油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素

李坤由，李紅霞

(1.鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，鄭州 450001； 2.中糧工科(西安)國際工程有限公司，西安 710082)

近年來，城市土地資源日益稀缺，在國內(nèi)很多油脂加工企業(yè)中，儲存原料的筒倉成為一種主流倉型。液壓滑動模板(簡稱滑模)施工在筒倉壁的建設(shè)過程中有著施工速度快、建成結(jié)構(gòu)整體性好的特點，但由于其施工特性導(dǎo)致施工的質(zhì)量可控性差，且一旦發(fā)生中心偏移、筒身扭轉(zhuǎn)、水平度垂直度偏差較大等一系列嚴重的質(zhì)量問題時不具有可逆性，容易引發(fā)安全事故[1]。因此，在滑模施工過程中，為了保證施工質(zhì)量，最重要的就是進行精度控制[2]。對滑模施工來說，精度控制主要包括水平度、垂直度和扭轉(zhuǎn)控制等[3]。目前，儲存油脂原料的筒倉建設(shè)趨勢是對直徑、容積需求越來越大，如何將各種施工偏差控制在允許偏差之內(nèi)一直是重點與難點。因此，對影響滑模施工精度的影響因素進行識別梳理就顯得尤為重要。而對于滑模施工精度的研究，現(xiàn)階段國內(nèi)主要從質(zhì)量控制方法上進行判定，而鮮有關(guān)注精度影響因素及其關(guān)聯(lián)性的。

本文以益海某食品工業(yè)有限公司花生、大豆優(yōu)質(zhì)糧油生產(chǎn)項目為例，將解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)-交叉影響矩陣相乘法(MICMAC)和層次分析法(AHP)相結(jié)合[4]，使油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系更加清晰明了，并得出不同影響因素之間的關(guān)系以及不同影響因素對油脂原料倉液壓滑模施工精度的影響程度，以對其他類似筒倉滑模施工質(zhì)量的保證提供一定的參考。

1 工程概況

本工程以益海某食品工業(yè)有限公司花生、大豆優(yōu)質(zhì)糧油生產(chǎn)項目為例，本項目新建火車卸糧站，大豆、花生等原料通過皮帶機運送到提升塔，通過斗提機提升，運送至轉(zhuǎn)接塔，然后進入筒倉。筒倉與預(yù)處理車間之間通過提升塔及棧橋連接，成為油脂加工生產(chǎn)中的中樞環(huán)節(jié)，因此筒倉的施工質(zhì)量，特別是精度控制的滑模施工質(zhì)量會影響到后期的使用性能。本項目筒倉內(nèi)徑25 m，檐口標高28.5 m，倉壁主體為鋼筋砼結(jié)構(gòu)并采用滑模施工的施工方式，開字架布置60榀，千斤頂采用6 t頂，支承桿均為Φ48.3×3.5焊接鋼管。倉壁從標高-0.300 m開始組裝滑模，滑至檐口結(jié)束，滑升高度28.80 m。

2 滑模施工精度影響因素的識別

通過對類似滑模施工中出現(xiàn)的問題及其特點進行文獻研究與總結(jié)，及與專業(yè)滑模施工人員的經(jīng)驗交流，結(jié)合該淺圓倉項目滑模施工過程中的管理實踐總結(jié)滑模施工影響因素，見表1。

表1 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素

3 基于ISM的影響因素的層次結(jié)構(gòu)分析

ISM是現(xiàn)代系統(tǒng)工程中的一種分析方法，可以通過構(gòu)建矩陣將要素之間凌亂復(fù)雜的關(guān)系進行區(qū)域化、層次化分解，之后得到整個系統(tǒng)之間清晰的多級遞接的結(jié)構(gòu)模型，從而提高對整個系統(tǒng)的理解與認識[5]。而MICMAC可基于ISM了解其中不同因素的驅(qū)動力和依賴性。因此，兩種方法結(jié)合對筒倉液壓滑模施工精度影響因素之間關(guān)聯(lián)性進行分析，可以明確該系統(tǒng)的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)。

3.1 影響因素變量集合

基于ISM理論的認識，對以上的影響因素進行編號。選取影響滑模施工精度的11個(n=11)影響因素(S1,S2,…,S11)，建立筒倉倉壁液壓滑模施工精度影響因素集合S:

S={S1,S2,…S11|2≤n≤11}

3.2 建立鄰接矩陣

其中，Si表示行，Sj表示列。則建立的鄰接矩陣A為：

3.3 建立可達矩陣

在ISM模型中，各因素間所具有的影響關(guān)系是具有傳遞性的。在該影響因素的探究過程中，這種傳遞的關(guān)系表示各因素間具有間接的關(guān)系，即：

若要表示從一個影響因素到另一個影響因素之間是否存在這種間接的關(guān)系，可以用可達矩陣進行表示，當存在著從i到j(luò)的路長最大為r的通路時，mij=1;反之mij=0。依據(jù)布爾代數(shù)運算法則，求解可達矩陣M：

M=(A+I)r

(A+I)≠(A+I)2≠…≠(A+I)r(A+I)r+1=…=(A+I)n

其中，I表示和鄰接矩陣同階的單位矩陣，r表示無回路條件下的最大傳遞次數(shù)。

經(jīng)MATLAB軟件計算得可達矩陣M為：

3.4 構(gòu)建ISM模型

對可達矩陣進行區(qū)域和級位劃分，有助于模型建立更為科學。將油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素集合S按照先行集、可達集、共同集、起始集、終止集劃分并依據(jù)可達矩陣M分割成為各個相互獨立的區(qū)域，見表2。

表2 區(qū)域劃分表

續(xù)表2

經(jīng)分析可知，各因素所屬同一個區(qū)域P，也就是此可達矩陣不可分割。區(qū)域劃分之后，需要確定區(qū)域內(nèi)各要素所處的層次地位。采用基本方法對M進行級位劃分，其中L0=φ、L1=P-L0、L2=P-L0-L1、L3=P-L0-L1-L2、L4=P-L0-L1-L2-L3。經(jīng)計算，該區(qū)域的級位劃分結(jié)果為：

(P)=L1,L2,L3,L4={S1,S2,S3,S8},{S5,S7,S9,S11},{S3,S6},{S10}

根據(jù)級位劃分以及鄰接矩陣，建立ISM模型，如圖1所示。

圖1 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素ISM模型

3.5 構(gòu)建ISM-MICMAC模型

利用可達矩陣M繪制油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素的驅(qū)動力-依賴度分布圖，可以明確各影響因素在ISM中的地位。其中，矩陣M中橫軸之和表示該行因素驅(qū)動力的大小，縱軸之和表示該列因素的依賴性大小[6]。由此，得出該系統(tǒng)的驅(qū)動力-依賴度分布圖(見圖2)。

圖2 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素驅(qū)動力-依賴度分布圖

3.6 模型的分析

從油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素的ISM模型可以看出，該模型的建立使影響因素之間的復(fù)雜關(guān)系趨于條理化與層次化，根據(jù)圖1，將4級影響因素劃分成為表層影響因素、中間層影響因素和深層影響因素：

(1)表層影響因素是對油脂原料倉液壓滑模施工精度造成影響最直觀的方面，保證操作平臺的強度與剛度、防止支承桿在滑模施工過程中失穩(wěn)、使千斤頂同步頂升以及保證液壓滑模裝置組裝的精度對其他影響因素有著很高的依賴性，很容易受到其他因素的影響，其中，容易引發(fā)支承桿彎曲失穩(wěn)、液壓千斤頂頂升不同步問題的因素最多，是對滑模施工精度造成影響的最直接因素。

(2)中間層影響因素以及深層影響因素是影響施工精度的根源所在。施工平臺荷載分布不均、混凝土澆筑出現(xiàn)問題、外界溫度不適等各種客觀因素相互作用導(dǎo)致表層影響因素的發(fā)生，最后共同作用造成在施工過程中滑模的偏差。其中外界溫度的高低有著高驅(qū)動力、低依賴性的特點，表明溫度高低會對滑模施工精度造成深層次的影響，但卻不易受其他因素的影響。

4 基于AHP的影響因素影響程度分析

上述采用ISM-MICMAC模型對油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素進行了定性分析，把不同的影響因素建立成為關(guān)系明確的結(jié)構(gòu)體系，而采用AHP對影響因素進一步進行定量分析，可以得出在實際工程中不同影響因素對滑模施工精度影響程度的權(quán)重比，掌握影響施工精度的關(guān)鍵因素，其主要分析步驟是：對所建立評價指標體系中的因素兩兩之間構(gòu)造判斷矩陣并計算權(quán)重，然后通過權(quán)重大小對影響因素進行分析[7]。

4.1 建立評價指標體系

由表1直接建立油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)，U中包含一級影響因素(A)以及二級影響因素(B)，如圖3所示。

圖3 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)

4.2 計算指標權(quán)重

依據(jù)1～9標度法，采用專家打分法對該淺圓倉施工管理人員、具有豐富糧倉施工理論與實踐經(jīng)驗的專家、高校教師發(fā)放問卷，對所構(gòu)建的判斷矩陣進行打分，最終獲得有效問卷5份。

對所回收的問卷，首先利用幾何平均法分別計算問卷表中所構(gòu)建所有判斷矩陣中各要素的相對權(quán)重。但是，兩兩因素相比較得出的判斷矩陣并不一定是合理的，還需要依據(jù)公式CR=CI/RI、CI=(λmax-n)/(n-1)來對判斷矩陣是否一致進行檢驗。當CR<0.1時則認為這個判斷矩陣是符合一致性要求的[8]。經(jīng)過檢驗，所計算判斷矩陣均符合一致性要求。

最后，通過分別計算各位專家的判斷矩陣，將各份問卷所得的權(quán)重數(shù)據(jù)進行集結(jié)，然后采用幾何平均法將計算的權(quán)重均值作為最后所得的結(jié)果。油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)的影響因素指標權(quán)重見表3。

表3 影響因素指標權(quán)重

由表3可知，在油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系中，一級影響因素中的權(quán)重都在0.3左右，其中施工設(shè)施影響因素權(quán)重占比最大，為0.403 9。二級影響因素中，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過高或過低是影響施工精度的最重要因素，所占權(quán)重分別為0.164 9和0.142 7。由此可見，在施工過程中，保證滑模裝置同步上升以及在極端溫度情況下保證滑模施工的連續(xù)性、可操作性以及施工質(zhì)量等對于施工精度的重要性。其他影響因素比如油路問題、滑模數(shù)據(jù)監(jiān)測誤差以及施工平臺荷載分布不均等因素中，管理的重要性以及人的因素對其影響極大，滑模施工現(xiàn)場“三分滑，七分管”，提高施工管理的水平可以有效保證滑模的施工精度。

5 結(jié) 論

本文創(chuàng)新性地采用ISM-MICMAC以及AHP為研究油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素提供了一種新的思路：ISM-MICMAC模型的應(yīng)用從定性角度對施工精度影響因素進行了分析，將各因素之間的邏輯關(guān)系通過ISM模型的形式直觀表現(xiàn)出來；而采用AHP定量分析的方法確定了施工精度影響因素體系中每一個因素的權(quán)重值，得出了復(fù)雜因素的相對重要性。

(1)應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法對滑模施工影響因素進行區(qū)位劃分、級位劃分等處理，最終建立了四級層次結(jié)構(gòu)模型，使滑模施工精度各影響因素間的邏輯關(guān)系得到了直觀的表達，結(jié)合MICMAC模型可以看出操作平臺沒有足夠的強度和適當?shù)膭偠取⒅С袟U彎曲失穩(wěn)、液壓千斤頂頂升不同步以及滑模裝置組裝不規(guī)范是造成滑模施工過程中精度控制不佳的最直觀表現(xiàn)形式。

(2)從各因素權(quán)重大小可知，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過高或過低是影響施工精度的最重要因素，表明對該淺圓倉滑模相關(guān)人員以及各從業(yè)者來講，這兩個因素都是影響滑模施工精度中極度重要的因素，在施工過程中要著重關(guān)注。

(3)滑模施工專業(yè)特殊性強，并非常規(guī)的施工隊伍都可以適應(yīng)滑模施工的連續(xù)性作業(yè)、保證施工精度質(zhì)量，所以對施工隊伍的專業(yè)性以及對施工班組的管理、作業(yè)質(zhì)量的自控意識有著更為嚴苛的要求。因此，更應(yīng)提高施工勞務(wù)隊伍的專業(yè)化意識，做好相關(guān)培訓教育，提升作業(yè)能力，作業(yè)人員安排要保證任務(wù)量適度、定崗定員，出現(xiàn)問題層層分解責任、落實到人，管理人員做好綜合協(xié)調(diào)工作，為做出優(yōu)質(zhì)油脂原料倉滑模工程而努力。