基于Gray-AHP 的施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)

楊麗斌YANG Li-bin；張甄涵ZHANG Zhen-han

（①沈陽(yáng)建筑大學(xué)管理學(xué)院，沈陽(yáng) 110168；②遼寧省市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司建筑所，沈陽(yáng) 110000）

0 引言

BIM 的出現(xiàn)給國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的建筑業(yè)帶來(lái)了新的轉(zhuǎn)型方向，施工企業(yè)應(yīng)用BIM 的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題是業(yè)內(nèi)人士研究的BIM 熱點(diǎn)問(wèn)題之一。陳強(qiáng)[1]將BIM 的風(fēng)險(xiǎn)歸為技術(shù)選擇、人力資源、技術(shù)應(yīng)用過(guò)程管理、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及資金投入五個(gè)方面；徐明龍[2]主要從法律、模型數(shù)據(jù)、模型管理上，歸納出BIM 技術(shù)在工程承包應(yīng)用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，并且提出解決對(duì)策。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)有關(guān)施工企業(yè)應(yīng)用BIM風(fēng)險(xiǎn)因素的分析，主要是對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行單一分析，而對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析的較少，忽略了風(fēng)險(xiǎn)之間的程度大小和施工企業(yè)應(yīng)用BIM 本身所處于的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等問(wèn)題。

層次分析法將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成各個(gè)因素，并將與決策有關(guān)的因素分解為目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次。通過(guò)逐層分析確定最低層因素對(duì)于最高層的重要性權(quán)值[3]。該方法具有簡(jiǎn)單、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，可用來(lái)判斷較符合實(shí)際的情況，但同時(shí)該方法的主觀性較強(qiáng)、因素較多時(shí)判斷矩陣的一致性較差。Gray 綜合評(píng)價(jià)，可以通過(guò)生成部分已知信息對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行確切描述和正確認(rèn)識(shí)，且對(duì)統(tǒng)計(jì)條件和樣本數(shù)據(jù)的要求不高，適用于小樣本的計(jì)算與分析。本文主要應(yīng)用了Gray-AHP 方法，該方法可以充分考慮并量化處理隱含的灰色信息，從而可以科學(xué)地、準(zhǔn)確地、全面地去評(píng)價(jià)問(wèn)題。

1 在政府創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下國(guó)內(nèi)BIM 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文選取目前已有典型文獻(xiàn)，通過(guò)文獻(xiàn)綜述法歸納總結(jié)出施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)因素，通過(guò)文獻(xiàn)摘取統(tǒng)計(jì)分析，可以較為集中地認(rèn)為BIM 在應(yīng)用中人員、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律、組織管理風(fēng)險(xiǎn)為主要風(fēng)險(xiǎn)，由此將其設(shè)為五個(gè)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，且在一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)下細(xì)分出16 個(gè)二級(jí)指標(biāo)并用A1、A2、A3…E1、E2、E3 來(lái)表示，根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果，構(gòu)建施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1 所示。

圖1 施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 Gray-AHP 的綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)層次分析法

應(yīng)用層次分析法分析BIM 風(fēng)險(xiǎn)需要按照如下步驟展開(kāi)：建立層次結(jié)構(gòu)模型。構(gòu)建具有目標(biāo)層、難則層和方案層的結(jié)構(gòu)模型。在這個(gè)模型中，復(fù)雜的特評(píng)價(jià)問(wèn)題被分解為若干層次。每一層次的元素均為下一層次的準(zhǔn)則，又是上一層次具體方案。構(gòu)建各層次的判斷矩陣。建立層次結(jié)構(gòu)以后，相關(guān)層級(jí)之間指標(biāo)的隸屬關(guān)系隨之確定，從而可以建立以?xún)蓛杀容^為基本運(yùn)算的判斷矩陣，并進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。計(jì)算矩陣各行元素的乘積mi：

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算wi：

最大特征值λmax：

計(jì)算權(quán)向量并作一致性檢驗(yàn)。通過(guò)判新矩陣計(jì)算持評(píng)價(jià)事物最大特征值及對(duì)應(yīng)特征向量。熱后利用一致性指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，此時(shí)歸一化后的特征向量即為權(quán)內(nèi)量。計(jì)算一致性指標(biāo)CI：

當(dāng)CR＜0.100 時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。計(jì)算指標(biāo)層各因素風(fēng)險(xiǎn)值大小wj：

2.2 施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)灰色聚類(lèi)法

2.2.1 確定灰類(lèi)白化權(quán)函數(shù)

中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)灰評(píng)估法以灰數(shù)的中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)生成為基礎(chǔ)，將聚類(lèi)對(duì)象按幾個(gè)灰類(lèi)進(jìn)行歸納，進(jìn)一步對(duì)同屬于某一灰類(lèi)的評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行優(yōu)劣排序。確定中心點(diǎn)向量U（1，3，5，7，9）分別對(duì)應(yīng)“低、較低、中等、高、較高”并構(gòu)建各灰類(lèi)對(duì)應(yīng)白化權(quán)函數(shù)[4]。

2.2.2 灰色聚類(lèi)評(píng)價(jià)步驟

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)程度測(cè)評(píng)，建立問(wèn)卷用德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查，得到專(zhuān)家（p） 對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的賦值建立，其中dijk為第k 個(gè)專(zhuān)家對(duì)第i 個(gè)指標(biāo)下的第j 個(gè)分指標(biāo)所賦的值。

2.3 綜合聚類(lèi)系數(shù)

將已計(jì)算出的二級(jí)指標(biāo)的總權(quán)重與灰色聚類(lèi)所得出的聚類(lèi)權(quán)向量Rije相乘，根據(jù)第i 個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的灰色聚類(lèi)系數(shù)得出。

3 案例應(yīng)用

某工程實(shí)例由于工程復(fù)雜，工程量大，工程周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，需對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)與分析采用德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查，確定了16 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素占各自類(lèi)別的比例，將16 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)M定為專(zhuān)家問(wèn)卷調(diào)查表，按照既定程序?qū)?zhuān)家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。其中選擇的專(zhuān)家原則為：對(duì)于BIM 應(yīng)用有一定經(jīng)驗(yàn)，了解并熟悉BIM，有多年在實(shí)際工程項(xiàng)目上的工作經(jīng)驗(yàn)。

3.1 確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重

一級(jí)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。二級(jí)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算過(guò)程和一級(jí)權(quán)重計(jì)算相同且都通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，在此不詳細(xì)展開(kāi)。

表1 一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重和一致性檢驗(yàn)

3.2 灰色聚類(lèi)評(píng)價(jià)

以此計(jì)算出剩下15 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的聚類(lèi)權(quán)向量，并建立聚類(lèi)權(quán)矩陣。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

由表2 可知施工企業(yè)應(yīng)用BIM 在5 個(gè)灰類(lèi)聚集的可能性大小分別為，則對(duì)照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定灰類(lèi)，5 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)發(fā)生的可能性大小排序?yàn)椋狠^高風(fēng)險(xiǎn)＞高風(fēng)險(xiǎn)＞中等風(fēng)險(xiǎn)＞較低風(fēng)險(xiǎn)＞低風(fēng)險(xiǎn)。從表中數(shù)據(jù)可知，施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)屬于較高風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化生成第二指標(biāo)，使評(píng)價(jià)更加系統(tǒng)性、具體性和集成性。根據(jù)施工企業(yè)應(yīng)用BIM 的表5 一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重可知，組織管理風(fēng)險(xiǎn)占權(quán)重最大，人員風(fēng)險(xiǎn)較大，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)占較小，法律合同風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重最小。根據(jù)施工企業(yè)應(yīng)用BIM 的表12 項(xiàng)目總風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果匯總可知，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不足＞BIM 工作流程機(jī)制尚未建立＞知識(shí)產(chǎn)權(quán)＞BIM 標(biāo)準(zhǔn)合同示范文本不完善＞收益不明確＞短期投資成本高＞投資回報(bào)周期長(zhǎng)＞管理模式的轉(zhuǎn)變＞行業(yè)業(yè)務(wù)流程轉(zhuǎn)變困難＞業(yè)主主觀意愿缺失＞BIM 專(zhuān)業(yè)人員缺失＞法律責(zé)任界限不明確＞缺乏統(tǒng)一完善的BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)＞BIM 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性＞BIM 信息的儲(chǔ)存安全＞BIM 軟件的共享與兼容能力。

表2 綜合聚類(lèi)系數(shù)

3.4 風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策

針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)因素，根據(jù)目前的風(fēng)險(xiǎn)管理理論可以歸納如下四點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策：

①建立BIM 工作流程機(jī)制。目前國(guó)內(nèi)施工企業(yè)的BIM 工作流程機(jī)制基本上采用的國(guó)外的BIM 工作流程，經(jīng)常會(huì)因?yàn)閲?guó)外的流程不適用于國(guó)內(nèi)的環(huán)境而導(dǎo)致工期延遲、預(yù)算增加等問(wèn)題。就目前局面而言我國(guó)應(yīng)當(dāng)盡快建立適用于本國(guó)的BIM 工作流程機(jī)制，借鑒國(guó)外的BIM 工作流程，結(jié)合國(guó)內(nèi)建筑業(yè)環(huán)境和傳統(tǒng)的工作流程，制定適地適時(shí)的BIM 工作流程機(jī)制更好的推廣施工企業(yè)應(yīng)用BIM。②在法律合同風(fēng)險(xiǎn)中知識(shí)產(chǎn)權(quán)所占比例最高，在16個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)中風(fēng)險(xiǎn)值占其第三。BIM 模型在產(chǎn)生的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生新產(chǎn)品或者施工技術(shù)信息。在一個(gè)項(xiàng)目中必然會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)資源，如果項(xiàng)目參與方?jīng)]有保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)就可能造成數(shù)據(jù)的泄露。在這一方面相關(guān)部門(mén)可以加強(qiáng)制度保護(hù)個(gè)人和企業(yè)的數(shù)據(jù)資源，同時(shí)設(shè)立一個(gè)檢查BIM 數(shù)據(jù)的部門(mén)，將盜用他人的BIM 數(shù)據(jù)的個(gè)人和企業(yè)加入到黑名單中。③在經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)中可以以“空間控制設(shè)計(jì)”，在前期將設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入BIM 軟件，查看建筑結(jié)構(gòu)是否合理可行。盡早查看設(shè)計(jì)圖紙的不合理之處，解決設(shè)計(jì)部門(mén)“憑空而起”的現(xiàn)狀。及時(shí)高效地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行修改，為后期可能出現(xiàn)的成本資金、工期進(jìn)度、人員調(diào)度問(wèn)題減少不必要的索賠。④加強(qiáng)業(yè)主對(duì)使用BIM 的意愿。由于BIM本身具有“收益不明確”“投資回報(bào)周期長(zhǎng)”等風(fēng)險(xiǎn)，容易使業(yè)主對(duì)BIM 產(chǎn)生消極的抵觸心理。消除的方法之一，可以讓業(yè)主了解到BIM 技術(shù)帶來(lái)的收益與優(yōu)勢(shì)，讓業(yè)主體會(huì)到使用BIM 技術(shù)的“得”＞“失”，可以結(jié)合成功的案例以及經(jīng)濟(jì)效益，也可以在一個(gè)項(xiàng)目中先小規(guī)模的使用BIM 技術(shù)。同時(shí)可以進(jìn)行政策上的鼓勵(lì)如減少BIM 企業(yè)的部分稅收或者對(duì)使用BIM 的項(xiàng)目進(jìn)行資金獎(jiǎng)勵(lì)等。

4 結(jié)論

在國(guó)內(nèi)施工企業(yè)應(yīng)用BIM 仍然處于不成熟階段，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。本文對(duì)施工企業(yè)應(yīng)用BIM 的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了合理的評(píng)價(jià)，同時(shí)也構(gòu)建出施工企業(yè)應(yīng)用BIM 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，主要從人員、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律合同、組織管理五個(gè)方面及16 個(gè)二級(jí)指標(biāo)，提出Gray-AHP 的綜合評(píng)價(jià)模型用于評(píng)價(jià)施工企業(yè)應(yīng)用BIM 的風(fēng)險(xiǎn)程度。

企業(yè)應(yīng)用BIM 促進(jìn)建筑行業(yè)信息化發(fā)展的同時(shí)，也需注重協(xié)同獲利。BIM 作為一個(gè)共享的平臺(tái)，它不僅是技術(shù)上的革新還是施工上管理的合作模式、處理問(wèn)題視角和方法的轉(zhuǎn)變，從二維到多維，結(jié)合進(jìn)度管理的四維、結(jié)合資金流的五維，在使用的同時(shí)也需要和項(xiàng)目特性相匹配，以BIM 技術(shù)作為依托，減少或解決中國(guó)建筑業(yè)長(zhǎng)期以往用經(jīng)驗(yàn)處理工程經(jīng)濟(jì)、組織管理、法律法規(guī)等的問(wèn)題。借助BIM的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性為工程參與各方創(chuàng)造一個(gè)合理優(yōu)化的工作環(huán)境和管理模式。