基于“物理-事理-人理”理論的智慧工地數字化技術采納影響因素研究

摘要：為促進建筑行業與信息行業的雙向賦能，實現智慧工地數字化技術全面推進，基于相關文獻及智慧工地數字化技術采納現狀，利用“物理-事理-人理（Wuli-Shili-Renli，WSR）”理論確定20個影響因素，應用DEMATEL-ISM方法分析各影響因素的重要程度及其層級關系。結果表明，政府激勵政策是影響數字化技術采納的根本影響因素，是控制智慧工地數字化技術采納的重要抓手。根據研究結果提出針對性建議，旨在提高智慧工地數字化技術采納意愿。

關鍵詞：數字化技術；智慧工地；“物理-事理-人理”理論；DEMATEL-ISM；影響因素

0 引言

黨的二十大報告提出，“加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合”^[1]，指明了建筑業數字化轉型新方向。2022年，住房和城鄉建設部發布《“十四五”建筑業發展規劃》，明確“十四五”時期我國要初步形成建筑業高質量發展體系框架，建筑工業化、數字化、智能化水平大幅提升，智能建造與新型建筑工業化協同發展的政策體系和產業體系基本建立^[2]。智慧工地是借助先進的信息技術，實現對建筑施工過程的高效管理和控制，提升工程質量和安全水平，降低工程成本和風險，提高施工效率和管理水平的創新性智能化管理模式。智慧工地是數字化技術的重要載體。在建筑企業數字化轉型的背景下，建筑規模和施工難度不斷提升，傳統的施工技術和方案逐漸被淘汰，新興的數字化技術為建筑業可持續發展提供了新契機^[3]。盡管我國主管部門開展了多批數字化轉型城市試點工作，但智慧工地數字化技術采納情況仍沒有達到預期效果^[4]。因此，進一步推動智慧工地數字化技術采納，是實現我國建筑工業化、智能化、數字化的關鍵。

當前，智慧工地及數字化技術已成為學術界廣泛探討與深入研究的熱點話題。江文化等^[5]認為，數字化技術的廣泛應用能夠顯著提升建筑企業在數字化時代背景下生存與發展的能力，進而驅動業務層面的深度優化、創新探索與結構重構，推動建筑行業的升級和創新發展。但現如今建筑業仍面臨缺乏數字化專業人才、基礎設施信息化水平低、數據孤島等困境。李偉等^[6]認為，智慧工地數字化技術應用不應大而全，而應讓項目管理人員主動、高效地利用數據為生產提質增效。周振國等^[7]認為，亟須加強施工現場的信息化、智能化、智慧化管理。徐友全等^[8]認為智慧工地相關技術的研發等過程會產生大量費用，影響企業對數字化技術的采納意愿。賈美姍等^[9]通過建立智慧工地建設影響因素ISM層次結構，發現政府通過資金獎勵、誠信加分、投標加分及優先評選等獎勵扶持政策推進建設的效果較好。薛松等^[10]通過構建ISM模型和TOE-UTAUT模型，得出核心技術成熟度、現場軟硬件設施、產需匹配度和物料設備智能化管理是影響智慧工地發展的直接因素。楊宏健^[11]認為，現階段智慧工地的組織結構和人崗匹配的合理性欠佳、管理手段落后，阻礙了數字化技術的推進。

目前，針對智慧工地數字化技術采納的研究多以智慧工地建設影響因素為主，缺乏將數字化技術作為獨立研究對象的研究；研究理論與視角多以社會、環境、技術為主，缺乏對“人”這一關鍵采納主體的研究。鑒于此，本文基于WSR理論，在關注技術層面的物理問題的同時，注重事理和人理的考量，系統地梳理和識別智慧工地數字化技術采納影響因素，運用DEMATEL-ISM方法分析各因素間的影響程度，制定具體可行的解決方案，以期為智慧工地數字化技術采納推廣提供建議。

1 基于WSR理論的智慧工地數字化技術采納影響因素識別

1.1 WSR理論

“物理-事理-人理（Wuli-Shili-Renli，WSR）”理論由中國學者顧基發與朱志昌于1994年共同提出。具體而言，“物理”聚焦于客觀事物的本質及其運行規律，涵蓋處理問題時所需遵循的方式、方法、規則與標準，其核心分析對象是外在的客觀世界及資源條件；“事理”側重于事物的內在機制與管理智慧，其分析框架適用于系統、組織、機構等復雜結構的運作與管理；“人理”強調社會運行的深層規律及人際關系的微妙互動，通過道德倫理、思維科學等工具，對個體行為、群體動態及人際關系進行深刻剖析。三者相輔相成，共同構成WSR理論解決復雜問題的綜合框架，適用于智慧工地數字化技術采納影響因素研究。

本文嚴格遵循WSR理論的六大核心步驟——“明確目標意圖、設定具體目標、深入分析調查、精心構造策略、審慎選擇方案、最終實現構想”^[14]，并將關系協調作為貫穿整個過程的核心理念，實現對影響因素多維度、多層次、跨主體的全面識別。

1.2 智慧工地核心數字化技術

通過對文獻、政策資料的全面收集和對智慧工地的實地調研，發現智慧工地數字化技術主要應用于安全把控、風險把控和進度把控三個方面，主要包括物聯網、建筑信息模型、人工智能、自動化施工及穿戴設備四大類技術。經過梳理及篩選，最終得到現行的智慧工地核心數字化技術及設備，見表1。

1.3 影響因素識別

本文參考鄧辛的三角測量法^[17]，通過文獻檢索、素材搜集、實地調研三種方式收集文本資料，確保研究資料的多樣化。

（1）以中國知網（CNKI）數據庫為檢索源，通過頭腦風暴法設計相關主題組合檢索詞，以2014年1月—2024年7月為時間區間，進行相關中文文獻的檢索及追溯。

（2）以北大法寶數據庫、Google、Bing、百度等主流搜索引擎為檢索源，搜集2014年1月—2024年4月智慧工地相關政策文件、智慧工地數字化核心技術、訪談報告、新聞媒體報道等素材。

（3）通過實地調研走訪智慧工地試點地區數字化技術采納現狀，深入了解智慧工地數字化技術采納面臨的問題。

基于上述三種方式搜集到的文本資料，邀請6名施工企業高層管理人員、3名技術專家開展半結構化訪談^[18]，對影響因素進行合并處理，去除冗余項，補充遺漏的關鍵點，在WSR理論基礎上進行歸類，最終得到以物理、事理、人理三大類為一級指標和20個二級指標的影響因素，智慧工地數字化技術采納影響因素見表2。

2 基于DEMATEL-ISM的研究過程

2.1 構建DEMATEL模型

決策實驗室分析法（Decision-making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）是一種系統科學的方法論，其通過運用圖論和矩陣工具，計算每個要素對其他要素的影響度和被影響度。基于計算結果，進一步得出每個要素的中心度和原因度，從而得到各個要素之間的因果關系^[19]。

2.1.1 構建直接影響矩陣

本文將智慧工地數字化技術采納影響因素分為物理、事理、人理三個維度，共20個影響因素。以表2為基礎，制作調查問卷，共邀請9名參與智慧工地項目建設并具有10年以上工作經驗的從業人員和3名在建設項目領域發表過多篇高水平文章的高校教師對智慧工地數字化技術采納過程中各影響因素之間的影響強度進行評分。使用0、1、2、3、4，分別代表因素W_i、S_i、R_i對因素W_j、S_j、R_j的影響程度，即W_ij=0、1、2、3、4，分別代表無影響、較小影響、中等影響、較大影響、非常大影響。完成專家評分表的收集工作后，采用平均法并進行四舍五入，得到智慧工地數字化技術采納的直接影響矩陣A，即

A=0W₂₁…R_n1W₁₂0…R_n2R_1nR_2n…0

2.1.2 構建規范化直接影響矩陣

本文采用行和最大值法構建規范化直接影響矩陣。將直接影響矩陣A的每一行進行求和并取其中的最大值，再將直接影響矩陣A中所有元素除以最大值，得到規范化直接影響矩陣B，公式如下

B=w_ijmax（∑nj=1w_ij）

2.1.3 構建綜合影響矩陣

綜合影響矩陣體現矩陣中各元素間的影響綜合效應，對規范化直接影響矩陣B進行極限處理，可得到綜合影響矩陣E，公式如下

E=（B+B²+…+B^k）=∑nk=1B^k=B（I-B）^-1

2.1.4 計算影響度、被影響度、中心度和原因度

影響度指矩陣中各行之和，表示各行要素對其他所有要素的綜合影響值，記作D_i，公式如下

D_i=∑ni=1x_ij（i，j=1，2，…，n）

被影響度指矩陣中各列之和，表示各列要素對其他所有要素的綜合影響值，記作C_i，公式如下

C_i=∑nj=1x_ij（i，j=1，2，…，n）

中心度表示因素在評價體系中的位置及其所起作用的大小，某要素的中心度為其影響度與被影響度之和，記作M_i，公式如下

M_i=D_i+C_i

原因度由某要素的影響度和被影響度相減得到，記作R_i，公式如下

R_i=D_i-C_i

2.2 構建ISM模型

解釋結構模型（Interpretative Structural Modeling，ISM）是一種系統工程研究方法，通過數學和拓撲分析，將系統內部因素按照其相互關系和影響程度進行分層，形成直觀的層次結構，從而揭示系統內部各因素之間的層次結構和相互關系^[20]。

2.2.1 構建整體影響矩陣

整體影響矩陣F等于綜合影響矩陣E與單位矩陣I相加。公式如下

F=E+I

2.2.2 構建可達矩陣

確定閾值λ=0.34。通過計算得到可達矩陣G，公式如下

G_ij=0，f_ijlt;λ1，f_ij≥λ（i，j=1，2，…，n）

2.2.3 構建多級遞階結構模型

從可達矩陣G中選取第G_i行，并將此行中所有元素為1的列集合，即可得到可達集，記作H_i。同樣，選取第G_j列，并將此列中所有元素為1的行集合，即可得到先行集，記作J_j。取可達集H_i和先行集J_j的交集，即可得到共同集，記作K_i。根據對可達集、先行集和共同集的分析結果，以H_i=J_i為原則，對20個影響因素進行層次劃分，進而得到智慧工地數字化技術采納影響因素多級遞階結構模型。

2.3 結果分析

2.3.1 影響因素中心度與原因度

根據DEMATEL模型的具體計算過程，得到各影響因素DEMATEL結果，見表3。20個智慧工地數字化技術采納影響因素中，原因因素共10個。其中，政府相關激勵政策W₁、施工企業規模S₇、施工作業人員數字化培訓教育水平及成效R₆這3個因素的影響度和中心度都較高，且影響度位列前三，說明對智慧工地數字化技術采納的其他影響因素均有較高程度影響。深入分析可知，政府相關激勵政策為數字化技術的采納提供了政策導向、資金支持和標準規范；施工企業規模決定了其資源投入、市場競爭力及規模效應；施工作業人員數字化培訓教育水平及成效則是確保新技術有效落地、提升施工效率與安全性的關鍵。三者共同構成了推動智慧工地數字化技術采納的核心動力，相關部門需重點關注以上3個因素。

結果因素共有10個。其中，應用數字化技術的經濟效益W₆、應用數字化技術的安全管理效益W₇、建設單位對數字化技術的認可程度S₄、施工單位對數字化技術的認可程度S₅這4個因素的被影響度與中心度位列前四，說明它們容易被其他因素影響，相關部門應加強對這些因素的關注。

根據表3，繪制智慧工地數字化技術采納影響因素因果關系圖（圖1）。通過圖1，可以更加直觀清晰地區分原因因素與結果因素。距離原點越遠的影響因素，其中心度值越大，排名越高，重要性越大，反之亦然。

由圖1可知，智慧工地數字化技術采納影響因素聚集為四大類，第一類為強原因因素（右上方），這類因素對智慧工地數字化技術采納有顯著影響，且對其他結果型因素有較大影響；第二類為弱原因因素（左上方），這類因素對智慧工地數字化技術采納也具有重要影響，對其他結果型因素也有一定影響；第三類為弱結果因素（左下方），這類因素是其他原因型因素綜合作用的結果，對智慧工地數字化技術采納有一定的影響；第四類是強結果因素（右下方），這類因素同樣是其他原因因素綜合作用的結果，但是對智慧工地數字化技術采納具有非常重要的影響。

2.3.2 影響因素層級劃分

通過計算得到智慧工地數字化技術采納各影響因素層級劃分（表4），其共劃分為6個層級，分別是頂層、次頂層、中間層、次底層、底層和最底層。

按照ISM層級劃分的規則，將6個層級劃分為三個部分，分別為直接影響因素、間接影響因素和根本影響因素。

直接影響因素（L₁），位于頂層，只受其他因素影響并能夠直接影響智慧工地數字化技術采納。

間接影響因素（L₂～L₄），位于次頂層、中間層和次底層，在直接影響因素與根本影響因素之間，既受根本因素影響的影響，又對直接影響因素產生影響，起到承上啟下的關鍵作用。

根本影響因素（L₅～L₆），位于底層和最底層，對上層因素都產生影響，對智慧工地數字化技術采納起到至關重要的作用。

2.3.3 多層級遞階結構模型

基于各影響因素層級劃分結果，構建多級遞階結構模型，如圖2所示。

3 對策與建議

基于DEMATEL-ISM模型的結果，結合智慧工地數字化技術采納現狀和WSR理論，提出以下對策建議。

3.1 完善激勵政策，引導與扶持并行

從物理維度分析，政府作為智慧工地數字化技術采納的重要推動者，其激勵政策在促進智慧工地數字化技術普及和應用中發揮著至關重要的作用。首先，政府應出臺并完善一系列優惠政策，包括財政補貼、稅收減免等，以減輕施工企業在智慧工地數字化技術應用初期的經濟負擔；其次，政府應通過制定智慧工地數字化技術的安全標準、技術標準和數據交換標準等，為智慧工地數字化技術建設提供明確的指導和依據，確保智慧工地數字化技術的兼容性和互操作性，避免出現信息孤島；最后，政府應加強與高校、科研機構的合作，推動智慧工地數字化技術創新研發，為行業發展注入新活力。

3.2 擴大企業規模，提升專業性

從事理維度分析，施工企業作為智慧工地數字化技術應用的主體，其規模和專業性對智慧工地數字化技術采納具有重要影響。首先，施工企業應在資金和技術支持下合理擴大規模，與同需求的企業以聯合體形式尋求共同進步，提高市場競爭力和品牌影響力；其次，施工企業應加強內部管理，提高運營效率和管理水平，為智慧工地數字化技術采納提供有力的組織保障；最后，施工企業應積極推動專業化發展，通過引進和培養數字化技術復合型人才，建立完善的人才儲備庫和培訓體系，為智慧工地數字化技術采納提供有力的人才支持。

3.3 提升數字化培訓教育水平，增強工人意識

從人理維度分析，施工作業人員是智慧工地數字化技術的直接參與者，對他們進行數字化培訓教育是智慧工地數字化技術順利實施和高效運行的關鍵。首先，應全面、系統地設計培訓內容，使施工作業人員能夠熟練掌握數字化技術的操作方法和技巧；其次，采用線上培訓、線下實操、模擬演練相結合的培訓方式，不僅可以突破時間和空間的限制，隨時隨地學習，還可以讓施工作業人員體驗數字化技術的應用，提高培訓效果；最后，在培訓過程中注重培養施工作業人員的安全意識。通過案例分析、安全教育等方式，讓施工作業人員充分認識到智慧工地數字化技術在保障施工安全方面的重要作用。

4 結語

本文基于WSR理論，從物理、事理、人理三個維度對智慧工地數字化技術采納影響因素進行分析。根據DEMATEL模型得出各影響因素間的影響度和中心度；運用ISM模型繪制多級遞階系統，分析各影響因素的層級劃分，并將影響因素劃分為根本影響因素、間接影響因素和直接影響因素。研究表明，政府激勵政策是最具影響力的根本因素，是控制智慧工地數字化技術采納的重要抓手。該研究結果可為加快推進智慧工地數字化技術采納提供參考，有助于我國建筑施工企業數字化轉型。

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收稿日期：2024-08-06

作者簡介：

張琳（1982—），女，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：建筑企業數字化轉型。

于浩然（通信作者）（2000—），男，研究方向：建筑企業數字化轉型。

賀家睿（2000—），男，研究方向：綠色建筑、城市綠色轉型。

楚冰潔（2002—），女，研究方向：智慧社區建設。

李冰冰（2001—），女，研究方向：可持續建造與投融資。