基于BIM技術的裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)設計

邵 旭，孫曉麗，王昳昀

(河北工程技術學院 建筑學院，石家莊 050091)

0 引言

隨著裝配式建筑工程的發(fā)展，大量的裝配式建筑工程在城市和農(nóng)村建筑中廣泛興起，裝配式建筑工程的建筑規(guī)模不斷擴大的同時，對裝配式建筑工程的風險評估和管理的難度也越來越大，需要構建裝配式建筑工程的風險評估模型，結合BIM信息處理技術，進行裝配式建筑工程的風險管控，提高裝配式建筑工程的風險評估和控制能力[1]。對裝配式建筑工程的風險評估模型設計是建立在風險約束參數(shù)分析的基礎上，構建裝配式建筑工程風險大數(shù)據(jù)分析模型，提高裝配式建筑工程風險評估能力。

文獻[2]提出并設計了基于G1-物元分析法的裝配式建筑施工安全風險評價系統(tǒng)，分析了裝配式建筑存在的主要危險源，構建了一套風險評估指標體系，將G1-物元分析法引入裝配式建筑項目施工安全的風險評價中，實現(xiàn)了裝配式建筑項目的風險評價分級，并結合實例進行分析，證實了該系統(tǒng)在裝配式建筑項目施工安全風險評價中具有較好的實用性和可行性。但是該方法進行裝配式建筑工程風險評估的精度較差；文獻[3]提出并設計了基于未確知測度的裝配式建筑施工安全風險評價系統(tǒng)，采用層次分析與信息熵相結合的方法獲取指標權，運用未確知測度模型對裝配式建筑施工安全風險評價進行分析，依照置信度識別準則判斷其風險等級，完成裝配式建筑施工安全風險評價。但是該方法進行裝配式建筑工程風險評估的置信度水平較低。

針對上述問題，本文提出并設計了基于BIM技術的裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)。通過仿真測試分析，得出有效性結論。

1 裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

為了實現(xiàn)基于BIM技術的裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)設計，構建裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，采用地理信息管理系統(tǒng)進行裝配式建筑工程風險特征融合，建立裝配式建筑工程風險特征挖掘模型，采用多元指標聯(lián)合分析建模方法進行裝配式建筑工程風險評估的指標構建，裝配式建筑工程風險評估的模糊控制方程為：

(1)

(2)

式中，ρ表示裝配式建筑工程風險控制的內(nèi)控系數(shù)，xi為裝配式建筑工程風險控制的解釋變量，結合模糊度融合，得到風險誤差評價函數(shù)e(x)為：

(3)

式中，B(x)表示裝配式建筑風險評價矩陣。建立裝配式建筑工程風險評估的BIM信息庫，得到裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型d(t)的表達式為：

(4)

2 裝配式建筑工程風險特征融合

在上述構建裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型的基礎上，根據(jù)統(tǒng)計分析結果提取裝配式建筑工程風險特征，得到裝配式建筑工程風險評估的有限狀態(tài)參數(shù)δ，δ與XRM,VRM,θP,ωP是互不相關的，用f(A)表示裝配式建筑工程風險的模糊特征分布矩函數(shù)，得到特征向量L(Z2+Z3)-1LT與MT(Z2+Z3)-1MT的Bergmann核，由此判定裝配式建筑工程風險評估函數(shù)的穩(wěn)定性，得到判決方程為：

(5)

采用平均互信息分析方法進行裝配式建筑工程風險特征融合，提高風險評估的置信度[6]，其表達式為：

Ni,j=f(A)PAe(x)

(6)

3 裝配式建筑工程風險評估優(yōu)化

3.1 裝配式建筑工程風險評估的約束參數(shù)優(yōu)化

在上述構建裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，并采用平均互信息分析方法進行裝配式建筑工程風險特征融合的基礎上，進行裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)的優(yōu)化設計，本文提出基于BIM技術的裝配式建筑工程風險評估方法。利用融資率MRL、盈利率XRL以及負債率JRL等約束參數(shù)[7]，得到模糊度函數(shù)T和約束特征分布集V：

(7)

V=Ni,jcosT

(8)

采用BIM信息庫模型進行裝配式建筑工程風險評估的模糊度特征集構造[8]，得到裝配式建筑的風險預測Lyapunov函數(shù)滿足：

(9)

結合值約束變量分析方法，對裝配式建筑工程風險評估的融資率、盈利率以及負債率等約束參數(shù)進行優(yōu)化，得到約束進化方程描述為：

(10)

式中，z1,z2,z3是優(yōu)化后的建筑工程風險評估的約束參數(shù)，y為建筑工程風險評估的統(tǒng)計特征量，根據(jù)上述分析，完成裝配式建筑工程風險評估的約束參數(shù)的優(yōu)化設計[9-10]。

3.2 建筑工程風險評估系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)優(yōu)化后的建筑工程風險評估約束參數(shù)，在裝配式建筑工程風險變化條件下，構建裝配式建筑工程風險評估的BIM信息融合迭代模型為：

(11)

μBi=aBiλ+bBiΔ+cBipij(k)

(12)

4 仿真實驗與結果分析

為了驗證本文方法在實現(xiàn)裝配式建筑工程風險評估的應用性能，在操作系統(tǒng)為WindowsXP，服務器為Tomcat5.5，數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL2000，開發(fā)工具為Eclipse的環(huán)境下進行仿真測試分析。裝配式建筑工程風險評估數(shù)據(jù)的采樣長度為200，分簇聚類的融合度為0.82，裝配式建筑工程風險決策系數(shù)為0.45，多元回歸分析的適應度系數(shù)為0.23，描述性統(tǒng)計分析結果見表1.

表1 描述性統(tǒng)計分析結果

根據(jù)描述性統(tǒng)計分析結果，建立裝配式建筑工程風險特征挖掘模型，采用分塊信息融合的方法進行裝配式建筑工程風險評估和風險特征提取，實現(xiàn)裝配式建筑工程風險評估，得到裝配式建筑風險評估的BIM信息數(shù)據(jù)采集結果如圖1所示。

以圖1的數(shù)據(jù)為研究對象，進行裝配式建筑工程風險評估，得到風險特征分布的水平集如圖2所示。

圖1 BIM信息數(shù)據(jù)采集結果

圖2 裝配式建筑工程風險特征分布的水平值

分析圖2得知，采用本文方法能有效實現(xiàn)裝配式建筑工程風險評估。測試裝配式建筑工程風險評估的置信度水平，得到結果如表2所示。

表2 裝配式建筑工程風險評估的置信度水平

分析表2得知，本文方法進行裝配式建筑工程風險評估的置信度水平比文獻[2]方法和文獻[3]方法的置信度水平高，是因為本文方法采用平均互信息分析方法進行裝配式建筑工程風險特征融合，提高了風險評估的置信度。

為了進一步驗證本文方法的有效性，對本文方法、文獻[2]方法和文獻[3]方法的裝配式建筑工程風險評估精度進行對比分析，分析結果如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，本文方法的裝配式建筑工程風險評估精度最高可達100%，而文獻[2]方法和文獻[3]方法的裝配式建筑工程風險評估精度最高分別只有59%，70%。本文方法進行裝配式建筑工程風險評估的精度比傳統(tǒng)方法好。

5 結語

結合BIM信息處理技術，進行裝配式建筑工程的風險管控，提高裝配式建筑工程的風險評估和控制能力。本文提出并設計了基于BIM技術的裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)。構建裝配式建筑工程風險數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，采用平均互信息分析方法進行裝配式建筑工程風險特征融合，構建裝配式建筑工程風險評估的約束參數(shù)分布模型，結合值約束變量分析方法，實現(xiàn)裝配式建筑工程風險評估系統(tǒng)設計。實驗結果表明，本文方法進行裝配式建筑工程風險評估的置信度水平較高、評估精度較好。提高了裝配式建筑工程的造價預測和風險管理能力，在裝配式建筑工程管理中具有很好的應用價值。