基于ISM的装配式建筑施工质量影响因素分析

马晓旭

（山东建筑大学 管理工程学院，济南 250101）

1 引言

随着社会的进步与发展，装配式建筑也实现了蓬勃的发展，但在其迅猛发展的同时，装配式施工现场的质量管理也面临着巨大的挑战，质量问题的频繁发生，带来了不可忽视的财产损失。因此，对装配式建筑施工质量的影响因素进行研究，对于提高装配式建筑施工质量意义重大。

我国已有诸多学者对装配式建筑施工质量问题进行了研究。齐宝库等[1]从装配式建筑阶段特点出发，将装配式建筑全过程划分为前、中、后3 个阶段，综合评估建筑质量。卢文斌[2]主要探讨如何应用BIM 技术对装配式建筑施工全过程的质量进行管理。黄佳祯等[3]运用粗糙集理论将装配式建筑施工质量评价划分了不同类型，基于此构建评价指标体系，并通过实例证明了该体系的合理性及科学性。苏杨月等[4]通过对某装配式建筑生产施工现场的跟踪调查，采用鱼刺图法从5 个角度对常见质量问题进行剖析。洪文霞等[5]引入集对分析理论，利用WBSRBS 结合已有文献构建了包含21 个关键性指标的装配式建筑施工质量评价体系。肖阳等[6]总结出装配式建筑施工质量管控中暗含的问题，分别从施工现场和预制构件的质量管理两个方向出发，提出BIM 技术与质量管理的有机结合。

以上学者的成果为施工质量的研究打下了一定基础，但针对施工质量这一系统中各个影响因素的关系的研究较少，本文通过对文献的研究，从影响因素内在的关联性出发，使用ISM 明确各个影响因素的层级结构以及相互之前的关联关系，便于日后预防质量问题发生时有所侧重，提高装配式建筑施工质量。

2 装配式建筑质量影响因素识别

本文通过文献研究的方法，以“施工质量”“装配式建筑”为关键词对中国知网的中文期刊进行检索，梳理与装配式建筑质量有关的论文[7-14]，并对各论文作者所提及的影响因素进行整理，最终从人员、构配件以及管理协调方面总结了以下影响因素。

2.1 人员技术水平与责任意识

作业人员由于缺乏实践，对于生产构配件的经验不足，同时忽视了构件的自检、复检工作，使质量不合格的构件在市场上流通，且工人质量责任意识薄弱，缺乏实践经验，导致构配件的安装和操作不熟练，易出现尺寸偏差。

2.2 构配件供应问题

从目前构配件生产状况来看，因为装配式建筑在我国起步时间不长，对于生产构配件的经验较少，因此构配件的质量较差。并且，构件还需借助运输手段从工厂运送到现场，运输途中，构配件的保护措施十分重要。构配件进入现场后，对于构配件的堆放和养护也需要进行合理的规划，避免因为环境或其他因素损坏构配件，从而影响建筑的整体质量。

2.3 施工机械与检测设备

构配件等物料在出厂时由于不发达技术检验手段，无法精准检测出不合格的配件，可能会导致质量不达标的构配件运输到工地，甚至进场验收合格的构配件后期也会因为保养问题、违规使用而造成质量问题，将质量风险转嫁到施工方。另外，模板等构件结构在操作和安装过程中由于缺少精准的精度校准工具，使其安装过程中极易产生误差，尤其是安装体积较大的构件时，如果在没有精准监测的前提下进行安装，就会存在安装偏差，导致安装失败。

2.4 施工前的准备工作

施工准备工作应能覆盖到工程项目方方面面，对施工中容易出现的问题作出正确判断，并且能够基于已知条件提出合理的解决方案。图纸会审、技术交底工作的完成度都会对施工质量产生影响。作业人员应该多参加图纸会审，提升自己的质量知识水平，加强对图纸的了解程度，了解构配件图纸与以往传统图纸之间的差别，完善装配式建筑的施工方法。施工方应做好所需要的质量规划，加强对施工质量的控制。

2.5 管理协调问题

在做好其他工作的同时，也不应忽略管理协调工作的重要性。如果有项目存在沟通协调问题，例如，图纸会审、技术交底不彻底，组织管理制度不完善，分包商管理不到位等问题，若想达到有效沟通的目的，就需要制定合理的措施和制度，来辅助建筑项目的高质量运行。

2.6 政策与规范

在装配式建筑发展过程中，到目前为止，装配式建筑的相关规范仍不完善，相关法律法规也略有缺乏，过于重视推广程度反而忘记强调质量的重要性，对施工质量的改善有一定的影响。

影响因素归纳如表1 所示。

表1 影响因素归纳表

3 解释结构模型介绍

1973年，解释结构模型（Interpretative StructuralModeling，ISM）由美国Warfield 教授提出，模型是把一个繁杂系统分解为诸多子系统或系统要素，将复杂问题力争简单化，先分析不同子系统或系统要素相互之间的直接影响关系，并将其映射于有向图，利用计算工具进行布尔逻辑运算，最后通过多层次的结构模型表现因素之间的层次性与关联关系，来确定各影响要素之间的关联关系，有针对性地提出解决问题的措施。

本文利用ISM 对施工质量的影响因素系统进行分析，进行层次结构划分，确定因素之间的关系，建立装配式建筑质量影响因素的系统模型，得到各质量影响要素对系统的影响度，将影响装配式建筑质量因素划分为表层直接因素、中间层过渡因素、根源层根本因素。

具体步骤如图1 所示。

图1 ISM 方法具体步骤

4 ISM 模型构建

4.1 确定邻接矩阵

主要的影响因素并不是孤立存在的，它们之间往往存在着十分复杂的关系，为了对他们之间的关系进行科学的研究，特邀请专家对表1 所总结的10 个因素的影响关系展开多次讨论，最终构建出影响因素的邻接矩阵，具体如下。0 表示因素Fi与因素Fj无影响关系；1 表示因素Fi与因素Fj有影响关系。

4.2 建立可达矩阵

可达矩阵是指系统路径两端的因素可以到达的程度，将邻接矩阵A 加上单位矩阵I，利用布尔代数运算法则，当第k次幂之后的所有乘积相等时，就得到了可达矩阵，计算方式如下：

可得可达矩阵M 如下：

4.3 级间分解可达矩阵，建立解释结构模型

4.3.1 区域分解

按照列R（Fi）、行A（Fi）把可达矩阵中的要素划分为若干个区域，不同区域的元素不存在相互关系。得到可达集合R（Fi）、先行集合A（Fi）和交集A＝R（Fi）∩A（Fi），如表2 所示。

表2 可达集合与先行集合及其交集表

其中，可达矩阵中元素Fi对应的行中为1 的矩阵元素所对应的列要素的集合为可达集合R（Fi）。先行集合A（Fi）为可达矩阵中要素Fi对应的列中，包含有1 的矩阵元素所对应的行要素的集合。

4.3.2 级间分解

对各要素进行层级分解，可以得到系统中各要素间的层级关系，首层表示系统的最终目标，下面的一层对上一层有直接影响。根据R（Fi）＝R（Fi）∩A（Fi）条件进行层级的抽取。对表2 中的i＝4 要素进行分析，由于该级R（F4）＝R（F4）∩A（F4），该级最高要素为F4，即L1 包含的要素为｛F4｝。同时划去F4所对应的行和列，得到第二层的可达矩阵，从中寻找新的最高级因素。最后可得，L2 包含的要素集为｛F3，F5，F6｝，L3包含的要素集｛F2，F8,F1｝，L4 包含的要素集为｛F7，F9｝,L5 包含的要素集为{F10}。

4.3.3 结构模型建立

根据上述分析，建立结构模型如图2 所示。

图2 ISM 模型

5 模型分析

第一，F10政策规范完善程度位于L5 层，系统的最下层，说明该因素能够对其他因素产生影响，这种影响包括直接影响和间接影响，属于系统内最深层次的根本因素，应该给予关注。

第二，F4构配件生产水平因素位于L1 层，这说明该因素是浅表层的因素，要想控制这个因素，应从其下层因素下手，才能从根本解决这个问题，例如健全相关质量法律法规，完善前期施工准备工作，引入高端的施工设备或机械，构配件的质量问题有望有效解决。

第三，处于L2 层和L4 层中间的一共有8 个因素。F1工人的技术水平、F2工人的质量意识、F3对关键部位的关注、F5机械操作水平、F6高质量检测工具、F7施工图纸会审工作、F8质量规划、F9项目组织结构是否完善，这些因素都位于过渡层，在系统中发挥间接影响作用。

由模型分析结果可知，装配式建筑各个质量影响因素间具有较强的关联性，且不同影响因素位于不同层级，为有效改善我国现状，提高施工水平，在此提出以下建议：

第一，政策规范方面。

政府应该着重关于装配式建筑质量方面的法规设立，建议政府尽快制定适合我国国情的预制装配式建筑质量标准，政府部门加强监管，对存在质量问题的项目予以公示和惩处，刺激市场质量良性竞争，激发市场活力。

第二，工人培训。

由于装配式建筑发展时间不长，工人缺乏经验，所以应对工人进行技术方面的培训，使大家了解并掌握工艺操作流程，改变原有传统建筑施工中的陋习恶习，并向工人强调质量意识与责任意识，明确工人的责任和权力，激发供热工作热情，达成各部门协同配合。

第三，协调管理。

科学有效地进行质量管理不但可以促进项目的顺利进行，还能保证装配式建筑质量的提高。协调管理就是要将整个阶段的各个工作系统的考虑，进行协调与管理，使各个工作正常进行并发挥更好的作用，这就需要对各方机构进行综合的统筹规划，充分发挥技术条件和经济条件，合理统筹资源并使之得到充分的利用，串联参建各方信息沟通，保证信息的时效性和共享性，从而改善质量问题。

第四，施工前准备工作。

在施工前期，应合理地预测施工过程可能出现的情况，并制定细致的施工质量规划。对于企业技术人员来讲应当重视对图纸的会审，同时编制合理的装配式施工方案，有利于后续各项工作的顺利进行。与此同时还应加强作业人员的教育培训及技术交底工作，加强作业人员操作技术的掌握程度，保证装配式建筑各个工序保质保量地完成。

第五，构配件管理。

对于构配件的采购，要安排专人利用高精度仪器设备对构配件的质量规格进行查验，发现不合格的配件应及时反馈落实，签订合同时，应在合同条款中列出解决此类问题的方案；构配件运输前，要根据施工情况制定安全妥善的运输方案，防止构配件在途中发生损坏，影响构配件状态；构配件进场时，要对其状态有实时监测并及时地保养和存放，防止其因环境因素损坏，影响其在施工过程中发挥效用，进而无法保证整个建筑的质量水平。

6 结论

本文运用ISM 方法对装配式建筑质量影响因素进行分析，主要得到以下结论：

第一，装配式建筑质量影响因素关系复杂且数量多，可以总结为以下几个因素：F1工人技术水平、F2人员质量意识、F3对关键部位的关注程度、F4构配件生产水平、F5机械操作水平、F6高质量检测工具、F7施工图会审工作、F8缺乏质量规划、F9项目组织结构完善程度、F10政策规范完善程度。

第二，运用ISM 模型将10 个质量影响因素划分到层级，得到装配式建筑质量主要影响因素的多层递阶结构图。由结构图可知：位于系统下层的F10政策规范程度是根源层的根本因素，能够对其他因素产生较大影响，应该给予足够的重视。

本研究得出影响装配式质量的因素，并对其层级关系进行分析，了解因素间的作用机制和致使质量问题出现的主要原因，最后结合模型研究结果给出建议，进一步丰富了我国质量管理理论和知识，希望为日后有意作出质量决策和解决质量问题的企业和管理人员提供有价值的参考。