韓晏羽，郭海濱，2，*，張軍丹，趙冉冉，劉 雪

(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525；2.山東省高校智慧城市建設(shè)管理研究中心，青島 266525)

裝配式建筑是由預(yù)制零部件在工地裝配而成的建筑。相對于傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑本身具有綠色環(huán)保、節(jié)約資源、施工便捷等優(yōu)點，但其建造過程中仍然會出現(xiàn)許多質(zhì)量問題，比如圖紙會審不到位、構(gòu)配件質(zhì)量不高、技術(shù)設(shè)備不完善等。另外，設(shè)計和施工方式的改變、預(yù)制構(gòu)配件的運輸、BIM和物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用等，也對確保裝配式建筑的全過程質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)。

近年來，許多國內(nèi)外學(xué)者對裝配式建筑的質(zhì)量影響問題進行了相關(guān)的研究，其中代表性的成果有：齊寶庫等從施工前、施工中和施工后對裝配式建筑質(zhì)量進行研究，利用模糊綜合評估法對裝配式建筑施工質(zhì)量進行評估，為相關(guān)部門采取相應(yīng)措施提供了一定參考[1]。曹江紅等根據(jù)裝配式建筑施工過程不同階段質(zhì)量要求的不同，提出了事前指導(dǎo)性質(zhì)量管理、過程控制性質(zhì)量管理和事后總結(jié)性質(zhì)量管理，通過BIM技術(shù)的質(zhì)量控制流程及管理措施，有效解決施工過程中的質(zhì)量問題[2]。丁彥等系統(tǒng)分析了裝配式建筑施工過程中存在的質(zhì)量風(fēng)險因素，并全面辨識裝配式建筑的重點質(zhì)量風(fēng)險因素，從而提高裝配式建筑質(zhì)量的管控效果[3]。SHERYL等利用計算機技術(shù)對裝配式建筑質(zhì)量進行了研究，利用相關(guān)數(shù)據(jù)庫建立了BIM模型，通過分階段控制識別質(zhì)量危險，從而提升裝配式建筑的施工質(zhì)量[4]。JABAR等將施工階段質(zhì)量影響因素分為前、中、后三個階段，針對每個階段的質(zhì)量問題進行管理[5]。PIAZZA等指出管理人員、生產(chǎn)材料以及機械設(shè)備等方面存在的問題是影響裝配式建筑施工質(zhì)量的主要因素[6]。

上述研究成果表明相關(guān)專家對裝配式建筑質(zhì)量問題進行了一定的研究，但這些研究主要側(cè)重于從裝配式建筑施工的角度分析各個因素對裝配式質(zhì)量的影響，較少有針對全過程進行的研究。對此，本文識別裝配式建筑全過程質(zhì)量的主要影響因素，并基于此采用解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)方法加以研究，建立各因素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和多層次遞階結(jié)構(gòu)模型，得出各因素對裝配式建筑全過程質(zhì)量的影響關(guān)系并結(jié)合MICMAC方法分析出其中的直接原因、間接原因和根本原因。

1 裝配式建筑質(zhì)量影響因素的識別

在研究建筑工程的質(zhì)量影響因素時，影響因素的識別是非常重要的一步，影響因素的選擇正確與否直接關(guān)系到分析結(jié)果是否真實反映了裝配式建筑質(zhì)量的實際現(xiàn)狀，進而影響對策的提出。本文針對裝配式建筑質(zhì)量的影響因素在中國知網(wǎng)中以“裝配式建筑質(zhì)量”“建筑質(zhì)量”“工程質(zhì)量”等為檢索條件進行檢索。根據(jù)論文的研究深度和廣度對論文進行選擇，并在其中篩選了20個代表性強的影響因素，涵蓋了裝配式建筑的設(shè)計、構(gòu)件制作、運輸堆放和施工等各個階段，如表1所示。

表1 裝配式建筑質(zhì)量影響因素

由于本文研究裝配式建筑的全過程質(zhì)量問題，而其前面階段的質(zhì)量對于后續(xù)階段的質(zhì)量形成具有不可忽視的影響，因此在表1的基礎(chǔ)上，將設(shè)計成果質(zhì)量和構(gòu)件到場成品質(zhì)量納入到裝配式建筑質(zhì)量影響因素中。另外，BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的逐步引入，也必將對裝配式建筑的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。因此，也將BIM技術(shù)和射頻識別技術(shù)(RFID)[16]補充到質(zhì)量影響因素中，如表2所示。

表2 裝配式建筑質(zhì)量影響因素增補

2 裝配式建筑全過程質(zhì)量影響因素ISM模型的構(gòu)建

2.1 ISM模型定義

ISM(Interpretative Structural Modeling)又稱解釋結(jié)構(gòu)模型，由美國華費爾特教授在1973 年提出，是將復(fù)雜系統(tǒng)分成幾個子系統(tǒng)，利用人們的知識和實踐經(jīng)驗及電子計算機的協(xié)助，構(gòu)造一個多層遞階模型的過程[17]。

2.2 因素間影響關(guān)系的確定

影響因素之間不是孤立存在的，它們之間總會存在著直接和間接的關(guān)聯(lián)。建立裝配式建筑質(zhì)量影響因素的ISM模型，首先需要確定因素之間的影響關(guān)系。本文主要通過問卷調(diào)查的形式收集影響因素資料的信息，用專家打分的方法對各個因素進行關(guān)聯(lián)程度的分析。調(diào)查問卷主要由2個方面構(gòu)成：①對被調(diào)查者身份的認知，主要包括受教育的程度、工作崗位、工作經(jīng)驗等等；②了解被調(diào)查者對裝配式建筑全過程質(zhì)量影響因素間關(guān)聯(lián)關(guān)系的認知，采用0—1打分法實現(xiàn)。當0—1矩陣中的數(shù)值為1時，說明該得分對應(yīng)的行因素對列因素有影響，為0時表示行因素對列因素沒有影響。

本次調(diào)查共收集125份有效問卷。選擇被調(diào)查者時主要考慮在裝配式建筑質(zhì)量方面有一定經(jīng)驗、熟悉當下的政策和市場情況的相關(guān)人員，如表3所示。

表3 被調(diào)查者情況

2.3 ISM模型符號概念

1) 鄰接矩陣：用符號A表示，將各個因素之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為矩陣的形式，表示不同元素兩兩之間的關(guān)系。鄰接矩陣A的元素aij定義為

(1)

即根據(jù)問卷調(diào)查得出裝配式建筑質(zhì)量各影響因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如矩陣A所示。

2) 可達矩陣：用符號M表示，它表示從系統(tǒng)的一個要素到另一個要素是否存在連接的路徑。把鄰接矩陣A和單位矩陣I相加并進行布爾運算，得到的矩陣M滿足M=(A+I)k=(A+I)k+1時，稱M為可達矩陣，其元素用mij表示，k為次冪。通過Matlab2014a由鄰接矩陣A計算得到的可達矩陣M為

3) 可達集：用符號R(Vi)表示，指在矩陣M中，因素Vi所對應(yīng)的行中，mij=1的列所對應(yīng)的元素的集合，即R(Vi)={Vj∈V|mij=1}，其中V表示所有節(jié)點的集合。

4) 先行集：用符號Q(Vi)表示，指在矩陣M中，因素Vi所對應(yīng)的列中，mji=1的行所對應(yīng)元素的集合，即Q(Vi)={Vj∈V|mji=1}。

5) 共同集合：用符號T(Vi)表示，是指可達集和先行集的交集，T(Vi)=R(Vi)∩Q(Vi)。通過可達集、先行集及共同集合的定義對可達矩陣M進行劃分，如表4所示。

表4 裝配式建筑因素級別劃分

2.4 級間分解及模型建立

經(jīng)過鄰接矩陣和可達矩陣計算后，表示出了裝配式建筑質(zhì)量因素之間的直接或間接影響關(guān)系，但尚未實現(xiàn)層級的劃分，沒有反映出各因素所處的不同級別。為此，可以根據(jù)T(Vi)=R(Vi)∩Q(Vi)=R(Vi)公式先得出最上層的因素，從可達矩陣M去除最上層的因素得到可達矩陣M1，按照同樣的方法篩選次上層因素，以此類推對各因素進行層級劃分。由此分析得到V13，V14是可達矩陣M第一次篩選得出的最上層因素，然后基于可達矩陣M1可以再次篩選出次上層的因素，并可以據(jù)此推算出上述裝配式建筑全過程質(zhì)量因素共分為了5個等級：第一層級(V13，V14)，第二層級(V12，V15，V16，V17，V18，V19，V20，V22)，第三層級(V4，V8，V9，V10，V11)，第四層級(V3，V5，V6，V7，V21)，第五層級(V1，V2，V23，V24)。

根據(jù)該層級的劃分，可建立ISM解釋結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示(圖中十字交叉位置均為過橋)。

圖1 裝配式建筑質(zhì)量影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型

3 基于MICMAC的影響因素分析

3.1 MICMAC定義

交叉影響矩陣相乘法(MICMAC法)是由DUPERRIN和GODET提出的用來分析系統(tǒng)中因素之間相互關(guān)系、相互作用的一種方法，常用來識別系統(tǒng)中具有高度動力性和高度依賴性的變量，核心功能是用交叉影響矩陣相乘對系統(tǒng)的元素進行分類。

3.2 MICMAC分析

MICMAC的結(jié)果可稱為驅(qū)動力-依賴性矩陣，通過坐標軸形象來表示，橫軸代表依賴性，縱軸代表驅(qū)動力。各因素的依賴性和驅(qū)動力可由可達矩陣M計算，如表5所示。依賴性為可達矩陣中每個因素對應(yīng)列為“1”的總和；驅(qū)動力為可達矩陣中每個因素所對應(yīng)行為“1”的總和。根據(jù)因素驅(qū)動力和依賴性最大數(shù)值的二分之一來確定象限的分界線位置[18]，然后根據(jù)所有要素對應(yīng)交點的所在象限位置分為4個集群：Ⅰ自治集群、Ⅱ依賴集群、Ⅲ聯(lián)動集群、Ⅳ獨立集群，如圖2所示。

圖2 驅(qū)動力-依賴性矩陣

表5 質(zhì)量影響因素數(shù)值

3.3 MICMAC解析

1) 自治集群Ⅰ：驅(qū)動力和依賴性都相對較弱。影響因素有V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10，V11，V12，V15，V16，V17，V18，V19，V20，處于ISM模型中間層級，既在一定程度上依賴于底層因素的驅(qū)動，也會對上層因素產(chǎn)生一定的驅(qū)動影響，是對裝配式建筑的全過程質(zhì)量具有間接影響的因素。

2) 依賴集群Ⅱ：驅(qū)動力弱，依賴性強。影響因素有V13，V14，V22，處于ISM模型的第一、二層級，主要表現(xiàn)其他下層因素作用的結(jié)果，會對裝配式建筑全過程質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。

3) 聯(lián)動集群Ⅲ：驅(qū)動力和依賴性都很強。以上所分析的影響因素中沒有屬于這個類型的。

4) 獨立集群Ⅳ：驅(qū)動力很強，依賴性很弱。影響因素有V1，V2，V21，V23，V24，處于ISM模型的第五、第四層級，基本不依賴于其他的因素，但是對上層的各因素具有很強的驅(qū)動力，對裝配式建筑的全過程質(zhì)量具有根本影響。

4 裝配式建筑質(zhì)量影響因素分析

根據(jù)圖1的解釋結(jié)構(gòu)模型和圖2的驅(qū)動力-依賴性矩陣，可以進一步將影響裝配式建筑全過程質(zhì)量的因素分為直接原因、間接原因和根本原因。

1) 影響裝配式建筑全過程質(zhì)量的直接原因，主要存在于施工作業(yè)階段。預(yù)制構(gòu)件連接可靠性、吊裝位置準確性等因素處于解釋結(jié)構(gòu)模型第一層級，屬于驅(qū)動力-依賴性矩陣的依賴集群，依賴性強，驅(qū)動力弱，易受其他因素的影響。這需要施工人員及設(shè)計人員精確落實吊裝位置，確保構(gòu)件連接可靠，從全過程的實現(xiàn)階段保障裝配式建筑的質(zhì)量。

2) 影響裝配式建筑全過程質(zhì)量的間接原因，主要存在于構(gòu)件制作、運輸、施工準備等階段。吊裝方案、作業(yè)環(huán)境、施工質(zhì)量控制標準、安裝工藝、圖紙會審等處于解釋結(jié)構(gòu)模型第二層級。構(gòu)件堆放合理性、運輸路線的合理性、運輸及起重機械參數(shù)性能、預(yù)制構(gòu)件出廠成品質(zhì)量等處于解釋結(jié)構(gòu)模型的第三層級。構(gòu)件制作原材料質(zhì)量、制作人員能力與素質(zhì)、制作設(shè)備與檢測工具、構(gòu)件制作質(zhì)量標準等處于解釋結(jié)構(gòu)模型的第四層級。第二、三、四層級的因素屬于驅(qū)動力-依賴性矩陣的自治集群，驅(qū)動力和依賴性較弱。其中預(yù)制構(gòu)件出廠成品質(zhì)量驅(qū)動力弱，依賴性強，屬于連接紐帶因素。吊裝方案的可行性影響吊裝位置的準確性。施工現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境、質(zhì)量控制標準和安裝工藝等共同影響著吊裝位置的準確性和構(gòu)件連接的可靠性。圖紙會審過程決定了圖紙信息傳達的準確性，是影響建造過程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在構(gòu)配件運輸和吊裝過程中，要確保構(gòu)配件的穩(wěn)固性，構(gòu)配件的堆放要合理，避免化學(xué)腐蝕和物理晾曬，堆放時受力要合理，避免上層構(gòu)件對下層構(gòu)件形成額外作用力。防止配件質(zhì)量的損壞，從而影響整體的質(zhì)量。構(gòu)件制作原材料質(zhì)量、制作人員能力與素質(zhì)、制作設(shè)備與檢測工具、構(gòu)件制作質(zhì)量標準等直接影響預(yù)制構(gòu)件出廠成品質(zhì)量，從而間接影響裝配式建筑的質(zhì)量。這要求各部門的人員協(xié)同管理，保證構(gòu)件制作、運輸、施工準備等階段各項工作的順利進行，從全過程的中間階段保證裝配式建筑的質(zhì)量。

3) 影響裝配式建筑全過程質(zhì)量的根本原因，主要存在于設(shè)計階段。設(shè)計人員能力與素質(zhì)、設(shè)計標準規(guī)范、射頻識別技術(shù)(RFID)、BIM技術(shù)處于解釋結(jié)構(gòu)模型的最底層，驅(qū)動力強，依賴性弱，屬于系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素，具有統(tǒng)籌全局的作用。這就要求設(shè)計單位和設(shè)計人員應(yīng)以設(shè)計高質(zhì)量的裝配式建筑成果為目標，嚴格遵守設(shè)計標準規(guī)范，積極應(yīng)用先進信息技術(shù)來促進優(yōu)秀設(shè)計成果的產(chǎn)出，從全過程的初始階段保證裝配式建筑的質(zhì)量。

5 結(jié)束語

本文在識別裝配式建筑全過程質(zhì)量影響因素基礎(chǔ)上，通過綜合應(yīng)用解釋結(jié)構(gòu)模型和MICMAC方法構(gòu)建了ISM模型和驅(qū)動力-依賴性矩陣，深入分析了各因素之間的影響關(guān)系，得出了影響全過程質(zhì)量的直接原因、間接原因和根本原因，并據(jù)此提出了提高裝配式建筑質(zhì)量的相關(guān)對策，以期為提高裝配式建筑的質(zhì)量提供一定的參考。