油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素

李坤由，李紅霞

(1.鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，鄭州 450001； 2.中糧工科(西安)國(guó)際工程有限公司，西安 710082)

近年來(lái)，城市土地資源日益稀缺，在國(guó)內(nèi)很多油脂加工企業(yè)中，儲(chǔ)存原料的筒倉(cāng)成為一種主流倉(cāng)型。液壓滑動(dòng)模板(簡(jiǎn)稱滑模)施工在筒倉(cāng)壁的建設(shè)過(guò)程中有著施工速度快、建成結(jié)構(gòu)整體性好的特點(diǎn)，但由于其施工特性導(dǎo)致施工的質(zhì)量可控性差，且一旦發(fā)生中心偏移、筒身扭轉(zhuǎn)、水平度垂直度偏差較大等一系列嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題時(shí)不具有可逆性，容易引發(fā)安全事故[1]。因此，在滑模施工過(guò)程中，為了保證施工質(zhì)量，最重要的就是進(jìn)行精度控制[2]。對(duì)滑模施工來(lái)說(shuō)，精度控制主要包括水平度、垂直度和扭轉(zhuǎn)控制等[3]。目前，儲(chǔ)存油脂原料的筒倉(cāng)建設(shè)趨勢(shì)是對(duì)直徑、容積需求越來(lái)越大，如何將各種施工偏差控制在允許偏差之內(nèi)一直是重點(diǎn)與難點(diǎn)。因此，對(duì)影響滑模施工精度的影響因素進(jìn)行識(shí)別梳理就顯得尤為重要。而對(duì)于滑模施工精度的研究，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)主要從質(zhì)量控制方法上進(jìn)行判定，而鮮有關(guān)注精度影響因素及其關(guān)聯(lián)性的。

本文以益海某食品工業(yè)有限公司花生、大豆優(yōu)質(zhì)糧油生產(chǎn)項(xiàng)目為例，將解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)-交叉影響矩陣相乘法(MICMAC)和層次分析法(AHP)相結(jié)合[4]，使油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素體系更加清晰明了，并得出不同影響因素之間的關(guān)系以及不同影響因素對(duì)油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度的影響程度，以對(duì)其他類(lèi)似筒倉(cāng)滑模施工質(zhì)量的保證提供一定的參考。

1 工程概況

本工程以益海某食品工業(yè)有限公司花生、大豆優(yōu)質(zhì)糧油生產(chǎn)項(xiàng)目為例，本項(xiàng)目新建火車(chē)卸糧站，大豆、花生等原料通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)送到提升塔，通過(guò)斗提機(jī)提升，運(yùn)送至轉(zhuǎn)接塔，然后進(jìn)入筒倉(cāng)。筒倉(cāng)與預(yù)處理車(chē)間之間通過(guò)提升塔及棧橋連接，成為油脂加工生產(chǎn)中的中樞環(huán)節(jié)，因此筒倉(cāng)的施工質(zhì)量，特別是精度控制的滑模施工質(zhì)量會(huì)影響到后期的使用性能。本項(xiàng)目筒倉(cāng)內(nèi)徑25 m，檐口標(biāo)高28.5 m，倉(cāng)壁主體為鋼筋砼結(jié)構(gòu)并采用滑模施工的施工方式，開(kāi)字架布置60榀，千斤頂采用6 t頂，支承桿均為Φ48.3×3.5焊接鋼管。倉(cāng)壁從標(biāo)高-0.300 m開(kāi)始組裝滑模，滑至檐口結(jié)束，滑升高度28.80 m。

2 滑模施工精度影響因素的識(shí)別

通過(guò)對(duì)類(lèi)似滑模施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及其特點(diǎn)進(jìn)行文獻(xiàn)研究與總結(jié)，及與專(zhuān)業(yè)滑模施工人員的經(jīng)驗(yàn)交流，結(jié)合該淺圓倉(cāng)項(xiàng)目滑模施工過(guò)程中的管理實(shí)踐總結(jié)滑模施工影響因素，見(jiàn)表1。

表1 油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素

3 基于ISM的影響因素的層次結(jié)構(gòu)分析

ISM是現(xiàn)代系統(tǒng)工程中的一種分析方法，可以通過(guò)構(gòu)建矩陣將要素之間凌亂復(fù)雜的關(guān)系進(jìn)行區(qū)域化、層次化分解，之后得到整個(gè)系統(tǒng)之間清晰的多級(jí)遞接的結(jié)構(gòu)模型，從而提高對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的理解與認(rèn)識(shí)[5]。而MICMAC可基于ISM了解其中不同因素的驅(qū)動(dòng)力和依賴性。因此，兩種方法結(jié)合對(duì)筒倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素之間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，可以明確該系統(tǒng)的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)。

3.1 影響因素變量集合

基于ISM理論的認(rèn)識(shí)，對(duì)以上的影響因素進(jìn)行編號(hào)。選取影響滑模施工精度的11個(gè)(n=11)影響因素(S1,S2,…,S11)，建立筒倉(cāng)倉(cāng)壁液壓滑模施工精度影響因素集合S:

S={S1,S2,…S11|2≤n≤11}

3.2 建立鄰接矩陣

其中，Si表示行，Sj表示列。則建立的鄰接矩陣A為：

3.3 建立可達(dá)矩陣

在ISM模型中，各因素間所具有的影響關(guān)系是具有傳遞性的。在該影響因素的探究過(guò)程中，這種傳遞的關(guān)系表示各因素間具有間接的關(guān)系，即：

若要表示從一個(gè)影響因素到另一個(gè)影響因素之間是否存在這種間接的關(guān)系，可以用可達(dá)矩陣進(jìn)行表示，當(dāng)存在著從i到j(luò)的路長(zhǎng)最大為r的通路時(shí)，mij=1;反之mij=0。依據(jù)布爾代數(shù)運(yùn)算法則，求解可達(dá)矩陣M：

M=(A+I)r

(A+I)≠(A+I)2≠…≠(A+I)r(A+I)r+1=…=(A+I)n

其中，I表示和鄰接矩陣同階的單位矩陣，r表示無(wú)回路條件下的最大傳遞次數(shù)。

經(jīng)MATLAB軟件計(jì)算得可達(dá)矩陣M為：

3.4 構(gòu)建ISM模型

對(duì)可達(dá)矩陣進(jìn)行區(qū)域和級(jí)位劃分，有助于模型建立更為科學(xué)。將油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素集合S按照先行集、可達(dá)集、共同集、起始集、終止集劃分并依據(jù)可達(dá)矩陣M分割成為各個(gè)相互獨(dú)立的區(qū)域，見(jiàn)表2。

表2 區(qū)域劃分表

續(xù)表2

經(jīng)分析可知，各因素所屬同一個(gè)區(qū)域P，也就是此可達(dá)矩陣不可分割。區(qū)域劃分之后，需要確定區(qū)域內(nèi)各要素所處的層次地位。采用基本方法對(duì)M進(jìn)行級(jí)位劃分，其中L0=φ、L1=P-L0、L2=P-L0-L1、L3=P-L0-L1-L2、L4=P-L0-L1-L2-L3。經(jīng)計(jì)算，該區(qū)域的級(jí)位劃分結(jié)果為：

(P)=L1,L2,L3,L4={S1,S2,S3,S8},{S5,S7,S9,S11},{S3,S6},{S10}

根據(jù)級(jí)位劃分以及鄰接矩陣，建立ISM模型，如圖1所示。

圖1 油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素ISM模型

3.5 構(gòu)建ISM-MICMAC模型

利用可達(dá)矩陣M繪制油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素的驅(qū)動(dòng)力-依賴度分布圖，可以明確各影響因素在ISM中的地位。其中，矩陣M中橫軸之和表示該行因素驅(qū)動(dòng)力的大小，縱軸之和表示該列因素的依賴性大小[6]。由此，得出該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力-依賴度分布圖(見(jiàn)圖2)。

圖2 油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素驅(qū)動(dòng)力-依賴度分布圖

3.6 模型的分析

從油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素的ISM模型可以看出，該模型的建立使影響因素之間的復(fù)雜關(guān)系趨于條理化與層次化，根據(jù)圖1，將4級(jí)影響因素劃分成為表層影響因素、中間層影響因素和深層影響因素：

(1)表層影響因素是對(duì)油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度造成影響最直觀的方面，保證操作平臺(tái)的強(qiáng)度與剛度、防止支承桿在滑模施工過(guò)程中失穩(wěn)、使千斤頂同步頂升以及保證液壓滑模裝置組裝的精度對(duì)其他影響因素有著很高的依賴性，很容易受到其他因素的影響，其中，容易引發(fā)支承桿彎曲失穩(wěn)、液壓千斤頂頂升不同步問(wèn)題的因素最多，是對(duì)滑模施工精度造成影響的最直接因素。

(2)中間層影響因素以及深層影響因素是影響施工精度的根源所在。施工平臺(tái)荷載分布不均、混凝土澆筑出現(xiàn)問(wèn)題、外界溫度不適等各種客觀因素相互作用導(dǎo)致表層影響因素的發(fā)生，最后共同作用造成在施工過(guò)程中滑模的偏差。其中外界溫度的高低有著高驅(qū)動(dòng)力、低依賴性的特點(diǎn)，表明溫度高低會(huì)對(duì)滑模施工精度造成深層次的影響，但卻不易受其他因素的影響。

4 基于AHP的影響因素影響程度分析

上述采用ISM-MICMAC模型對(duì)油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素進(jìn)行了定性分析，把不同的影響因素建立成為關(guān)系明確的結(jié)構(gòu)體系，而采用AHP對(duì)影響因素進(jìn)一步進(jìn)行定量分析，可以得出在實(shí)際工程中不同影響因素對(duì)滑模施工精度影響程度的權(quán)重比，掌握影響施工精度的關(guān)鍵因素，其主要分析步驟是：對(duì)所建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的因素兩兩之間構(gòu)造判斷矩陣并計(jì)算權(quán)重，然后通過(guò)權(quán)重大小對(duì)影響因素進(jìn)行分析[7]。

4.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由表1直接建立油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素體系(U)，U中包含一級(jí)影響因素(A)以及二級(jí)影響因素(B)，如圖3所示。

圖3 油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素體系(U)

4.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

依據(jù)1～9標(biāo)度法，采用專(zhuān)家打分法對(duì)該淺圓倉(cāng)施工管理人員、具有豐富糧倉(cāng)施工理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家、高校教師發(fā)放問(wèn)卷，對(duì)所構(gòu)建的判斷矩陣進(jìn)行打分，最終獲得有效問(wèn)卷5份。

對(duì)所回收的問(wèn)卷，首先利用幾何平均法分別計(jì)算問(wèn)卷表中所構(gòu)建所有判斷矩陣中各要素的相對(duì)權(quán)重。但是，兩兩因素相比較得出的判斷矩陣并不一定是合理的，還需要依據(jù)公式CR=CI/RI、CI=(λmax-n)/(n-1)來(lái)對(duì)判斷矩陣是否一致進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)CR<0.1時(shí)則認(rèn)為這個(gè)判斷矩陣是符合一致性要求的[8]。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，所計(jì)算判斷矩陣均符合一致性要求。

最后，通過(guò)分別計(jì)算各位專(zhuān)家的判斷矩陣，將各份問(wèn)卷所得的權(quán)重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行集結(jié)，然后采用幾何平均法將計(jì)算的權(quán)重均值作為最后所得的結(jié)果。油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素體系(U)的影響因素指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表3。

表3 影響因素指標(biāo)權(quán)重

由表3可知，在油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素體系中，一級(jí)影響因素中的權(quán)重都在0.3左右，其中施工設(shè)施影響因素權(quán)重占比最大，為0.403 9。二級(jí)影響因素中，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過(guò)高或過(guò)低是影響施工精度的最重要因素，所占權(quán)重分別為0.164 9和0.142 7。由此可見(jiàn)，在施工過(guò)程中，保證滑模裝置同步上升以及在極端溫度情況下保證滑模施工的連續(xù)性、可操作性以及施工質(zhì)量等對(duì)于施工精度的重要性。其他影響因素比如油路問(wèn)題、滑模數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)誤差以及施工平臺(tái)荷載分布不均等因素中，管理的重要性以及人的因素對(duì)其影響極大，滑模施工現(xiàn)場(chǎng)“三分滑，七分管”，提高施工管理的水平可以有效保證滑模的施工精度。

5 結(jié) 論

本文創(chuàng)新性地采用ISM-MICMAC以及AHP為研究油脂原料倉(cāng)液壓滑模施工精度影響因素提供了一種新的思路：ISM-MICMAC模型的應(yīng)用從定性角度對(duì)施工精度影響因素進(jìn)行了分析，將各因素之間的邏輯關(guān)系通過(guò)ISM模型的形式直觀表現(xiàn)出來(lái)；而采用AHP定量分析的方法確定了施工精度影響因素體系中每一個(gè)因素的權(quán)重值，得出了復(fù)雜因素的相對(duì)重要性。

(1)應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法對(duì)滑模施工影響因素進(jìn)行區(qū)位劃分、級(jí)位劃分等處理，最終建立了四級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型，使滑模施工精度各影響因素間的邏輯關(guān)系得到了直觀的表達(dá)，結(jié)合MICMAC模型可以看出操作平臺(tái)沒(méi)有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠取⒅С袟U彎曲失穩(wěn)、液壓千斤頂頂升不同步以及滑模裝置組裝不規(guī)范是造成滑模施工過(guò)程中精度控制不佳的最直觀表現(xiàn)形式。

(2)從各因素權(quán)重大小可知，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過(guò)高或過(guò)低是影響施工精度的最重要因素，表明對(duì)該淺圓倉(cāng)滑模相關(guān)人員以及各從業(yè)者來(lái)講，這兩個(gè)因素都是影響滑模施工精度中極度重要的因素，在施工過(guò)程中要著重關(guān)注。

(3)滑模施工專(zhuān)業(yè)特殊性強(qiáng)，并非常規(guī)的施工隊(duì)伍都可以適應(yīng)滑模施工的連續(xù)性作業(yè)、保證施工精度質(zhì)量，所以對(duì)施工隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)性以及對(duì)施工班組的管理、作業(yè)質(zhì)量的自控意識(shí)有著更為嚴(yán)苛的要求。因此，更應(yīng)提高施工勞務(wù)隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)化意識(shí)，做好相關(guān)培訓(xùn)教育，提升作業(yè)能力，作業(yè)人員安排要保證任務(wù)量適度、定崗定員，出現(xiàn)問(wèn)題層層分解責(zé)任、落實(shí)到人，管理人員做好綜合協(xié)調(diào)工作，為做出優(yōu)質(zhì)油脂原料倉(cāng)滑模工程而努力。