基于ISM的裝配式建筑質量影響因素研究

木孟地，金長宏，李 瑤

(安徽建筑大學 經濟管理學院，安徽 合肥 230601)

關于裝配式建筑質量方面的問題，國內學者們展開了激烈的討論。戴海香[2]通過利用BIM技術和BIM可視化的特征，從裝配式建筑設計階段、生產階段、管理階段對裝配式建筑質量進行了嚴格的控制。黃佳禎[3]等利用粗糙集理論對裝配式建筑施工質量指標進行評價與分析并確定了權重，成立裝配式建筑施工質量評價體系。王輝[4]經過剖析BIM技術的特征和裝配式建筑的優勢,得出了基于BIM裝配式建筑質量的管理方法。楊晉霞[5]通過運用BIM技術使得裝配式建筑在我國有了初步發展。于德鴻[6]等經過對裝配式建筑現有的問題進行分析且提出很多解決辦法，從而提高裝配式建筑的質量，加速裝配式建筑的發展。

以上研究，大多從技術角度出發，缺少了對裝配式建筑質量影響因素的研究，更沒有進一步深入剖析質量影響因素的內在聯系。因此，研究將利用解釋結構模型的方法，確定系統中各要素之間的關系進而確定主要因素，并且提供裝配式建筑的質量分析和措施建議。

1 研究方法

Warfield在1973年研發出了一種系統分析模型-解釋結構模型法(Interpretative Structural Modeling，ISM)，它雖然是結構化模型的一種，但是也可以用于分析不同層面上因素之間的關系。系統中的各個因素彼此制約，彼此影響。每個影響因素的重要程度也不盡相同，僅僅采用簡單的量化方法對其重要性進行判斷，很難反映出各種因素對質量的影響。因此，研究將通過文獻梳理和專家訪談的形式識別主要影響因素，并且從裝配式建筑的人-材料與構配件-設備機械-施工方法-環境5個角度即4M1E對影響因素進行分類，在此基礎上，通過問卷調查的方法獲得了有效的數據，構建了基于裝配式建筑成質量影響因素的解釋結構模型，分析各因素之間的關系，從而得出結論，為推進裝配式建筑發展和進行質量控制奠定基礎。

2 構建ISM模型

2.1 裝配式建筑的質量影響因素分析

在項目管理中，影響質量的因素可以用“4M1E”來表示，即人、材料、機械、方法和環境。基于現有的中英文文獻和與10位專家進行半結構化訪談，選取了12個影響裝配式建筑質量的因素，并依照“4M1E”的方式進行分類。這10位專家具有15年以上建筑業工作經驗，并且對裝配式建筑有較深入的研究。具體結果如表1所示。

表1 裝配式建筑的質量影響因素分類

2.2 確定各因素之間的關系

通過文獻回顧和專家訪談的方式總結得出影響裝配式建筑的12個因素后可以發現，不同因素之間也存在某些關聯關系，因此，利用專家打分法可以確定12個因素之間的關系。在進行專家打分前，首先確定打分規則：如果一個因素對另一個因素有影響時，打1分；如果一個因素對另一個因素無影響，打0分。在確定影響裝配式建筑因素的調查問卷中，發現不同區域裝配式建筑的發展水平并不相同，為了對各因素進行合理打分，研究分別對沈陽、北京、濟南、上海、南京、合肥、武漢等地區長期從事建筑的專業人員進行了問卷調查，并且對相關高校、建筑企業等相關人員進行了影響因素關聯打分問卷調查。這次問卷調查共發出了600份問卷，收回了460份有用的問卷。通過對收回的問卷進行整理，得到影響因素關聯如表2所示。再根據問卷結果進一步整理，結果如表3所示。

表2 調查對象個人分布情況

2.3 構建解釋結構模型

(1)建立鄰接矩陣。鄰接矩陣表明了元素之間的關系，以裝配式建筑質量為一個系統，影響其質量的因素為系統要素，系統要素共有12個；矩陣中的元素為aij，若要素Si對要素Sj有影響，則aij為1；若要素Si對要素Sj無影響，則aij為0。即：

表3 影響因素關聯表

故根據表2得出鄰接矩陣為：

(2)可達矩陣的求解。可達矩陣M是指倆個要素之間是否存在連接的路徑。采用布爾矩陣運算規定，若是系統滿足(A+I)k-1≠(A+I)k=(A+I)k+1，則稱M=(A+I)k+1為可達矩陣。然后使用Matlab求出可達矩陣為:

雖然歷史的發展和社會環境的變化也是詞義延伸的原因，但其內在動力卻源于隱喻和轉喻等認知思維。語言是思維的產物，其結構和功能是人類一般認知活動的結果和反映。概念隱喻基于兩域的相似性，通過意象圖式的映射，使人體詞具有了除本義以外的含義；概念整合通過動態的概念合成，將人體詞在抽象、復雜或新奇語境中的含義構建出來。二者相輔相成，共同闡釋了人體詞語義轉移的機制和過程。

(3)可達矩陣層級劃分。層級劃分主要是對系統中各要素之間的層級關系有了更清楚地理解和認識，其中最上面的一層是整個系統要達到的目標，往下每一層分別是上一層的原因，最底層是影響系統的最直接原因。研究依據層級分解的方法，根據裝配式建筑質量的影響因素在可達矩陣中的分布特征將其劃分為不同的層級，具體步驟為：

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

表4 可達矩陣各要素之間的關系集合

根據R(Si)∩Q(Si)=R(Si)條件對表3進行層級抽取，得到影響裝配式建筑質量的因素分為4個層級：

第1層級：S2,S7

第2層級：S3,S5,S6,S10,S11,S8

第3層級：S1,S4,S9

第4層級：S12。

(4)建立解釋結構模型。根據對可達矩陣的層級劃分，建立解釋結構模型如圖1所示。裝配式建筑質量影響因素的解釋結構模型可分為4個層級：第1層的影響因素是員工的專業技能和預制構件連接的可靠性；第2層的影響因素是人員的管理意識、預制構件的存儲情況、構件質量的穩定性、節點處理方式、施工中的規范性以及機械設備的參數性能；第3層的影響因素是工人的工作經驗、預制構件的運輸情況和機械設備的精度影響；第4層的影響因素是溫度、濕度、酸堿度。

圖1 裝配式建筑質量影響因素ISM模型

3 裝配式建筑質量影響因素ISM分析

通過上述ISM模型可知，影響裝配式建筑質量的因素可以分為4個層級，呈現層層遞進的關系，且相同層級之間也互相滲透、互相影響，關系復雜。主要分析如下：

(1)施工人員的專業技能、預制構件連接的可靠性是影響裝配式建筑質量的第1層因素。一方面，由于裝配式建筑構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技能來進行安裝，以滿足預制構件連接的可靠性要求，從而提升裝配式建筑質量；另一方面，預制構件的連接又受到施工人員專業技能的影響，二者相互作用，所以這兩個因素是影響裝配式建筑質量的最直接因素。

(2)第2層和第3層影響裝配式建筑質量的因素較多，且相互影響，關系復雜。在現實施工過程中，預制構件的存儲管理很重要，若是工作人員的管理意識不強，構件的存儲不妥，使得構件的質量穩定性不強，最后嚴重影響裝配式建筑的質量；工作人員的管理意識還影響節點的處理方式，不同的人員對同一節點的處理方式不同，也會間接影響裝配式建筑的質量；另外，節點處理的方式還受到構件存儲情況、構件質量穩定性和施工過程中的規范性影響，裝配式建筑標準化，模數化的設計與施工可以為其質量提供保障；施工中的機械設備的精度和參數性能直接影響構件在連接過程中的可靠性。

(3)影響裝配式建筑質量的第4層因素是環境因素，包括溫度、濕度和酸堿度。我國不同地區的氣候條件差異很明顯，地區環境條件越差，預制構件的質量就越嚴格，施工過程也更加精細，對裝配式建筑的質量影響也就更加明顯，所以這也是影響裝配式建筑質量的深層因素。

4 結論與建議

在國家的響應下，裝配式建筑正在逐步發展，其在質量方面的問題也成為人們所關注的重點。研究使用ISM模型尋找有關影響質量方面的因素，從人-材料與構配件-設備機械-施工方法-環境的角度出發，構建了影響裝配式建筑質量的解釋結構模型。確定彼此之間因素的關系，并且找出了各層級結構，從而確定了影響因素。針對此分析結果提出了如下建議：

(1)在展開裝配式建筑施工時,應及時對職員及設備操作管理加大力度,增強施工人員技術培訓,保證施工可以正常進行。施工單位應設置質量小組,充分發揮其監視監管作用,實行施工質量管理責任,實時解決各類隱患問題。同時,應組織施工人員進行按期進修,學習更多有關裝配式建筑的施工技術手段及管理方法,并將其靈活運用到工程項目中去,提升施工人員專業素養。此外,施工單位應把重難點,如工序的銜接、配件的裝配、套筒灌漿施工等,從施工技術、施工組織等多個方面進行綜合斟酌，擬定科學的施工方案和計劃。

(2)建筑構件等各類施工材料在進行制作時，施工企業應該對預制構件加工過程以及原材料進行全程把控，避免產品出現質量問題。首先,預制構件廠在材料采購環節,應當對其質量加以嚴格控制,對全部原材料依照相關規范進行材料進場檢驗,如果發現材料沒有達到標準,應及時退換;其次,在構件運輸環節,應加大對預制構件的保護力度,使其可以完整無損地到達施工現場,滿足裝配式建筑施工需求。另外,在成品堆放過程中,施工單位需做好養護工作,并由專人對構件進行看管,避免預制構件在使用前出現質量問題。

(3)選擇恰當的機械設備。根據技術要求和現場施工狀況選擇合適的機械設施進行施工，進行施工必須有產品合格證書、說明書等資料。機械設施操作人員必須經過專業培訓且要持證上崗，按照流程進行施工作業。按期對機械設施進行保養和檢修，保證正常運行。

(4)建立基于BIM技術的質量管理系統。依據BIM技術自身優勢，建立裝配式建筑從構件設計、生產、審查、運輸、施工、運行、維護等過程中的質量管理系統。在設計過程中，將施工規范、指導性文件等一系列數據文檔錄入BIM系統中，形成完備的質量管理信息庫，為生產、審查與施工過程提供指導和監控；在生產、審查、運輸中，利用BIM技術進行質量優化、構件碰撞檢查、構件運輸的實時監控以及快速傳遞信息以減少和避免質量隱患；在施工、運行與保護過程中，經過模擬找出施工難點等作為質量控制點并將其在BIM中進行標識和重點把控。

研究基于ISM模型對裝配式建筑質量進行了系統分析，各個因素間的相互打分可能帶有一定的個人主觀性。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，不能準確反映出各因素之間的重要程度。因此，如何改善這一問題將是下一步研究裝配式建筑質量管理的重點。