基于AHP-TOPSIS的建筑工程項目應用BIM技術風險研究

張海軍, 武 京

(1．黃淮學院建筑工程學院 河南 駐馬店 463000;2．河北工程大學土木工程學院 河北 邯鄲 056038)

0 引言

近年來,建筑信息模型技術(Building Information Molding,BIM)作為“建筑業的第二次革命性技術”受到了建筑行業的廣泛關注[1],BIM技術也在一些工程項目中得到了實際應用。但是,新技術的應用勢必存在著應用標準缺乏、專業人員短缺、技術操作困難等問題,如果不能準確識別這些風險因素,采取相應措施予以控制,極有可能導致工程項目在應用BIM技術時決策失誤,使得BIM技術應用失敗,給整個項目造成巨大損失[2]。因此對BIM技術應用過程中存在的風險因素進行分析,有利于BIM技術在建筑工程項目中獲得更好的應用,為項目決策提供依據。

目前,學者們對于BIM技術在建筑工程項目中的應用研究,已經取得了諸多成果。李亞偉運用灰色網絡分析法對建筑工程項目應用BIM技術進行風險評價[1]。范成濱運用層次分析法對建筑工程項目應用BIM技術進行風險評價[2]。張楠運用SEM結構方程模型對建筑工程項目應用BIM技術進行了風險評價[3]。楊晉霞等人運用物元模型對地鐵BIM設計進行風險評價[4]?？紤]到BIM技術在建筑工程項目應用過程中可能存在風險因素,本文構造AHP-TOPSIS風險評價模型對建筑工程項目應用BIM技術進行風險評價。

1 AHP-TOPSIS模型的建立

步驟1AHP法計算各風險因素的權重,得到權重向量W

由于篇幅原因,不再贅述AHP法步驟,具體方法可參照文獻[5-8]。

步驟2初始評判矩陣

設評判集P={P1,P2,…,Pm},每個風險因素的評判指標集為r={r1,r2,…,rn},評判指標rij表示風險等級i的第j個評判指標,其中i∈[1,m],j∈[1,n],初始評判矩陣表示為

(1)

步驟3標準化決策矩陣

這里運用模糊綜合評價法中建立指標集及評判集的方法構建標準化決策矩陣,并將評判指標分為消耗性指標和收益性指標。對于消耗性指標,指標值越小越好,而對于收益性指標,指標值越大越好。若各評判指標具有不同的量綱及單位,不具備可比性,則需要對評判指標進行歸一化處理。

消耗性指標公式為

(2)

收益性指標公式為

(3)

步驟4加權標準化決策矩陣

將AHP法求得的層次總排序權重向量Wn與標準化決策矩陣B的列向量相乘,可得加權標準化決策矩陣R

(4)

步驟5貼近度計算

收益性指標集J1的最優理想解為行向量的最大值,最劣理想解為行向量的最小值,消耗性指標集J2的取值與之相反,可表示為

(5)

(6)

R+與R-分別為最優、最劣理想解。評判對象與理想解的距離為

(7)

(8)

D+與D-分別為評判對象與最優理想解、最劣理想解的距離;rj+與rj-分別為R+與R-相對應的元素。

距離最優理想解的貼近度計算公式為

(9)

步驟6構建AHP-TOPSIS風險評價模型

將AHP所得的各指標權重與TOPSIS得到的貼近度判斷矩陣相乘得到綜合評判矩陣F。

F=W×C

(10)

2 實例應用

2.1 指標體系的建立

本文選取某大型商場建設項目,運用AHP-TOPSIS模型對其在運用BIM技術時可能存在的風險因素進行分析。參照文獻[9-12]中所建立的風險評價指標體系,結合本項目應用BIM技術時的實際情況,建立了該項目應用BIM技術風險評價指標體系(如表1所示)。邀請10位熟悉建筑工程項目且有BIM技術應用經驗的專家,依據該項目的實際情況及自身經驗,建立BIM風險等級評價準則(如表2所示)。

表2 BIM風險因素等級評價

2.2 AHP確定各層指標權重

經層次分析法計算可得各風險因素權重(如表2所示)。

2.3 TOPSIS求得各風險因素排序

由于篇幅原因,這里只給出一級指標層中技術風險因素的初始判斷矩陣、標準化決策矩陣、最優理想解和最劣理想解。

初始判斷矩陣為

標準化決策矩陣為

經計算得到各消耗性、收益性風險因素的最優、最劣理想解分別為:

最優理想解為

最劣理想解為

各風險因素與最優理想解之間的貼近度,如表3所示。根據得到的貼近度值進行排序,可得到各風險因素的排序(如表3所示)。

表3 各風險因素的正負理想解及貼近度排序

2.4 綜合評判矩陣

最終綜合評判矩陣為

F=W×C=(0.8333,1.0168,0.8340)

2.5 評價結果分析

由綜合評判矩陣F可得,建筑工程項目應用BIM技術風險評價值為0.8340,該值接近0.8333,因此可以判定該項目應用BIM技術的風險等級為中等風險。由表1中的各一級指標權重可以看出,技術風險與經濟風險權重相對較高,是建筑工程項目在應用BIM技術過程中較可能發生的兩類風險,因此在應用BIM技術時,要著重對投入成本與技術問題進行管理與控制。由表2可以得到各風險因素的排序,由此可得到各風險因素權重的條形統計圖,如圖1所示。

圖1 各風險因素權重直方圖

從圖1可以看出,在該項目中,C12、C22、C31、C51、C52與C61這6個風險因素權重較高,說明在應用BIM技術時,這幾類風險發生的可能性較大,我們可以將其歸為首要風險,應著重關注這類風險,積極采取相應措施予以控制;而還有一些風險因素,他們的權重值相差不大,我們將其歸為次要風險,在BIM技術實施過程中,可以對其進行相應的管理與控制。

3 結論

本文首先運用AHP法求得各指標的相對權重,并建立相應的風險評價指標體系,其次運用TOPSIS法計算實際情況與最優、最劣理想解之間的距離。經理論分析與實例驗證證明,AHP與TOPSIS相結合可以消除指標數據的模糊性與主觀性,對建筑工程項目應用BIM技術進行風險評價的結果也更為科學、合理,為建筑工程項目決策與風險管理提供了一種可行的評價方法和分析思路。