基于ISM的装配式建筑质量影响因素研究

木孟地，金长宏，李 瑶

(安徽建筑大学 经济管理学院，安徽 合肥 230601)

关于装配式建筑质量方面的问题，国内学者们展开了激烈的讨论。戴海香[2]通过利用BIM技术和BIM可视化的特征，从装配式建筑设计阶段、生产阶段、管理阶段对装配式建筑质量进行了严格的控制。黄佳祯[3]等利用粗糙集理论对装配式建筑施工质量指标进行评价与分析并确定了权重，成立装配式建筑施工质量评价体系。王辉[4]经过剖析BIM技术的特征和装配式建筑的优势,得出了基于BIM装配式建筑质量的管理方法。杨晋霞[5]通过运用BIM技术使得装配式建筑在我国有了初步发展。于德鸿[6]等经过对装配式建筑现有的问题进行分析且提出很多解决办法，从而提高装配式建筑的质量，加速装配式建筑的发展。

以上研究，大多从技术角度出发，缺少了对装配式建筑质量影响因素的研究，更没有进一步深入剖析质量影响因素的内在联系。因此，研究将利用解释结构模型的方法，确定系统中各要素之间的关系进而确定主要因素，并且提供装配式建筑的质量分析和措施建议。

1 研究方法

Warfield在1973年研发出了一种系统分析模型-解释结构模型法(Interpretative Structural Modeling，ISM)，它虽然是结构化模型的一种，但是也可以用于分析不同层面上因素之间的关系。系统中的各个因素彼此制约，彼此影响。每个影响因素的重要程度也不尽相同，仅仅采用简单的量化方法对其重要性进行判断，很难反映出各种因素对质量的影响。因此，研究将通过文献梳理和专家访谈的形式识别主要影响因素，并且从装配式建筑的人-材料与构配件-设备机械-施工方法-环境5个角度即4M1E对影响因素进行分类，在此基础上，通过问卷调查的方法获得了有效的数据，构建了基于装配式建筑成质量影响因素的解释结构模型，分析各因素之间的关系，从而得出结论，为推进装配式建筑发展和进行质量控制奠定基础。

2 构建ISM模型

2.1 装配式建筑的质量影响因素分析

在项目管理中，影响质量的因素可以用“4M1E”来表示，即人、材料、机械、方法和环境。基于现有的中英文文献和与10位专家进行半结构化访谈，选取了12个影响装配式建筑质量的因素，并依照“4M1E”的方式进行分类。这10位专家具有15年以上建筑业工作经验，并且对装配式建筑有较深入的研究。具体结果如表1所示。

表1 装配式建筑的质量影响因素分类

2.2 确定各因素之间的关系

通过文献回顾和专家访谈的方式总结得出影响装配式建筑的12个因素后可以发现，不同因素之间也存在某些关联关系，因此，利用专家打分法可以确定12个因素之间的关系。在进行专家打分前，首先确定打分规则：如果一个因素对另一个因素有影响时，打1分；如果一个因素对另一个因素无影响，打0分。在确定影响装配式建筑因素的调查问卷中，发现不同区域装配式建筑的发展水平并不相同，为了对各因素进行合理打分，研究分别对沈阳、北京、济南、上海、南京、合肥、武汉等地区长期从事建筑的专业人员进行了问卷调查，并且对相关高校、建筑企业等相关人员进行了影响因素关联打分问卷调查。这次问卷调查共发出了600份问卷，收回了460份有用的问卷。通过对收回的问卷进行整理，得到影响因素关联如表2所示。再根据问卷结果进一步整理，结果如表3所示。

表2 调查对象个人分布情况

2.3 构建解释结构模型

(1)建立邻接矩阵。邻接矩阵表明了元素之间的关系，以装配式建筑质量为一个系统，影响其质量的因素为系统要素，系统要素共有12个；矩阵中的元素为aij，若要素Si对要素Sj有影响，则aij为1；若要素Si对要素Sj无影响，则aij为0。即：

表3 影响因素关联表

故根据表2得出邻接矩阵为：

(2)可达矩阵的求解。可达矩阵M是指俩个要素之间是否存在连接的路径。采用布尔矩阵运算规定，若是系统满足(A+I)k-1≠(A+I)k=(A+I)k+1，则称M=(A+I)k+1为可达矩阵。然后使用Matlab求出可达矩阵为:

虽然历史的发展和社会环境的变化也是词义延伸的原因，但其内在动力却源于隐喻和转喻等认知思维。语言是思维的产物，其结构和功能是人类一般认知活动的结果和反映。概念隐喻基于两域的相似性，通过意象图式的映射，使人体词具有了除本义以外的含义；概念整合通过动态的概念合成，将人体词在抽象、复杂或新奇语境中的含义构建出来。二者相辅相成，共同阐释了人体词语义转移的机制和过程。

(3)可达矩阵层级划分。层级划分主要是对系统中各要素之间的层级关系有了更清楚地理解和认识，其中最上面的一层是整个系统要达到的目标，往下每一层分别是上一层的原因，最底层是影响系统的最直接原因。研究依据层级分解的方法，根据装配式建筑质量的影响因素在可达矩阵中的分布特征将其划分为不同的层级，具体步骤为：

①确定可达集合R(Si)：可达矩阵中要素Si对应的行中，其中含有1的矩阵元素对应的列要素的集合，代表要素Si能到达的要素；②确定先行集合Q(Si)：可达矩阵中要素Si对应的列中，其中含有1的矩阵元素对应的行要素的集合，代表能够到达Si要素；③得出可达集合和先行集合的交集，即A(Si)=R(Si)∩Q(Si)，并根据R(Si)∩Q(Si)=R(Si)条件对层级进行抽取。根据以上步骤求得可达矩阵各要素之间的关系集合如表4所示。

表4 可达矩阵各要素之间的关系集合

根据R(Si)∩Q(Si)=R(Si)条件对表3进行层级抽取，得到影响装配式建筑质量的因素分为4个层级：

第1层级：S2,S7

第2层级：S3,S5,S6,S10,S11,S8

第3层级：S1,S4,S9

第4层级：S12。

(4)建立解释结构模型。根据对可达矩阵的层级划分，建立解释结构模型如图1所示。装配式建筑质量影响因素的解释结构模型可分为4个层级：第1层的影响因素是员工的专业技能和预制构件连接的可靠性；第2层的影响因素是人员的管理意识、预制构件的存储情况、构件质量的稳定性、节点处理方式、施工中的规范性以及机械设备的参数性能；第3层的影响因素是工人的工作经验、预制构件的运输情况和机械设备的精度影响；第4层的影响因素是温度、湿度、酸碱度。

图1 装配式建筑质量影响因素ISM模型

3 装配式建筑质量影响因素ISM分析

通过上述ISM模型可知，影响装配式建筑质量的因素可以分为4个层级，呈现层层递进的关系，且相同层级之间也互相渗透、互相影响，关系复杂。主要分析如下：

(1)施工人员的专业技能、预制构件连接的可靠性是影响装配式建筑质量的第1层因素。一方面，由于装配式建筑构配件的位置与尺寸要求都非常高，这就需要娴熟与精确的专业技能来进行安装，以满足预制构件连接的可靠性要求，从而提升装配式建筑质量；另一方面，预制构件的连接又受到施工人员专业技能的影响，二者相互作用，所以这两个因素是影响装配式建筑质量的最直接因素。

(2)第2层和第3层影响装配式建筑质量的因素较多，且相互影响，关系复杂。在现实施工过程中，预制构件的存储管理很重要，若是工作人员的管理意识不强，构件的存储不妥，使得构件的质量稳定性不强，最后严重影响装配式建筑的质量；工作人员的管理意识还影响节点的处理方式，不同的人员对同一节点的处理方式不同，也会间接影响装配式建筑的质量；另外，节点处理的方式还受到构件存储情况、构件质量稳定性和施工过程中的规范性影响，装配式建筑标准化，模数化的设计与施工可以为其质量提供保障；施工中的机械设备的精度和参数性能直接影响构件在连接过程中的可靠性。

(3)影响装配式建筑质量的第4层因素是环境因素，包括温度、湿度和酸碱度。我国不同地区的气候条件差异很明显，地区环境条件越差，预制构件的质量就越严格，施工过程也更加精细，对装配式建筑的质量影响也就更加明显，所以这也是影响装配式建筑质量的深层因素。

4 结论与建议

在国家的响应下，装配式建筑正在逐步发展，其在质量方面的问题也成为人们所关注的重点。研究使用ISM模型寻找有关影响质量方面的因素，从人-材料与构配件-设备机械-施工方法-环境的角度出发，构建了影响装配式建筑质量的解释结构模型。确定彼此之间因素的关系，并且找出了各层级结构，从而确定了影响因素。针对此分析结果提出了如下建议：

(1)在展开装配式建筑施工时,应及时对职员及设备操作管理加大力度,增强施工人员技术培训,保证施工可以正常进行。施工单位应设置质量小组,充分发挥其监视监管作用,实行施工质量管理责任,实时解决各类隐患问题。同时,应组织施工人员进行按期进修,学习更多有关装配式建筑的施工技术手段及管理方法,并将其灵活运用到工程项目中去,提升施工人员专业素养。此外,施工单位应把重难点,如工序的衔接、配件的装配、套筒灌浆施工等,从施工技术、施工组织等多个方面进行综合斟酌，拟定科学的施工方案和计划。

(2)建筑构件等各类施工材料在进行制作时，施工企业应该对预制构件加工过程以及原材料进行全程把控，避免产品出现质量问题。首先,预制构件厂在材料采购环节,应当对其质量加以严格控制,对全部原材料依照相关规范进行材料进场检验,如果发现材料没有达到标准,应及时退换;其次,在构件运输环节,应加大对预制构件的保护力度,使其可以完整无损地到达施工现场,满足装配式建筑施工需求。另外,在成品堆放过程中,施工单位需做好养护工作,并由专人对构件进行看管,避免预制构件在使用前出现质量问题。

(3)选择恰当的机械设备。根据技术要求和现场施工状况选择合适的机械设施进行施工，进行施工必须有产品合格证书、说明书等资料。机械设施操作人员必须经过专业培训且要持证上岗，按照流程进行施工作业。按期对机械设施进行保养和检修，保证正常运行。

(4)建立基于BIM技术的质量管理系统。依据BIM技术自身优势，建立装配式建筑从构件设计、生产、审查、运输、施工、运行、维护等过程中的质量管理系统。在设计过程中，将施工规范、指导性文件等一系列数据文档录入BIM系统中，形成完备的质量管理信息库，为生产、审查与施工过程提供指导和监控；在生产、审查、运输中，利用BIM技术进行质量优化、构件碰撞检查、构件运输的实时监控以及快速传递信息以减少和避免质量隐患；在施工、运行与保护过程中，经过模拟找出施工难点等作为质量控制点并将其在BIM中进行标识和重点把控。

研究基于ISM模型对装配式建筑质量进行了系统分析，各个因素间的相互打分可能带有一定的个人主观性。且该模型采用的0或1打分法，仅仅反映出各因素之间是否有影响，不能准确反映出各因素之间的重要程度。因此，如何改善这一问题将是下一步研究装配式建筑质量管理的重点。