基于DEMATEL-ISM法的BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系及擴散路徑分析*

劉福江 魏宏亮 吳星蓉 李強

(1.甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省建設(shè)投資(控股)集團有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

建筑信息模型(BIM)以可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等優(yōu)勢為建筑行業(yè)提高管理效率、降低資源浪費、減少信息孤島提供了有力的技術(shù)支持[1]。目前，BIM技術(shù)已成為有效推動我國新型建筑工業(yè)化健康發(fā)展的重要手段，為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了新契機。近年來，在國家與各地政府的大力推動下，BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2]。然而，隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的普及化，BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險日益突顯[3-4]。

近年來，專家學(xué)者從多個視角、采用多種方法對BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險進行了深入研究。李夢夢等[5]采用SEM方法對BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險進行了研究，結(jié)果表明，BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險為組織管理風(fēng)險、政治風(fēng)險、技術(shù)分析及經(jīng)濟風(fēng)險，其權(quán)重由大到小依次為政治風(fēng)險、組織管理風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險。謝祥等[6]采用SNA方法對業(yè)主方BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險進行了網(wǎng)絡(luò)關(guān)系研究，認為投資收益低、對BIM技術(shù)認知不足、傳統(tǒng)思維模式未轉(zhuǎn)變以及BIM人才缺乏是業(yè)主方BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵風(fēng)險因素，管理者應(yīng)加強對上述風(fēng)險因素的管控。徐明龍等[7]通過相關(guān)研究指出，法律風(fēng)險、數(shù)據(jù)風(fēng)險、管理風(fēng)險是BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險，可通過優(yōu)化協(xié)議與合同、完善BIM數(shù)據(jù)標準以及制定BIM技術(shù)模型管理標準等措施降低風(fēng)險。胡櫸丹等[8]利用COWA-G1組合賦權(quán)的物元評價模型對EPC項目BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險進行評價，認為技術(shù)風(fēng)險是BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險，改善BIM軟件的兼容性和BIM技術(shù)的管理模式是降低BIM應(yīng)用風(fēng)險的有效措施。

從上述研究結(jié)論可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險多樣且各風(fēng)險因素之間相互影響，關(guān)系錯綜復(fù)雜。因此，建立BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系，分析各影響因素的重要程度及因果屬性，揭示各影響因素間的作用路徑是控制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險的前提和基礎(chǔ)?；诖?，本文以BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險為研究對象，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系，利用DEMATEL-ISM法[9-11]分析BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險因素之間的相互關(guān)系，確定各影響因素在風(fēng)險系統(tǒng)中的屬性與作用，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險多級遞階結(jié)構(gòu)模型，并對其進行分析。

1 構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系

為了客觀、全面、科學(xué)地構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系，本文梳理和分析了2015年以來近100篇BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險相關(guān)研究文獻。根據(jù)系統(tǒng)完整、層次分明、科學(xué)簡明的原則，統(tǒng)計BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素的出現(xiàn)頻次，合并和清理相似因素與無效因素。同時，結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用案例調(diào)研結(jié)果，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系(表1)，并將其劃分為管理風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險四大類。

表1 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系

2 構(gòu)建DEMATEl-ISM模型

2.1 確定原始影響矩陣

基于BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素體系，設(shè)定各影響因素的關(guān)系評價標度(表2)?；诘聽柗品?，邀請19名BIM技術(shù)領(lǐng)域的專家對表1中18個影響因素進行兩兩比較，確定各因素相互之間的影響程度，形成原始影響矩陣O，其中因素Oij表示因素Fi對Fj的直接影響程度。若i=j，則Oij=0。

表2 各影響因素關(guān)系評價標度

2.2 計算綜合影響矩陣

規(guī)范化處理原始影響矩陣A，得到規(guī)范影響矩陣N。公式如下

(1)

考慮到各影響因素對其他因素的間接影響，根據(jù)式(2)，計算綜合影響矩陣T。即

T=(N+N2+N3+…+Nk)=

(2)

式中，I為單位矩陣。

2.3 計算影響度、被影響度、中心度及原因度

計算BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素的影響度Di、被影響度Ci、中心度Mi、原因度Ri，公式如下

(3)

(4)

Mi=Di+Ci

(5)

Ri=Di-Ci

(6)

根據(jù)計算結(jié)果，得到BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素中心度與原因度,如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素中心度與原因度

2.4 確定關(guān)系矩陣

(7)

2.5 計算可達矩陣

根據(jù)關(guān)系矩陣A，計算整體關(guān)系矩陣B。公式如下

B=T+I

(8)

將整體關(guān)系矩陣B連乘，得到可達矩陣R。公式如下

R=Bk=Bk+1≠Bk-1

(9)

2.6 層級劃分

根據(jù)式(9)對可達矩陣R進行層次化處理，得到BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素Fi的可達集R(Fi)、前項集A(Fi)及共同集L(Fi)。公式如下

(i,j=1,2,…,n)

最終的層級劃分結(jié)果見表3。

表3 最終層級劃分結(jié)果

2.7 計算骨架矩陣

根據(jù)可達矩陣R與層次化分析結(jié)果，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素骨架矩陣S，如圖2所示。

圖2 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素骨架矩陣

2.8 繪制多級遞階結(jié)構(gòu)模型圖

結(jié)合骨架矩陣S與層次化分析結(jié)果，繪制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素多級遞階結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示。

圖3 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素多級遞階結(jié)構(gòu)模型

3 研究結(jié)果分析

3.1 基于DEMATEl的研究結(jié)果分析

3.1.1 中心度

中心度Mi是系統(tǒng)因素中心性的度量指標，屬于正向指標。中心度Mi數(shù)值越大，說明該因素在系統(tǒng)中越重要。從圖2可以看，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素中心度排名前5的風(fēng)險因素依次為：投資收益率降低F14、新增成本F13、管理層決策失誤F2、政策變動或落地不夠F4、標準規(guī)范不完善F9。因此，企業(yè)在分析與控制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險時，應(yīng)重點關(guān)注以上因素，并采取針對性的防控措施。

3.1.2 原因度

原因度Ci反映影響因素的因果屬性，存在正負兩種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。數(shù)值為正，表示該因素在系統(tǒng)中具有“原因”的作用，即影響其他因素的屬性要大于被其他因素影響的屬性。正值原因度Ci越大，表明該因素越容易影響其他因素。數(shù)值為負，表示該因素在系統(tǒng)中具有“結(jié)果”的作用，即影響其他因素的屬性要小于被其他因素影響的屬性。負值原因度Ci越小(絕對值越大)，表明該因素越容易受其他因素影響?？傮w而言，距原點越遠的因素越重要，即數(shù)值絕對值越大則該因素越重要。

從圖1可以看出，在BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素中，正值原因度排名前5的因素依次為：政策變化或落地不夠F7、標準規(guī)范不完善F9、市場環(huán)境變化F8、參與各方溝通不順暢F4、組織管理模式不完善F1。為了對BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險進行有效防范，企業(yè)應(yīng)對上述風(fēng)險因素加強預(yù)防和控制，防止風(fēng)險發(fā)生甚至擴散。負值原因度按絕對值排名前5的因素依次為：投資收益率降低F14、新增成本F13、適用性差F18、一次性成本增加F12、BIM應(yīng)用管理體系缺乏F6。高負值風(fēng)險因素易受其他風(fēng)險因素的影響而發(fā)生變化。因此，對高負值風(fēng)險因素進行有效管理，除了要對其進行直接控制，還要對其上游風(fēng)險進行管控或切斷其與上游風(fēng)險的聯(lián)系，達到標本兼治的風(fēng)險管理目標。

3.2 基于ISM的研究結(jié)果分析

3.2.1 回路分析

在圖3中，有向箭線表示各因素之間的相互影響關(guān)系。部分影響因素之間為雙向箭線，表示該組因素互相影響或相互之間聯(lián)系緊密，這種聯(lián)系即為縮點處理中的強連接。由圖3可以看出，存在強連接關(guān)系的因素組為：數(shù)據(jù)統(tǒng)一程度低F16和技術(shù)成熟度低F17，說明這兩個風(fēng)險因素的相互影響程度更為強烈且聯(lián)系緊密。因此，對這兩個風(fēng)險進行控制時，應(yīng)考慮實施一體化管理策略。

3.2.2 風(fēng)險擴散路徑分析

BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素傳遞路徑如圖4所示，包括組織風(fēng)險線、技術(shù)風(fēng)險線和合同風(fēng)險線。具體分析如下：

(1)組織風(fēng)險線源自組織模式不完善F1，而后引發(fā)管理層決策失誤F2。經(jīng)過一系列的傳遞，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

(2)技術(shù)風(fēng)險線與合同風(fēng)險線的最長路線源自政策變化或落地不夠F7。在傳遞過程中，數(shù)據(jù)統(tǒng)一程度低F16與技術(shù)成熟度低F17為該組技術(shù)特征風(fēng)險。經(jīng)過一系列的傳遞，引發(fā)適應(yīng)性差F18，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

(3)合同風(fēng)險線從政策變化或落地不夠F7出發(fā)，先引起市場環(huán)境變化F8，加之參與各方溝通不順暢F4的影響，使合同權(quán)力和利益界定不明F5，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

由圖4可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素之間關(guān)系復(fù)雜且相互影響。需要注意的是，BIM技術(shù)風(fēng)險可能由某個過程單因素引起。例如，合同權(quán)力和利益界定不明風(fēng)險可能是由單純的合同管理不善引起的，并不是由于上游因素市場環(huán)境發(fā)生變化或各方溝通水平不足導(dǎo)致的。綜上所述，應(yīng)從組織、技術(shù)及合同三個角度出發(fā)，通過建立有針對性且系統(tǒng)全面的綜合防控體系，對BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險進行全方位防范和控制。

圖4 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素傳遞路徑a)組織風(fēng)險線 b)技術(shù)風(fēng)險線c)合同風(fēng)險線

3.2.3 層級分析

由圖3可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素從下至上形成了從原因到結(jié)果的8個層級。第8層呈緊湊型，即層級總數(shù)最少。

(1)最終結(jié)果風(fēng)險集合，即最上層(L1)因素——投資收益率降低F14。該因素只接收箭頭，表明其主要被其他因素所影響，幾乎不會影響其他因素。這也表明BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險的最終結(jié)果風(fēng)險因素為投資收益率降低F14，這與高負值原因度風(fēng)險分析結(jié)果相一致。

(2)根本原因風(fēng)險集合，即圖4中最下層(L8)因素——政策變化或落地不夠F7。該因素只發(fā)出有向箭線，說明其主要影響其他因素，幾乎不受其他因素影響。這也表明BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險的根本原因風(fēng)險因素為政策變化或落地不夠F7，與高正值原因度的風(fēng)險分析結(jié)果一致。

(3)過渡風(fēng)險集合，即圖4中位于最下層與最上層之間的因素并集。該集合風(fēng)險因素分為兩種：一種是只發(fā)出有向箭線的因素，如F1、F4、F15。與根本原因風(fēng)險因素一樣，這些風(fēng)險因素主要影響其他因素，而幾乎不受其他因素的影響，但其影響力度不及根本原因風(fēng)險因素，且由下向上影響力度逐層降低。另一種是既發(fā)出有向箭線，又接受有向箭線的風(fēng)險因素。這些風(fēng)險因素在影響其他因素(上層或同層)的同時被其他因素所影響(下層或同層)。過渡風(fēng)險在BIM技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險控制中具有重要的作用。例如，對于本質(zhì)風(fēng)險和層級較低的風(fēng)險(如政策變化或落地不夠F7、市場環(huán)境發(fā)生變化F8)，很難直接對其進行控制，但可以通過控制合同權(quán)力和利益界定不明F5、BIM應(yīng)用管理體系缺乏F6這些過渡風(fēng)險，隔斷其與結(jié)果風(fēng)險因素的連接，進而減少根本原因風(fēng)險和層級較低的風(fēng)險帶來的損失。

綜上所述，DEMATEL方法可以展示各影響因素的重要程度并表征其影響其他因素和被其他因素影響的程度，但無法直觀描述各因素間的作用傳遞路徑；ISM方法雖然可以明確各因素間的傳遞關(guān)系與層次化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但對于各因素的重要程度與原因結(jié)果屬性的描述不足。因此，將DEMATEL與ISM相結(jié)合可有效解決兩種方法各自的不足，且兩種方法的分析結(jié)果可互相佐證。

4 結(jié)語

本文主要研究結(jié)論如下：

(1)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險影響因素中心度排名前5的因素依次為：投資收益率降低、新增成本、管理層決策失誤、政策變動或落地不夠、標準規(guī)范不完善；正值原因度排名前5的風(fēng)險因素依次為：政策變化或落地不夠、標準規(guī)范不完善、市場環(huán)境發(fā)生變化、各參與方溝通不順暢、組織管理模式不完善；負值原因度排名前5的風(fēng)險因素依次為：投資收益率降低、新增成本、適用性差、一次性成本增大、BIM應(yīng)用管理體系缺乏。

(2)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險主要通過技術(shù)風(fēng)險線、組織風(fēng)險線及合同風(fēng)險線三條路徑傳播。在風(fēng)險控制時，應(yīng)構(gòu)建有針對性且系統(tǒng)全面的風(fēng)險控制體系。

(3)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險因素可劃分為8個層級的多級遞階模型結(jié)構(gòu)，最下層根本原因風(fēng)險為政策變化或落地不夠，最上層結(jié)果風(fēng)險為投資收益率降低。

(4)對BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險進行控制時，不僅要管控其下層原因風(fēng)險與上層結(jié)果風(fēng)險，而且要對中層的過渡風(fēng)險進行控制，以隔斷風(fēng)險的傳播路徑。