李政道,甄 宇,李 驍,吳恒欽,趙 銀,孫麗鋒
(1.深圳大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院,廣東 深圳 518060;2.中建四局土木工程有限公司,廣東 深圳518052,E-mail:clyde.zhengdao.li@szu.edu.cn)
近年來(lái),建筑行業(yè)的發(fā)展體系日漸成熟。但有許多問(wèn)題逐漸顯得嚴(yán)重深刻,建筑壽命低抗震能力差,資源缺乏問(wèn)題突出,環(huán)境約束與生態(tài)惡化日趨明顯,勞動(dòng)力需求難以滿足,施工安全事故多發(fā),這些都是目前建筑行業(yè)需要面對(duì)的問(wèn)題。為此,我國(guó)相繼推出建筑工業(yè)化、信息化及建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的相關(guān)政策,使得裝配式建筑發(fā)展迅速,但由于其在構(gòu)建生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配等多維空間進(jìn)行操作管理,容易疊加質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。并且裝配式建筑質(zhì)量管理體系尚未完善,傳統(tǒng)建筑管理模式與裝配式建筑生產(chǎn)模式不匹配的問(wèn)題日漸明顯,在質(zhì)量控制措施儲(chǔ)備不足的情況下,裝配式建筑的質(zhì)量控制管理問(wèn)題將尤為突出。
中外諸多學(xué)者針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了研究,如蔣勤儉等[1]和曹志清[2]等均認(rèn)為提出裝配式建筑質(zhì)量控制要點(diǎn)主要集中于設(shè)計(jì)與構(gòu)件生產(chǎn)階段。William Imbeah 等[3]利用高級(jí)程序化風(fēng)險(xiǎn)分析和管理模型(APRAM)同時(shí)進(jìn)行成本、進(jìn)度和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理。Debalina Banerjee Chattapadhyay 等[4]開發(fā)了一種基于交叉分析機(jī)器學(xué)習(xí)模型的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng),用于對(duì)建筑項(xiàng)目的成本、時(shí)間、質(zhì)量和范圍風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)與應(yīng)對(duì)。李曉娟[5]通過(guò)熵權(quán)法與模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合構(gòu)建評(píng)價(jià)模型,并按照施工周期的時(shí)間性進(jìn)行分類,對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)總結(jié)上述研究的優(yōu)勢(shì)與不足,本文擬進(jìn)一步對(duì)國(guó)內(nèi)裝配式建筑的質(zhì)量管理體系進(jìn)行分析與評(píng)估,旨在為裝配式建筑管理的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持?;诖耍瑥南到y(tǒng)管理角度出發(fā),通過(guò)對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目中的各類質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別,利用模糊層次綜合分析法建立評(píng)價(jià)模型對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),并選取實(shí)例進(jìn)行模型的驗(yàn)證與應(yīng)用[6],為裝配式建筑項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提供風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法及可參考的風(fēng)險(xiǎn)控制方向。
裝配式建筑的工程質(zhì)量一般指工程建設(shè)活動(dòng)過(guò)程中各工程利益相關(guān)參建方具體行為的質(zhì)量及完成工程后裝配式建筑產(chǎn)品的整體質(zhì)量,包括功能價(jià)值質(zhì)量、產(chǎn)品施工質(zhì)量、工程項(xiàng)目利益相關(guān)參與方的工作質(zhì)量等[7]。裝配式建筑項(xiàng)目的工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)主要是指業(yè)主、投資商、承包商、材料供應(yīng)商等各參建方在工程建設(shè)過(guò)程中因?yàn)楦鞣N因素而使工程質(zhì)量無(wú)法得到保證的不確定性[8]。從質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理的角度上講,需要注重的是如何在進(jìn)度計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)最大限度減少對(duì)環(huán)境影響的條件下以科學(xué)合理的工程造價(jià)及工程質(zhì)量完成工程項(xiàng)目,并保證一定的建設(shè)安全水平,如果由于某種因素的出現(xiàn)導(dǎo)致工程項(xiàng)目不能達(dá)到上述目標(biāo),那么就是所謂出現(xiàn)了工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[9]。
裝配式建筑項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)主要由質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)事故及質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)損失構(gòu)成(見表1)[10]。
表1 裝配式建筑項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成因素
裝配式建筑項(xiàng)目從設(shè)計(jì)階段-生產(chǎn)階段-施工階段-運(yùn)維階段等全生命周期的管理過(guò)程中,風(fēng)險(xiǎn)的管理尤為重要,通過(guò)文獻(xiàn)綜述共總結(jié)其風(fēng)險(xiǎn)共包括7 個(gè)特點(diǎn)[11],如表2 所示。
表2 裝配式建筑項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)及其內(nèi)容
FAHP 評(píng)價(jià)法是一種將模糊綜合評(píng)價(jià)法(Fuzzy Comprehensive Evaluation,F(xiàn)CE)和層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法,主要應(yīng)用于體系評(píng)價(jià)、效能評(píng)估等方面,是一種定性與定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)模型,一般是先用層析分析法確定因素集,然后用模糊綜合評(píng)判確定評(píng)判效果。兩者相互融合,對(duì)評(píng)價(jià)有著很好的可靠性[12]。
根據(jù)我國(guó)裝配式建筑施工特點(diǎn),確定裝配式建筑生產(chǎn)-運(yùn)輸-建造階段影響質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)因素。采用層次分析法將裝配式建筑項(xiàng)目的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)總體問(wèn)題劃分成層次結(jié)構(gòu),即整體的質(zhì)量目標(biāo)及影響質(zhì)量目標(biāo)的各因素按照不同的層次劃分為4 個(gè)層次結(jié)構(gòu),構(gòu)配件供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)、人員與機(jī)械操作風(fēng)險(xiǎn)、施工準(zhǔn)備風(fēng)險(xiǎn)和施工管理風(fēng)險(xiǎn),裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素層次指標(biāo)體系如表3 所示。
表3 裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素層次指標(biāo)體系
通過(guò)總結(jié)工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)研究提供的評(píng)價(jià)方法與思路,本文提出構(gòu)建裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析的FAHP 評(píng)價(jià)模型,其模型框架如圖1 所示,共包括兩大模塊、7 個(gè)步驟。
圖1 基于FAHP 的評(píng)價(jià)模型框架
(1)構(gòu)建判斷矩陣?;谘b配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素層次指標(biāo)的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果,得出各層判斷矩陣,進(jìn)而通過(guò)判斷矩陣的構(gòu)建對(duì)各因素之間的兩兩對(duì)比,確定各因素間的相對(duì)重要性:
(2)層次單排序及一致性檢驗(yàn)。通過(guò)計(jì)算求解出判斷矩陣最大特征向量并經(jīng)過(guò)歸一化計(jì)算后對(duì)同一層因素的相對(duì)重要權(quán)值進(jìn)行排序,并進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)[13],計(jì)算步驟如下:
將判斷矩陣各數(shù)值行進(jìn)行連乘運(yùn)算后開n次方根:
將得到的向量進(jìn)行歸一化計(jì)算:
計(jì)算判斷矩陣的最大特征根:
進(jìn)行一致性檢驗(yàn),計(jì)算出一致性指標(biāo)CI及一致性比率CR:
查表(見表4)得到一致性指標(biāo)RI,CR=CI/RI。當(dāng)一致性比率CR<0.1 時(shí),可以認(rèn)為判斷矩陣的不一致程度在允許范圍之內(nèi)即通過(guò)該判斷矩陣的一致性檢驗(yàn);當(dāng)CR值≥0.1 時(shí)則不承認(rèn)一致性檢驗(yàn)通過(guò),需要對(duì)判斷矩陣的因素重要性對(duì)比值進(jìn)行調(diào)整,建立一個(gè)新的判斷矩陣再進(jìn)行一致性檢驗(yàn),重復(fù)操作直至指標(biāo)CR滿足條件,通過(guò)一致性檢驗(yàn)。
表4 一致性指標(biāo)RI
(3)層次總排序及一致性檢驗(yàn)。從高層往下,逐層對(duì)各層因素的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算,整理為相對(duì)于最高層的重要性值。若上一層有n個(gè)元素分別為A1,A2,...,An,它們相對(duì)于最高層次的權(quán)重分別為a1,a2,...,an,下一層有n個(gè)元素分別為B1,B2,...,Bn,則下一層B層次相對(duì)于最高層的相對(duì)權(quán)重值為:
(4)建立模糊評(píng)語(yǔ)集。根據(jù)裝配式建筑施工的特點(diǎn)建立其評(píng)語(yǔ)集,極高風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、普通風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)及極低風(fēng)險(xiǎn)各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的評(píng)分分值,如表5 所示。
表5 裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)語(yǔ)集
(5)建立模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度矩陣。模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣主要通過(guò)所建立的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)語(yǔ)集對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可能因素層即最底層C中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)定,確定各質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素的隸屬度,整理得到模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣:
(6)計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。將各評(píng)價(jià)因素的相對(duì)重要權(quán)值與模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣進(jìn)行模糊合成變換,本文將模糊合成變換模型取為普通矩陣乘積算法,并選用最大隸屬度原則對(duì)模糊中和評(píng)價(jià)結(jié)果由矢量轉(zhuǎn)換為確定的分值,從而判斷出項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)程度。
(7)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果分析。根據(jù)計(jì)算得出的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行判斷,判斷出裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)著重部分所在,從而能夠有針對(duì)性地將有限的管理資源進(jìn)行合理的分配,降低裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生率及損失率[14]。
本文所選案例為中山大學(xué)深圳校區(qū)人才保障性住房(一期)項(xiàng)目,該項(xiàng)目位于深圳市光明新區(qū)中大校區(qū)南側(cè)。本項(xiàng)目總建筑面積480172.6 m2,其中規(guī)定建筑面積336244 m2,共11 棟超高層點(diǎn)式住宅,均采用裝配式設(shè)計(jì)和施工。
本文通過(guò)編寫本裝配式建筑工程項(xiàng)目案例質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)之間的相對(duì)重要性調(diào)查問(wèn)卷,并邀請(qǐng)相關(guān)專家學(xué)者及項(xiàng)目實(shí)際管理人員對(duì)各層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)的兩兩對(duì)比相對(duì)重要性權(quán)值進(jìn)行打分,最終得到273 份有效問(wèn)卷。根據(jù)得到的問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行整理計(jì)算進(jìn)而進(jìn)行質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
(1)首先建立準(zhǔn)則層B的判斷矩陣并計(jì)算各因素權(quán)重及進(jìn)行一致性檢驗(yàn):
將判斷矩陣B的各行數(shù)值進(jìn)行連乘計(jì)算并開4次方根:
進(jìn)行判斷矩陣的最大特征根計(jì)算:
一致性檢驗(yàn):
即計(jì)算得出的準(zhǔn)則層B中質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素相對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性權(quán)值在滿意程度內(nèi)是合理的。
(2)建立標(biāo)準(zhǔn)層各項(xiàng)指標(biāo)的判斷矩陣并計(jì)算各因素權(quán)重及進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。同上,構(gòu)建構(gòu)配件供應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B1)、人員與機(jī)械操作質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B2)、施工準(zhǔn)備質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B3)、管理質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B4)的判斷矩陣,并計(jì)算各因素相對(duì)重要性權(quán)值及進(jìn)行一致性檢驗(yàn),整理得:
(3)進(jìn)行層次總排序,得到本裝配式建筑工程項(xiàng)目案例的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重如表6 所示。
(4)建立模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣。通過(guò)對(duì)以上調(diào)查問(wèn)卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理可得各層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素的模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣。以構(gòu)配件供應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B1)的模糊綜合評(píng)價(jià)隸屬度關(guān)系矩陣R1為例,同理計(jì)算出R2、R3、R4。
(5)計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。本文將模糊合成變換模型取為普通矩陣乘積算法即根據(jù)表6 的權(quán)重計(jì)算可得:
表6 裝配式建筑工程項(xiàng)目案例的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重表
本文選用最大隸屬度原則對(duì)模糊中和評(píng)價(jià)結(jié)果由矢量轉(zhuǎn)換為確定的分值,有Max=0.34733,根據(jù)表4 可知本裝配式建筑工程項(xiàng)目案例的構(gòu)配件供應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)。同理,計(jì)算得人員與機(jī)械操作質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B2)、施工準(zhǔn)備質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B3)、管理質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(B4)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為極低風(fēng)險(xiǎn)。
(6)計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。由上文可知WB=(0.568,0.176,0.164,0.092),根據(jù)以上計(jì)算得到的各層模糊綜合評(píng)價(jià)向量整合可得本裝配式建筑W工程項(xiàng)目案例的的總評(píng)價(jià)矩陣R:
本文選用最大隸屬度原則對(duì)模糊中和評(píng)價(jià)結(jié)果由矢量轉(zhuǎn)換為確定的分值,有Max=0.2318,風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)。
本裝配式建筑工程項(xiàng)目案例的整體質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較低,但仍需采取風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。則按照質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行排序0.34733>0.08939>0.08760>0.04830,構(gòu)配件供應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)尤為突出,其中,構(gòu)件質(zhì)量不合格風(fēng)險(xiǎn)(C2)與構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)不當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)(C3)更是重中之重。構(gòu)件質(zhì)量控制是質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ),由于構(gòu)建生產(chǎn)方的工業(yè)化生產(chǎn)水平較低,生產(chǎn)人員培訓(xùn)不足等原因使得構(gòu)建質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)居高不下。而構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)主要受到檢驗(yàn)技術(shù)的限制,對(duì)于智能化質(zhì)檢設(shè)備的應(yīng)用率有待提高。
由前文可知裝配式建筑的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)在很大程度上都是來(lái)源于構(gòu)配件的供應(yīng)方面,因此該類型風(fēng)險(xiǎn)需加強(qiáng)控制,具體措施如圖2 所示。
圖2 構(gòu)配件供應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理措施流程圖
一是確保構(gòu)配件設(shè)計(jì)的科學(xué)合理,設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)與需求進(jìn)行設(shè)計(jì),進(jìn)而構(gòu)配件生產(chǎn)廠家根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行深化設(shè)計(jì),并交于原總體設(shè)計(jì)單位確認(rèn)后再投入使用;二是在構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)通過(guò)完善生產(chǎn)工人培訓(xùn)體系、質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理體系并借助信息技術(shù)以確保構(gòu)配件生產(chǎn)質(zhì)量與檢驗(yàn)質(zhì)量;三是應(yīng)提高施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃水平,一方面優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì),減少預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)堆放,使施工流程能夠以順暢、高效率的狀態(tài)進(jìn)行[15];另一方面,合理規(guī)劃構(gòu)件堆放區(qū)域并確保堆放區(qū)域的安全性。
人員與機(jī)械操作因素會(huì)在主觀上對(duì)裝配式建筑的整體工程質(zhì)量造成較大的影響,裝配式建筑施工時(shí)要求工人在技術(shù)與機(jī)械操作方面都具備滿足施工進(jìn)行的條件:一是確?,F(xiàn)場(chǎng)施工組裝人員技術(shù)熟練;二是確保工程相關(guān)人員的質(zhì)量教育進(jìn)行;三是確保機(jī)械操作人員的操作合格;四是保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)裝配式規(guī)范有充足的了解;五是確保對(duì)工程關(guān)鍵部位持有一定的重視。
施工準(zhǔn)備工作是質(zhì)量控制的基本工作,同樣需要加強(qiáng)控制:一是確保裝配式建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配施工前已經(jīng)做好了充足的規(guī)劃;二是確保圖紙審驗(yàn)到位,防止具有設(shè)計(jì)缺陷的圖紙投入使用到實(shí)際施工中;三是確保施工方案的全面性與可行性;四是確保施工基礎(chǔ)設(shè)施足夠完善;五是確保施工人員到崗率。
管理因素質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的管理措施主要包括5 個(gè)方面:一是確保裝配式建筑項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)完善;二是確保專業(yè)質(zhì)量管理人員按計(jì)劃參與工程質(zhì)量管理工作;三是確保設(shè)計(jì)變更處理高效合理;四是確保對(duì)分包商的合理規(guī)范管理;五是確保驗(yàn)收工作嚴(yán)格進(jìn)行,相關(guān)單位應(yīng)該嚴(yán)格依照相關(guān)法律法規(guī)、建設(shè)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及合同中內(nèi)容要求對(duì)驗(yàn)收對(duì)象的質(zhì)量水平進(jìn)行評(píng)定。
本文對(duì)裝配式建筑的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別分析,并基于模糊層次綜合分析法建立裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,梳理出完整的評(píng)價(jià)步驟程序。結(jié)合實(shí)際工程案例進(jìn)行評(píng)價(jià)模型的應(yīng)用分析,從而提出切實(shí)有效的針對(duì)性策略來(lái)控制項(xiàng)目的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),也為后續(xù)裝配式建筑施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提供有效依據(jù)。但由于質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素具有時(shí)效性與區(qū)域性,因此,裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)體系仍需完善;關(guān)于裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系也缺乏一定的系統(tǒng)性、普適性。而本文提出的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理策略具有較強(qiáng)的針對(duì)性。故未來(lái)研究應(yīng)廣泛結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素及其評(píng)價(jià)體系進(jìn)行完善,進(jìn)而建立標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略。