隋國暉 王志皓

摘要：為保證管線綜合優(yōu)化方案的科學(xué)性及合理性，本文針對(duì)管線綜合布局細(xì)節(jié)處理方面的欠缺，設(shè)計(jì)了基于BIM的管線綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。管線綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建遵循科學(xué)性、可行性、綜合性的原則，考慮空間合理性、綜合工程量、施工難易度、人體舒適度等四大影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建。并針對(duì)管線綜合布控中權(quán)重難以確定的問題，分別采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)管線綜合排布方案進(jìn)行優(yōu)化評(píng)價(jià)，以找到最優(yōu)管線綜合布置方案。

關(guān)鍵詞：管線綜合;BIM模型;評(píng)價(jià)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0202-02

0 引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的建筑管線綜合布控越來越趨向于智能化。近幾年來我國的專家學(xué)者對(duì)于管線綜合布控方面的研究水平有了很大的提升，和國際高水平建筑管線綜合布控之間的差距越來越小，但是在管線優(yōu)化的細(xì)化處理上還存在著一定差距。綜上所述，針對(duì)建筑物的管線綜合優(yōu)化方案評(píng)價(jià)研究是很有必要的。

1 建筑信息模型（BIM）技術(shù)

建筑信息模型是一種新型技術(shù)。它以實(shí)際工程為背景，圍繞各個(gè)信息數(shù)據(jù)并將之建立為三維模型。它擁有建筑物的全部信息?？梢赃\(yùn)用在建筑項(xiàng)目可行性研究、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營維修、拆除等各個(gè)階段，以達(dá)到提高效率，節(jié)約成本，縮短工期的效果[1]。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)理論基礎(chǔ)的構(gòu)建原則

為了保證管線綜合方案評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性及科學(xué)性，在進(jìn)行管線綜合方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建過程中應(yīng)該遵循以下原則：

（1）科學(xué)性。為了保證各層級(jí)指標(biāo)之間具有一定的關(guān)聯(lián)并且確保方案評(píng)估結(jié)果的可靠性和有效性。所以在進(jìn)行管線綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)不能隨意設(shè)定。評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)要有一定的科學(xué)依據(jù)。

（2）可行性。對(duì)于管線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中可以量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用定量計(jì)算的方法來進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)值的確定，對(duì)于某些無法定量化的指標(biāo)，可采用定性分析的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)值的確定[2]。

（3）綜合性。當(dāng)構(gòu)建管線方案評(píng)價(jià)體系時(shí)，應(yīng)分析各指標(biāo)的需求特征，選取有代表性的指標(biāo)。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)理論基礎(chǔ)的構(gòu)建思路

BIM技術(shù)能夠模擬工程，使復(fù)雜過程簡單易懂。并且能在施工前發(fā)現(xiàn)管線安裝中的問題?？梢愿鶕?jù)BIM管道集成工作流程，可以優(yōu)化和調(diào)整管道，將可能遇到的問題扼殺在搖籃之中。對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以解決施工前的潛在問題。在制定管線綜合排布優(yōu)化方案時(shí)，要提供多種方案，從中比較得出最優(yōu)的施工方案。所以為了使最終選取管線綜合排布結(jié)果的準(zhǔn)確和合理，建立一個(gè)科學(xué)有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是有必要的。

建立管線綜合評(píng)價(jià)體系時(shí)可以考慮以下幾個(gè)方面：

（1）空間合理性。綜合管線是有一定的排布規(guī)則的，風(fēng)、水、電專業(yè)管線在空間上要合理且要盡量節(jié)省空間。不同的排布方案會(huì)影響最終的排布效果。（2）管線綜合的工程量。不同的管線排布方案，風(fēng)、水、電各專業(yè)在工程量上有很大的差別。為了直接看出工程量對(duì)管線排布方案帶來的影響，可以通過工程造價(jià)比較差異。（3）施工難易程度。不同的方案，各專業(yè)的施工難易度也不同。所以在考慮管線綜合時(shí)，必須要關(guān)注此方案是不是可以使施工變?yōu)楹唵?。?）人體舒適度對(duì)管線的影響。管線的配置完善，不僅能提高建筑物整體的美觀，還能給人舒適的感覺。

4 管線綜合方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重的確定

在評(píng)估管道綜合方案之前，有必要對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)。然而，確定權(quán)重有兩種方法：主觀加權(quán)法和客觀加權(quán)法。主觀加權(quán)法是由專家從主觀上對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，從而確定指標(biāo)的重要程度。主要有層次分析法和專家調(diào)查法來確定比重?？陀^加權(quán)法是指依次比較系統(tǒng)的所有指標(biāo)，然后用最大方差法或多目標(biāo)法確定權(quán)重?，F(xiàn)如今最常見的方法是層次分析法，它是最方便最實(shí)用的方法之一[3]。

層次分析法將復(fù)雜的多因素、多目標(biāo)問題看做成一個(gè)完整系統(tǒng)。系統(tǒng)又可以肢解成各個(gè)子因素，再將這些子因素按照一定的規(guī)律進(jìn)行分組，進(jìn)而組成有序的層次結(jié)構(gòu)。將這些因素一一比較，按照重要程度進(jìn)行排序，最后進(jìn)行匯總。通過以下步驟來利用層次分析法來進(jìn)行權(quán)重確定。

4.1 建立層次結(jié)構(gòu)圖

將目標(biāo)層按照不同的劃分規(guī)則分解為多個(gè)子因素，依次對(duì)這些子因素進(jìn)行目標(biāo)分析，以此構(gòu)成一個(gè)有序排列的層次結(jié)構(gòu)。

4.2 計(jì)算步驟

（1）構(gòu)造判斷矩陣。比較同一層級(jí)因素與上一層級(jí)因素的影響程度，確定各個(gè)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重程度。將其構(gòu)成判斷矩陣。如表1所示。

為了將判斷矩陣進(jìn)行量化，在比較各評(píng)價(jià)因素時(shí)，可以采用1-9標(biāo)度法對(duì)各因素進(jìn)行取值，如表2所示。

（2）層次單排序。層次單排序是基于判斷矩陣來計(jì)算該級(jí)別的評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，以確定某個(gè)因子相對(duì)于前一級(jí)別的重要性。層次單排序的值由判斷矩陣的特征向量表示。根據(jù)判斷矩陣，求出此矩陣的最大特征值，再求出此矩陣的特征向量。此特征向量則為所求各個(gè)因素的權(quán)重比。本文用以下方法進(jìn)行計(jì)算：

1）計(jì)算判斷矩陣每行元素的幾何平均值：;2）對(duì)進(jìn)行歸一化處理：;3）得到特征向量W：;4）則該矩陣的最大特征計(jì)算公式為：[3]。

（3）檢驗(yàn)判斷矩陣。為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，我們引入了一個(gè)指標(biāo)，。而由來計(jì)算。的取值如表3所示。

當(dāng)時(shí)，判斷矩陣滿足要求;當(dāng)時(shí)，則判斷矩陣不滿足要求，需要改正矩陣。

5 管線綜合方案評(píng)價(jià)類型的構(gòu)建

5.1 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)的分析方法[4]。它是把定性量轉(zhuǎn)化為定量的一個(gè)評(píng)價(jià)理論。也就是把有好多個(gè)因素的對(duì)象做出一個(gè)總體詳盡的評(píng)價(jià)。第一步先將評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)價(jià)集確定下來。第二步確定各個(gè)因素的權(quán)重比，獲得模糊判斷矩陣。最后把模糊矩陣歸一化，得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。最后依據(jù)結(jié)果來選擇方案。

5.2 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法建立綜合評(píng)價(jià)模型

在建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型之前，需要先通過由層次分析法確定的因素權(quán)重。想要建立判斷矩陣，必須把各個(gè)因素的取值定量。而有些因素定量起來很困難，所以有時(shí)得通過專家學(xué)者打分法來確定。本文評(píng)價(jià)體系里的各個(gè)因素取值由下列方法確定：

（1）給排水管道間距離可根據(jù)空間合理性規(guī)則進(jìn)行布置，通過實(shí)際項(xiàng)目工程的施工情況進(jìn)行間距計(jì)算。（2）電纜橋架與其他各專業(yè)管道距離可根據(jù)空間合理性規(guī)則進(jìn)行布置，通過實(shí)際項(xiàng)目工程的施工情況進(jìn)行間距計(jì)算。（3）“風(fēng)、水、電”成本可通過各方案模型導(dǎo)出的工程量，再進(jìn)行各方案工程成本的計(jì)算。（4）“風(fēng)管、水管、電纜橋架安裝難易程度”根據(jù)各專業(yè)方案布置規(guī)則，通過專家打分進(jìn)行確定。（5）各管道間保持一定的距離進(jìn)行管道敷設(shè)，實(shí)際管道間距離根據(jù)布置環(huán)境及“人體舒適度影響”通過專家打分進(jìn)行確定。

進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)還需要進(jìn)行以下幾個(gè)步驟：

（1）確定因素集，是指各個(gè)判據(jù)因素。

（2）確定評(píng)判集，是指管線綜合排布方案。

（3）建立評(píng)判矩陣。為集合到集合的模糊關(guān)系，即。用各項(xiàng)判據(jù)因素對(duì)每種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出評(píng)判矩陣的各組成元素，即特征指標(biāo)。

注：的取值范圍為[0，1]，未在該定義域范圍內(nèi)的取值需要進(jìn)行正規(guī)化處理[5]。

（4）確定各因素權(quán)重。確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

（5）確定模糊綜合評(píng)判模型。

綜合評(píng)判結(jié)果，其兼顧所有因素的權(quán)重。

（6）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)值。綜合評(píng)判。

6 結(jié)語

本文主要研究BIM的管線綜合方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系問題。主要從空間合理性、管線工程量、施工難易程度、人體舒適度這四方面來確立管線綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。先采用層次分析法后運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法，對(duì)管線綜合排布方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。以找到最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃強(qiáng).論BIM[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2] 王源佑.基于灰色關(guān)聯(lián)分析和BIM技術(shù)的裝修設(shè)計(jì)方案比選研究[D].蘭州交通大學(xué)，2017.

[3] 徐嬌.基于 BIM 的施工企業(yè) EPC 項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)研究[D].西安科技大學(xué)，2017.

[4] 錢頌迪.運(yùn)籌學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5] 劉寶輝.市政工程管線綜合優(yōu)化研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2010.