基于云模型的BIM項(xiàng)目質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)*

王威威，　陳永鋒

(西安建筑科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710055)

國內(nèi)很多大型項(xiàng)目采用了BIM技術(shù)，例如上海中心大廈、合肥萬達(dá)茂項(xiàng)目等，這些項(xiàng)目通過BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目精細(xì)化管理和高度協(xié)同化的管理.同時(shí)，國內(nèi)學(xué)者也為BIM的引入做了相應(yīng)的工作.閆鵬程等[1]提出應(yīng)用BIM信息平臺(tái)對(duì)隧道工程進(jìn)行質(zhì)量管理；滿慶鵬等[2]基于普適計(jì)算和BIM構(gòu)建了協(xié)同施工的系統(tǒng)架構(gòu)等.目前，對(duì)施工質(zhì)量管理效用評(píng)價(jià)的方法有：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[3]，AHP、OWA與熵值法相結(jié)合[4-7]，AHP-FUZZY綜合評(píng)估法[8-9]，及可拓學(xué)評(píng)價(jià)法[10]等.這些方法雖然能很好地篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化處理，從而運(yùn)用評(píng)價(jià)方法得出結(jié)論，但是BIM平臺(tái)輔助下的施工組織或管理方式與傳統(tǒng)有很大區(qū)別，這些評(píng)價(jià)體系并不適用于這種新型的管理方式，而且評(píng)價(jià)結(jié)論并不直觀.鑒于此，本文結(jié)合BIM項(xiàng)目的施工特點(diǎn)及質(zhì)量協(xié)同管理過程，采用云模型描述評(píng)價(jià)結(jié)果和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)云相似度確定項(xiàng)目施工質(zhì)量協(xié)同管理績效等級(jí)，以達(dá)到對(duì)BIM平臺(tái)下的質(zhì)量控制成效的客觀評(píng)價(jià)，建立了更加系統(tǒng)、科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.

1　云模型和質(zhì)量績效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)成

云模型[11]理論結(jié)合了數(shù)據(jù)的模糊性和隨機(jī)性，借助隸屬度函數(shù)，并利用期望Ex、熵EN和超熵HE這三個(gè)特征值定量表述一個(gè)不確定的概念，進(jìn)而建立正態(tài)隸屬云的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)定性與定量的轉(zhuǎn)化.將云模型運(yùn)用到BIM項(xiàng)目的施工質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)中，其中每個(gè)專家對(duì)每個(gè)指標(biāo)評(píng)分是相互獨(dú)立的，最終這些數(shù)據(jù)會(huì)呈正態(tài)分布.此外，由于每位專家的看法和經(jīng)驗(yàn)不同，這些評(píng)分又具有一定的隨機(jī)性.我們可以把這些評(píng)分看成項(xiàng)目施工質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)正態(tài)云的云滴，結(jié)合云模型，最終生成云滴的特征數(shù)值C=(EX,EN,HE)，分別表示評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的中心值、評(píng)價(jià)等級(jí)的模糊度、隨機(jī)性度量.

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)BIM平臺(tái)下的質(zhì)量協(xié)同管理績效進(jìn)行評(píng)價(jià)的依據(jù)，這些指標(biāo)分別從人到物，從技術(shù)到管理，從淺到深地不同程度地反映了質(zhì)量績效的等級(jí)屬性，因此評(píng)價(jià)指標(biāo)選取時(shí)一定要結(jié)合項(xiàng)目自身的施工特點(diǎn).結(jié)合BIM技術(shù)的五大優(yōu)勢(shì)及在BIM平臺(tái)輔助下的施工特色和項(xiàng)目管理流程，并考慮到相關(guān)研究成果[12-13]及規(guī)范，構(gòu)建了BIM項(xiàng)目施工質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)估體系，具體如圖1所示.

2　基于云模型的BIM項(xiàng)目質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)方法

在綜合評(píng)估體系建成之后，結(jié)合云模型理論，建立以下績效評(píng)價(jià)思路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM項(xiàng)目的質(zhì)量協(xié)同管理績效等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià).(1) 對(duì)質(zhì)量績效評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行劃分，利用標(biāo)準(zhǔn)云生成器生成標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)云；(2) 專家打分，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重，并將各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際協(xié)同績效的量化水平通過績效云屬性逆向生成器生成指標(biāo)評(píng)價(jià)云；(3) 對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云進(jìn)行加權(quán)，確定績效綜合評(píng)價(jià)云；(4) 通過評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云與綜合云的云圖對(duì)比，得出初步結(jié)論，并計(jì)算云相似度，從而進(jìn)一步確定BIM項(xiàng)目的質(zhì)量協(xié)同管理績效等級(jí)水平.

結(jié)合以上思路，基于云模型的BIM項(xiàng)目質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)方法如圖2所示.

2.1　質(zhì)量績效等級(jí)界定和指標(biāo)組合權(quán)重

為了對(duì)質(zhì)量協(xié)同管理績效進(jìn)行量化，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為優(yōu)、良、合格、差、極差.邀請(qǐng)專家參照指標(biāo)體系U進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，并且根據(jù)各要素對(duì)項(xiàng)目最終質(zhì)量形成過程的關(guān)聯(lián)程度，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行重要性打分，以確定指標(biāo)權(quán)重.基于OWA算子計(jì)算的各指標(biāo)權(quán)重只與位置有關(guān)，有一定的偏好屬性，主觀性強(qiáng)，而熵值法得出的權(quán)重充分體現(xiàn)了指標(biāo)蘊(yùn)含的信息量，客觀性強(qiáng).兩種方法的綜合應(yīng)用在一定程度上縮小了誤差.在此，利用OWA算子及熵值法確定權(quán)重αj和βj，并利用乘法合一確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重γj.

2.2　評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云和評(píng)價(jià)綜合云

(1)

式中，k為常數(shù)，應(yīng)根據(jù)不同項(xiàng)目實(shí)際所需的模糊閾度進(jìn)行調(diào)整.

邀請(qǐng)m個(gè)專家對(duì)n項(xiàng)指標(biāo)打分Di=(di1,di2,…,dij,…din)，其中i=1,2,…,m，j=1,2,…,n，結(jié)合式(2)～式(4) 計(jì)算得到所有指標(biāo)的評(píng)價(jià)云，其中第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)云為Cj=(Exj,Enj,Hej).

(2)

(3)

2.3　計(jì)算云相似度并確定質(zhì)量績效評(píng)價(jià)等級(jí)

3　應(yīng)用舉例

某市一工程項(xiàng)目為圖書館項(xiàng)目，總建筑面積約為56 397平方米.在項(xiàng)目實(shí)施過程中，借助Revit、Navisworks、PKPM等工具進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工方案優(yōu)化、預(yù)制件加工等，借助BIM云平臺(tái)、移動(dòng)端、二維碼等技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理等.結(jié)合該項(xiàng)目BIM平臺(tái)下的施工管理工作，對(duì)該項(xiàng)目的質(zhì)量控制成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，說明上述方法的具體應(yīng)用.

表1　評(píng)價(jià)等級(jí)及對(duì)應(yīng)云模型特征參數(shù)

3.1　確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并計(jì)算評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云

根據(jù)施工規(guī)范并結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際施工質(zhì)量要求，將該項(xiàng)目的施工質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為優(yōu)、良、合格、差、極差，設(shè)定評(píng)分閾值為[0,100]，則根據(jù)式(1)，可得到評(píng)價(jià)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)云模型的特征參數(shù)，如表1所示.

3.2　采集專家數(shù)據(jù)計(jì)算權(quán)重和綜合評(píng)價(jià)云

邀請(qǐng)從事相關(guān)工作的項(xiàng)目管理人員、設(shè)計(jì)院人員及平臺(tái)開發(fā)人員等10位專家對(duì)評(píng)價(jià)體系的各指標(biāo)進(jìn)行打分，再結(jié)合同類項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出各指標(biāo)的組合權(quán)重.將專家對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果帶入(2)可算出各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的指標(biāo)云，計(jì)算結(jié)果如表2所示.

表2　各指標(biāo)權(quán)重值及評(píng)價(jià)云模型

表3　相似度結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)云Cloud1Cloud2Cloud3Cloud4Cloud5相似度δi0.68110.39090.01630.00150.0000

將各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云與組合權(quán)重代入(3)，可得到該項(xiàng)目的質(zhì)量協(xié)同管理績效綜合評(píng)價(jià)云C(90.380,2.695,0.344)，其云圖如圖3所示.通過云圖可以清晰地看出該項(xiàng)目的質(zhì)量協(xié)同管理績效處于優(yōu)良之間，為了進(jìn)一步確定其績效等級(jí)，還需要結(jié)合相似度進(jìn)行驗(yàn)證.

3.3　相似度計(jì)算確定評(píng)價(jià)等級(jí)

分別計(jì)算評(píng)價(jià)綜合云C(90.380,2.695,0.344)與5個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)云之間的相似度，計(jì)算結(jié)果如表3所示.計(jì)算發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)綜合云C與標(biāo)準(zhǔn)云Cloud1的相似度最大為0.681 1，因此，該項(xiàng)目的質(zhì)量協(xié)同管理績效評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu).

4　結(jié)　論

(1) 結(jié)合BIM平臺(tái)下的項(xiàng)目施工質(zhì)量協(xié)同管理特點(diǎn)，綜合考慮項(xiàng)目在BIM平臺(tái)下的協(xié)同管理優(yōu)勢(shì)，建立了適合于信息化時(shí)代的BIM項(xiàng)目施工質(zhì)量績效評(píng)價(jià)體系，為BIM項(xiàng)目的質(zhì)量評(píng)估體系提供了新的思路.

(2) 將云模型運(yùn)用到BIM項(xiàng)目施工質(zhì)量績效評(píng)價(jià)中，能較好地解決評(píng)價(jià)過程中出現(xiàn)的隨機(jī)性及模糊性問題，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量協(xié)同管理績效考核時(shí)的定性評(píng)估和定量評(píng)價(jià)間的轉(zhuǎn)換.此外，組合權(quán)重的計(jì)算，使評(píng)價(jià)結(jié)果客觀性更強(qiáng)，計(jì)算結(jié)果也更科學(xué)合理.

(3) 將數(shù)據(jù)化的評(píng)價(jià)結(jié)果和具象化的圖形相結(jié)合，更加清晰明了地展示評(píng)價(jià)對(duì)象所處的狀態(tài)，便于項(xiàng)目決策者根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果做出下一步的計(jì)劃.

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