王淑霞，王 科，李露凡，周國(guó)棟（.上海建科工程咨詢有限公司， 上海 0003；.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司， 上海 0003）

0 引 言

自 2010 年正式提出“智慧城市”概念以來，我國(guó)城市數(shù)字化與建筑智能化得到了長(zhǎng)足發(fā)展，在智能樓宇領(lǐng)域已形成較完善的多層次、多門類、多形式的行業(yè)法律法規(guī)和政策體系，并隨時(shí)代發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步而不斷被修訂完善[1-2]。然而，受制于我國(guó)建筑與粗放式的建設(shè)和管理模式，目前智能市場(chǎng)仍存在“建、管、用”脫節(jié)的現(xiàn)象，運(yùn)營(yíng)維護(hù)（以下簡(jiǎn)稱“運(yùn)維”）管理工作滯后，建筑智能化系統(tǒng)的正常運(yùn)行效率較低，不利于智能建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[3-4]。此外，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)耗費(fèi)高也是建筑運(yùn)維階段最鮮明的特點(diǎn)?？梢姡\(yùn)維階段是智能化設(shè)施建成后的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是能否真正實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵[5]。因此，為了促進(jìn)智能化系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及智能運(yùn)維的健康發(fā)展，對(duì)智能設(shè)施的運(yùn)行、管理和應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)顯得尤為重要。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)運(yùn)維的研究從最初基于 BIM 技術(shù)的應(yīng)用研究和價(jià)值度量逐步向智能運(yùn)維評(píng)價(jià)發(fā)展。Kristen Barlish等[6]以費(fèi)用和效益為價(jià)值度量，建立了基于 BIM 技術(shù)的價(jià)值評(píng)價(jià)模型；Peter E. D. Love 等[7]采用無(wú)形效益和間接成本作為 BIM 的真實(shí)價(jià)值特征，建立了效益評(píng)估模型；李欣蘭等[8]僅從投資角度以運(yùn)營(yíng)造價(jià)評(píng)估了建設(shè)工程運(yùn)維階段BIM 的應(yīng)用效益；盧梅等[9]基于平衡記分卡理論，針對(duì)商業(yè)地產(chǎn)構(gòu)建了 BIM 運(yùn)維管理應(yīng)用價(jià)值量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；申媛菲等[10]以 GB/T 50378—2014《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，構(gòu)建了公共綠色建筑運(yùn)維評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，著重從辦公信息化和服務(wù)智能化兩個(gè)方面來評(píng)估項(xiàng)目的應(yīng)用成果。盡管國(guó)內(nèi)外針對(duì)運(yùn)維的研究范圍和深度不斷在擴(kuò)大，但仍缺乏對(duì)智能運(yùn)維的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)。

鑒于智能運(yùn)維的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)智能運(yùn)維研究的不足，本文將從智能化系統(tǒng)入手，圍繞公共建筑智能設(shè)施的運(yùn)行、管理和應(yīng)用效果，系統(tǒng)地展開對(duì)智能運(yùn)維管理價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究，以期為改進(jìn)公共建筑智能運(yùn)維管理模式及提高運(yùn)維管理水平提供理論基礎(chǔ)。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建原則及其構(gòu)成

所謂公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是指依照國(guó)家及行業(yè)有關(guān)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制方面的標(biāo)準(zhǔn)，圍繞運(yùn)維目標(biāo)，結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，在遵循科學(xué)性、全面性、合理性、適用性和可操作性原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建形成的一套包含3 個(gè)一級(jí)指標(biāo)和 15 個(gè)二級(jí)指標(biāo)的公共建筑群智能運(yùn)維價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見表 1）[11]。表 1 中各系統(tǒng)的智能化水平是指公共建筑內(nèi)各應(yīng)用子系統(tǒng)（如空調(diào)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)等）的智能化水平，主要涉及系統(tǒng)自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)，以及物業(yè)服務(wù)、人員出入、車輛出入和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面。管理智能化水平側(cè)重于公共建筑內(nèi)各集成系統(tǒng)（如建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)等）在系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)管理、界面交互和聯(lián)動(dòng)控制等方面的水平，主要對(duì)系統(tǒng)集成的完整性、標(biāo)準(zhǔn)性、安全性和智能性進(jìn)行評(píng)價(jià)。智能運(yùn)維效益水平則從建筑物本身的健康程度、節(jié)能水平、環(huán)境舒適度和用戶使用滿意度等方面，對(duì)應(yīng)用智能運(yùn)維手段所達(dá)到的效益水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表 1 智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 評(píng)價(jià)方法

公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)是一個(gè)多目標(biāo)、多因素的復(fù)雜問題，難以用完全定量的方法來分析和評(píng)價(jià)。本文采用層次分析法（定量與定性相結(jié)合）并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行研究。首先，根據(jù)上述指標(biāo)體系中各指標(biāo)之間的關(guān)系建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的遞階層次結(jié)構(gòu)，包含預(yù)定目標(biāo)層、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間層以及對(duì)象措施層等；其次，確定各指標(biāo)權(quán)重，即根據(jù)成對(duì)比較法和 1～9 比例標(biāo)度構(gòu)建成對(duì)比較矩陣，分別確定層次單排序及其一致性檢驗(yàn)、層次總排序及其一致性檢驗(yàn)、組合一致性檢驗(yàn)和組合權(quán)重等；最后，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)確定各二級(jí)指標(biāo)的分值以及最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)模型

采用層次分析法，將公共建筑智能運(yùn)維評(píng)價(jià)目標(biāo)及其指標(biāo)體系分解成若干層次，形成層次結(jié)構(gòu)模型（見圖 1）。最高層為目標(biāo)層，中間為準(zhǔn)則層，最低層為對(duì)象層。其中，準(zhǔn)則層可分為一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層和二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層。在目標(biāo)層和一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層構(gòu)建的層次結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的智能化水平、管理智能化水平和智能運(yùn)維效益水平用因素Ci和因素Cj指代，智能運(yùn)維價(jià)值綜合評(píng)價(jià)結(jié)果用目標(biāo) O 指代。

圖 1 智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定方法

在層次分析法中，確定指標(biāo)權(quán)重的步驟：先構(gòu)建指標(biāo)的成對(duì)比較矩陣，并對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；待一致性檢驗(yàn)通過后，將成對(duì)比較矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到指標(biāo)權(quán)重向量。

2.2.1 成對(duì)比較矩陣

成對(duì)比較矩陣是通過成對(duì)比較法和 1～9 比例標(biāo)度構(gòu)造的。相鄰兩個(gè)層次中，高層次為目標(biāo)，低層次為因素，各因素彼此兩兩比較后可得成對(duì)比較矩陣。成對(duì)比較矩陣各元素的值反映了人們對(duì)元素關(guān)于目標(biāo)的相對(duì)重要性的認(rèn)識(shí)。成對(duì)比較矩陣的定義為

式 1 中：n為元素的個(gè)數(shù)；aij為因素Ci和因素Cj對(duì)目標(biāo) O的影響程度之比，按 1～9 比例標(biāo)度來度量（見表 2）。

表 2 1～9 比例標(biāo)度的含義

2.2.2 層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

若得到的成對(duì)比較矩陣A是一致陣（如二階陣），則對(duì)應(yīng)特征根n的歸一化特征向量即表示各因素（C1，C2，…，Cn）的權(quán)重，該向量被稱為權(quán)向量。若成對(duì)比較矩陣A不是一致陣，Satty 等人建議采用A的最大特征根λmax對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量W＝（W1，W2，…，Wn）T作為權(quán)向量，即W應(yīng)滿足

若λmax比n越大，則A的不一致程度就越大，用特征向量作為權(quán)向量引起的誤差也就越大。因此，需要對(duì)成對(duì)比較矩陣做一致性校驗(yàn)，并可用λmax－n來衡量的不一致程度CI，其計(jì)算公式

式 3 中，λmax為成對(duì)比較矩陣A的最大特征值，但僅用CI來衡量的一致性是不夠的，Satty 等人又提出了平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。RI只與成對(duì)比較矩陣的階數(shù)n相關(guān)。不同階數(shù)對(duì)應(yīng)的RI值，如表 3 所示。

表 3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)[12-16]

對(duì)于n≥3 的成對(duì)比較矩陣，其一致性比率CR定義為

若CR＜ 0.1，則說明成對(duì)比較矩陣的不一致程度在容許范圍內(nèi)，且其構(gòu)建合理，可以用特征向量作為權(quán)向量；否則，需要調(diào)整成對(duì)比較矩陣A，使其具有滿意的一致性。

一致性校驗(yàn)通過后，成對(duì)比較矩陣A的最大特征根λmax對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量W＝（W1,W2,…,Wn）T即為權(quán)向量，它反映了評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度。本文采用幾何平均法計(jì)算成對(duì)比較矩陣A的權(quán)向量（即層次單排序），其計(jì)算公式為

式 5 中，為成對(duì)比較矩陣A每一行元素的乘積的n次方根組成的n行 1 列矩陣。其中行元素1,2,…,n。

2.2.3 層次總排序及組合一致性檢驗(yàn)

當(dāng)一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層相對(duì)目標(biāo)層、二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層相對(duì)一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層的所有單排序的一致性檢驗(yàn)通過后，假設(shè)一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層元素個(gè)數(shù)為m，各權(quán)值（a1，a2，…，am）與aj對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層權(quán)值（b1j，b2j，…，bkj；假設(shè)二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層元素個(gè)數(shù)為 k）的二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層所有指標(biāo)的總排序（組合權(quán)重）ball為

若CIj為對(duì)應(yīng)于aj的二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層判斷矩陣的一致性指標(biāo)，相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)為RIj，則二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層總排序一致性比率CRer為

若一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層單排序的一致性比率為CRyi，則整個(gè)系統(tǒng)組合一致性比率CRall為

式 8 中，若CRall＜0.1，則表示組合一致性檢驗(yàn)通過，并且計(jì)算結(jié)果可以作為最終決策的依據(jù)。

2.3 綜合評(píng)價(jià)模型

當(dāng)二級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層各指標(biāo)組合權(quán)重確定后，可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分（分值為Sall），進(jìn)而確定被評(píng)價(jià)公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值的綜合得分S為

式 9 中，S值越大，其對(duì)應(yīng)的公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值也就越高；反之，則越低。

3 指標(biāo)權(quán)重分配

按照層次分析法基礎(chǔ)理論，邀請(qǐng) 5 位建筑運(yùn)維方面的專家對(duì)各層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，形成成對(duì)比較矩陣；隨即對(duì)整體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行組合一致性檢驗(yàn)，并確定了上述評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的權(quán)重分配。

3.1 層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

首先，基于一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層的 3 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)（即系統(tǒng)智能化水平、管理智能化水平和智能運(yùn)維效益水平）對(duì)目標(biāo)層（智能運(yùn)維價(jià)值綜合評(píng)價(jià)結(jié)果）的影響程度，構(gòu)建成對(duì)比較矩陣。假設(shè)C1、C2、C3分別代表系統(tǒng)智能化水平、管理智能化水平和智能運(yùn)維效益水平，則成對(duì)比較矩陣

其中：a12為C1（系統(tǒng)智能化水平）、C2（管理智能化水平）對(duì)目標(biāo)（智能運(yùn)維價(jià)值綜合評(píng)價(jià)結(jié)果）的影響程度之比；其他元素以此類推。由式 1～式 5 可得：權(quán)向量W＝（0.163 4，0.539 6，0297 0）T，特征向量 λ＝3.009 2，一致性指標(biāo)CI＝0.004 6，一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR＝0.007 9＜0.1。一級(jí)指標(biāo)準(zhǔn)則層具有令人滿意的一致性。同理，可構(gòu)建二級(jí)指標(biāo)相對(duì)一級(jí)指標(biāo)的成對(duì)比較矩陣，并分析一致性檢驗(yàn)結(jié)果，確定各指標(biāo)權(quán)值（見表 4）。

從表 4 可知，3 組一致性檢驗(yàn)系數(shù)CRk均小于 0.1；3組權(quán)值都通過一致性檢驗(yàn)，可作為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)值。

表 4 二級(jí)指標(biāo)一致性檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 組合一致性檢驗(yàn)

結(jié)合以上單排序分析結(jié)果，運(yùn)用式 7 和式 8 對(duì)整體指標(biāo)體系進(jìn)行組合一致性檢驗(yàn)（見表 5）。

從表 5 可以看出，整個(gè)系統(tǒng)的一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR小于0.1；組合一致性檢驗(yàn)通過，表 4 中得到的權(quán)向量可以作為最終決策的依據(jù)。

表 5 組合一致性檢驗(yàn)結(jié)果

3.3 合成權(quán)重

綜上所述，由式 6 可得公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的合成權(quán)重（見表 6）。

從表 6 可以看出：所邀專家很重視公共建筑內(nèi)集成系統(tǒng)所表現(xiàn)出的管理智能化水平；希望通過智能手段達(dá)到較高的運(yùn)維效益水平，以及各子應(yīng)用系統(tǒng)的智能化水平權(quán)重分配的最小化。這與智能市場(chǎng)的運(yùn)維需求相一致，即通過加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維效益的重視，提高建筑內(nèi)各集成系統(tǒng)管理智能化水平，將有助于促使各子應(yīng)用系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)，進(jìn)而提高建筑整體的運(yùn)維水平。

表 6 智能化運(yùn)維評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的合成權(quán)重

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于公共建筑智能運(yùn)維管理需求，從系統(tǒng)智能化水平、管理智能化水平和智能運(yùn)維管理效益水平 3 個(gè)方面構(gòu)建了公共建筑智能運(yùn)維價(jià)值評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)體系，并通過層次分析法確定了各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分配。結(jié)果表明：公共建筑智能運(yùn)維管理價(jià)值的提升，有賴于建筑內(nèi)各集成系統(tǒng)管理水平的提高以及對(duì)運(yùn)維效益的重視。由于涉及智能運(yùn)維的評(píng)價(jià)需要一定的運(yùn)行數(shù)據(jù)，下一步工作將收集具體項(xiàng)目案例，以完善評(píng)價(jià)指標(biāo)、明晰評(píng)價(jià)細(xì)則，并驗(yàn)證其有效性和合理性。