付光輝， 董 健， 潘欣維

(南京工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院， 江蘇 南京 211816)

建筑行業(yè)在為社會發(fā)展貢獻(xiàn)力量的同時，也積累了一定的施工技術(shù)基礎(chǔ)和項目實踐經(jīng)驗。但是，相應(yīng)的勞動生產(chǎn)率不高、質(zhì)量問題大、技術(shù)發(fā)展緩慢等弊端逐漸顯現(xiàn)，已經(jīng)開始阻礙建筑行業(yè)的發(fā)展。為了更好地滿足人民對美好生活的向往，建筑企業(yè)開始謀求新的出路。建筑工業(yè)化作為新興生產(chǎn)方式，不但能提高生產(chǎn)效率，而且可以減少污染。在《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作方案改革》中，強(qiáng)調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)化在保障安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用，指出現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)化管理體制已經(jīng)不能適應(yīng)社會日益增長的發(fā)展需求。工業(yè)化建筑作為工程建設(shè)領(lǐng)域的一個復(fù)雜系統(tǒng)工程，其標(biāo)準(zhǔn)體系也具備技術(shù)與管理的復(fù)雜性?，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也已不能滿足科學(xué)管理、完善建筑行業(yè)等作用。建立以需求為導(dǎo)向的、集成的標(biāo)準(zhǔn)體系可以規(guī)范工業(yè)化建筑各個階段的建設(shè)行為，有利于保證和提高工業(yè)化建筑質(zhì)量和進(jìn)度，確保工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為社會發(fā)展和建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型帶來福利。

我國的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建分為建立、評價和優(yōu)化三個階段，并且在標(biāo)準(zhǔn)體系實施過程中不斷循環(huán)[1]。標(biāo)準(zhǔn)化是一個動態(tài)的過程，技術(shù)更新是標(biāo)準(zhǔn)化最優(yōu)狀態(tài)的體現(xiàn)，并且會影響技術(shù)經(jīng)濟(jì)[2]。動態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)體系一旦被優(yōu)化，不但可以適應(yīng)復(fù)雜的外界環(huán)境，而且標(biāo)準(zhǔn)化行為在復(fù)雜系統(tǒng)中能構(gòu)建出滿足需求的標(biāo)準(zhǔn)體系[3]。體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以采用計算機(jī)輔助進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析，將技術(shù)歸類整合形成組成方案，通過評估來不斷完善方案[4]。為了使工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化取得最佳效益，不少學(xué)者對標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化進(jìn)行研究。李敏等[5]基于對土壤環(huán)境的風(fēng)險評價，對土壤環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。嚴(yán)建文等[6]提出利用模塊化理論對架構(gòu)進(jìn)行模塊化劃分，并考慮影響因素對模塊化架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系領(lǐng)域，董勝華[7]提出使用BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來評價工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的適用性和預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)體系的使用期。孫智[8]提出將QFD(Quality Function Deployment)與基元理論結(jié)合，建立適用多主體的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編制模型，通過統(tǒng)一的流程與溝通協(xié)議完成標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)化。張智博等[9]對綠色建造標(biāo)準(zhǔn)是否適用工業(yè)化建筑進(jìn)行了研究，通過構(gòu)建適用的評估模型，選取適用于工業(yè)化建筑的現(xiàn)行綠色建造標(biāo)準(zhǔn)。雷妍[10]對我國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑標(biāo)準(zhǔn)體系的適用性進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)日益合理，但是適用性還比較一般，有待進(jìn)一步優(yōu)化加強(qiáng)。張軍等[11]將BSE設(shè)計框架運用到標(biāo)準(zhǔn)體系層次劃分中，設(shè)計出滿足最大效益的工業(yè)化建筑裝飾裝修標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。王富強(qiáng)等[12]通過解釋結(jié)構(gòu)模型將工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)模塊化，通過計算得出高聚合、低耦合的模塊，將標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行合理的劃分。

在工業(yè)化建筑生產(chǎn)實踐中，外部需求在一定的條件下會發(fā)生變化，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)體系無法到達(dá)預(yù)期效用，所以需要對標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行優(yōu)化來應(yīng)對需求變化的問題。因此，面向現(xiàn)有技術(shù)水平和市場對工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化的需求，通過構(gòu)建需求模型評價標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度，為工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供依據(jù)。相關(guān)部門可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度，對提交上來的標(biāo)準(zhǔn)編制方案進(jìn)行優(yōu)劣評判，選擇最優(yōu)的編制方案實施，有助于工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)的編制。

1 工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化

1.1 工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化要素優(yōu)化

工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化是從標(biāo)準(zhǔn)制定到貫徹，再到優(yōu)化的過程，用來指導(dǎo)建筑工業(yè)化生產(chǎn)活動的統(tǒng)一規(guī)定，即制修訂標(biāo)準(zhǔn)和構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系。工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化體系是一個具備技術(shù)與管理特性的巨大復(fù)雜系統(tǒng)，由多個標(biāo)準(zhǔn)化要素所組成。標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化是為了使標(biāo)準(zhǔn)體系可以更好地達(dá)到預(yù)期效果和輸出所采取的方法措施[13]。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)無法滿足當(dāng)前建筑工業(yè)化活動規(guī)范和指導(dǎo)要求，盲目的制修訂標(biāo)準(zhǔn)，只會導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容重復(fù)、交叉和矛盾等問題出現(xiàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化需求，通過對標(biāo)準(zhǔn)化要素優(yōu)化，即標(biāo)準(zhǔn)的更新替換，使標(biāo)準(zhǔn)體系達(dá)到預(yù)期效果。

1.2 需求信息的獲取與處理

工程建設(shè)領(lǐng)域存在大量比較模糊、不確定的信息，僅靠人的主觀意識來判斷評估[14]。對于工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)而言，使用者大多使用經(jīng)濟(jì)實用、科學(xué)合理等含糊不清的詞句來表達(dá)對標(biāo)準(zhǔn)化的需求，可以看作使用者對需求的重視程度。在描述目標(biāo)需求與設(shè)計指標(biāo)、施工工藝等技術(shù)方法之間的關(guān)系程度時，也通常使用相關(guān)、不相關(guān)、一般等定性的語言進(jìn)行評價。因此，本文將利用云模型來獲取定性的評價信息，再利用模糊數(shù)和相對偏好來處理模糊的評價信息。

(1)云模型的定義

李德毅院士于1995年第一次提出了云模型，是一種可以很好地處理定性和定量之間相互關(guān)系的模型。云模型由云發(fā)生器進(jìn)行計算，分為可以實現(xiàn)由定性到定量轉(zhuǎn)變的正向云發(fā)生器，和可以實現(xiàn)有定量到定性轉(zhuǎn)變的逆向云發(fā)生器。云是由多個云滴所組成的，云滴是定性的定量化形式，呈現(xiàn)正態(tài)分布。云模型的表現(xiàn)形式為：

(Ex，En，He)

(1)

模型中[15]，Ex為期望值，表示定性評價的數(shù)值；En為熵，表示定性評價所能被接受的范圍的數(shù)值，熵值越大，能被接受的范圍越大，表示該定性評價越模糊；He為En的熵，即超熵，表示云滴的離散程度。

(2)基于云模型的評價信息獲取

1)獲取定性評價集

建立評價指標(biāo)集合P={P1,P2,P3,…,Pn}，其中Pi(i∈[1,n])是集合的第i個指標(biāo)。選取t個工程建設(shè)領(lǐng)域的專家，他們對工業(yè)化建筑及其標(biāo)準(zhǔn)體系有著深刻的研究和理解，并且各自研究的側(cè)重點有所不同，要全方面覆蓋到工程建設(shè)各專業(yè)領(lǐng)域。對評價指標(biāo)集合P進(jìn)行評價，可以得到定性評價集V。

2)基于云模型的定性評價集

工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)體系需求的定性評價集V可以由{完全不重要，不重要，一般，重要，非常重要}組成，云參數(shù)則采用雙邊約束法確定，如表1所示。

表1 工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化需求評價的云模型參數(shù)值

表1中，需求評價的約束范圍為[Vmin，Vmax]，則：

(2)

(3)

中間段三個評價的云參數(shù)值根據(jù)式(2)(3)得出。兩端的評語則是用半云模型得到，即“完全不重要”和“非常重要”分別取“0”和“1”來表示期望值Ex，熵值En則為相對應(yīng)對稱云模型熵值的一半[16]。規(guī)定[0,1]為一個數(shù)域，將每個評價等分到相對應(yīng)的區(qū)間之內(nèi)。

3)定性評價轉(zhuǎn)化為定量

按照表1，t個工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)＜业亩ㄐ栽u價通過云模型的正向發(fā)生器，可以得到集合P指標(biāo)對應(yīng)的云模型的云參數(shù)，計算如下：

(4)

En=En1+En2+…+Ent

(5)

由此，可以得到一組評價信息的云參數(shù)值A(chǔ)i(Exi，Eni，Hei)。

(3)基于模糊數(shù)與相對偏好的信息處理

(6)

根據(jù)文獻(xiàn)[18]，三角模糊數(shù)FI{fil，fih，fiu}中的三個數(shù)值可以用云參數(shù)來替換，將fil=Exi-3Eni，fih=Exi，fiu=Exi+3Eni代入式(6)，可得出云模型的三角模糊數(shù)與均值相對偏好的計算公式：

(7)

1.3 需求模型的構(gòu)建

(1)質(zhì)量功能展開(QFD)

日本質(zhì)量專家Akao等在1967年提出了質(zhì)量功能展開(QFD)，是一種在產(chǎn)品開發(fā)全過程中通過需求轉(zhuǎn)化，可以實現(xiàn)最大限度滿足個體需求的分析方法。

(2)需求-標(biāo)準(zhǔn)化要素的質(zhì)量屋構(gòu)建

QFD分析最常用的基礎(chǔ)工具是質(zhì)量屋(House of Quality，HOQ)，一種類似房屋造型的矩陣，能夠確定個體需求和相應(yīng)工程特性之間的相互關(guān)系[19]，如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化需求-要素質(zhì)量屋

圖中：①為“左墻”，即主體對標(biāo)準(zhǔn)體系的需求SRn和需求重要度wSRn，作為質(zhì)量屋的輸入；②為“屋頂”，即標(biāo)準(zhǔn)化要素TIn和自相關(guān)矩陣Yij，以正相關(guān)、不相關(guān)和負(fù)相關(guān)三種定性的方式來表示標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的相關(guān)關(guān)系[20]，由于各個標(biāo)準(zhǔn)化要素是相對獨立的個體，所以自相關(guān)矩陣Yij為零；③為“房間”，即標(biāo)準(zhǔn)體系需求與標(biāo)準(zhǔn)化要素的關(guān)聯(lián)矩陣Xij，用來表示主體對標(biāo)準(zhǔn)體系需求與標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的關(guān)系程度，則xij表示的意思為第i個需求與第j個標(biāo)準(zhǔn)化要素的相關(guān)程度，通常以5，3，1，0這四個數(shù)值來表示關(guān)系的強(qiáng)、中、弱、無關(guān)；④為“地面”，即標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度wTIn，通過需求重要度與關(guān)聯(lián)矩陣合成運算得到。

(3)標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度的計算

wTIn=wSRnXij

(8)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要程度，可以對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或需要制定的標(biāo)準(zhǔn)功效進(jìn)行審查評價，可以弄清楚標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)先順序和標(biāo)準(zhǔn)體系中標(biāo)準(zhǔn)的適用情況，得出在編、待編、適用、修訂的結(jié)論。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)化方案的選擇

標(biāo)準(zhǔn)體系是運動發(fā)展的，原先制定的發(fā)展方向必然會隨著時間不再適用。為了面對新環(huán)境和新需求，標(biāo)準(zhǔn)化要素的發(fā)展方向還需要相關(guān)部門制定標(biāo)準(zhǔn)化方案。本文利用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)方法比選最適合的標(biāo)準(zhǔn)化方案，TOPSIS方法可以考慮到正負(fù)理想的距離，選擇出最佳的標(biāo)準(zhǔn)化方案，具體步驟如下：

(1)根據(jù)各個標(biāo)準(zhǔn)化方案與標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的關(guān)系，建立如下決策矩陣R：

(9)

式中：rij為第i個標(biāo)準(zhǔn)化方案對于第j個標(biāo)準(zhǔn)化要素發(fā)展的支撐情況。

(2)規(guī)范化決策矩陣R，得到矩陣Y,其中元素yij為：

(10)

(3)對矩陣Y進(jìn)行加權(quán)，得到矩陣G，其中元素gij為：

gij=wjyij

(11)

式中：wj為權(quán)重向量，即標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要度，將標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度作為權(quán)重選取標(biāo)準(zhǔn)化方案，并以此為依據(jù)選出最佳的標(biāo)準(zhǔn)化方案。

(12)

(13)

(14)

2 實證分析——以裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為例

2.1 需求評價信息獲取

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是由工廠生產(chǎn)的預(yù)制混凝土構(gòu)件，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場經(jīng)過連接裝配而成的結(jié)構(gòu)，是我國建筑工業(yè)化的重要表現(xiàn)形式。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較多，但是無法形成系統(tǒng)，各個標(biāo)準(zhǔn)之間功能劃分不清晰，彼此重復(fù)、缺乏實用性，通用標(biāo)準(zhǔn)較多，但針對性不強(qiáng)，例如《抗震設(shè)計規(guī)范》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等。這類標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分散，細(xì)節(jié)規(guī)定不多，涉及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)建連接、施工階段驗收等關(guān)鍵技術(shù)的規(guī)定不夠詳細(xì)，本文以裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為實證，采用所構(gòu)建的需求模型確定標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要度，為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供依據(jù)。

通過問卷調(diào)查，獲取8項標(biāo)準(zhǔn)化需求：發(fā)展部品部件通用體系R1、對經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用R2、構(gòu)建合理的標(biāo)準(zhǔn)體系R3、技術(shù)內(nèi)容的先進(jìn)性R4、模數(shù)協(xié)調(diào)R5、接口標(biāo)準(zhǔn)化R6、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化R7、與工業(yè)化建筑相關(guān)性R8。根據(jù)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)特征，由專家經(jīng)過討論對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化要素進(jìn)行劃分，得到18項標(biāo)準(zhǔn)化要素：樓蓋板I1、框架結(jié)構(gòu)I2、剪力墻結(jié)構(gòu)I3、多層剪力墻結(jié)構(gòu)I4、非結(jié)構(gòu)部件I5、相關(guān)配件I6、預(yù)制構(gòu)件I7、構(gòu)件進(jìn)場I8、安裝連接I9、工程驗收I10、結(jié)構(gòu)檢測I11、結(jié)構(gòu)鑒定I12、運營I13、管理I14、加固I15、改造I16、拆除I17和再利用I18。

采用問卷調(diào)查的方式，邀請10位對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)熟悉的專家，對標(biāo)準(zhǔn)化需求進(jìn)行評價，評價結(jié)果如表2所示。

表2 需求重要度評價

同理，再由10位專家對需求與標(biāo)準(zhǔn)化要素的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行打分，以5，3，1，0這四個數(shù)值來表示關(guān)系的強(qiáng)、中、弱、無關(guān)，表3所示10位專家中的1位評分情況。

表3 需求與標(biāo)準(zhǔn)化要素的關(guān)聯(lián)評分

將10位專家的評分匯總，獲取全部信息后，根據(jù)模糊數(shù)和相對偏好公式對信息進(jìn)行處理，再利用模型計算出標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要度。

2.2 需求模型的求解

根據(jù)式(2)(3)和表2需求重要度評價，通過云模型計算得出需求的期望值和熵值，如表4所示。

表4 需求指標(biāo)的期望值和熵值

根據(jù)需求指標(biāo)的期望值和熵值，可以計算出相對期望值和相對熵值：

通過式(7)的處理，可以得到需求的重要度，如表5所示。

表5 需求重要度結(jié)果

由關(guān)聯(lián)性評分可以得到矩陣Xij，根據(jù)需求重要度WRn和質(zhì)量屋構(gòu)建模型，再結(jié)合公式(8)，可以得到標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要度，如表6所示。

表6 標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度結(jié)果

2.3 結(jié)果檢驗與結(jié)論

根據(jù)模型求解結(jié)果，得出標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度按照從大到小的順序，前10分別是安裝連接I9、預(yù)制構(gòu)件I7、非結(jié)構(gòu)部件I5、樓蓋板I1、框架結(jié)構(gòu)I2、剪力墻結(jié)構(gòu)I3、相關(guān)配件I6、多層剪力墻結(jié)構(gòu)I4、工程驗收I10、運營I13。為了驗證模型結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文選取5本已評估適用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，通過對標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容的梳理，匯總相關(guān)條款內(nèi)容的類別，反映標(biāo)準(zhǔn)里各專業(yè)內(nèi)容的重要度，與標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度進(jìn)行對比，從而判斷模型結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容數(shù)量

從圖2可以看出，目前適用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于施工、部品部件和設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容位列前三位，與標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度施工中的安裝連接I9、部品部件中的預(yù)制構(gòu)件I7、設(shè)計中的非結(jié)構(gòu)部件I5排序符合，模型結(jié)果基本符合實際需求。但是，由于選取的校對標(biāo)準(zhǔn)比較少，且只選取了一位專家的評分，具有一定的局限性，整體的標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度還需后期進(jìn)一步研究。

從模型結(jié)果大致可以得出，當(dāng)前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)急需對安裝連接、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和非結(jié)構(gòu)部件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，而模數(shù)協(xié)調(diào)、接口標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化是標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵。模數(shù)協(xié)調(diào)保證了各個部件之間的統(tǒng)一，有助于部品部件之間的互通互用和預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。接口標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，使部品部件尺寸大小和組合形式得到統(tǒng)一，有助于現(xiàn)場的安裝連接和縮短建設(shè)生產(chǎn)周期。

4 結(jié) 語

本文從需求的角度為工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化提供思路方法。標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化的措施主要是對標(biāo)準(zhǔn)的更新替換，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平和市場對標(biāo)準(zhǔn)體系的需求，對標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要度進(jìn)行評價，從而對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。同時，以標(biāo)準(zhǔn)化要素重要度為評價依據(jù)，可以評定相關(guān)部門制定的標(biāo)準(zhǔn)化方案，選擇最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)化方案來編制新的標(biāo)準(zhǔn)。最后以裝配式凝土為例，通過專家調(diào)查獲取數(shù)據(jù)，得到裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要程度。將已評估的標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容比重與標(biāo)準(zhǔn)化要素的重要程度進(jìn)行對比，證明該方法的可行性。標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)化還可以從標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度出發(fā)，有待后面進(jìn)一步的研究。