武云芬，洪文霞

(青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525)

裝配式建筑作為建筑工業(yè)化的代表性建造方式，具有現(xiàn)代化、科學(xué)化和綠色化的時(shí)代特征，在工期優(yōu)化、節(jié)能減排、勞動(dòng)力優(yōu)化等方面比傳統(tǒng)建造形式有著更大的優(yōu)勢。國家和地方政府的大力推行，使裝配式建筑得到迅速發(fā)展，但作為新興建筑模式，在施工技術(shù)和項(xiàng)目管理等方面仍缺乏經(jīng)驗(yàn)，未形成成熟的建造體系，因此如何進(jìn)行裝配式建筑施工質(zhì)量的量化評價(jià)，提高相關(guān)單位的施工質(zhì)量水平，對裝配式建筑的整體發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)階段已有學(xué)者針對各類建筑工程項(xiàng)目施工質(zhì)量評價(jià)進(jìn)行了大量的研究，如：張振生等[1]以決策層宏觀總控為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了由工程實(shí)體和參建單位質(zhì)量行為兩方面因素的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，并從權(quán)重分配、判定標(biāo)準(zhǔn)、評價(jià)等級等方面進(jìn)行評價(jià)方法設(shè)計(jì)；張敏[2]提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建筑施工質(zhì)量評價(jià)方法，采用誤差函數(shù)梯度下降法對權(quán)值進(jìn)行修正；陳為公等[3]通過主成分分析篩選出10個(gè)影響鋼筋混凝土施工質(zhì)量的主要因素，并通過COWA算子賦權(quán)對其進(jìn)行了灰色評價(jià)；郭月紅等[4]構(gòu)建了FAHP評價(jià)模型，并在此基礎(chǔ)上提出“比例法”來代替隸屬度函數(shù)，從而對橋梁工程施工質(zhì)量進(jìn)行客觀評價(jià)；侯學(xué)良等[5]在充分考慮風(fēng)險(xiǎn)因素之間的交互耦合效應(yīng)的前提下，構(gòu)建了基于三角模糊數(shù)的工程項(xiàng)目質(zhì)量評價(jià)模型來解決指標(biāo)的信息模糊性等。不難發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)者都以傳統(tǒng)的混凝土施工項(xiàng)目為研究對象展開研究，而對于裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量的評價(jià)卻寥寥無幾，只有個(gè)別學(xué)者對此進(jìn)行過研究，如：劉占坤等[6]、王爽等[7]都通過層次分析法對裝配式建筑施工質(zhì)量展開評價(jià)，但具有主觀性過強(qiáng)的弱點(diǎn)；洪文霞等[8]將集對分析引入到傳統(tǒng)的模糊層次分析法中，能夠更好地解決不確定性帶來的影響，但未考慮指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性對評價(jià)結(jié)果的影響；王志強(qiáng)等[9]通過Vague集理論篩選關(guān)鍵指標(biāo)，并將COWA算子和G1法結(jié)合進(jìn)行組合賦權(quán)，從而采用模糊綜合評價(jià)法對裝配式建筑施工質(zhì)量展開評價(jià)，雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了科學(xué)評價(jià)，但其采用的組合賦權(quán)法也未考慮指標(biāo)間的相互關(guān)系。

通過文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，雖然目前施工質(zhì)量方面的研究涉及范圍廣泛，在處理質(zhì)量模糊性和不確定性方面涌現(xiàn)出大量的適用方法，但如何將質(zhì)量科學(xué)量化仍然是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其專門針對裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量而言，目前尚未形成良好的質(zhì)量評價(jià)體系，且在裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)中，處理指標(biāo)間的相互影響和指標(biāo)灰性等方面的研究還寥若晨星。因此本文將通過分析裝配式建筑項(xiàng)目全生命周期階段的施工質(zhì)量影響要素并構(gòu)建一套適用于裝配式建筑項(xiàng)目的施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，特別引入Shapley值概念確定權(quán)重，該方法能夠充分考慮指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)聯(lián)，其非可加測度的賦權(quán)方式更加貼合人的思維，使得權(quán)重計(jì)算更加科學(xué)合理；同時(shí)將施工質(zhì)量的灰性納入到評價(jià)中，引入灰色系統(tǒng)理論來對裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量進(jìn)行更加科學(xué)的定量化灰色綜合評價(jià)，更好地解決部分指標(biāo)不完整對評價(jià)結(jié)果帶來的失真影響，使得評價(jià)結(jié)果更加客觀。

1 裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

考慮到裝配式建筑項(xiàng)目的獨(dú)特性，其施工工序等方面相較于傳統(tǒng)混凝土施工有很大區(qū)別，在進(jìn)行施工質(zhì)量評價(jià)之前要構(gòu)建適用于裝配式建筑項(xiàng)目的評價(jià)指標(biāo)體系?？茖W(xué)、合理的分析影響裝配式建筑施工質(zhì)量的因素，直接影響著評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。因此在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)所選指標(biāo)必須有明確的涵義，能夠充分體現(xiàn)對裝配式建筑施工質(zhì)量的影響，在同領(lǐng)域不同項(xiàng)目中不隨環(huán)境等因素的變化而變化。且要反映裝配式建筑項(xiàng)目的施工特點(diǎn)，整體呈現(xiàn)多角度、全方面特征，即必須遵循無二義性、有效性、主導(dǎo)性、穩(wěn)健性和綜合性等原則。

為構(gòu)建科學(xué)、系統(tǒng)的裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，本文在梳理傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，充分挖掘裝配式建筑項(xiàng)目在施工方法、內(nèi)容等方面的特殊性，將指標(biāo)體系分為施工前(施工準(zhǔn)備)、施工中(施工過程)、施工后(整體驗(yàn)收)三個(gè)準(zhǔn)則層，以此來具體篩選每個(gè)階段的重要指標(biāo)。首先通過文獻(xiàn)研究[6-9，10-13]、相關(guān)技術(shù)規(guī)范和專家訪談的形式初步篩選出各階段的相關(guān)影響因素。在此基礎(chǔ)上，針對裝配式建筑施工質(zhì)量問題向政府相關(guān)單位、研究院、施工人員以及高校學(xué)者等10人組成的專家群體發(fā)放調(diào)查問卷、進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪談，從而對上述指標(biāo)進(jìn)行整合與優(yōu)化，最終形成由3個(gè)準(zhǔn)則和18個(gè)指標(biāo)組成的裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

不同于傳統(tǒng)混凝土建筑項(xiàng)目，在裝配式建筑中，預(yù)制構(gòu)件作為建筑物的核心要素，其生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、檢驗(yàn)和存放等方面都將成為保障施工質(zhì)量、施工安全和耐久性的重要考量因素，同時(shí)作為新興的建筑技術(shù)，施工人員的技術(shù)要求也直接影響著建筑質(zhì)量；而對于施工過程的質(zhì)量評價(jià)，則主要從施工技術(shù)層面進(jìn)行考慮，如裝配式建筑的設(shè)計(jì)要求和連接方式、節(jié)點(diǎn)鋼筋的連接、墻板拼接縫尺寸安裝問題、后澆混凝土質(zhì)量等方面，以及在施工時(shí)的信息化技術(shù)的應(yīng)用是否成熟，尤其是BIM信息化技術(shù)水平是否達(dá)標(biāo)；作為施工后的整體驗(yàn)收階段，則主要考慮隱蔽工程、分部分項(xiàng)工程和結(jié)構(gòu)實(shí)體等方面的驗(yàn)收，還有裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)和管理資料的完善和提交情況是否良好，施工現(xiàn)場的成品保護(hù)落實(shí)是否到位等問題。

2 指標(biāo)權(quán)重的確定

表1 裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系

傳統(tǒng)的指標(biāo)賦權(quán)方法大多以指標(biāo)個(gè)體獨(dú)立為前提，并未考慮指標(biāo)間關(guān)聯(lián)，且以每個(gè)指標(biāo)對目標(biāo)作用程度的累加和作為綜合作用效果。而在裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)過程中，評價(jià)指標(biāo)之間或多或少都會對目標(biāo)造成組合影響，依靠傳統(tǒng)賦權(quán)法無法確定相對可靠的權(quán)重值。而由美國學(xué)者SHAPLEY[14]提出的Shapley值賦權(quán)法既能度量單個(gè)指標(biāo)對項(xiàng)目目標(biāo)的貢獻(xiàn)度，又能很好地反映各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性。

該方法認(rèn)為單個(gè)評價(jià)指標(biāo)對施工質(zhì)量的影響程度是非可加測度的，也就是說不能將每個(gè)指標(biāo)對施工質(zhì)量作用程度的線性加和作為綜合作用效果，而是以指標(biāo)間非線性的相互作用關(guān)系來表達(dá)多指標(biāo)對施工質(zhì)量的綜合作用，從而科學(xué)分配各指標(biāo)在整體目標(biāo)中的權(quán)重。本文利用Shapley值來計(jì)算裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，具體步驟如下：

用集合N來表示裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)集，N={1，2，...，n}，用[N，V]表示評價(jià)指標(biāo)的組合集，用V(s)表示相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)組合對評價(jià)目標(biāo)的影響值，其中s表示n個(gè)指標(biāo)的任意一種組合。

1) 首先計(jì)算各指標(biāo)組合的影響值，確定規(guī)則如下：若指標(biāo)存在線性關(guān)系，取1.2為系數(shù)；若指標(biāo)相互獨(dú)立，取1為系數(shù)；若三個(gè)及以上指標(biāo)組合時(shí)，以多數(shù)指標(biāo)是否存在線性關(guān)系為依據(jù)。

(1)

2) 確定各指標(biāo)組合影響值后，利用下式確定指標(biāo)權(quán)重ωi：

(2)

式中：s為評價(jià)指標(biāo)子集S中評價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；S/i為評價(jià)指標(biāo)子集S減去i元素的剩余組合。

3 裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量灰色聚類模型的構(gòu)建

3.1 裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量的測度界定

裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，由于影響裝配式建筑施工質(zhì)量的因素較多，信息量龐大，傳統(tǒng)的溝通模式存在容易丟失信息的弊端，導(dǎo)致信息失真。在進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)時(shí)，對裝配式建筑施工質(zhì)量的優(yōu)劣度量本身是一個(gè)灰概念，因此需要將“質(zhì)量”量化處理，并根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對裝配式建筑施工質(zhì)量等級進(jìn)行科學(xué)界定，明晰質(zhì)量優(yōu)劣測度時(shí)的相關(guān)臨界值。裝配式建筑項(xiàng)目施工的質(zhì)量等級發(fā)生概率在概率論角度來看是等可能的，所以對等級測度進(jìn)行均等劃分。同時(shí)為了更好地提升質(zhì)量管理水平，將測度取值范圍擴(kuò)大為[0，10]，并將相應(yīng)等級的臨界區(qū)間進(jìn)行界定，見表2。

3.2 基于灰類及對應(yīng)白化權(quán)函數(shù)的確定

表2 裝配式建筑施工質(zhì)量測度

表3 灰類和對應(yīng)白化權(quán)函數(shù)

在進(jìn)行裝配式建筑施工質(zhì)量灰色聚類評價(jià)之前，必須首先確定合理的灰類中心點(diǎn)，通過中心點(diǎn)向量原則，由表2確定的“優(yōu)秀、良好、合格、較差、差”五個(gè)灰類可以確定中心點(diǎn)為U=(9，7，5，3，1)。本文主要參考劉思峰等[15]在灰色系統(tǒng)理論中提出的中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)模型來描述數(shù)據(jù)灰類所屬情況(表3)。

3.3 質(zhì)量評價(jià)步驟

在確定灰類、灰數(shù)(裝配式建筑施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系具有灰色系統(tǒng)的特征，可以確定為一個(gè)灰色系統(tǒng))及相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)后，對施工質(zhì)量進(jìn)行灰色聚類評價(jià)：

步驟1 構(gòu)造評價(jià)矩陣。邀請裝配式建筑領(lǐng)域的p個(gè)專家對指標(biāo)Aij進(jìn)行打分，得到評價(jià)矩陣Di=[dijk]s×p，其中s為指標(biāo)數(shù)量。

(3)

步驟3 建立聚類評價(jià)矩陣。將求得的評價(jià)矩陣與灰色聚類權(quán)向量進(jìn)行矩陣運(yùn)算，對指標(biāo)層進(jìn)行聚類評價(jià)：

Z=ωi×Ri

(4)

構(gòu)造上級指標(biāo)綜合評價(jià)矩陣Z0=[Z1，Z2，…，Zn]T，并對上層指標(biāo)進(jìn)行聚類評價(jià)，得到綜合聚類評價(jià)向量：

M=ω0×Z0=[M1，M2，…，Mn]。

(5)

步驟4 計(jì)算綜合評價(jià)值。為了避免以最大權(quán)原則確定灰類時(shí)某些信息的忽略，從而導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果存在偏差，即通過綜合評價(jià)向量M與灰色測度閾值U合成，進(jìn)行單值化處理，得到綜合評價(jià)值：

W=M×U。

(6)

4 實(shí)證分析

表4 專家原始賦權(quán)

表5 指標(biāo)組合對評價(jià)目標(biāo)的影響值

以上海市某裝配式建筑住宅項(xiàng)目為例，通過具體實(shí)證演算所構(gòu)建的施工質(zhì)量評價(jià)模型的可行性。該項(xiàng)目主要由13棟住宅樓及相應(yīng)配套設(shè)施構(gòu)成，所有單體均采用裝配式建筑工藝，邀請對該項(xiàng)目全過程施工較為熟悉的7位從事于裝配式建筑領(lǐng)域的企業(yè)工作人員和高校學(xué)者等專家組成評估小組，對該項(xiàng)目實(shí)施具體評估。

4.1 確定權(quán)重

由7位專家分別就各項(xiàng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行打分。由于篇幅原因，主要以一級指標(biāo)A3下的5個(gè)指標(biāo)：相關(guān)技術(shù)及管理資料提交情況A31、隱蔽工程驗(yàn)收情況A32、分項(xiàng)分部工程驗(yàn)收情況A33、結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)情況A34和施工現(xiàn)場成品保護(hù)落實(shí)情況A35為例進(jìn)行演算，由專家打分得到的原始賦權(quán)見表4。

由式(1)計(jì)算得到評價(jià)指標(biāo)組合對評價(jià)目標(biāo)的影響值，單一指標(biāo)不存在線性關(guān)系，因此式(1)中的系數(shù)取1，兩個(gè)及以上指標(biāo)相結(jié)合時(shí)具有一定的相關(guān)性，系數(shù)取1.2，結(jié)果見表5。

然后通過式(2)計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，具體計(jì)算步驟如下：

同理可得A3準(zhǔn)則層下其余指標(biāo)的權(quán)重值，得到w3=(0.165，0.224，0.220，0.218，0.173)。由于篇幅原因，準(zhǔn)則層A1和A2下的各項(xiàng)指標(biāo)不再一一計(jì)算。最終得到評價(jià)指標(biāo)體系中所有指標(biāo)的權(quán)重值：

w0=(0.305，0.412，0.283)；w1=(0.264，0.178，0.105，0.132，0.175，0.164)；

w2=(0.147，0.156，0.168，0.131，0.145，0.087，0.166)；

w3=(0.165，0.224，0.220，0.218，0.173)。

4.2 裝配式建筑施工質(zhì)量灰色綜合評價(jià)與分析

由7位專家組成的評估小組參照裝配式建筑施工質(zhì)量測度表對3個(gè)一級指標(biāo)下的18個(gè)二級指標(biāo)分別打分賦值，最終得到原始打分評價(jià)矩陣A1—A3：

根據(jù)式(3)和表3所構(gòu)建的灰類及白化權(quán)函數(shù)計(jì)算得到灰色聚類權(quán)矩陣R1—R3：

根據(jù)式(4)，將Shapley值賦權(quán)得到的權(quán)重向量與灰色聚類權(quán)矩陣相乘，計(jì)算得到綜合評價(jià)矩陣Z：

根據(jù)式(5)得到綜合評價(jià)向量：M=ω0×Z0=[0.426，0.391，0.184，0.000，0.000]。

利用式(6)將綜合評價(jià)向量M與灰色測度閾值U=(9，7，5，3，1)進(jìn)行合成，單值化處理得到該裝配式建筑施工質(zhì)量綜合評價(jià)值：W=M×U=7.484，參考裝配式建筑施工質(zhì)量測度表可知，該裝配式建筑施工質(zhì)量等級為良好，與“優(yōu)秀”略有差距。進(jìn)一步分析施工前、施工中和施工后三個(gè)階段各自的施工質(zhì)量評價(jià)矩陣可知各階段的綜合評價(jià)值分別為：W1=7.525，W2=7.465，W3=7.468，施工質(zhì)量等級排序?yàn)槭┕で?施工后>施工中，可見三個(gè)階段的質(zhì)量評價(jià)值大致相仿，但均未達(dá)到“優(yōu)秀”等級。

5 結(jié)論

1) 裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)具有復(fù)雜性，指標(biāo)間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，會對評價(jià)目標(biāo)產(chǎn)生綜合影響，而引入Shapley值概念可以通過對指標(biāo)進(jìn)行非可加測度分析，有效度量多個(gè)指標(biāo)對目標(biāo)的共同影響，更加貼合人腦思維。

2) 針對評價(jià)指標(biāo)的灰性，采用灰色系統(tǒng)理論對裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量進(jìn)行更加科學(xué)的定量化灰色綜合評價(jià)，有效解決了部分指標(biāo)不完整對評價(jià)結(jié)果帶來的失真影響，使得整個(gè)評價(jià)過程更加透明化。

3) 運(yùn)用該模型對具體的裝配式建筑項(xiàng)目進(jìn)行了施工質(zhì)量評價(jià)與分析，結(jié)果顯示該項(xiàng)目的綜合質(zhì)量等級為“良好”，尚未達(dá)到“優(yōu)秀”，據(jù)此可以指導(dǎo)相關(guān)施工方根據(jù)不同階段出現(xiàn)的問題采取有效措施，進(jìn)行施工質(zhì)量提升，為未來裝配式建筑的發(fā)展提供參考依據(jù)。

在未來的研究中，將通過更加科學(xué)的方法篩選指標(biāo)，并進(jìn)一步挖掘指標(biāo)數(shù)據(jù)，剖析每個(gè)指標(biāo)對裝配式建筑施工質(zhì)量造成的具體影響，從而實(shí)現(xiàn)裝配式建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量精細(xì)化管理。