EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險研究

郭海濱，趙冉冉，劉 雪，曹玉玲，宋明珠

(青島理工大學 管理工程學院，山東 青島 266520)

建筑的蓬勃發(fā)展，EPC模式成為推動裝配式建筑發(fā)展的關鍵因素[1]，能夠良好解決裝配式建筑中資源配置問題、降低工程成本以及提高工程效率，但是EPC裝配式建筑模式正處于探索階段，管理機制不健全、技術(shù)支持不到位、外部環(huán)境干擾等問題使得EPC模式裝配式建筑的潛在質(zhì)量風險不斷擴大，如何精確有效評估EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險成為關鍵.姜磊[2]等為準確評價影響建造質(zhì)量的建筑風險因素從前期設計、采購運輸及保管、到最后的實際施工三個階段著手進行分析，并運用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)構(gòu)建評價體系，最終研究得實際施工階段是最應當值得注意的階段，在此階段中，混凝土漿質(zhì)量、建筑成品保護、澆筑的質(zhì)量缺陷等對裝配式建筑質(zhì)量影響作用最強.Myeong[3]等提出利用蒙特卡羅方法和多視覺傳感器來定位預制構(gòu)件的位置，大幅度的提高了施工精度，保障施工質(zhì)量.齊寶庫[4]等根據(jù)裝配式建筑施工階段的特點及階段內(nèi)的具體工作將建筑質(zhì)量評估分為施工前、施工中、施工后三個階段，將層次分析法與模糊綜合評估法進行結(jié)合，對施工質(zhì)量進行全面系統(tǒng)性的評估.鄭嬌君[5]等在EPC總承包模式基礎之上進行升級，利用BIM技術(shù)構(gòu)建了裝配式建筑信息化管理平臺，以此提出EPC的升級模式——EMPC模式，科學提高施工精準度，推動裝配式建筑的高質(zhì)量發(fā)展.夏明月[6]等針對EPC裝配式建筑工程的質(zhì)量管理進行研究，結(jié)合工程管理要求提出相應的質(zhì)量管理體系，總結(jié)出要加強對EPC總承包模式工程項目質(zhì)量管理問題的研究，構(gòu)建科學合理的質(zhì)量管控體系.

綜合國內(nèi)外專家的研究發(fā)現(xiàn)：EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險研究勢在必行，EPC裝配式建筑模式正處于發(fā)展階段，現(xiàn)有的評價指標體系包含不全面、部分指標代表性不強等問題.因此需要建立一套科學、系統(tǒng)、全面的EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險評估指標體系和選擇較強的評估方法是目前亟待解決的問題.

1 EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險評價指標體系構(gòu)建

為準確評估EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險，首先要找出可能導致EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險發(fā)生的影響因素，并在此基礎上建立EPC模式的裝配式建筑質(zhì)量風險評估指標體系.基于對EPC模式及裝配式建筑質(zhì)量風險控制文獻[7-13]的梳理，以問題為研究目標，以調(diào)研的客觀情況為依據(jù)，遵循全面性、重要性和可實施性的原則，最終從設計風險、采購風險、施工風險和其他風險4個方面建立EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價指標和評價模型.

設計風險A指標層[12-13]包含5個指標分別為設計人員專業(yè)能力a1、設計合理性a2、設計符合度a3、關鍵技術(shù)研發(fā)投入率a4和設計裝配率a5.EPC裝配式建筑模式包含設計、采購和施工三個主要階段，設計作為關鍵性第一步是后續(xù)采購和施工的根本保障.設計人員能力不足、設計構(gòu)件不夠合理、設計裝配率過高等都將增加采購及施工的困難性；關鍵技術(shù)研發(fā)投入不足會導致設計完善科學性不足，這些因素都直接或間接產(chǎn)生建筑質(zhì)量風險.因此設計風險是作為EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險評價的重要指標.

采購風險B指標層[10-11]包含4個指標分別為供應商技術(shù)服務能力b1、供應商質(zhì)量管控能力b2、產(chǎn)品適用性b3和采購團隊能力b4.供應商質(zhì)量把控不足、技術(shù)服務不到位、產(chǎn)品符合度低都將直接影響建筑質(zhì)量，留下風險隱患；采購作為設計和施工的關鍵聯(lián)系，團隊采購能力不能精準體現(xiàn)設計標準將會嚴重影響施工質(zhì)量.因此采購工作是EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量可靠性保障的根基.

施工風險C指標層[7，9]包含7個指標分別為作業(yè)人員操作能力c1、施工方案合理性c2、施工工藝可操作性c3、機械設備性能c4、材料、構(gòu)件的運輸、裝卸、堆放c5、BIM、RFID等新興技術(shù)應用c6及施工作業(yè)環(huán)境c7.施工作為項目建設最重要階段，施工方案統(tǒng)籌施工工作，方案合理性不足、工藝操作難度大將直接影響建筑結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量和安全性能；裝配式建筑對構(gòu)件的精度要求都是厘米級甚至是毫米級的，因此對預制構(gòu)件的安裝精度要求也十分嚴格，操作工人的技術(shù)水平將很大程度上影響拼接質(zhì)量及安全性；材料、構(gòu)件歸置存在偏差導致質(zhì)量下降、機械設備存在不穩(wěn)定隱患，都直接反映施工質(zhì)量的好壞；作業(yè)環(huán)境在影響施工方面也起很大作用，面對突發(fā)的氣候變化沒有足夠的應急準備，現(xiàn)場管理混亂以及新興的技術(shù)應用不當?shù)榷冀o建筑質(zhì)量留下了風險隱患.因此施工風險將作為質(zhì)量風險評價的必要方面.

其他風險D指標層[8]包含2個指標分別為政策法規(guī)d1和資金保障d2.國家現(xiàn)行政策的變化將引起建筑行業(yè)對質(zhì)量管理標準的波動；同時相比傳統(tǒng)建筑模式裝配式建筑模式稅率的增加，使得行業(yè)競爭加劇、房地產(chǎn)開發(fā)商互相壓價，成本失控，難以保證資金的正常流轉(zhuǎn)，意味著EPC模式裝配式建筑質(zhì)量風險的加劇.

2 基于ANP-FUZZY的EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價模型

網(wǎng)絡分析法(Analytic Network Process,ANP)是在層析分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)基礎上發(fā)展而來，不再只是強調(diào)各決策層之間的單向?qū)哟侮P系，而是將各元素之間的相互關系與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相結(jié)合，更加準確描述內(nèi)部各要素相互關系及解決復雜非線性問題.本文采用網(wǎng)絡層次分析法-模糊綜合評價模型(ANP-FUZZY)[14]評價EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險，主要出于以下幾個原因考慮：1)EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價因素中既有層級關系又會相互影響，在同層級指標和不同層級指標中均會發(fā)生；2)相較于AHP法，ANP法利用”超矩陣”更能有效確定EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險因素的混合權(quán)重；3)對于選取的重要性程度高，而可量化程度低的風險指標，比如供應商質(zhì)量管控能力和政策法規(guī)等指標均呈現(xiàn)出了模糊性特征，難以直接用數(shù)值進行計算評價，采用ANP-FUZZY，不僅能將難以用數(shù)值表示，無法直接評價的指標進行量化，還能考慮到各指標間的鏈接關系，多指標的共同作用關系，使評價方法更具全面性和可處理性.

2.1 構(gòu)建網(wǎng)絡層次模型

本文構(gòu)建了EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險ANP評價模型.以EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險為目標，設計風險A、采購風險B、施工風險C和其他風險D為準則層指標，網(wǎng)絡層中的元素以控制層的維度為評價準則.依據(jù)EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險內(nèi)部各要素之間相互依存的關系，構(gòu)建網(wǎng)絡層次分析結(jié)構(gòu)，如圖1所示，及各要素關聯(lián)表如表1所示.

圖1 基于ANP的EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險模型

表1 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險因素關聯(lián)表

2.2 確定指標權(quán)重

在明確指標間的相互關系的基礎上，運用ANP法并結(jié)合專家判斷，最終確定EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險的各項指標權(quán)重，具體操作如下：

表2 判斷矩陣各元素確定標度

(1)

步驟2 確定極限矩陣W∞.為了反映EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險因素間的依存關系，需要對加權(quán)超矩陣做穩(wěn)定處理，獲得極限矩陣W∞，見式(2).當i→∞時，極限收斂且唯一，則超矩陣的列向量就是EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險的各級評價指標的穩(wěn)定權(quán)重.

(2)

步驟3 構(gòu)建模糊評價矩陣.整合EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量二級風險指標評價，運用模糊線性變換來構(gòu)建關于一級風險指標的評價矩陣，如式(3)所示.

(3)

其中：rik為ANP結(jié)構(gòu)中二級風險指標eik對應考核等級的隸屬度；fik為二級風險指標eik被考核為某個等級的總次數(shù).

步驟4 建立綜合評價矩陣.各風險指標的隸屬度rik整合構(gòu)成隸屬度矩陣R，可由式(3)求出一般隸屬度矩陣R=(rik)m×n=(R1,R2,…,Rn)T，其中指標eik的隸屬度向量為Ri=(ri1,ri2,…,rit)T，i=1,2,…,n,n為評價等級的個數(shù).影響EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量的因素眾多，雖已進行科學概括及系統(tǒng)分類，但最終確定的風險評價指標仍較多，直接評價會造成結(jié)果的偏差，缺乏科學性；需要對不同級別指標進行逐層綜合評價，先用一級指標的權(quán)重Wik和相應的隸屬度矩陣R進行一級模糊綜合評價得矩陣Hi，將所得一級模糊綜合評價矩陣Hi的結(jié)果進行綜合求得總模糊綜合評價矩陣H，如式(4)、(5).

[hi1hi2…h(huán)it]

(4)

(5)

最后，求得EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險模糊綜合評價集U，如式(6)所示，其中ut代表EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險的綜合評價對診斷等級k的隸屬程度.

U=WH=(u1,u2,…,ut)

(6)

3 實證分析

3.1 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險指標權(quán)重確定

結(jié)合專家打分，運用9級階梯法兩兩指標相互比較得出重要性系數(shù)，構(gòu)造判斷矩陣.EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險中一級風險因素構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為(0.350 9,0.1891,0.350 9,0.109 1),其一致性指標CR=0.003 9<0.1，滿足一致性檢驗.

其中，將設計風險A中5個影響因素的重要性系數(shù)組成判斷矩陣，計算得該判斷矩陣的特征向量為(0.185 4,0.317 9,0.317 9,0.0847,0.094 0),其一致性指標CR=0.033<0.1，滿足一致性檢驗.

將采購風險B中4個影響因素的重要性系數(shù)組成判斷矩陣，計算得該判斷矩陣的特征向量為(0.095 4,0.160 1,0.467 3,0.277 2)，其一致性指標CR=0.01 2<0.1，滿足一致性檢驗.

將施工風險C中7個影響因素的重要性系數(shù)組成判斷矩陣，計算得該判斷矩陣的特征向量為(0.165 1,0.268 3,0.268 3,0.098 8,0.098 8,0.060 5,0.040 2)，其一致性指標CR=0.011<0.1，滿足一致性檢驗.

將其他風險D中2個影響因素的重要性系數(shù)組成判斷矩陣，計算得該判斷矩陣的特征向量為(0.750 0,0.250 0)，其一致性指標CR=0<0.1，滿足一致性檢驗.

所有數(shù)據(jù)均滿足一致性檢驗，由此可進行下一步處理，借助Yaanp軟件建立EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示.

圖2 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型

表3 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險指標權(quán)重

3.2 模糊綜合評價

本次數(shù)據(jù)主要是以問卷調(diào)查的方式對青島市內(nèi)某個EPC模式下裝配式建筑項目進行收集，其中涉及的人員有管理、技術(shù)、施工等不同層面，調(diào)研對象都有一定的裝配式建筑從業(yè)經(jīng)驗.調(diào)研方法采用李克特量表形式，劃分5個風險等級：“1(低)”“2(較低)”“3(中等)”“4(較高)”“5(高)”.對二級指標進行的評價共發(fā)放問卷45份，回收有效問卷43份，有效回收率為96%，符合調(diào)研需求，具體數(shù)據(jù)見表4.

表4 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險指標評價

將所得風險評價數(shù)據(jù)運用模糊線性變換法構(gòu)建二級評價矩陣Ri(i=1,2,3,…,6)，其中，評價矩陣R1：

同理，可得Ri(i=1,2,3,…,6).依據(jù)R1的指標權(quán)重集W1(0.101 0,0.060 4,0.660 0,0.034 6,0.045 1)和評價矩陣R1可得評價向量H1.

H1=W1R1=

(0.101 0,0.060 4,0.660,0.034 6,0.045 1)*

(0.018 3,0.062 8,0.100 6,0.094 0,0.032 4)

同理可得到Hi(i=1,2,3,…,6)和總體評價矩陣H：

由此可得該項目質(zhì)量風險的總體評價向量為U

U=WH=(0.3071,0.1800,0.4406,0.0723)*

(0.0148,0.0611,0.1064,0.1010,0.0432)

3.3 評價結(jié)果分析

根據(jù)上述風險指標評價過程，可綜合統(tǒng)計得出EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價結(jié)果，如表5所示.

表5 EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價結(jié)果

從評價結(jié)果中不難看出本項目質(zhì)量風險總體處于中等水平，而設計風險和施工風險在整個結(jié)果中分值最高，其中施工風險權(quán)重居于第一位，且其風險等級處于略高水平應重點關注.這與我國裝配式建筑以及結(jié)合EPC模式的探索發(fā)展模式相吻合，也側(cè)面反映了我國EPC裝配式建筑模式建筑體系不完善，相應的專業(yè)管理人員不足，施工技術(shù)方面專業(yè)程度低，還處于學習階段.

二級指標中，指標各自權(quán)重大于平均權(quán)重的共有7個，可視為影響EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險的重要影響因素，其中設計人員專業(yè)能力a1、施工方案合理性c2以及施工工藝可操作性c3占據(jù)權(quán)重最大，分別為0.101 0，0.110 2，0.106 1.三個指標就分布在風險等級最高的設計風險A和施工風險C中，所以設計人員專業(yè)能力a1、施工方案合理性c2以及施工工藝可操作性c3可以成為改善EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險管理工作的重要突破口.

4 結(jié) 語

EPC模式下影響裝配式建筑質(zhì)量風險的因素眾多，本文以國家出臺的相關政策為基礎，結(jié)合EPC模式及裝配式建筑的特點對眾多影響因素進行系統(tǒng)概括及科學分類，通過ANP-FUZZY方法構(gòu)建了包含設計風險A、采購風險B、施工風險C、和其他風險D四個一級指標和18個二級指標的評價模型.

本文運用網(wǎng)絡分析法和模糊評價法相結(jié)合的評價模式有效解決了EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險評價過程中出現(xiàn)的模糊的難以評價的風險因素，將其合理量化，增加了此次評價的科學性與合理性，Yaanp軟件的運用提高了運算效率，提升了風險評價的可操作性.

以青島市內(nèi)某個EPC模式下裝配式建筑項目調(diào)查為基礎，運用ANP-FUZZY方法對EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量風險中的設計風險A、采購風險B、施工風險C、和其他風險D進行綜合評價，結(jié)果表明：EPC模式下的裝配式建筑質(zhì)量風險總體處于中等水平，其中設計風險A和施工風險C是改善整體風險程度的重要指標，此次評價結(jié)果有助于建筑企業(yè)對建筑過程中質(zhì)量方面的全方位監(jiān)督，促進EPC裝配式建筑模式的高質(zhì)量發(fā)展.