基于ISM的裝配式建筑質(zhì)量影響因素研究

木孟地，金長(zhǎng)宏，李 瑤

(安徽建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，安徽 合肥 230601)

關(guān)于裝配式建筑質(zhì)量方面的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)學(xué)者們展開(kāi)了激烈的討論。戴海香[2]通過(guò)利用BIM技術(shù)和BIM可視化的特征，從裝配式建筑設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、管理階段對(duì)裝配式建筑質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。黃佳禎[3]等利用粗糙集理論對(duì)裝配式建筑施工質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析并確定了權(quán)重，成立裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。王輝[4]經(jīng)過(guò)剖析BIM技術(shù)的特征和裝配式建筑的優(yōu)勢(shì),得出了基于BIM裝配式建筑質(zhì)量的管理方法。楊晉霞[5]通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)使得裝配式建筑在我國(guó)有了初步發(fā)展。于德鴻[6]等經(jīng)過(guò)對(duì)裝配式建筑現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行分析且提出很多解決辦法，從而提高裝配式建筑的質(zhì)量，加速裝配式建筑的發(fā)展。

以上研究，大多從技術(shù)角度出發(fā)，缺少了對(duì)裝配式建筑質(zhì)量影響因素的研究，更沒(méi)有進(jìn)一步深入剖析質(zhì)量影響因素的內(nèi)在聯(lián)系。因此，研究將利用解釋結(jié)構(gòu)模型的方法，確定系統(tǒng)中各要素之間的關(guān)系進(jìn)而確定主要因素，并且提供裝配式建筑的質(zhì)量分析和措施建議。

1 研究方法

Warfield在1973年研發(fā)出了一種系統(tǒng)分析模型-解釋結(jié)構(gòu)模型法(Interpretative Structural Modeling，ISM)，它雖然是結(jié)構(gòu)化模型的一種，但是也可以用于分析不同層面上因素之間的關(guān)系。系統(tǒng)中的各個(gè)因素彼此制約，彼此影響。每個(gè)影響因素的重要程度也不盡相同，僅僅采用簡(jiǎn)單的量化方法對(duì)其重要性進(jìn)行判斷，很難反映出各種因素對(duì)質(zhì)量的影響。因此，研究將通過(guò)文獻(xiàn)梳理和專家訪談的形式識(shí)別主要影響因素，并且從裝配式建筑的人-材料與構(gòu)配件-設(shè)備機(jī)械-施工方法-環(huán)境5個(gè)角度即4M1E對(duì)影響因素進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方法獲得了有效的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于裝配式建筑成質(zhì)量影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型，分析各因素之間的關(guān)系，從而得出結(jié)論，為推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展和進(jìn)行質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。

2 構(gòu)建ISM模型

2.1 裝配式建筑的質(zhì)量影響因素分析

在項(xiàng)目管理中，影響質(zhì)量的因素可以用“4M1E”來(lái)表示，即人、材料、機(jī)械、方法和環(huán)境?；诂F(xiàn)有的中英文文獻(xiàn)和與10位專家進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪談，選取了12個(gè)影響裝配式建筑質(zhì)量的因素，并依照“4M1E”的方式進(jìn)行分類。這10位專家具有15年以上建筑業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，并且對(duì)裝配式建筑有較深入的研究。具體結(jié)果如表1所示。

表1 裝配式建筑的質(zhì)量影響因素分類

2.2 確定各因素之間的關(guān)系

通過(guò)文獻(xiàn)回顧和專家訪談的方式總結(jié)得出影響裝配式建筑的12個(gè)因素后可以發(fā)現(xiàn)，不同因素之間也存在某些關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此，利用專家打分法可以確定12個(gè)因素之間的關(guān)系。在進(jìn)行專家打分前，首先確定打分規(guī)則：如果一個(gè)因素對(duì)另一個(gè)因素有影響時(shí)，打1分；如果一個(gè)因素對(duì)另一個(gè)因素?zé)o影響，打0分。在確定影響裝配式建筑因素的調(diào)查問(wèn)卷中，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域裝配式建筑的發(fā)展水平并不相同，為了對(duì)各因素進(jìn)行合理打分，研究分別對(duì)沈陽(yáng)、北京、濟(jì)南、上海、南京、合肥、武漢等地區(qū)長(zhǎng)期從事建筑的專業(yè)人員進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，并且對(duì)相關(guān)高校、建筑企業(yè)等相關(guān)人員進(jìn)行了影響因素關(guān)聯(lián)打分問(wèn)卷調(diào)查。這次問(wèn)卷調(diào)查共發(fā)出了600份問(wèn)卷，收回了460份有用的問(wèn)卷。通過(guò)對(duì)收回的問(wèn)卷進(jìn)行整理，得到影響因素關(guān)聯(lián)如表2所示。再根據(jù)問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)一步整理，結(jié)果如表3所示。

表2 調(diào)查對(duì)象個(gè)人分布情況

2.3 構(gòu)建解釋結(jié)構(gòu)模型

(1)建立鄰接矩陣。鄰接矩陣表明了元素之間的關(guān)系，以裝配式建筑質(zhì)量為一個(gè)系統(tǒng)，影響其質(zhì)量的因素為系統(tǒng)要素，系統(tǒng)要素共有12個(gè)；矩陣中的元素為aij，若要素Si對(duì)要素Sj有影響，則aij為1；若要素Si對(duì)要素Sj無(wú)影響，則aij為0。即：

表3 影響因素關(guān)聯(lián)表

故根據(jù)表2得出鄰接矩陣為：

(2)可達(dá)矩陣的求解?？蛇_(dá)矩陣M是指?jìng)z個(gè)要素之間是否存在連接的路徑。采用布爾矩陣運(yùn)算規(guī)定，若是系統(tǒng)滿足(A+I)k-1≠(A+I)k=(A+I)k+1，則稱M=(A+I)k+1為可達(dá)矩陣。然后使用Matlab求出可達(dá)矩陣為:

雖然歷史的發(fā)展和社會(huì)環(huán)境的變化也是詞義延伸的原因，但其內(nèi)在動(dòng)力卻源于隱喻和轉(zhuǎn)喻等認(rèn)知思維。語(yǔ)言是思維的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)和功能是人類一般認(rèn)知活動(dòng)的結(jié)果和反映。概念隱喻基于兩域的相似性，通過(guò)意象圖式的映射，使人體詞具有了除本義以外的含義；概念整合通過(guò)動(dòng)態(tài)的概念合成，將人體詞在抽象、復(fù)雜或新奇語(yǔ)境中的含義構(gòu)建出來(lái)。二者相輔相成，共同闡釋了人體詞語(yǔ)義轉(zhuǎn)移的機(jī)制和過(guò)程。

(3)可達(dá)矩陣層級(jí)劃分。層級(jí)劃分主要是對(duì)系統(tǒng)中各要素之間的層級(jí)關(guān)系有了更清楚地理解和認(rèn)識(shí)，其中最上面的一層是整個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)，往下每一層分別是上一層的原因，最底層是影響系統(tǒng)的最直接原因。研究依據(jù)層級(jí)分解的方法，根據(jù)裝配式建筑質(zhì)量的影響因素在可達(dá)矩陣中的分布特征將其劃分為不同的層級(jí)，具體步驟為：

①確定可達(dá)集合R(Si)：可達(dá)矩陣中要素Si對(duì)應(yīng)的行中，其中含有1的矩陣元素對(duì)應(yīng)的列要素的集合，代表要素Si能到達(dá)的要素；②確定先行集合Q(Si)：可達(dá)矩陣中要素Si對(duì)應(yīng)的列中，其中含有1的矩陣元素對(duì)應(yīng)的行要素的集合，代表能夠到達(dá)Si要素；③得出可達(dá)集合和先行集合的交集，即A(Si)=R(Si)∩Q(Si)，并根據(jù)R(Si)∩Q(Si)=R(Si)條件對(duì)層級(jí)進(jìn)行抽取。根據(jù)以上步驟求得可達(dá)矩陣各要素之間的關(guān)系集合如表4所示。

表4 可達(dá)矩陣各要素之間的關(guān)系集合

根據(jù)R(Si)∩Q(Si)=R(Si)條件對(duì)表3進(jìn)行層級(jí)抽取，得到影響裝配式建筑質(zhì)量的因素分為4個(gè)層級(jí)：

第1層級(jí)：S2,S7

第2層級(jí)：S3,S5,S6,S10,S11,S8

第3層級(jí)：S1,S4,S9

第4層級(jí)：S12。

(4)建立解釋結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)對(duì)可達(dá)矩陣的層級(jí)劃分，建立解釋結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。裝配式建筑質(zhì)量影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型可分為4個(gè)層級(jí)：第1層的影響因素是員工的專業(yè)技能和預(yù)制構(gòu)件連接的可靠性；第2層的影響因素是人員的管理意識(shí)、預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)情況、構(gòu)件質(zhì)量的穩(wěn)定性、節(jié)點(diǎn)處理方式、施工中的規(guī)范性以及機(jī)械設(shè)備的參數(shù)性能；第3層的影響因素是工人的工作經(jīng)驗(yàn)、預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸情況和機(jī)械設(shè)備的精度影響；第4層的影響因素是溫度、濕度、酸堿度。

圖1 裝配式建筑質(zhì)量影響因素ISM模型

3 裝配式建筑質(zhì)量影響因素ISM分析

通過(guò)上述ISM模型可知，影響裝配式建筑質(zhì)量的因素可以分為4個(gè)層級(jí)，呈現(xiàn)層層遞進(jìn)的關(guān)系，且相同層級(jí)之間也互相滲透、互相影響，關(guān)系復(fù)雜。主要分析如下：

(1)施工人員的專業(yè)技能、預(yù)制構(gòu)件連接的可靠性是影響裝配式建筑質(zhì)量的第1層因素。一方面，由于裝配式建筑構(gòu)配件的位置與尺寸要求都非常高，這就需要嫻熟與精確的專業(yè)技能來(lái)進(jìn)行安裝，以滿足預(yù)制構(gòu)件連接的可靠性要求，從而提升裝配式建筑質(zhì)量；另一方面，預(yù)制構(gòu)件的連接又受到施工人員專業(yè)技能的影響，二者相互作用，所以這兩個(gè)因素是影響裝配式建筑質(zhì)量的最直接因素。

(2)第2層和第3層影響裝配式建筑質(zhì)量的因素較多，且相互影響，關(guān)系復(fù)雜。在現(xiàn)實(shí)施工過(guò)程中，預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)管理很重要，若是工作人員的管理意識(shí)不強(qiáng)，構(gòu)件的存儲(chǔ)不妥，使得構(gòu)件的質(zhì)量穩(wěn)定性不強(qiáng)，最后嚴(yán)重影響裝配式建筑的質(zhì)量；工作人員的管理意識(shí)還影響節(jié)點(diǎn)的處理方式，不同的人員對(duì)同一節(jié)點(diǎn)的處理方式不同，也會(huì)間接影響裝配式建筑的質(zhì)量；另外，節(jié)點(diǎn)處理的方式還受到構(gòu)件存儲(chǔ)情況、構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定性和施工過(guò)程中的規(guī)范性影響，裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化，模數(shù)化的設(shè)計(jì)與施工可以為其質(zhì)量提供保障；施工中的機(jī)械設(shè)備的精度和參數(shù)性能直接影響構(gòu)件在連接過(guò)程中的可靠性。

(3)影響裝配式建筑質(zhì)量的第4層因素是環(huán)境因素，包括溫度、濕度和酸堿度。我國(guó)不同地區(qū)的氣候條件差異很明顯，地區(qū)環(huán)境條件越差，預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量就越嚴(yán)格，施工過(guò)程也更加精細(xì)，對(duì)裝配式建筑的質(zhì)量影響也就更加明顯，所以這也是影響裝配式建筑質(zhì)量的深層因素。

4 結(jié)論與建議

在國(guó)家的響應(yīng)下，裝配式建筑正在逐步發(fā)展，其在質(zhì)量方面的問(wèn)題也成為人們所關(guān)注的重點(diǎn)。研究使用ISM模型尋找有關(guān)影響質(zhì)量方面的因素，從人-材料與構(gòu)配件-設(shè)備機(jī)械-施工方法-環(huán)境的角度出發(fā)，構(gòu)建了影響裝配式建筑質(zhì)量的解釋結(jié)構(gòu)模型。確定彼此之間因素的關(guān)系，并且找出了各層級(jí)結(jié)構(gòu)，從而確定了影響因素。針對(duì)此分析結(jié)果提出了如下建議：

(1)在展開(kāi)裝配式建筑施工時(shí),應(yīng)及時(shí)對(duì)職員及設(shè)備操作管理加大力度,增強(qiáng)施工人員技術(shù)培訓(xùn),保證施工可以正常進(jìn)行。施工單位應(yīng)設(shè)置質(zhì)量小組,充分發(fā)揮其監(jiān)視監(jiān)管作用,實(shí)行施工質(zhì)量管理責(zé)任,實(shí)時(shí)解決各類隱患問(wèn)題。同時(shí),應(yīng)組織施工人員進(jìn)行按期進(jìn)修,學(xué)習(xí)更多有關(guān)裝配式建筑的施工技術(shù)手段及管理方法,并將其靈活運(yùn)用到工程項(xiàng)目中去,提升施工人員專業(yè)素養(yǎng)。此外,施工單位應(yīng)把重難點(diǎn),如工序的銜接、配件的裝配、套筒灌漿施工等,從施工技術(shù)、施工組織等多個(gè)方面進(jìn)行綜合斟酌，擬定科學(xué)的施工方案和計(jì)劃。

(2)建筑構(gòu)件等各類施工材料在進(jìn)行制作時(shí)，施工企業(yè)應(yīng)該對(duì)預(yù)制構(gòu)件加工過(guò)程以及原材料進(jìn)行全程把控，避免產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。首先,預(yù)制構(gòu)件廠在材料采購(gòu)環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)對(duì)其質(zhì)量加以嚴(yán)格控制,對(duì)全部原材料依照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn),如果發(fā)現(xiàn)材料沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)及時(shí)退換;其次,在構(gòu)件運(yùn)輸環(huán)節(jié),應(yīng)加大對(duì)預(yù)制構(gòu)件的保護(hù)力度,使其可以完整無(wú)損地到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng),滿足裝配式建筑施工需求。另外,在成品堆放過(guò)程中,施工單位需做好養(yǎng)護(hù)工作,并由專人對(duì)構(gòu)件進(jìn)行看管,避免預(yù)制構(gòu)件在使用前出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

(3)選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)備。根據(jù)技術(shù)要求和現(xiàn)場(chǎng)施工狀況選擇合適的機(jī)械設(shè)施進(jìn)行施工，進(jìn)行施工必須有產(chǎn)品合格證書、說(shuō)明書等資料。機(jī)械設(shè)施操作人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)且要持證上崗，按照流程進(jìn)行施工作業(yè)。按期對(duì)機(jī)械設(shè)施進(jìn)行保養(yǎng)和檢修，保證正常運(yùn)行。

(4)建立基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理系統(tǒng)。依據(jù)BIM技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)，建立裝配式建筑從構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、審查、運(yùn)輸、施工、運(yùn)行、維護(hù)等過(guò)程中的質(zhì)量管理系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將施工規(guī)范、指導(dǎo)性文件等一系列數(shù)據(jù)文檔錄入BIM系統(tǒng)中，形成完備的質(zhì)量管理信息庫(kù)，為生產(chǎn)、審查與施工過(guò)程提供指導(dǎo)和監(jiān)控；在生產(chǎn)、審查、運(yùn)輸中，利用BIM技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化、構(gòu)件碰撞檢查、構(gòu)件運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)控以及快速傳遞信息以減少和避免質(zhì)量隱患；在施工、運(yùn)行與保護(hù)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)模擬找出施工難點(diǎn)等作為質(zhì)量控制點(diǎn)并將其在BIM中進(jìn)行標(biāo)識(shí)和重點(diǎn)把控。

研究基于ISM模型對(duì)裝配式建筑質(zhì)量進(jìn)行了系統(tǒng)分析，各個(gè)因素間的相互打分可能帶有一定的個(gè)人主觀性。且該模型采用的0或1打分法，僅僅反映出各因素之間是否有影響，不能準(zhǔn)確反映出各因素之間的重要程度。因此，如何改善這一問(wèn)題將是下一步研究裝配式建筑質(zhì)量管理的重點(diǎn)。