第四章 建築工程施工風險評估系統架構及模擬
第二節 系統操作及案例模擬
案例模擬方面，本研究以林禎中、陳俊瑋(2005)32之研究中所用的案例 為基礎來加以模擬操作本研究所開發之風險評估系統。該案例係以「假設工 程」中進行「灌漿作業」作為評估對象，該研究提出八項影響因子，分別為：
支撐的設計、支撐架的組裝、支撐架材料、模板的安全性、灌漿方法的安全 性、地表的承載力、監造人員的經驗以及勞工人員的經驗，而其造成的損失 項目為：人員傷亡、機材損失、工期延誤及復原投入；該八項影響因子及損 失項目對應到本研究所建立的風險評估模式，將其轉化為考慮四項背景條 件：氣候、設計者業績(經驗能力)、施工者業績(經驗能力)、勞工人員素質，
四項風險因子：施工程序規劃不當、模板支撐組裝不良、混凝土品質不良、
安全防護措施不足，三項災害類型：人員傷亡、機材損失、工期延誤。
壹、系統操作程序及評估資料輸入
首先，在執行本程式後進入評估系統主畫面(如圖 4‐4)，並在點選「檔案」
選項內新增專案(如圖 4‐5)，以利於往後進行專案更新、儲存與擷取管理，減 少重新輸入資料的麻煩，新增專案名稱後即可針對欲評估分析之項目進行輸 入。接著選擇對結構系統進行選定，在本畫面的模擬案例以選定 RC 結構系 統為評估對象(如圖 4‐6)，選定 RC 結構系統確定後，回到主畫面選擇「工程 名稱設定」選項，其內定的主要工程項目即會列出(如圖 4‐7)，由使用者決定 目前所欲評估的工程項目而予以點選，圖示為選定「假設工程」為評估的工 程項目，如果所欲評估的工程項目未在內定的工程項目之列，則使用者可以 透過新增欄位自行輸入所要評估的工程項目。
32林禎中、陳俊瑋(2005)，營造業職災風險量化與決策支援系統研究，行政院勞工委員會勞 工安全衛生研究。
圖 4-4 評估系統主畫面
（資料來源：本研究整理）
圖 4-5 輸入或新增專案
（資料來源：本研究整理）
圖 4-6 選擇結構系統
（資料來源：本研究整理）
圖 4-7 選擇或新增評估之分項工程名稱
（資料來源：本研究整理）
因假設工程的作業項目內定為臨時水電工程、施工架作業、施工電梯工 程及固定式起重機等主要項目，但本模擬案例係欲評估「灌漿作業」，因此 必須選擇「新增」欄位輸入灌漿作業後按「確定」，以完成作業名稱之設定(如 圖 4‐8)。
圖 4-8 選擇或新增評估之作業項目名稱
（資料來源：本研究整理）
上述之結構系統、分項工程及作業項目設定完成之後，接著必須針對作 業背景條件進行設定，因此回到主畫面選擇「背景名稱設定」選項，並逐項 輸入施工當時所需考慮的背景條件項目，這對後續風險因子發生機率的評估 相當重要，因為每一項風險因子的發生就是在這些背景條件下造成的，因此 背景條件完全視施工當時所處的狀況而定，而且建築工程施工過程中也因不 同專案而有不同考量重點，所以在系統的設計上並未內定背景資料，如此可 以使評估人員有較實際的評估空間，而不會產生系統使用受限的情形。本模 擬案例針對假設工程之灌漿作業風險評估，設定氣候、設計者業績、施工者 業績、勞工人員素質四項背景條件(如圖 4‐9)。
由於災害發生必定事出有因，且依照工程作業項目的不同，影響亦隨之 改變，故必須藉由專家經驗設定最具代表性之背景條件，並設定其評分方式 或影響的區間數值，即背景條件在模糊理論中之程度範圍(論域)。由於各個 背景條件程度範圍(論域)皆不相同，在程式內將會自動對資料進行正規化 (Normalize)動作，在此採用極值正規化方法將每筆資料規範至[‐1~1]內，以便 於計算或比較，以及讓使用者了解背景條件的各等級程度之範圍。也就是說，
在設定完成背景條件項目之後，接著針對這些背景條件的程度範圍(論域)加 以定義並選擇隸屬函數類型(如圖 4‐10~4‐13)，亦即輸入每一項背景條件之可 能最差狀態及最佳狀態的範圍，例如評估人員認為灌漿作業的氣候條件最差
為攝氏 8 度，最佳為攝氏 28 度，則在最差及最佳欄位內輸入該值；又如勞 工人員素質這類質性背景條件，評估人員可以用分數高低作為評判優劣標 準，亦即最差 0 分，最佳 100 分，以此類推。雖然使用者輸入的是數值資料，
但本研究開發之系統均會自動將該等數值資料予以正規化，轉換成－1 到＋1 之間，除以利後續之計算外。
圖 4-9 背景條件設定
（資料來源：本研究整理）
圖 4-10 背景條件設定之一
（資料來源：本研究整理）
圖 4-11 背景條件設定之二
（資料來源：本研究整理）
圖 4-12 背景條件設定之三
（資料來源：本研究整理）
圖 4-13 背景條件設定之四
（資料來源：本研究整理）
在設定背景條件之後，進而對風險因素與災害類型進行設定(如圖 4‐14~4‐15)，在程式系統內已經內建部分供參考的風險因子與災害類型以便使 用者選用，內建風險因子部分是採用林耀煌(1995)針對各項工程分析所得之 風險因子與災害類型項目，惟若評估人員認為內建的風險因子與災害類型非 為所用或是另有考量其他風險因素與災害類型，亦可透過系統所設計的新增 欄位自行輸入增加。
圖 4-14 風險因子設定
（資料來源：本研究整理）
圖 4-15 災害類型設定
（資料來源：本研究整理）
設定完成背景條件、風險因子與災害類型後，接著則必須針對背景條件 和風險因子的連結進行設定(如圖 4‐16)，也就是每項風險因子發生的可能性 程度，是如何受到背景條件狀態的影響，必須由此項設定將其建立起來，亦 即模糊理論中的模糊規則庫的建立，而此設定步驟，更可說明背景條件在各 不同狀態下會對風險因子發生的機率有多大的程度，而了解背景條件與風險 因子相互間的關係，藉此亦可檢核評估人員的判斷狀況是否合理，降低後續 評估結果錯誤的機會。
在背景條件與風險因子間之模糊規則設定完成後，必須針對風險因子和 災害類型的連結進行設定(如圖 4‐17)，也就是每一項施工災害發生的嚴重程 度是受到各可能的風險因子發生時綜合產生的結果，此一設定更可以了解在 某風險因子發生下其對應災害類型可能的嚴重程度，而有助於後續進行風險 管控策略的擬定及運用。
圖 4-16 風險因子與背景條件關係設定
（資料來源：本研究整理）
圖 4-17 風險因子造成災害嚴重度設定
（資料來源：本研究整理）
上述皆設定完成後，在評估系統主畫面中將出現先前設定的背景條件名 稱、論域值、隸屬度函數分佈型式與輸入欄，讓使用者可清楚了解可輸入之 範圍外，此部分必須由評估人員判定目前的背景條件狀態如何，而在「使用 者輸入」欄位內，依據論域的範圍輸入施工當時的背景條件(如圖 4‐18)。
圖 4-18 背景條件狀態的設定
（資料來源：本研究整理）
貳、評估資料運算結果
完成上述全部相關評估資料之設定後，即可按下「執行分析」鍵進行模 糊推論。其中推論方式係利用蘊含式的 Mamdani 運算法求得在模糊規則下各 個背景條件對應於各個風險因子的關係矩陣 R，之後將輸入值模糊化並透過 MAX‐MIN 合成法與輸入值進行合成，即可推論出新的結論值。
另外由於某一風險因子發生機率係受到各背景條件之綜合影響，故在推 論一項風險因子的發生機率必須同時考慮重要的背景條件，亦即多項條件數 入推導單項輸出的模式，因此本系統係利用Combs method33進行融合，使原 本單輸入單輸出的模糊控制規則轉變為多項輸入單輸出，達到同時考慮多項 背景條件之目標。在融合後，經由加權平均法進行反模糊化，即可求得各項 風險因子在考慮各項背景條件下之發生可能性(機率)情形。
經由系統程式的計算完成後，除將其相關數值顯示出來外，並運用圓餅 圖方式，呈現各項風險因子發生機率與各類型災害風險程度之分配情形(如圖 4‐19~4‐20)。最後，可經由「檔案」選項內之「輸出」獲得以 PDF 檔案格式列 印之整個評估資料報告(如圖 4-21)，或經由開啟舊專案檔進行修改或再次分 析(如圖 4‐22)。而這些最後輸出的評估結果，可以透過圓餅圖了解各風險因 子發生程度的比例分配，以及災害項目的危害程度的大小分佈。例如在此模 擬案例中，評估結果為「安全防護措施不足」發生的風險最高，「混凝土品 質不良」發生的風險次之，災害方面則是「人員傷亡」風險程度最大，「工 期延誤」次之，「機材損失」較小。這些評估結果的訊息，對在風險管理相 關資源的配置上，將可以有相當重要的參考作用，因為執行風險管理或控制 的工作是有其代價(成本)的。
33 Combs method 是由 Combs 和 Andrews 兩人所發現，主要發現一標準推理邏輯會等同於 連結各傳統單一模糊規則系統，藉此得到一個新的模糊系統模型。換句話說，傳統模糊控 制器組成方法中的交叉規則法將被轉換為合併規則法。此方法能有效防止模糊規則組合過 多，使數個單一輸入值對單一輸出值規則問題，能有效獲得解決。
圖 4-19 各風險因子發生的機率與程度比例
（資料來源：本研究整理）
圖 4-20 各災害在考慮的風險因子下之風險程度
（資料來源：本研究整理）
圖 4-21 整個評估資料報告
（資料來源：本研究整理）
圖 4-22 開啟舊專案 TXT 檔
（資料來源：本研究整理）
叁、系統有效性驗證
上述之模擬案例，係以執行假設工程之灌漿作業前所進行的風險評估作 業來演練，其中假定有四項風險因子、三項災害類型，並考慮四種背景條件。
若在氣候條件不佳(使用者輸入 0.2)、設計者業績很好(使用者輸入 0.8)、施 工者業績(使用者輸入 0.8)以及勞工人員素質很好(使用者輸入 0.8)的情況 下，所得到的評估結果是：在風險因子發生機率方面，以「安全防護措施不 足」的風險最易發生，「混凝土品質不良」的風險發生機會次之，「模板支 撐組裝不良」第三、「施工程序規劃不當」發生機會相對較小，災害方面則 是「人員傷亡」風險程度最大，「工期延誤」次之，「機材損失」較小。由 於單一案例無法完全判斷系統所執行程式的有效性，本小節將背景條件狀況 作一些調整，觀察系統所執行出來的評估結果，是否具備合理性以作為系統 有效性的初步測試，以下分別增加三種情況進行不同背景條件下之模擬。即：
情況一：氣候條件很好(0.8)、設計者業績很差(0.2)、施工者業績很好(0.8) 以及勞工人員素質很好(0.8)(如圖 4-23)
情況二：氣候條件很好(0.8)、設計者業績很好(0.8)、施工者業績很差(0.2) 以及勞工人員素質很好(0.8)(如圖 4-24)
情況三：氣候條件很好(0.8)、設計者業績很好(0.8)、施工者業績很好(0.8) 以及勞工人員素質很差(0.2)(如圖 4-25)
經「執行分析」後的評估結果，情況一在設計者業績很差條件下，風險 因子發生可能性的部份，則變成「模板支撐組裝不良」的風險最易發生，雖 然「安全防護措施不足」、「混凝土品質不良」、「施工程序規劃不當」的 風險發生機會仍有些程度差異，但卻變得極為接近(如圖 4-26)；災害方面仍
經「執行分析」後的評估結果，情況一在設計者業績很差條件下，風險 因子發生可能性的部份，則變成「模板支撐組裝不良」的風險最易發生，雖 然「安全防護措施不足」、「混凝土品質不良」、「施工程序規劃不當」的 風險發生機會仍有些程度差異，但卻變得極為接近(如圖 4-26)；災害方面仍