銅銦鎵硒光伏建筑一體化工程施工質(zhì)量控制研究*

摘要：目前，國內(nèi)光伏建筑一體化工程尚處于發(fā)展初期，相關(guān)的規(guī)范要求和施工經(jīng)驗較為缺乏。隨著國家對光伏建筑一體化工程的支持與倡導(dǎo)，光伏建筑行業(yè)迎來井噴式發(fā)展，施工質(zhì)量控制變得愈發(fā)重要。通過文獻研究和工程實例分析，總結(jié)出光伏建筑一體化工程施工特點。采用排列圖法對某光伏建筑示范工程出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題進行重要度分析，得出主要施工質(zhì)量問題。基于灰色關(guān)聯(lián)度法識別出主要施工質(zhì)量問題的關(guān)鍵影響因素，對其采用KJ法進行歸納，總結(jié)主要施工質(zhì)量問題的成因。從事前、事中、事后三階段提出適用于光伏建筑一體化工程施工質(zhì)量控制對策，旨在為此類工程質(zhì)量管控提供借鑒。

關(guān)鍵詞：光伏材料；光伏建筑一體化；質(zhì)量控制

0引言

在“雙碳”目標(biāo)背景下，隨著銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）等新型光伏材料的發(fā)展，全覆蓋式光伏建筑一體化（BIPV）迎來快速發(fā)展期[1]。銅銦鎵硒光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）最大的特點就是將CIGS光伏組件作為建筑幕墻圍護材料完全覆蓋建筑表面，讓光伏電池組件與建筑融為一體[2]。因此，在光伏建筑一體化工程施工質(zhì)量管控過程中，要充分考慮建筑圍護工程、光伏發(fā)電工程兩方面的施工質(zhì)量控制。傳統(tǒng)的建筑幕墻工程和分布式光伏發(fā)電工程施工質(zhì)量管控方案之間存在難以兼容的問題，需要探索適用于一體化工程的施工質(zhì)量控制措施，以提升此類工程的質(zhì)量管理水平。

目前，光伏建筑一體化尚處于發(fā)展初期[3]，國內(nèi)外針對其工程施工質(zhì)量管理的研究相對較少。為鼓勵光伏建筑行業(yè)發(fā)展，我國各省市相繼出臺了光伏建筑一體化鼓勵政策，相關(guān)項目紛紛開工建設(shè)。這使得光伏建筑一體化工程的技術(shù)人員和施工人員著重關(guān)注工程建設(shè)，而忽視其經(jīng)驗整理，相關(guān)的理論和實踐應(yīng)用研究也較為匱乏，以至于光伏建筑一體化行業(yè)整體施工質(zhì)量水平有待提高。如何通過質(zhì)量管控手段，對工程潛在的質(zhì)量風(fēng)險和控制點進行有效管理，提升工程施工質(zhì)量水平，已成為光伏施工企業(yè)亟待解決的問題。

據(jù)此，本文將結(jié)合CIGS-BIPV工程的特點，以實際項目為依托，探索適用于一體化工程的施工質(zhì)量控制對策，以期為光伏建筑一體化工程施工質(zhì)量管控提供借鑒。

1CIGS-BIPV工程施工質(zhì)量問題分析

1.1CIGS-BIPV工程簡介及特點

CIGS光伏幕墻體系類似于雙層呼吸式幕墻系統(tǒng)[4]，主要由建筑的圍護墻體、光伏電氣系統(tǒng)、保溫層、空氣通風(fēng)層、CIGS光伏外墻層等部分組成。

CIGS-BIPV工程將CIGS光伏組件作為幕墻材料，使光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑物完美融合。光伏幕墻工程的施工質(zhì)量直接影響到建筑物整體安全和穩(wěn)定。光伏建筑工程施工涉及幕墻、光伏發(fā)電、防水等交叉作業(yè)[5]，不同專業(yè)工序間相互銜接、新材料廣泛應(yīng)用，對施工人員專業(yè)素質(zhì)提出更高要求。此外，技術(shù)方案不成熟、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不明確等問題，使得工程質(zhì)量管控更加復(fù)雜。

1.2某建筑示范工程概況及其主要施工質(zhì)量問題

本文旨在深入研究CIGS-BIPV工程主要施工質(zhì)量問題的成因并提出針對性的質(zhì)量控制對策。以某建筑示范工程為例，通過查閱該工程的施工記錄和竣工檔案，并對照《建筑銅銦鎵硒薄膜光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 630—2019），進行工程質(zhì)量問題重要度分類[6]。CIGS-BIPV示范工程施工質(zhì)量問題匯總見表1。

對整理出的示范工程施工質(zhì)量問題發(fā)生頻數(shù)，采用排列圖法進行主次分析。其中，累計頻數(shù)0～80%定為主要問題，進行重點管理；80%～90%區(qū)間為次要問題，作為次重點管理；90%～100%區(qū)間為一般問題，進行常規(guī)管理[7]。

以建筑圍護系統(tǒng)質(zhì)量問題中的主控項目為例，采用排列圖法分析。建筑圍護系統(tǒng)主控項目質(zhì)量問題排列如圖1所示。

經(jīng)分析得出，建筑圍護系統(tǒng)主控項目質(zhì)量問題中頻率在［0，80%］是光伏構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)連接或支撐強度不合格、防火消防不滿足要求，這兩項問題定為建筑圍護系統(tǒng)質(zhì)量問題中主控項目的主要質(zhì)量問題[8]。

綜上，采用排列圖法對所有項目進行主次分析，得出工程施工主要質(zhì)量問題共8種。工程主要施工質(zhì)量問題匯總表見表2。

2CIGS-BIPV工程主要施工質(zhì)量問題成因分析

首先，通過專家訪談和文獻分析方法，找出主要質(zhì)量問題的潛在影響因素；其次，基于灰色關(guān)聯(lián)度法定量分析得到工程質(zhì)量關(guān)鍵影響因素；最后，采用KJ法對關(guān)鍵影響因素進行歸納總結(jié)得出質(zhì)量問題成因。

2.1采用“5M1E”分析法得出主要質(zhì)量問題的影響因素

以光伏構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)連接或支撐強度不合格質(zhì)量問題為例。通過專家訪談和文獻分析，基于“5M1E”法得出該問題的影響因素[9]。光伏構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)連接或支撐強度不合格問題影響因素識別匯總見表3。

對于其他7項主要施工質(zhì)量問題，采用同樣的分析方法，得出對應(yīng)問題的影響因素。

2.2基于灰色關(guān)聯(lián)度得出關(guān)鍵影響因素

通過專家訪談初步識別出主要施工質(zhì)量問題的影響因素清單[10]。在此基礎(chǔ)上，采用灰色關(guān)聯(lián)度法對影響因素進行定量分析，得出關(guān)鍵影響因素進行深入研究?；疑P(guān)聯(lián)分析理論主要用于“小樣本、貧信息、不確定性”系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)分析，其適用于對識別出的影響因素進行權(quán)重分析[11]。

邀請5位專家對影響因素打分，挑選出最大的判斷權(quán)重作為參考數(shù)列，代入公式計算出權(quán)重的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大說明相對應(yīng)的因素越重要[12]。具體分析步驟如下：

（1）專家打分，選出參考數(shù)列。設(shè)有m個專家同時對n個指標(biāo)進行權(quán)重判斷，得到權(quán)重的判斷數(shù)列為

X1= （x1（1），x1（2），…，x1（m））

X2= （x2（1），x2（2），…，x2（m））

Xn = （xn（1），xn（2），…，xn（m））

從X1，X2，…，Xn中選出最大權(quán)重評價值，作為“公共”參考權(quán)重數(shù)列X0，X0=（x0（1），

x0（2），…，x0（m））計算關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度

（2）計算關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度。根據(jù)X0和X1，X2…，Xn利用下式求出關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi（k）和關(guān)聯(lián)度γi

式中，x0（k），x1（k），…，xi（k）為上文得出的“公共”參考數(shù)列；ρ為分辨系數(shù)，一般取ρ=0.5[13]

計算決策指標(biāo)權(quán)重值，公式如下

各個數(shù)列的關(guān)聯(lián)度γi 越大說明越相似，其重要程度越高[14]。

（3）確定指標(biāo)歸一化主觀權(quán)重值ωi。

光伏構(gòu)件與建筑主體連接或支撐強度不合格質(zhì)量問題影響因素權(quán)重評分表見表4。

由表4可知，最大權(quán)重為0.3，故參考序列為X0=（0.3，0.3，0.3，0.3，0.3）

參考序列和比較序列的相對差值矩陣A為

代入式（1）～式（2）中求關(guān)聯(lián)度，得γ1=0.411，γ2=0.542，γ3=0.436，γ4=0.358，γ5=0.690，γ6=0.620，γ7=0.457，γ8=0.377，γ9=0.375。

代入式（3）確定主觀權(quán)重值可得“光伏構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)連接或支撐強度不合格”問題的質(zhì)量影響因素權(quán)重系數(shù)分別為ω1=0.096，ω2=0.127，ω3=0.102，ω4=0.084，ω5=0.162，ω6=0.145，ω7=0.107，ω8=0.088，ω9=0.088。

最后，基于定量分析結(jié)果并綜合專家組意見，選取問題中權(quán)重系數(shù)大于0.120 的影響因素作為“光伏構(gòu)件與建筑主體結(jié)構(gòu)連接或支撐強度不合格”問題的關(guān)鍵影響因素。

其他7項主要施工質(zhì)量問題，采用同樣方法。識別出工程主要施工質(zhì)量問題的關(guān)鍵影響因素共20項，關(guān)鍵質(zhì)量影響因素匯總見表5。

得出結(jié)論后對評分專家進行回訪，得到的反饋結(jié)果基本符合他們預(yù)期。證明采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，結(jié)果具有一定的科學(xué)性。

2.3施工關(guān)鍵影響因素原因總結(jié)并歸納

對表5分析出的20項關(guān)鍵影響因素，采用KJ法進行歸納總結(jié)，得出工程施工質(zhì)量問題的具體原因。經(jīng)分析共計得到8項造成工程施工質(zhì)量問題的原因，分別為：光伏建筑一體化管理不明確、分包選擇失誤、管理人員能力不足、組織分工差、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不完善、技術(shù)交底不明確、工序質(zhì)量控制不嚴(yán)、招采管理不當(dāng)。

其中，“光伏建筑一體化管理不明確”為現(xiàn)階段造成工程施工質(zhì)量問題的最主要原因。

3CIGS-BIPV工程施工質(zhì)量控制對策研究針對工程施工質(zhì)量問題的原因，從事前、事中和事后三個階段分別提出相對應(yīng)的質(zhì)量管控對策，提高工程的質(zhì)量管控水平。

3.1工程施工質(zhì)量事前控制措施

事前質(zhì)量問題主要原因包括：光伏建筑一體化管理不明確、分包選擇失誤、管理人員能力不足、組織分工差、技術(shù)交底不明確5項。針對事前質(zhì)量問題的原因，提出以下相應(yīng)控制措施：

（1）建立光伏建筑一體化管理制度。首先，明確一體化工程要求，包括“三同時”要求、美學(xué)要求、技術(shù)要求；其次，企業(yè)應(yīng)在現(xiàn)行建筑工程管控流程的基礎(chǔ)上，將光伏建筑工程管理內(nèi)嵌到流程中，以實現(xiàn)“三同時”要求；最后，將銅銦鎵硒光伏建筑工程納入主體建筑工程管理，以實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、同步設(shè)計、同步施工、同時投入使用的目標(biāo)。

（2）基于層次分析法（AHP），采用定性和定量相結(jié)合的方法[15]，對分包商能力進行評價，建立專業(yè)工程分包商的選擇決策模型[16]。工程施工分包商選擇決策模型如圖2所示。

（3）建立員工培訓(xùn)考核制度，提高管理人員質(zhì)量意識。針對管理人員、作業(yè)人員每周定期開展培訓(xùn)，定期進行考核結(jié)果并公示，激勵員工提升施工質(zhì)量管控水平。

（4）優(yōu)化建立質(zhì)量管理組織架構(gòu)。從施工單位抽調(diào)專業(yè)人員組成質(zhì)量管理小組，由質(zhì)量小組全面負責(zé)各專業(yè)分部工程的質(zhì)量管理工作，提高一體化工程質(zhì)量管理水平。工程質(zhì)量管理組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（5）嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)交底制度。對現(xiàn)有的技術(shù)交底流程進行優(yōu)化，增加現(xiàn)場交底、現(xiàn)場監(jiān)督環(huán)節(jié)。提高安裝工人技術(shù)水平，及時發(fā)現(xiàn)施工偏差，減少施工錯誤。優(yōu)化的技術(shù)交底流程如圖4所示。

3.2工程施工質(zhì)量事中控制措施

事中質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分別為工序質(zhì)量控制不嚴(yán)和質(zhì)量保證措施不健全。針對事中質(zhì)量問題的原因，提出以下控制措施：

（1）建立并完善施工質(zhì)量保證措施。包括但不限于施工圖審查制度、設(shè)備材料管理規(guī)范、施工規(guī)范、過程動態(tài)檢查制度、采購保證、質(zhì)量考核獎懲辦法等。

（2）運用動態(tài)控制原理加強項目工序的質(zhì)量控制。動態(tài)控制原理如圖5所示。

3.3工程施工質(zhì)量事后控制措施

事后質(zhì)量原因主要為相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不完善和招采管理不當(dāng)。針對事后質(zhì)量問題原因，分別提出以下控制措施：

（1）建立工程評價體系。包括項目規(guī)劃與設(shè)計質(zhì)量評價、工程施工質(zhì)量評價以及工程質(zhì)量后評價。通過復(fù)盤工程全過程的質(zhì)量管理情況，及時對現(xiàn)有質(zhì)量管控措施進行優(yōu)化提升，有效保障工程施工質(zhì)量。

（2）優(yōu)化工程招采流程并建立質(zhì)量保證體系。優(yōu)化后的采購流程及質(zhì)量保證體系如圖6所示。

4結(jié)語

銅銦鎵硒光伏建筑一體化工程是將銅銦鎵硒光伏組件作為建筑材料，應(yīng)用到建筑圍護系統(tǒng)中與建筑融為一體。本文以某建筑示范工程為研究對象進行探究。得出主要結(jié)論有以下三點：

（1）總結(jié)銅銦鎵硒光伏建筑一體化工程施工特點。為深入研究此類工程主要質(zhì)量問題的成因，對某建筑示范工程項目進行施工質(zhì)量調(diào)研，匯總梳理出施工質(zhì)量數(shù)據(jù)。采用排列圖法進行主次分析得出8種主要施工質(zhì)量問題。

（2）對8種主要施工質(zhì)量問題采用定性和定量分析方法，歸納出一體化工程施工過程中造成質(zhì)量問題的主要因素共20項。然后，利用親和圖法對這些因素的特征提煉總結(jié)，得出8項造成此類工程施工質(zhì)量問題的原因，并識別出“光伏建筑一體化管理不明確”為現(xiàn)階段造成此類工程施工質(zhì)量問題的主要原因。

（3）針對質(zhì)量問題的成因，從事前、事中和事后三個階段提出相應(yīng)質(zhì)量控制措施。

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收稿日期：2024-11-15

作者簡介：

包彬彬（1992—），男，工程師，研究方向：管理科學(xué)與工程。

鐘春仁（1985—），男，高級工程師，副總經(jīng)理，研究方向：管理科學(xué)與工程。

王攀（通信作者）（1991—），女，博士，講師，財務(wù)管理副系主任，研究方向：企業(yè)管理。

*基金項目：臺州學(xué)院人才科研啟動項目（2022RC027）。