基于N-K模型的裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合研究

嚴(yán)斌 李萍

(揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

0 引言

我國裝配式建筑發(fā)展起步于20世紀(jì)50年代，隨著常住人口基數(shù)逐步增大，裝配式建筑在國內(nèi)逐漸得到應(yīng)用和推廣。

裝配式建筑有別于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，其質(zhì)量問題尤為復(fù)雜。在構(gòu)件生產(chǎn)過程中，一般采用流水線生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，但缺乏關(guān)鍵的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致品質(zhì)差距較大；在施工過程中，施工人員技術(shù)水平參差不齊，無法完全保證建筑質(zhì)量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，裝配式建筑施工流程復(fù)雜且涉及人員較多，導(dǎo)致質(zhì)量問題權(quán)責(zé)不明[1-2]。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，建筑業(yè)已成為一個(gè)全球性市場，擁有加工材料、預(yù)制材料以及整個(gè)建筑構(gòu)件的復(fù)雜供應(yīng)鏈[3]。

近年來，相關(guān)學(xué)者不斷深化對質(zhì)量管理內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)和研究，質(zhì)量的概念經(jīng)歷了從“符合性質(zhì)量”到“適用性質(zhì)量”再到“顧客及相關(guān)方滿意”最終到“卓越質(zhì)量”的演化過程[4-5]。質(zhì)量鏈管理強(qiáng)調(diào)從根本上突破質(zhì)量管理黑箱，該理論常應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，但在裝配式建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用較少。

基于此，本文將質(zhì)量鏈理論應(yīng)用于裝配式建筑工程管理，通過構(gòu)建N-K模型對質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合，以提升裝配式建筑可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 質(zhì)量鏈理論概述

裝配式建筑工程是按照一定的建設(shè)規(guī)劃由若干個(gè)單項(xiàng)工程組成的工程總和，涉及多方組織及參與群體。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑相比，裝配式建筑的生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工階段相對分離，各方之間容易形成信息壁壘[6]。因此，裝配式建筑的質(zhì)量管理必須考慮多方資源匯集的復(fù)雜性。加拿大哥倫比亞大學(xué)的學(xué)者Troczynski首先提出了“質(zhì)量鏈”的概念[7]，約瑟夫朱蘭博士隨后提出了“質(zhì)量環(huán)”的概念[8]。質(zhì)量鏈管理是指在考慮綜合目標(biāo)及組合優(yōu)化特征的基礎(chǔ)上分析各類耦合效應(yīng)。

作為一個(gè)整體，系統(tǒng)的性能取決于每個(gè)組成部分的質(zhì)量以及各性能間的有效協(xié)調(diào)程度。建設(shè)項(xiàng)目可以在有效解決各項(xiàng)目主體質(zhì)量目標(biāo)差異的基礎(chǔ)上，通過有效的質(zhì)量鏈管理解決項(xiàng)目主體面臨的質(zhì)量管理問題，實(shí)現(xiàn)各要素之間的有效耦合。

2 構(gòu)建裝配式建筑工程質(zhì)量鏈

在系統(tǒng)層次指標(biāo)體系中，以工程總體管控對象為宏觀層指標(biāo)，以項(xiàng)目各階段管理對象為中觀層指標(biāo)，以各管理對象的具體問題為微觀層指標(biāo)[9]。由質(zhì)量假設(shè)可知，質(zhì)量管理與外部環(huán)境(顧客和利益相關(guān)方)和內(nèi)部管理(過程方法、持續(xù)改進(jìn)和循證決策)有關(guān)，主要包括組織參與者、領(lǐng)導(dǎo)者和員工以及所有利益相關(guān)方。

本文通過查閱資料、咨詢專家等方式，結(jié)合實(shí)際施工管理經(jīng)驗(yàn)，基于6M1E從管理過程、作業(yè)過程和工藝過程角度，整理出裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)，從主要人員、材料、施工過程、施工工藝和環(huán)境5個(gè)Ⅰ級節(jié)點(diǎn)出發(fā)，劃分18個(gè)Ⅱ級節(jié)點(diǎn)，見表1。

質(zhì)量鏈?zhǔn)侵笇?yīng)商、制造商、用戶的質(zhì)量意識(shí)、質(zhì)量文化及質(zhì)量管理習(xí)慣等進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量戰(zhàn)略、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量過程、質(zhì)量知識(shí)和信息的同步化[10]，對整個(gè)施工流程進(jìn)行高效的質(zhì)量管理。裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)關(guān)系如圖1所示。

3 裝配式建筑質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合分析

3.1 質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合機(jī)理

耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的元素之間互相作用而彼此影響以至聯(lián)合的現(xiàn)象，說明各元素間存在良性互動(dòng)，形成互相協(xié)調(diào)、促進(jìn)、依賴的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系[11]。質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合是指質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)相關(guān)組織和要素發(fā)生的相互影響、相互作用的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

表1 裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)

兩個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合后形成局部的耦合鏈節(jié)點(diǎn)，使得整體質(zhì)量產(chǎn)生變化。本文從多因素耦合的角度分析裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)與質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性，揭示鏈節(jié)點(diǎn)對整體工程質(zhì)量的影響規(guī)律，以提高裝配式建筑質(zhì)量管理水平。

3.2 基于N-K模型的耦合度量分析

20世紀(jì)末，N-K模型由Kauffman提出[12]，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)耦合評估。由于裝配式建筑質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)復(fù)雜且相互作用，本文選用N-K模型量化裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)耦合程度。以N表示主要人員、材料、施工過程、施工工藝和環(huán)境5個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有n種狀態(tài)，則共有nN種耦合方式。K表示裝配式建筑工程質(zhì)量鏈管理系統(tǒng)中各子系統(tǒng)相互作用以及耦合的數(shù)量，K最小為0，最大為N-1。由于單因素耦合無法采用交互信息計(jì)算耦合程度，本文僅計(jì)算雙因素和多因素兩種情況下的耦合程度。

3.2.1 雙因素耦合度量

雙因素耦合是指影響裝配式建筑工程質(zhì)量的5個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)兩兩耦合的現(xiàn)象，主要包括主要人員-材料、主要人員-施工過程、主要人員-施工工藝、主要人員-環(huán)境等10類，分別記作T21(H，M)、T22(H，C)、T23(H，T)、T24(H，E)、T25(M，C)、T26(M，T)、T27(M，E)、T28(C，T)、T29(C，E)、T210(T，E)。計(jì)算公式如下

(1)

式中，Phi表示主要人員因素、材料因素分別處于h、i狀態(tài)時(shí)雙因素耦合發(fā)生概率；Ph....表示主要人員因素處于h狀態(tài)時(shí)單因素耦合發(fā)生概率；P.i...表示材料因素處于h狀態(tài)時(shí)單因素耦合發(fā)生概率。

3.2.2 三因素耦合度量

三因素耦合是指影響裝配式建筑工程質(zhì)量的3個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)之間的耦合作用，主要包括主要人員-材料-施工過程、主要人員-材料-施工工藝、主要人員-材料-環(huán)境等10類，分別記作T31(H，M，C)、T32(H，M，T)、T33(H，M，E)、T34(H，C，T)、T35(H，C，E)、T36(H，T，E)、T37(M，C，T)、T38(M，C，E)、T39(M，T，E)、T310(C，T，E)。計(jì)算公式如下

T31(H,M,C)=

(2)

式中，Phij表示主要人員因素、材料因素以及施工過程因素分別處于h、i、j狀態(tài)時(shí)三因素耦合發(fā)生概率；P..j..表示施工實(shí)施因素處于j狀態(tài)時(shí)單因素耦合發(fā)生概率。

3.2.3 四因素耦合度量

四因素耦合是指影響裝配式建筑工程質(zhì)量的4個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)之間的耦合作用，主要包括主要人員-材料-施工過程-施工工藝、主要人員-材料-施工過程-環(huán)境、主要人員-材料-施工工藝-環(huán)境、主要人員-施工過程-施工工藝-環(huán)境、材料-施工過程-施工工藝-環(huán)境5類，分別記作T41(H，M，C，T)、T42(H，M，C，E)、T43(H，M，T，E)、T44(H，C，T，E)、T45(M，C，T，E)。計(jì)算公式如下

T41(H,M,C,T)=

(3)

式中，Phijk表示主要人員因素、材料因素、施工過程因素以及施工工藝因素分別處于h、i、j、k狀態(tài)時(shí)四因素耦合發(fā)生概率；P...k.表示施工工藝因素處于k狀態(tài)時(shí)單因素耦合發(fā)生概率。

3.2.4 五因素耦合度量

五因素耦合是指影響裝配式建筑工程質(zhì)量的5個(gè)質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)之間的耦合作用，主要包括主要人員-材料-施工過程-施工工藝-環(huán)境，記作T51(H，M，C，T，E)。計(jì)算公式如下

T51(H,M,C,T,E)=

(4)

式中，Phijke表示主要人員因素、材料因素、施工過程因素、施工工藝因素以及環(huán)境因素分別處于h、i、j、k、e狀態(tài)時(shí)五因素耦合發(fā)生概率；P....e表示環(huán)境因素處于e狀態(tài)時(shí)單因素耦合發(fā)生概率。

3.3 數(shù)據(jù)分析

本文通過訪問調(diào)查、問卷調(diào)查等方式對裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)與質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查。調(diào)查對象主要為裝配式建筑工程相關(guān)企業(yè)的從業(yè)人員和研究人員等。

本次調(diào)查共回收問卷228份，被調(diào)查者的工作年限大多在2年以上。在各種工作類型中，施工類占比47.37%，管理類占比39.47%，樣本的可信度較高。

通過梳理和分析被調(diào)查者對各質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)的重要性認(rèn)知度數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)的質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)與質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性概率，結(jié)果見表2。主要人員、材料、施工過程、施工工藝以及環(huán)境的狀態(tài)用0和1表示，0表示對裝配式建筑工程質(zhì)量影響程度最低，1表示對裝配式建筑工程質(zhì)量影響程度最大。單因素、雙因素、多因素耦合下關(guān)聯(lián)性變化的概率計(jì)算結(jié)果見表3～表7。

3.4 結(jié)果分析

不同耦合方式下的耦合度量值見表8。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將各耦合值按照大小順序進(jìn)行排列：T26

由計(jì)算結(jié)果可知，在裝配式建筑質(zhì)量管理中，參與耦合的質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)越多，其對質(zhì)量的影響程度越大。在三因素耦合中，T34(主要人員，施工過程，施工工藝)耦合值最大，T37(材料，施工過程，施工工藝)耦合值最低，T39(材料，施工工藝，環(huán)境)耦合值相對較低。在雙因素耦合中，T29(施工過程，環(huán)境)耦合值最大，T23(主要人員，施工工藝)和T24(主要人員，環(huán)境)耦合值相對較大，T25(材料，施工過程)，T210(施工工藝，環(huán)境)耦合值較低，T26(材料，施工工藝)耦合值最小。這說明主觀因素(主要人員、施工實(shí)施)與客觀因素(材料、施工工藝、環(huán)境)之間的完全耦合比主客觀內(nèi)部因素耦合對質(zhì)量的影響程度更大；主觀因素與客觀因素間存在較大的耦合性，即現(xiàn)場作業(yè)者操作失誤且管理者對材料、環(huán)境等管理不到位時(shí)，容易導(dǎo)致質(zhì)量問題。

表2 質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)與質(zhì)量的關(guān)聯(lián)性概率

表3 單因素耦合下質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)概率

表4 雙因素耦合下質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)概率

表5 三因素耦合下質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)概率

表6 四因素耦合下質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)概率

表7 五因素耦合下質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)概率

表8 不同耦合方式下的耦合度量值

4 結(jié)語

本文基于6M1E視角，從管理過程、作業(yè)過程、工藝過程三個(gè)方面，劃分了主要人員、材料、施工過程、施工工藝和環(huán)境 5 個(gè)Ⅰ級質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)以及 18 個(gè)Ⅱ級質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)?；?28份受訪者反饋的調(diào)查問卷和N-K模型，量化計(jì)算質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)要素耦合程度。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑工程質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)之間具有相對簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，存在不同的耦合路徑，為使用其他工具進(jìn)一步分析和研究裝配式建筑工程質(zhì)量過程控制提供了參考。

基于N-K模型研究發(fā)現(xiàn)，主觀因素(主要人員、施工過程)誘發(fā)多因素耦合能力突出，其重要程度明顯高于其他因素。因此，在裝配式建筑施工中，應(yīng)注重主要人員的安排及施工過程中的監(jiān)督檢查，可采取提升現(xiàn)場作業(yè)者的技能水平及相關(guān)資質(zhì)、加大監(jiān)督檢查力度等系列措施?；谛畔f(xié)同角度，應(yīng)采用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取項(xiàng)目質(zhì)量信息，構(gòu)建質(zhì)量管理信息協(xié)同系統(tǒng)[13]，減少主觀因素的耦合風(fēng)險(xiǎn)。