主觀賦值法在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，客觀性較差，脫離實(shí)際情況，人的主觀因素使評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生誤差，主要有德爾菲法、AHP法、頭腦風(fēng)暴法等。客觀賦值法是根據(jù)當(dāng)前評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)而得到權(quán)值，可以有效避免人為因素帶來的偏差[10]。熵值法是客觀賦值法中較客觀和較簡單的一種賦值方法，在信息論中，熵反映系統(tǒng)的無序化程度，根據(jù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)之間的差異程度，客觀地計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重，避免人為因素的干擾，從而使評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)準(zhǔn)確。熵權(quán)法的計(jì)算步驟如下[11-13]：

1)設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)成原始判斷矩陣：

R=(rij)m×n(i=1，2，…，m；j=1，2，…，n)

(1)

其中，rij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分值。

2)對(duì)矩陣R歸一化處理，可得歸一化矩陣B。

(2)

其中，rmax，rmin分別為不同對(duì)象中同一評(píng)價(jià)指標(biāo)下的最大值和最小值。

3)根據(jù)熵的定義，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值。

(3)

4)利用熵值計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)。

(4)

由此可得評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)集合為w=(w1,w2，…,wj)

(5)

1.2 集對(duì)分析評(píng)價(jià)理論

集對(duì)分析理論(SPA)是我國學(xué)者趙克勤于1989年提出的一門新的系統(tǒng)分析理論方法[14]。集對(duì)分析理論的核心思想是[8]：將評(píng)價(jià)對(duì)象和評(píng)價(jià)等級(jí)看作一個(gè)集對(duì)，再對(duì)集對(duì)的特性進(jìn)行同一性、差異性和對(duì)立性分析，然后引入聯(lián)系度從同、異、反三方面分析集對(duì)特性。

在一定的問題背景下，將集合X與集合Y構(gòu)建一個(gè)集對(duì)H，假設(shè)共有N個(gè)特性，其中有S個(gè)特性相同一，P個(gè)特性相對(duì)立，F(xiàn)個(gè)特性不確定，則聯(lián)系度μ為:

(6)

其中，μ為集對(duì)H(X，Y)的聯(lián)系度；S/N為兩個(gè)集合的同一度，記為a；F/N為差異度，記為b；P/N為對(duì)立度，記為c；a+b+c=1；i為差異度系數(shù)，取值范圍為[-1，1]；j為對(duì)立度系數(shù)，其值為-1。

1.3 基于熵權(quán)的集對(duì)分析模型

1)聯(lián)系度的確定。進(jìn)行建筑安全管理評(píng)價(jià)時(shí)，運(yùn)用集對(duì)分析方法將建筑安全管理狀況與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)建集對(duì)，通過分析兩個(gè)集合的關(guān)系，作同、異、反的定量分析，其同、異、反評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為[15]：當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值處于所討論類別標(biāo)準(zhǔn)集內(nèi)則為同一；當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值處于討論類別的相鄰類別標(biāo)準(zhǔn)集中則為差異；當(dāng)處于相隔類別內(nèi)則為對(duì)立。由式(6)即可計(jì)算出各評(píng)價(jià)對(duì)象的聯(lián)系度，依據(jù)a，b，c三者的具體數(shù)值即可初步評(píng)價(jià)建筑企業(yè)安全狀況，然后對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)做同一性、差異性、對(duì)立性的集對(duì)分析。

設(shè)建筑安全管理評(píng)價(jià)中x為評(píng)價(jià)對(duì)象s的第k項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分值，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)特性該指標(biāo)類型屬于越大越優(yōu)型，建筑企業(yè)處于不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)各等級(jí)聯(lián)系度按式(7)計(jì)算[8]：

(7)

其中，S1,S2,S3均為評(píng)價(jià)指標(biāo)的臨界值；s為第s個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象；k為第k項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)綜合聯(lián)系度的確定。根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用式(6)初步計(jì)算出評(píng)價(jià)對(duì)象s的聯(lián)系度μs，然后用式(7)作進(jìn)一步的集對(duì)分析得到第k項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)聯(lián)系度μsk，再利用熵權(quán)賦值法計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重向量，最后利用式(6)計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合聯(lián)系度:

(8)

其中，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 建筑安全管理指標(biāo)體系構(gòu)建

確定合理的建筑企業(yè)安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)是進(jìn)行合理正確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。結(jié)合我國的建筑安全管理特點(diǎn)和建筑安全生產(chǎn)特征，建筑安全管理狀況較復(fù)雜，與很多因素有關(guān)。建筑企業(yè)安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要依據(jù)JGJ/T77—2003施工企業(yè)安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建，主要包括政策、規(guī)劃、組織、執(zhí)行、控制和文化6個(gè)方面來衡量建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理狀況。

調(diào)查數(shù)據(jù)采用專家打分法，要求各位專家根據(jù)自己的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)揚(yáng)州市6個(gè)建筑施工企業(yè)的安全管理現(xiàn)狀進(jìn)行打分，并計(jì)算出6個(gè)方面評(píng)價(jià)指標(biāo)的加權(quán)評(píng)分值，建筑企業(yè)的評(píng)分值如表1所示。

表1 建筑企業(yè)安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)分值

2.2 制定評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在揚(yáng)州市選取6家建筑企業(yè)進(jìn)行安全綜合評(píng)價(jià)。結(jié)合專家咨詢法，應(yīng)用集對(duì)分析方法，將建筑安全管理狀況劃分為3個(gè)級(jí)別。Ⅰ級(jí)為85分～100分，表示建筑企業(yè)安全管理狀況較好；Ⅱ級(jí)為70分～84分，表示企業(yè)安全管理狀況合格但需要改進(jìn)；Ⅲ級(jí)為69分以下，表示安全管理狀況不合格存在問題并需檢查整頓。以建筑安全管理狀況分級(jí)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)作為集對(duì)分析聯(lián)系度表達(dá)式中的同一度、差異度和對(duì)立度的取值依據(jù)。

2.3 模型的應(yīng)用

通過比較6個(gè)建筑施工企業(yè)安全管理評(píng)價(jià)的聯(lián)系度可初步得知：建筑企業(yè)6安全管理狀況較好；建筑企業(yè)1，3，4，5的安全管理狀況合格，需改進(jìn)安全措施；而建筑企業(yè)2的安全管理狀況不合格存在問題，急需檢查采取安全措施。

以建筑企業(yè)1為例，進(jìn)一步繼續(xù)對(duì)各建筑企業(yè)作同、異、反的集對(duì)分析，計(jì)算出6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分值相對(duì)于建筑企業(yè)安全管理狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系度為：

μ1,B1=0.467+0.533i+0j,μ1,B2=0+0.933i+0.067j,μ1,B3=0.067+0.933i+0j,μ1,B4=0.667+0.333i+0j,μ1,B5=0.4+0.6i+0j,μ1,B6=0+0.667i+0.333j。

根據(jù)式(2)對(duì)表1中的評(píng)分值作歸一化處理后，通過式(3)～式(5)可以計(jì)算出6項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)，見表2。

表2 各評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值和熵權(quán)

同理，計(jì)算出其余各建筑企業(yè)最終的平均聯(lián)系度為：μ2=0.072+0.755i+0.173j,μ3=0.239+0.761i+0j,μ4=0.047+0.953i+0j,μ5=0+1i+0j,μ6=1+0i+0j。

根據(jù)評(píng)判準(zhǔn)則判斷出各建筑企業(yè)安全管理狀況評(píng)價(jià)等級(jí)，建筑企業(yè)1～5安全管理狀況一般，為Ⅱ級(jí)，建筑企業(yè)6安全管理狀況良好，為Ⅰ級(jí)，各建筑企業(yè)安全管理狀況從優(yōu)到劣依次為：6，1，3，4，5，2。

3 結(jié)語

1)將集對(duì)分析理論與熵值理論相結(jié)合，構(gòu)建了熵權(quán)—集對(duì)分析評(píng)價(jià)新模型，豐富和改進(jìn)了建筑安全管理評(píng)價(jià)方法。熵權(quán)法賦值相對(duì)比較客觀，考慮到評(píng)價(jià)對(duì)象之間的聯(lián)系及不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性，從數(shù)據(jù)本身所反映的信息的無序化效應(yīng)值來計(jì)算權(quán)重系數(shù)，避免了主觀賦權(quán)法帶來的人為干擾，使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確、合理。

2)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，建筑企業(yè)1～5為Ⅱ級(jí)，安全管理狀況合格并需要改進(jìn)安全措施，建筑企業(yè)6為Ⅰ級(jí)，安全管理狀況較好，各建筑企業(yè)安全管理狀況從優(yōu)到劣依次為：6，1，3，4，5，2。熵權(quán)—集對(duì)分析模型既能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)建筑安全管理級(jí)別，又能區(qū)分同一級(jí)別的建筑安全管理狀況，為政府監(jiān)管部門分級(jí)管理提供了科學(xué)合理的決策依據(jù)。

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Evaluation of construction safety management based on entropy weight-set pair analysis

Tian Xiaojuan

(JianghaiPolytechnicCollege,Yangzhou225101,China)

In view of the fuzziness and uncertainty of evaluation indicators for construction safety evaluation, the theory of entropy and set pair analysis is adopted. The connection degree of each index value to the classification standard is calculated through the identity, difference and antagonism set pair analysis. Then, the weight of each index is determined by information entropy weight method. After that, the comprehensive connection degree of the safety management performance of construction are calculated. The application result of this model to an example shows that the result based on entropy weight-set pair analysis is reasonable.

construction safety management， set pair analysis, entropy-weight method, weight

1009-6825(2016)30-0232-03

2016-08-17

田小娟(1982- )，女，碩士，講師

TU714

A