基于DEMATEL-ISM的建筑施工企业BIM应用影响因素研究*

李明柱 王梓玮 邓凌

(1.吉林建筑大学经济与管理学院，吉林 长春 130000；2.南通理工学院建筑工程学院，江苏 南通 226000)

0 引言

近年来，国家和地方层面积极推动建筑业智能化、数字化升级，出台了一系列政策文件，积极推进BIM技术在建筑施工企业中的应用。但现阶段，BIM在建筑施工企业中的应用仍面临较大挑战[1]。因此，开展建筑施工企业BIM应用影响因素关系研究，对于建筑业的持续健康发展具有至关重要的作用。

国内学者围绕建筑施工企业BIM应用影响因素进行了深入研究。李希妍等[2]采用解释结构模型(ISM)构建5层递阶结构模型，分析BIM应用影响因素的相互关系。郄恩田等[3]基于施工企业视角，通过施工流程筛选影响因素并结合层次分析法对影响因素之间的关系进行探讨。董娜等[4]通过构建系统动力学模型对施工阶段BIM应用影响因素进行分析。叶萌等[5]通过构建以个体采纳为结果的BIM技术扩散模型，指出BIM技术初始成熟度是影响其扩散的关键因素。赵爽[6]针对项目参与方BIM采纳影响因素进行研究，基于政府视角提出应对策略。耿彪[7]采用结构方程模型对施工企业BIM技术采纳模型进行验证。

以上研究主要面向行业影响因素，而针对建筑施工企业影响因素的研究相对匮乏。在研究方法上，更多学者通过单一方法量化因素作用程度和因素间的关系，分析结果具有一定的偏差。鉴于此，本文通过文本挖掘方法统计相关政策、交付标准等词频信息，并结合相关文献资料对影响因素进行筛选。采用三角模糊数与决策实验室分析法(DEMATEL)结合解释结构模型(ISM)对影响因素之间的作用关系进行分析，以期提升建筑施工企业BIM应用水平。

1 建筑施工企业BIM应用影响因素识别

通常，文本挖掘包含词频分析、关联度分析等[8-9]。本文以近10年来住房和城乡建设部(住建部)、国务院、各地政府机构出台的BIM行业标准、应用规范文件(共47项)为研究对象。剔除“不限于全生命周期”“除施工企业外”等相关内容，对描述一致的文件内容进行合并处理。例如，将 “数据传输要求”与“数据交换”进行合并处理，同时结合相关文献进行影响因素筛选，得到建筑施工企业BIM应用影响因素，见表1。

表1 建筑施工企业BIM应用影响因素

2 DEMATEL-ISM模型构建

决策实验室分析法(DEMATEL)是一种运用矩阵和图论分析系统因素的方法[15]，但无法直观表达因素间的层次结构。解释结构模型(ISM)是一种多领域深度应用的系统方法，可分析系统内影响因素及其关系和层次结构，但无法展示各影响因素对系统的作用程度。基于此，本文构建DEMATEL-ISM模型，分析各因素的层次结构及其对系统的作用程度。考虑到直接影响矩阵是由专家的主观判断信息构成，将判断信息转换为适当的语义变量可以更加科学地刻画专家在判断过程中的模糊性与不确定性[16-18]，因此，引入三角模糊数作为DEMATEL的评价标度，对专家判断信息进行转换。语义变量和三角模糊数的转换对应关系见表2。

表2 语义变量和三角模糊数的转换对应表

为了避免去模糊化后出现两个相同清晰值的情况[19]，采用CFCS法[20]进行去模糊化处理。综上所述，DEMATEL-ISM模型构建步骤如下：

(1)将F={F1，F2，…，Fn}作为待评估因素集，将Fi对Fj的影响程度量化为数字0、1、2、3、4，分别表示“无影响”“较小影响”“中等影响”“较大影响”“极大影响”。通过专家对待评估因素进行量化评估后汇总得到关系矩阵X。

(2)将关系矩阵X转换为三角模糊数后，进行去模糊化处理，公式如下

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(3)计算k名专家评价的准确值，得到直接影响矩阵zij。即

(8)

Z=|zij|n×n

(9)

(4)计算规范化直接影响矩阵N。得到

(10)

(5)计算综合影响矩阵T。其中，I为单位矩阵。公式如下

(11)

T=tij(i，j=1，2，…，n)

(12)

(6)计算各因素的影响度度Di、被影响度Ci、中心度Mi、原因度Ri。公式如下

(13)

(7)计算整体影响矩阵H。其中，I为单位矩阵。公式如下

H=T+I

(14)

(16)

(9)根据可达矩阵K，计算各因素的可达集R(Si)、先行集A(Si)和共同集C(Si)。为了直观展现各因素间的层级关系，按照式(17)计算结果，通过优先抽取的方法进行层级划分。先在可达矩阵K中将所在行列元素划去，再按照结果优先方法进行划分，直至不可再分，最终确定各因素层级。

R(Si)=C(Si)

(17)

3 研究过程与结果分析

3.1 DEMATEL计算结果

首先，邀请5名专家(高校建筑信息化相关教师2名，施工企业管理、技术人员各1名，相关从业人员1名)对影响因素间的作用关系进行打分，并计算各因素的影响度、被影响度、中心度、中心度排序、原因度和因素属性，结果见表3；其次，依据各影响因素的中心度和原因度计算结果，绘制因素影响结果图，如图1所示。

图1 因素影响结果图

3.2 解释结构模型

通过计算得到阈值λ= 0.303 5，从而得到可达矩阵K。按照结果优先方法进行层级划分后得到多层递阶结构模型，如图2所示。

3.3 DEMATEL-ISM模型结果分析

由表3和图1可知，影响度最高的三个因素分别是企业对BIM技术的接受度(S10)，BIM标准化技术、交付体系和规范(S1)，施工中组织内部协同程度(S4)，其中，S10对系统内其他因素的作用程度最强；被影响度最高的三个因素分别为数据应用能力(S7)，模型质量、更新速度、施工指导(S9)和施工前后各参与方协同程度(S3)，其中，S7最易受系统内其他因素的影响；施工前后各参与方协同程度(S3)的中心度最高，说明其与系统中大部分因素都会产生作用关系，且对系统的整体影响程度较强。反之，政府支持政策、监督与法律责任(S2)中心度最低，说明其作用程度相对较弱。与此同时，位于Ⅰ区的因素中心度和原因度均处于较高水平，说明该区因素会对系统产生显著影响；位于Ⅳ区的因素虽是其他因素综合影响的结果，但其对系统仍有较强影响。

由图2可知，建筑施工企业BIM应用影响因素间存在较为复杂的关系。将系统中的因素划分为根本因素(L1)，中间因素(L2、L3、L4)和表层因素(L5)。具体分析如下：

(1)根本因素为企业对BIM技术的接受度(S10)，说明企业对BIM的接受度会直接影响企业内外部协同、投入成本和人员组织等方面，进而对BIM应用产生根本影响。

(2)中间因素包括BIM标准化技术、交付体系和规范(S1)，软件交互性、兼容性、二次开发程度(S6)，人员、专家、咨询成本(S13)，企业BIM成果效益(S14)，组织结构、工作流程、合同管理(S11)，施工前后各参与方协同程度(S3)，BIM相关人员意识、能力(S12)，数据应用能力(S7)，数据与各专业的适配性(S8)。其中，S1、S12、S13和S14是各类因素影响关系的起点。通常，企业很难直接对这类因素进行有效控制，只能通过其作用的其他因素进行控制。

(3)表层因素包括政府支持政策、监管与法律责任(S2)，施工中组织内协同程度(S4)，外部BIM效能研究(S5)，模型质量、更新速度、施工指导(S9)，硬软件配置成本(S15)，这类因素不易影响系统中的其他因素。为了加强建筑施工企业BIM应用能力，可以直接加强对表层因素的控制。由于表层因素较易受其他因素影响，应综合考虑对其前置因素的控制。需要注意的是，在递阶结构模型中，节点较多的S3、S7和S8和DEMATEL中心度排序结果具有高度相关性，应重点关注。建议从提高企业接受度，完善标准化技术、交付体系和规范，提升各参与方协同程度，加强数据应用能力等方面进行控制。同时，不能忽视对系统作用相对较弱的因素。

4 结语

本文针对建筑施工企业BIM应用影响因素间的作用关系，采用DEMATEL计算各因素的影响度、被影响度、中心度和原因度，并划分了6个原因因素和9个结果因素；通过构建多层递阶结构模型，划分了根本因素、中层因素和表层因素，清晰展示了建筑施工企业BIM应用影响因素的复杂关系，有助于企业管理者了解各因素间的作用关系和传递结构，提升建筑施工企业BIM应用能力，促进建筑行业高质量发展。