区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素研究

饶 霞，潘雨红

（重庆交通大学 经济与管理学院，重庆 400074，E-mail：1842024238@qq.com）

随着建筑业信息化水平的不断提高，其信息管理方式也正在发生日新月异的转变，信息化、集成化、智能化管理成为信息管理的新趋势[1]。近几年，为了早日实现数字化转型，越来越多建筑企业加强了以BIM为主的一系列数字化技术的应用，但大都是阶段性的信息管理，并且信息传输效率低、缺少防篡改保护，难以实现建筑项目全过程的可溯源性信息管理。区块链技术作为时代颠覆性的核心技术，目前在金融、食品、数字版权、公共服务和认证服务等行业被广泛应用于各类信息追溯管理。其独特的安全加密机制和去中心化的信息交流方式[2]，以及公开透明、全程留痕及不可篡改等优势，一方面在有效避免各参与方信任度问题的同时满足建筑工程项目全过程信息交流安全性、唯一性和可追溯的需求；另一方面能够适应建筑工程项目特有的大体量、多元异构数据的存储与传输。

目前，已有学者将区块链技术和建筑业信息管理结合进行研究。盛达等[3]将区块链技术应用于建筑工人信息的集成与共享，通过搭建区块链技术平台，形成一致的信息库，为推动产业工人转型提供支撑。陈祖煜等[4]以项目档案管理系统的区块链技术开发作为试点，介绍了信息化平台的基础框架与安全性保障的区块链核心技术。尚春静等[5]通过分析建筑产品质量智能管理平台构建的关键技术，构建基于区块链技术的装配式建筑质量智能管理平台。但此类研究仅是对区块链技术应用于建筑业信息管理拟议框架或概念论述，鲜有针对影响因素的研究。此外，之前的研究虽然对区块链技术应用于建筑业各阶段信息管理中潜在优势和挑战进行归纳，但缺乏对区块链技术应用的影响因素进行系统分析，各因素之间的影响强度、层级结构及作用路径尚且不清晰。因此，有必要针对区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素进行系统研究，以期为建筑业成功将区块链技术应用于信息管理提供理论支持。

影响因素研究的本质是识别关键因素，并明晰各因素间的作用路径[6]，其研究方法多种多样，如决策实验室分析法（DEMATEL）、灰色关联分析法、解释结构模型（ISM）等。采用单一的DEMATEL或灰色关联分析法等方法虽然可以确定因素对系统的重要程度，但无法明确多因素间的层级结构及作用路径；采用单一的ISM法虽然能呈现因素间的层级结构及作用路径，但无法区分因素的重要程度。而构建组合模型DEMATEL-ISM，不仅能够简化ISM中可达矩阵的计算过程，而且能够确定多个影响因素对复杂系统的重要程度，同时将各因素间的关系可视化。该方法已被广泛应用于复杂网络系统评估中，并成为系统化分析多要素复合结构和各要素间联系性的有效工具[7]。如李明顺等[8]对老旧小区改造项目的影响因素研究中应用 DEMATELISM模型梳理了各因素之间的相互影响，建立起复杂系统的层次结构模型。Trivedi等[9]采用DEMATELISM 模型分析可持续交通方式的障碍因素之间的层次关系。钟鸣[7]等运用DEMATEL-ISM模型识别社区韧性影响因素间的关系及各影响因素的重要程度。

因此，为有效明晰区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素的层级结构及作用路径，本文基于组合模型 DEMATEL-ISM 对区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素进行系统分析，梳理各个因素间的层级结构及内在联系，并找出复杂影响因素体系中的关键因素，从而为促进建筑业信息管理中区块链技术的应用提供思路。

1 区块链技术应用的影响因素识别

通过对近3年涉及区块链技术应用的15篇相关文献进行梳理，识别出影响区块链技术应用于建筑业信息管理的20个因素，剔除频次较低的影响因素，结合专家访谈和TOE（Technology -Organization-Environment Framework）框架，最终从技术、组织和环境3个层次确立了16个影响因素。

（1）技术层面。建筑工程项目所含有的信息，除可公开共享的信息以外，更多信息如交易合同、设计方案和图纸等属于隐私信息，需加以保护。区块链技术是集加密技术、分布式网络和智能合约等多种信息技术于一身的新型数据库软件，其去中心化、公开透明、不可篡改、隐私保护及高度自治等特征为建筑业信息管理提供了技术途径，其技术状况在很大程度上影响建筑业信息管理效率。因此从技术层面选取的影响因素为：可扩展性、互操作性、安全性和隐私性及财务成本高。

（2）组织层面。区块链技术作为新兴技术，在开发应用过程中可能存在不可预测、控制不佳的混乱和临时状态，虽然能够初步实现多业务集成，但成本较高且管理信息系统还不完善。此时需要建筑企业拥有较为成熟的组织能力，以弥补区块链技术所存在的不足。因此从组织层面选取的影响因素为：项目复杂度高、利益既得者间信任、专业的认知、成功案例、区块链技术专业人才、管理者的态度及数据的真实性。

（3）环境层面。大数据表明，环境层面的影响因素是区块链技术应用所面临的一个重要挑战。区块链技术在建筑业信息管理方面的应用仍处于起步阶段，由于缺乏经验案例，区块链技术应用环境还没有完全形成。因此从环境层面选取的影响因素为：行业技术状况、行业障碍、区块链的基础设施、监管体系不完善及区块链标准化。

综上所述，区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素，如表1所示。

表1 区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素汇总

2 组合模型DEMATEL-ISM的构建

决策实验室分析法（Decision-Making Trial AndEvaluation Laboratory，DEMATEL）通过构建初始直接影响矩阵和综合影响矩阵，计算各影响因素的原因度和中心度，研究各因素对系统的重要程度及因素间的因果关系；解释结构模型（Interpretative Structural Model，ISM）通过构建多级递阶解释结构模型，识别出复杂因素间的层级结构及作用路径。两种方法的结合，能够更加全面且深层次地分析区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素。

2.1 建立初始直接影响矩阵

以区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素为基础，设置调查问卷并线上发放给行业专家和学者，采用0～4分量化问卷结果，获取每个专家的因素间影响程度sij。共发放问卷100份，有效回收问卷79份，回收率79%。再根据问卷结果计算每个因素的平均值，并向上取整，建立区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素的初始直接影响矩阵A。

式中，sij表示Si因素对Sj因素的直接影响，sij=0表示两个因素间无影响，sij=1表示影响较弱，sij=2表示影响一般，sij=3表示影响较强，sij=4表示影响强。

2.2 构建综合影响矩阵

对初始直接影响矩阵进行归一化，计算出规范化直接影响矩阵B，即：

综合影响矩阵C反映了各因素之间的直接和间接关系。计算公式为：

式中，I为单位矩阵。

2.3 计算各影响因素的影响度

由综合影响矩阵C，计算出各个要素的影响度Cp(i)、被影响度Cq(i)、中心度Mi和原因度Ni并进行排序。

式中，影响度Cp(i)代表综合影响矩阵C中每个因素的行和，反应因素对其他因素的综合影响值；被影响度Cq(i)代表综合影响矩阵C中每个因素的列和，反映因素受到其他因素的综合影响值；中心度Mi为影响度和被影响度之和，中心度Mi越大，指标Si越重要；原因度Ni为影响度和被影响度之差，原因度Ni大于0，即该因素对其他因素的影响大，则该指标为原因因素；原因度Ni小于0，即该因素受其他因素的影响大，则该指标为结果因素。

2.4 计算总体影响矩阵

总体影响矩阵反映指标间的总体相互作用，总体影响矩阵D计算为：

式中，I为单位矩阵。

2.5 建立可达矩阵

为去掉影响程度弱的因素之间的影响关系，设置阈值λ，以实现系统结构的简化，可达矩阵E的计算方式如下：

式中，“1”表示两个指标之间的影响程度较强；“0”表示影响程度较弱或者无影响。

2.6 确定多级递阶解释结构模型

由可达矩阵得出每一个影响因素的可达集、先行集和共同集。可达集Ki即为可达矩阵中第i行数值为1的因素集合；先行集Xi即为可达矩阵中第i列的数值为1的因素的集合；共同集Gi则为该因素可达集与先行集的交集。

如果Ki=Gi，则代表影响因素Si处于整个系统的最高层级。此时，将相应的行和列从可达矩阵E中删除，重复上述过程，直到所有指标都被划分为不同的层次。最终确定区块链技术应用于建筑业信息管理影响因素的多级递阶解释结构模型。

3 组合模型DEMATEL-ISM分析

3.1 DEMATEL模型

DEMATEL模型能够计算出区块链技术应用于建筑业信息管理影响因素的中心度和原因度，并且确定因素对系统的重要程度，计算过程如下：

处理问卷数据得到初始直接影响矩阵A；根据式（2），将初始直接影响矩阵A归一化得到矩阵B；根据式（3），计算得综合影响矩阵C，即：

随后根据式（4）～式（7），由综合影响矩阵C分别计算指标的影响度Cp(i)，被影响度Cq(i)，中心度Mi和原因度Ni，计算结果如表2所示。

表2 DEMATEL计算结果

基于上述计算结果，分别以各因素的中心度为横坐标，原因度为纵坐标，绘制区块链技术应用于建筑业信息管理影响因素象限图，如图1所示。

图1 区块链技术应用于建筑业信息管理影响因素象限图

表2中，中心度越大则该因素越重要，根据中心度可以划分ISM模型各层级因素相对重要度，根据原因度将影响因素划分为原因因素或结果因素。原因度大于0为原因因素，位于图1的上半部分，原因度小于0为结果因素，位于图1的下半部分。因素中心度越大表明其对区块链技术应用影响越大；因素原因度越大表明其对区块链技术应用的负面影响越大。

3.2 ISM模型

ISM模型能够呈现区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素间层级结构及作用路径，计算过程如下：在综合影响矩阵C的基础上，由式（8）计算得总体影响矩阵D。为降低系统复杂性，本文中设置阈值λ=0.08。根据式（9），由总体影响矩阵D计算得到可达矩阵E。根据式（10）～式（12），对指标体系进行层次化处理，构建区块链技术应用的多级递阶解释结构模型图，如图2所示。

图2 区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素多级递阶解释结构模型

区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素具有多层次、多维度的网络特征。在多级递阶解释结构模型图中，处于第1层的指标属于影响体系中的直接影响因素，被其他因素影响；处于第5层的指标属于根本影响因素，从本质上影响其他因素；处于中间2～4层的指标属于过渡因素，根本因素通过过渡因素影响直接影响因素。

（1）直接影响因素。第1层中财务成本高（S4）、利益既得者间信任（S6）、管理者的态度（S10）和行业障碍（S13）为直接影响因素。财务成本越高会导致管理者对应用区块链技术越慎重，进而导致行业各主体之间的信任度越低，行业障碍越强，越不利于区块链技术在建筑业信息管理的推广。

（2）过渡因素分析。第 2～4层中的因素为过渡因素。过渡因素的存在会导致直接影响因素的出现。区块链技术本身的可扩展性问题及建筑业对区块链技术的认知问题，都会导致区块链技术应用于建筑业信息管理中成功案例的缺少，从而影响区块链技术在建筑业的应用，进一步导致建筑业缺乏区块链技术相关标准。相反，区块链标准化愈高，建筑业愈能更好地认识和理解区块链技术，促进区块链技术在建筑业信息管理中使用。

（3）根本影响因素分析。第 5层项目复杂度高（S5）、区块链的基础设施（S14）和监管体系不完善（S15）为根本影响因素，能够通过影响其他因素来间接影响建筑业区块链技术的应用，应得到高度重视。该结果表明，对区块链技术应用于建筑业信息管理来说，建筑企业自身的组织能力和环境因素如区块链技术的基础设施、监管体系不完善等对区块链技术应用具有本质上的阻碍作用，监管体系、基础设施愈完善，则区块链技术应用于建筑业信息管理所面对的阻力就愈小。此外简化建设项目的复杂程度亦有利于从根本上促进区块链技术应用于建筑业信息管理。

3.3 组合模型DEMATEL-ISM

DEMATEL模型确定影响因素对复杂因素体系的重要程度；ISM模型呈现影响因素之间的相互作用关系及所在的层级；现将两个模型结果结合，得到组合模型DEMATEL-ISM的综合分析结果，如表3所示。其中第1列为ISM模型所分5个层级，第2列是各层级对应的影响因素，第3列是由DEMATEL模型中的中心度排序所得，第4、5列是根据多级递阶解释结构模型得到的相互影响关系，其中第4列表示该因素受到上级因素影响，第5列表示该因素影响的下级因素，第6列是通过组合模型DEMATEL-ISM分析所得的关键因素，关键因素是同层级中心度最高的因素。

表3 DEMATEL-ISM组合分析结果

由表3可得，项目复杂度高（S5*）、区块链技术专业人才（S9*）、互操作性（S2*）、成功案例（S8*）和行业障碍（S13*）这5个因素是区块链技术应用于建筑业信息管理的关键因素，形成主要作用路径：S5*→S9*→S2*→S8*→S13*，在区块链技术应用于建筑业信息管理的过程中，应提高对这5个因素的重视和监管。

4 建议

（1）组织层面。一是要推行区块链应用于建筑业信息管理的成功案例，让建筑从业人员看到区块链应用的可行性及可靠性；二是要结合加快行业数字化进程，以降低建筑项目复杂度；三是要加强人才建设，重视对区块链技术人才的投入和管理，积极组织区块链技术知识讲座，加强相关技能培训，提升建筑行业人员技术水平。

（2）技术层面。提高技术投入，重视区块链技术在互操作性、可扩展性及安全、隐私性等方面的发展和完善，增强技术创新力，加快技术设施的研发。

（3）环境层面。完善相关监管体系和法律法规。成熟的监管体系和法律法规对于推动区块链技术应用于建筑业信息管理具有重要作用。因此，政府应该发挥好自身的引导作用，健全监督管理机制和相关的法律法规，加大监管力度，推动建筑业数字化的发展。

5 结语

为提升建筑业信息管理效率，加速建筑业数字化进程。本文采用DEMATEL-ISM模型对区块链技术应用于建筑业信息管理的影响因素进行研究，探索了各影响因素间的因果关系与层级结构。研究表明：通过DEMATEL模型计算各影响因素的中心度和原因度，将影响因素划分为原因因素与结果因素两大类别，原因因素影响其他因素，结果因素受其他因素影响；通过ISM模型分析复杂因素间的作用路径及层级结构，得到多级递阶解释结构模型，划分影响因素为5个层级。其中第1层中的因素为直接影响因素，受上层因素的直接或间接影响，直接影响建筑业信息管理区块链应用，第2～4层中的因素为过渡因素，将上一层的作用效果传递到下一层，或直接影响下层因素，第5层为根本影响因素，通过影响下层因素来间接影响建筑业信息管理区块链应用；通过组合模型DEMATEL-ISM的综合分析，识别各影响因素在系统中影响程度及多因素作用的层级结构，得到5个关键因素，分别为项目复杂度高、区块链技术专业人才、互操作性、成功案例和行业障碍。