基于DEMATEL-ISM法的BIM技术应用风险影响因素体系及扩散路径分析*

刘福江 魏宏亮 吴星蓉 李强

(1.甘肃建投科技研发有限公司，甘肃 兰州 730050；2.甘肃省建设投资(控股)集团有限公司，甘肃 兰州 730050)

0 引言

建筑信息模型(BIM)以可视化、协调性、模拟性、优化性等优势为建筑行业提高管理效率、降低资源浪费、减少信息孤岛提供了有力的技术支持[1]。目前，BIM技术已成为有效推动我国新型建筑工业化健康发展的重要手段，为建筑业高质量发展提供了新契机。近年来，在国家与各地政府的大力推动下，BIM技术在建筑工程领域得到广泛应用[2]。然而，随着BIM技术应用的普及化，BIM技术的应用风险日益突显[3-4]。

近年来，专家学者从多个视角、采用多种方法对BIM技术的应用风险进行了深入研究。李梦梦等[5]采用SEM方法对BIM技术应用风险进行了研究，结果表明，BIM技术的主要应用风险为组织管理风险、政治风险、技术分析及经济风险，其权重由大到小依次为政治风险、组织管理风险、经济风险、技术风险。谢祥等[6]采用SNA方法对业主方BIM技术应用风险进行了网络关系研究，认为投资收益低、对BIM技术认知不足、传统思维模式未转变以及BIM人才缺乏是业主方BIM技术应用的关键风险因素，管理者应加强对上述风险因素的管控。徐明龙等[7]通过相关研究指出，法律风险、数据风险、管理风险是BIM技术的主要应用风险，可通过优化协议与合同、完善BIM数据标准以及制定BIM技术模型管理标准等措施降低风险。胡榉丹等[8]利用COWA-G1组合赋权的物元评价模型对EPC项目BIM技术的应用风险进行评价，认为技术风险是BIM技术的主要应用风险，改善BIM软件的兼容性和BIM技术的管理模式是降低BIM应用风险的有效措施。

从上述研究结论可以看出，BIM技术应用风险多样且各风险因素之间相互影响，关系错综复杂。因此，建立BIM技术应用风险影响因素体系，分析各影响因素的重要程度及因果属性，揭示各影响因素间的作用路径是控制BIM技术应用风险的前提和基础。基于此，本文以BIM技术应用风险为研究对象，构建BIM技术应用风险影响因素体系，利用DEMATEL-ISM法[9-11]分析BIM技术应用风险因素之间的相互关系，确定各影响因素在风险系统中的属性与作用，构建BIM技术应用风险多级递阶结构模型，并对其进行分析。

1 构建BIM技术应用风险影响因素体系

为了客观、全面、科学地构建BIM技术应用风险影响因素体系，本文梳理和分析了2015年以来近100篇BIM技术应用风险相关研究文献。根据系统完整、层次分明、科学简明的原则，统计BIM技术应用风险影响因素的出现频次，合并和清理相似因素与无效因素。同时，结合BIM技术应用案例调研结果，构建BIM技术应用风险影响因素体系(表1)，并将其划分为管理风险、环境风险、经济风险、技术风险四大类。

表1 BIM技术应用风险影响因素体系

2 构建DEMATEl-ISM模型

2.1 确定原始影响矩阵

基于BIM技术应用风险影响因素体系，设定各影响因素的关系评价标度(表2)。基于德尔菲法，邀请19名BIM技术领域的专家对表1中18个影响因素进行两两比较，确定各因素相互之间的影响程度，形成原始影响矩阵O，其中因素Oij表示因素Fi对Fj的直接影响程度。若i=j，则Oij=0。

表2 各影响因素关系评价标度

2.2 计算综合影响矩阵

规范化处理原始影响矩阵A，得到规范影响矩阵N。公式如下

(1)

考虑到各影响因素对其他因素的间接影响，根据式(2)，计算综合影响矩阵T。即

T=(N+N2+N3+…+Nk)=

(2)

式中，I为单位矩阵。

2.3 计算影响度、被影响度、中心度及原因度

计算BIM技术应用风险影响因素的影响度Di、被影响度Ci、中心度Mi、原因度Ri，公式如下

(3)

(4)

Mi=Di+Ci

(5)

Ri=Di-Ci

(6)

根据计算结果，得到BIM技术应用风险影响因素中心度与原因度,如图1所示。

图1 BIM技术应用风险影响因素中心度与原因度

2.4 确定关系矩阵

(7)

2.5 计算可达矩阵

根据关系矩阵A，计算整体关系矩阵B。公式如下

B=T+I

(8)

将整体关系矩阵B连乘，得到可达矩阵R。公式如下

R=Bk=Bk+1≠Bk-1

(9)

2.6 层级划分

根据式(9)对可达矩阵R进行层次化处理，得到BIM技术应用风险影响因素Fi的可达集R(Fi)、前项集A(Fi)及共同集L(Fi)。公式如下

(i,j=1,2,…,n)

最终的层级划分结果见表3。

表3 最终层级划分结果

2.7 计算骨架矩阵

根据可达矩阵R与层次化分析结果，构建BIM技术应用风险影响因素骨架矩阵S，如图2所示。

图2 BIM技术应用风险影响因素骨架矩阵

2.8 绘制多级递阶结构模型图

结合骨架矩阵S与层次化分析结果，绘制BIM技术应用风险影响因素多级递阶结构模型，如图3所示。

图3 BIM技术应用风险影响因素多级递阶结构模型

3 研究结果分析

3.1 基于DEMATEl的研究结果分析

3.1.1 中心度

中心度Mi是系统因素中心性的度量指标，属于正向指标。中心度Mi数值越大，说明该因素在系统中越重要。从图2可以看，BIM技术应用风险影响因素中心度排名前5的风险因素依次为：投资收益率降低F14、新增成本F13、管理层决策失误F2、政策变动或落地不够F4、标准规范不完善F9。因此，企业在分析与控制BIM技术应用风险时，应重点关注以上因素，并采取针对性的防控措施。

3.1.2 原因度

原因度Ci反映影响因素的因果属性，存在正负两种数据表现形式。数值为正，表示该因素在系统中具有“原因”的作用，即影响其他因素的属性要大于被其他因素影响的属性。正值原因度Ci越大，表明该因素越容易影响其他因素。数值为负，表示该因素在系统中具有“结果”的作用，即影响其他因素的属性要小于被其他因素影响的属性。负值原因度Ci越小(绝对值越大)，表明该因素越容易受其他因素影响。总体而言，距原点越远的因素越重要，即数值绝对值越大则该因素越重要。

从图1可以看出，在BIM技术应用风险影响因素中，正值原因度排名前5的因素依次为：政策变化或落地不够F7、标准规范不完善F9、市场环境变化F8、参与各方沟通不顺畅F4、组织管理模式不完善F1。为了对BIM技术应用风险进行有效防范，企业应对上述风险因素加强预防和控制，防止风险发生甚至扩散。负值原因度按绝对值排名前5的因素依次为：投资收益率降低F14、新增成本F13、适用性差F18、一次性成本增加F12、BIM应用管理体系缺乏F6。高负值风险因素易受其他风险因素的影响而发生变化。因此，对高负值风险因素进行有效管理，除了要对其进行直接控制，还要对其上游风险进行管控或切断其与上游风险的联系，达到标本兼治的风险管理目标。

3.2 基于ISM的研究结果分析

3.2.1 回路分析

在图3中，有向箭线表示各因素之间的相互影响关系。部分影响因素之间为双向箭线，表示该组因素互相影响或相互之间联系紧密，这种联系即为缩点处理中的强连接。由图3可以看出，存在强连接关系的因素组为：数据统一程度低F16和技术成熟度低F17，说明这两个风险因素的相互影响程度更为强烈且联系紧密。因此，对这两个风险进行控制时，应考虑实施一体化管理策略。

3.2.2 风险扩散路径分析

BIM技术应用风险影响因素传递路径如图4所示，包括组织风险线、技术风险线和合同风险线。具体分析如下：

(1)组织风险线源自组织模式不完善F1，而后引发管理层决策失误F2。经过一系列的传递，最终导致投资收益率降低F14。

(2)技术风险线与合同风险线的最长路线源自政策变化或落地不够F7。在传递过程中，数据统一程度低F16与技术成熟度低F17为该组技术特征风险。经过一系列的传递，引发适应性差F18，最终导致投资收益率降低F14。

(3)合同风险线从政策变化或落地不够F7出发，先引起市场环境变化F8，加之参与各方沟通不顺畅F4的影响，使合同权力和利益界定不明F5，最终导致投资收益率降低F14。

由图4可以看出，BIM技术应用风险影响因素之间关系复杂且相互影响。需要注意的是，BIM技术风险可能由某个过程单因素引起。例如，合同权力和利益界定不明风险可能是由单纯的合同管理不善引起的，并不是由于上游因素市场环境发生变化或各方沟通水平不足导致的。综上所述，应从组织、技术及合同三个角度出发，通过建立有针对性且系统全面的综合防控体系，对BIM技术应用风险进行全方位防范和控制。

图4 BIM技术应用风险影响因素传递路径a)组织风险线 b)技术风险线c)合同风险线

3.2.3 层级分析

由图3可以看出，BIM技术应用风险影响因素从下至上形成了从原因到结果的8个层级。第8层呈紧凑型，即层级总数最少。

(1)最终结果风险集合，即最上层(L1)因素——投资收益率降低F14。该因素只接收箭头，表明其主要被其他因素所影响，几乎不会影响其他因素。这也表明BIM技术应用风险的最终结果风险因素为投资收益率降低F14，这与高负值原因度风险分析结果相一致。

(2)根本原因风险集合，即图4中最下层(L8)因素——政策变化或落地不够F7。该因素只发出有向箭线，说明其主要影响其他因素，几乎不受其他因素影响。这也表明BIM技术应用风险的根本原因风险因素为政策变化或落地不够F7，与高正值原因度的风险分析结果一致。

(3)过渡风险集合，即图4中位于最下层与最上层之间的因素并集。该集合风险因素分为两种：一种是只发出有向箭线的因素，如F1、F4、F15。与根本原因风险因素一样，这些风险因素主要影响其他因素，而几乎不受其他因素的影响，但其影响力度不及根本原因风险因素，且由下向上影响力度逐层降低。另一种是既发出有向箭线，又接受有向箭线的风险因素。这些风险因素在影响其他因素(上层或同层)的同时被其他因素所影响(下层或同层)。过渡风险在BIM技术应用的风险控制中具有重要的作用。例如，对于本质风险和层级较低的风险(如政策变化或落地不够F7、市场环境发生变化F8)，很难直接对其进行控制，但可以通过控制合同权力和利益界定不明F5、BIM应用管理体系缺乏F6这些过渡风险，隔断其与结果风险因素的连接，进而减少根本原因风险和层级较低的风险带来的损失。

综上所述，DEMATEL方法可以展示各影响因素的重要程度并表征其影响其他因素和被其他因素影响的程度，但无法直观描述各因素间的作用传递路径；ISM方法虽然可以明确各因素间的传递关系与层次化的系统结构，但对于各因素的重要程度与原因结果属性的描述不足。因此，将DEMATEL与ISM相结合可有效解决两种方法各自的不足，且两种方法的分析结果可互相佐证。

4 结语

本文主要研究结论如下：

(1)BIM技术应用风险影响因素中心度排名前5的因素依次为：投资收益率降低、新增成本、管理层决策失误、政策变动或落地不够、标准规范不完善；正值原因度排名前5的风险因素依次为：政策变化或落地不够、标准规范不完善、市场环境发生变化、各参与方沟通不顺畅、组织管理模式不完善；负值原因度排名前5的风险因素依次为：投资收益率降低、新增成本、适用性差、一次性成本增大、BIM应用管理体系缺乏。

(2)BIM技术应用风险主要通过技术风险线、组织风险线及合同风险线三条路径传播。在风险控制时，应构建有针对性且系统全面的风险控制体系。

(3)BIM技术应用风险因素可划分为8个层级的多级递阶模型结构，最下层根本原因风险为政策变化或落地不够，最上层结果风险为投资收益率降低。

(4)对BIM技术应用风险进行控制时，不仅要管控其下层原因风险与上层结果风险，而且要对中层的过渡风险进行控制，以隔断风险的传播路径。