基于二元決策圖的水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

史文濤

(河北省唐山水文水資源勘測(cè)局，河北 唐山 063000)

二元決策圖是對(duì)故障樹的進(jìn)一步升級(jí)與規(guī)范，通過二元決策圖得出水利工程施工中事故發(fā)生的比率以及事件重要程度的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得管理人員準(zhǔn)確評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，提前做好防范措施，避免事故的發(fā)生。本文在介紹如何建立一個(gè)二元決策圖、如何利用二元決策圖去評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的基礎(chǔ)之上，以“工人觸電”為例，進(jìn)行了安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 基于二元決策圖的水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

在進(jìn)行水利工程施工工作之前，施工單位的管理人員會(huì)對(duì)工程施工的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，依據(jù)評(píng)估的結(jié)果及時(shí)制定出相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備，進(jìn)而提高水利工程施工的安全系數(shù)，降低施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，推動(dòng)水利工程施工的順利開展。在進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，管理人員常常將故障樹評(píng)估方法與二元決策圖結(jié)合使用，以此來提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度。首先，管理人員根據(jù)實(shí)際情況建立一個(gè)以故障樹為基礎(chǔ)的二元決策圖，隨后根據(jù)二元決策圖來評(píng)估各個(gè)事件的安全系數(shù)與重要程度，最后根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取相應(yīng)的安全措施[1]。

1.1 二元決策圖的生成方法

當(dāng)施工單位采用二元決策圖的方法來評(píng)估水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)時(shí)，首先要根據(jù)施工的實(shí)際情況建立一個(gè)故障樹，隨后通過使用二元決策圖(BDD)來提高故障樹分析結(jié)果的精確性，進(jìn)而有效地減小管理人員評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的作業(yè)難度。

在工程施工中常用的故障樹安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是指管理人員首先預(yù)判出在水利工程施工時(shí)可能出現(xiàn)的一系列與安全相關(guān)的事件，隨后分析引起事故的安全風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)，接著根據(jù)分析結(jié)果繪制出故障樹，即邏輯圖，最后根據(jù)故障樹來評(píng)估水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。二元決策圖實(shí)際上是故障樹進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)后的產(chǎn)物，二元決策圖是1959年發(fā)明的一種有向無環(huán)圖，通過圖片來反映布爾函數(shù)，進(jìn)而對(duì)水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。因此，想要生成一個(gè)二元決策圖需要經(jīng)過下述兩個(gè)階段：

(1)對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范整理。二元決策圖是基于故障樹基礎(chǔ)之上的有向無環(huán)圖，在生成二元決策圖之前要先對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范整理，使得故障樹中只包括3種邏輯運(yùn)算：邏輯“與”，即兩個(gè)條件同時(shí)成立下，運(yùn)算結(jié)果為真；邏輯“或”，即兩個(gè)條件中只要有一個(gè)條件成立，運(yùn)算結(jié)果為真；邏輯“非”，即兩個(gè)條件都成立，運(yùn)算結(jié)果為假，反之，兩個(gè)條件都不成立，運(yùn)算結(jié)果為真。

(2)生成二元決策圖。在對(duì)故障樹進(jìn)行規(guī)范后，按照由上至下的計(jì)算順序，對(duì)水利工程施工中可能發(fā)生的事件進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而生成二元決策圖。首先，將水利工程施工中的基本事件O設(shè)定為二元決策圖中的BDD(O)；然后，以基本事件為基礎(chǔ)，通過故障樹中的3種邏輯運(yùn)算計(jì)算出水利工程施工中的中間事件。以事件A與事件B為例，二元決策圖中A、B的設(shè)定為BDD(A)、BDD(B)，當(dāng)兩個(gè)事件符合邏輯“或”時(shí)，BDD(A)bdd-orBDD(B)；當(dāng)兩個(gè)事件符合邏輯“與”時(shí)，BDD(A)bdd-andBDD(B)。

1.2 評(píng)估水利工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)

在對(duì)水利工程施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，水利工程施工基本事件的重要性以及事故發(fā)生比率是評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)兩個(gè)重要指標(biāo)，通過故障樹與二元決策圖的使用，管理人員可以準(zhǔn)確的計(jì)算出評(píng)估時(shí)所需的這兩種重要數(shù)據(jù)[2]。

在計(jì)算水利工程施工的事故發(fā)生比率時(shí)，使用二元決策圖中的事故率計(jì)算公式，即：

Mbdd(BDD(T))= 1,若BDD(T)為邏輯“真”

0，若BDD(T)為邏輯“假”

P(x=1)×Mbdd(BDD(T)|x=1)+

P(x=0)×Mbdd(BDD(T)|x=0),

0≤x≤1

(1)

式中：Mbdd為事故發(fā)生比率的函數(shù)；BDD(T)為故障樹在二元決策圖中的設(shè)定對(duì)象；P為基本事件x的發(fā)生概率；BDD(T)|x=1為x=1時(shí)(基本事件x發(fā)生)，基本事件x在二元決策圖中的結(jié)構(gòu)；BDD(T)|x=0為x=0時(shí)(基本事件沒有發(fā)生)，基本事件x在二元決策圖中的結(jié)構(gòu)。當(dāng)事故發(fā)生比率越大時(shí)，水利工程施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越大，反之，當(dāng)事故發(fā)生比率越小時(shí)，水利工程施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越小。

在計(jì)算水利工程施工基本事件重要性時(shí)，使用二元決策圖中的事件重要程度計(jì)算公式，即：

Mim(BDD(T),1)= 1 MDD(T)

0 BDD(T)

Mim(BDD(T)|x=1,I)-

Mim(BDD(T)|x=0,I),x=1(0≤I≤1)

P(x=1)×Mim(BDD(T)|x=1,I)-P(x=0)×

Mim(BDD(T)|x=0,I),x≠1(0≤I≤1)

(2)

式中：Mim(BDD(T)，I)為基本事件重要性的函數(shù)；當(dāng)基本事件的重要性越大時(shí)，該事件對(duì)事故發(fā)生比率的影響越大，反之，基本事件的重要性越小時(shí)，該事件對(duì)事故發(fā)生比率的影響越小。

2 案例分析

基于上文對(duì)于水利工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的介紹，可以發(fā)現(xiàn)，在對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，要經(jīng)歷3個(gè)步驟，首先，建立故障樹；然后將故障樹規(guī)范管理，進(jìn)而形成一個(gè)二元決策圖；最后通過運(yùn)用二元決策圖中的事故率與事件重要性的計(jì)算公式計(jì)算出水利工程施工中的事故發(fā)生比率與基本事件重要性的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

“觸電”是在水利工程施工中常常出現(xiàn)的一種事故類型，因此，本文將以2011年某水利工程的工人觸電事件為例，進(jìn)行水利工程施工中的“觸電”風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[3]。

2.1 建立故障樹

圖1 工人觸電故障樹

“工人觸電”(A)由同時(shí)發(fā)生的3個(gè)事件所引起：事件一，“工人違反操作規(guī)程”(X)；事件二，“電力設(shè)備漏電”(B1)；事件三，“施工計(jì)劃不周密”(B2)?！半娏υO(shè)備漏電”(B1)、“施工計(jì)劃不周密”(B2)都是中間事件，“工人違反操作規(guī)程”(X)是基本事件。引起B(yǎng)1的原因有兩種：“電力設(shè)備維修不當(dāng)”(C1)和“安全檢查措施不夠”(C2)。作為中間事件C1的引起原因有兩種：“缺乏維修”(X1)和“錯(cuò)誤維修”(X2)；中間事件C2的兩種引起原因是“缺乏檢查”(X3)和“臨時(shí)檢查”(X4)。引起B(yǎng)2的原因有兩種：“計(jì)劃不周密”(C3)和“安全管理疏忽”(C4)。引起中間事件C3的原因有兩種：“草率計(jì)劃”(X5)和“錯(cuò)誤計(jì)劃”(X6)；中間事件C4的兩種引起原因?yàn)椋骸叭狈Π踩芾怼?X7)和“片面管理”(X8)。建立的故障樹如圖1所示，邏輯表達(dá)式為：

A=B1×B2×X

(3)

2.2 二元決策圖

基于故障樹建立的二元決策圖如圖2所示。

圖2 工人觸電二元決策圖

2.3 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過運(yùn)用二元決策圖中的事故率與事件重要性的計(jì)算公式計(jì)算出的“工人觸電”事故發(fā)生比率與基本事件重要性的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 “工人觸電”安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)表

從表1可以看出，“工人觸電”的事故發(fā)生比率為0.000 000 031 9，引起此類事故的基本事件共有9個(gè)，9個(gè)基本事件的重要性順序?yàn)椋篨>X3=X4>X1=X2>X5=X6>X7=X8，由此可知：“工人違反操作規(guī)程”是造成“工人觸電”最重要的基本事件，水利工程施工管理人員應(yīng)該重視這個(gè)問題，進(jìn)而避免事故的發(fā)生。

3 結(jié) 論

本文首先探討了二元決策圖的生成方法以及如何通過二元決策圖去進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，然后以“工人觸電”作為樣例，進(jìn)而完成本文基于二元決策圖的建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的相關(guān)研究，希望本文可以為施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估帶來有益幫助。