基于ISM-MICMAC的装配式建筑质量影响因素

刘光忱， 温振迪， 何雪礼， 沈 静

(1. 沈阳建筑大学 管理学院， 辽宁 沈阳 110168； 2. 南京工业大学 土木工程学院， 江苏 南京 211816)

1999年，住建部等八部委联合发布《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》，标志着我国住宅产业现代化的开端[1]。经过近二十年的发展，在政策和制度的支持下，作为住宅产业化的主要载体——装配式混凝土建筑，已具有一定的产业规模，但在装配式混凝土建筑发展的过程中，暴露了较多的质量问题，因此当前的工作重点应该是兼顾产业规模的同时，建立与装配式混凝土建筑相匹配的质量管理体系，提升我国装配式混凝土建筑的质量管理水平。

关于装配式混凝土建筑质量影响因素的研究，已有较多的研究成果。Zhang等[2]从宏观角度详细分析了我国装配式混凝土建筑质量影响因素，并采用问卷调查的方式对影响因素进行定量分析，确保了研究成果的可靠性。Mohammad[3]依赖于自身的工作经验，从宏观角度对装配式混凝土建筑质量影响因素进行分析，以定性分析为主，缺少有效数据的支持。Yildirim[4]详细分析了设计工作对装配式混凝土建筑质量的影响。Laili Jabar等[5]通过文献总结的方式梳理了装配式混凝土建筑在施工前、施工中以及施工后过程中存在的质量影响因素。袁林[6]将装配式混凝土建筑质量影响因素分为人员、机械、物料、工艺、环境以及标准制度6类，进行了详细分析并提出质量控制措施。常春光等[7]立足于装配式混凝土建筑项目的施工阶段，将质量影响因素划分为构配件供应、施工准备、人员与机械设备、管理协调4个方面。白庶等[8]利用ISM模型对装配式建筑质量关键影响因素的相互关系进行分析，构建了解释结构模型，并在此基础上提出质量改进建议。赵峻[9]以工程实践为基础，提出装配式建筑施工质量的影响因素主要分为人员、机械以及物料3类，并提出了质量保证措施。曹新颖等[10]从预制构件的生产准备阶段、生产与检测阶段、养护与配送阶段详细分析了构件生产质量的主要影响因素。甘元彦[11]通过文献研究与问卷调查相结合的方式识别出30项工业化建筑质量的关键影响因素，并采用ISM方法对因素进行层级划分，最后建立质量协同管理机制并通过实例验证了该机制对于质量提升的有效性。

以上研究成果表明装配式混凝土建筑质量影响因素众多且存在较强的关联性，但也存在以下不足之处：(1)已有文献多为定性分析，缺少定量分析，研究成果的可信度有待提高；(2)部分文献仅从宏观角度考虑，未深入到项目层面，成果的指导性较差，且部分文献仅从工程建设的某阶段考虑，分析不够全面具体。鉴于此，本文首先通过文献研究、问卷调查和因子分析方法提炼出主要影响因素；接着通过ISM模型将主要影响因素间的相互影响关系结构化、条理化，揭示出各影响因素影响程度的内在层次结构；然后运用MICMAC方法对影响因素的依赖性和驱动力进行分析，并评价影响因素间的内在关联性；最终有针对性地提出对策建议，能够为指导装配式混凝土建筑质量管理实践提供一定借鉴意义。

1 主要影响因素识别

论文的研究对象为装配式混凝土建筑质量影响因素，在综合考虑识别方法的适用性和独特性的基础上，结合研究对象本身的特点，论文主要采用文献研究、专家咨询、问卷调查、因子分析4种方法对主要影响因素进行识别。主要影响因素的识别过程大致可以分为两步，第一步基于文献研究法和专家咨询法识别出与装配式混凝土建筑质量相关的全部影响因素，第二步基于问卷调查法和因子分析法对影响因素进行降维处理，提炼出主要影响因素。

1.1 确定影响因素清单

通过在Science Direct，Web of Science，CNKI和万方数据等数据库中检索“工业化住宅质量”“工业化建筑质量”“装配式建筑质量”等关键词，共检索出147篇与装配式混凝土建筑质量相关的文献，筛选出35篇涉及装配式混凝土建筑质量影响因素的文献，随后对这些具有代表性的文献进行研究，并结合专家咨询的方式删除影响较小的因素、增加未被识别的因素、合并含义相近的因素，得到最终的影响因素清单，如表1所示。

表1 装配式混凝土建筑质量影响因素清单

续表

1.2 提取主要影响因素

因子分析法可以将一组存在关联性的变量综合为较少数量的公共因子，它不仅能够将变量进行分类，实现对原始数据的降维处理，而且能够重现原始变量与公共因子间的相互关系[12]。

1.2.1 问卷数据搜集

基于表1归纳总结的影响因素清单，采用5分制Likert量表设计调查问卷搜集相关数据，研究各个影响因素对装配式混凝土建筑质量的影响程度。

调查问卷主要采用纸质问卷和电子问卷两种形式，调查过程中借助了大量校友平台关系，并采用滚雪球方式扩大发放规模。目标人群主要为从事装配式混凝土建筑实践或者研究的人员，发放城市为装配式建筑发展较早的试点城市和先行地区，如北京、南京、沈阳、郑州、西安和重庆等，调查对象的基本信息见表2。本次调查共发放500份问卷，去除一些无效问卷，如打分存在敷衍态度、评分有明显规律、没有接触过装配式混凝土建筑等，有效问卷一共212份，有效回收率为42.4%。

表2 调查对象基本信息

1.2.2 信度、效度检验

在信度方面，论文采用Cronbach’s α系数进行内部一致性检验，经SPSS 17.0计算得出问卷数据的Cronbach’s α系数为0.749，说明设计的调查问卷的稳定性和可靠性较高，满足信度分析的要求。在效度方面，论文主要通过KMO值和Bartlett球形检验的显著性系数评判原始变量是否适合进行因子分析，采用SPSS 17.0分析后显示KMO值为0.783，介于0.7～0.8之间，说明原始的因素指标变量比较适合进行因子分析，sig为0.000，远小于0.001，说明单位矩阵和相关关系矩阵之间的差异显著，总体来说，本次问卷调查收集的数据比较适合进行因子分析。

1.2.3 提取特征向量和特征值

因子分析法通常将特征值大于1的因子作为公因子，且方差累计贡献率要求至少达到70%。结合相关性系数矩阵得出因子的特征值和方差贡献率(见表3)，可以看出共有11个公因子的特征值大于1，且累计贡献率为87.616%，满足贡献率的要求，表示42个原始变量的87.616%的本质信息可以被这11个公因子所代表。进一步可以通过方差最大化正交旋转，使原变量的解释方差和方差贡献率重新分配，得到旋转后的因子荷载量和因子荷载矩阵，这样便能更加清晰准确地确定每个公共因子包含的变量。

表3 方差解释

1.2.4 提取公因子并命名

为了使提取的公因子能够更为准确地反映装配式混凝土建筑质量影响因素，本研究采用最大方差法对原始变量进行正交旋转，得到旋转后的因子荷载矩阵，然后根据各公因子具有高荷载指标对公因子进行命名和解释。具体如表4所示。

表4 对公共因子的命名和解释

2 ISM模型构建

2.1 ISM模型简介

解释结构模型(ISM)是由Warfield教授于1973年开发的系统分析模型，是结构化模型技术的一种，被广泛用于分析宏微观不同层面的问题[13]，使用流程如图1所示。

图1 ISM方法使用流程

该模型首先将较复杂的系统分解成若干个系统要素，然后利用计算机辅助加上人们的知识与经验将系统构成一个多级分阶的结构模型。此模型经常用于定性分析，可以将复杂的思想或看法转换成更加直观且具有良好结构关系的模型，因此经常被用于分析能源、地区经济、资源规划等问题。

2.2 影响因素相互关系分析

每个主要影响因素并不是孤立存在的，它们之间往往存在着复杂的影响关系，由图1可知，构建装配式混凝土建筑质量影响因素的ISM模型，第一步是组建ISM小组，确定各主要因素之间的相互影响关系。本次ISM小组由5名从事装配式混凝土建筑相关研究的课题组成员组成，通过课题组讨论的形式，对这11个主要影响因素的相互影响关系进行反复讨论，最终确定出装配式混凝土建筑质量主要影响因素的关联矩阵(表5)。

表5 装配式混凝土建筑质量主要影响因素关联矩阵

注：O表示因素Fi与因素Fj无影响关系；A表示Fi对Fj有影响，反之无影响；D表示Fj对Fi有影响，反之无影响

2.3 建立邻接矩阵与可达矩阵

将关联矩阵数量化，便可得到表示装配式混凝土建筑质量主要影响因素之间相互关系的邻接矩阵A：

可达矩阵可以用来描述要素Fi通过多少要素对要素Fj产生影响，表明了所有要素之间是否存在相互影响关系。经MATLAB计算可得装配式混凝土建筑质量主要影响因素间的可达矩阵M：

得到可达矩阵M后，接下来是对可达矩阵进行区间分解和级间分解。其中：区间分解是将所有因素划分为几个独立的子系统，各子系统间相互独立，无影响关系；级间分解是指将同一系统的因素划分为不同的层级。分解后得知装配式混凝土建筑质量主要影响因素处于同一系统，可以分为6个层级：第1层级L1={F4}，第2层级L2={F6,F7}，第3层级L3={F1,F8}，第4层级L4={F3,F5,F10}，第5层级L5={F2,F9}，第6层级L6={F11}。

2.4 多层递阶结构图

将可达矩阵进行级间分解后，按照2.3节划分的因素级别对可达矩阵M重新排列，得到可达矩阵的标准形式，然后去掉因素之间的反身关系和传递关系得到结构矩阵M′：

根据结构矩阵M′可以绘制装配式混凝土建筑质量主要影响因素的多层递阶结构图(图2)，由图2可以得到以下结果：

图2 装配式混凝土建筑质量主要影响因素递阶结构

(1)处于最底层的因素只有政府参与F111个影响因素。处于模型最底层意味着该因素能够直接或间接地对其他因素产生影响，是深层次的根本性因素，需要重点关注。

(2)处于最顶层的因素只有部品、构配件问题F41个因素。处于模型的最顶层意味着该因素是最表层的因素，即系统的终极目标，它的解决依赖于底层和中间层因素的解决。如完善与装配式混凝土建筑有关的标准规范，并做好前期准备工作，能够减少由于设计原因造成的质量问题，然后配合先进的施工机械、生产设备、质检设备，部品、构配件的质量问题将得到有效解决。

(3)处于底层和顶层(L2～L4)中间的共有9个因素，即设计原因F6、施工机械与质检设备F7、规范标准与模数标准化F1、前期准备工作F8、沟通与协调问题F10、业主的合同管理水平F3、人员素质与专业水平F5、BIM与施工技术F9、质量管理制度F2。这些因素是间接影响因素，依赖于底层影响因素的解决，并向上传递给顶层影响因素。

3 MICMAC分析与对策建议

3.1 MICMAC分析方法

在通过ISM模型确定各影响因素的递阶结构之后，利用MICMAC来进一步确定影响因素所处的地位和作用，以更有针对性地提出相应的对策建议。MICMAC分析的主要目的是对装配式混凝土建筑质量影响因素的依赖性和驱动力进行评价，各影响因素按照依赖性和驱动力的不同可以分为自治簇、依赖簇、联系簇和独立簇[14]。

各因素的依赖性和驱动力可通过2.3节中的最终可达矩阵M计算，计算结果如表6所示。依赖性为可达矩阵上每个因素对应的列为“1”的和，驱动力为可达矩阵上每个因素所对应的行为“1”的和[15]。通常来说，某因素的依赖性强则表示该因素的解决依赖于其他因素的解决，而驱动力强则表示该因素的解决可以帮助解决其它因素。根据表6绘制装配式混凝土建筑质量影响因素的依赖性-驱动力分类，如图3所示。

表6 影响因素驱动力、依赖性数值

图3 影响因素依赖性-驱动力分类

3.2 MICMAC结果分析

对装配式混凝土建筑质量影响因素进行MICMAC分析可以得到以下结论：

(1)属于自治簇(第Ⅰ象限)的影响因素有F1，F2，F3，F5，F7，F9，F10，自治簇的影响因素通常具有较低的驱动力和较低的依赖性，在ISM模型中大多处于中间层。其中需要重点关注F2，F3，F5，F9这4个因素，因为它们具有较高的驱动力和较低的依赖性，意味着其受其它因素的影响较小，但是对上层因素的影响较大。此外，F10因素的驱动力和依赖性均较高，表示该因素起着承上启下的作用，一旦出现问题，将对上层因素产生较大影响。

(2)属于独立簇(第Ⅱ象限)的影响因素只有F11，独立簇的因素具有较强的驱动力和较低的依赖性，在ISM模型中位于最下层，是深层次的影响因素，若该象限的因素能够得到较好解决，将对其他因素的解决产生积极作用。

(3)没有属于联系簇(第Ⅲ象限)的影响因素，说明装配式混凝土建筑质量影响因素的MICMAC模型中没有归类于该类的影响因素。

(4)属于依赖簇(第Ⅳ象限)的影响因素有F4，F6，F8，依赖簇的因素通常具有较高的依赖性和较低的驱动力，因此它们需要依赖其他因素的解决而被解决。如前期准备工作F8受沟通与协调问题F10、业主的合同管理水平F3、人员素质与专业水平F53个因素的影响较大。

3.3 对策建议

根据ISM和MICMAC的分析结果可知，装配式混凝土建筑质量影响因素间具有较强的关联关系，且各因素间存在着层次性，影响力大小均不相同，因此为了提高我国装配式混凝土建筑质量管理水平，分别从政府层面和企业层面提出以下建议：

(1)政府层面：1)政府应该尽快制定或完善相关政策法规，可以在充分调研的基础上，补充或者建立新的关于装配式混凝土建筑质量管理的政策法律和规章制度；2)完善装配式混凝土建筑规范标准体系，实现部品、构配件标准化、统一化、通用化，建立部品、构配件标准库；3)建立人才培养制度，培养行业所需的复合型领军人物、管理和技术人才、专业技术工人和后备人才；4)加大科研经费投入，鼓励科研单位和相关企业积极研发所需的精度控制工具以及质量检查工具，尽快攻克核心构件连接技术。

(2)企业层面：1)利用BIM相关技术提高装配式混凝土建筑的设计、生产和施工等方面的工程质量；2)建设单位应该考虑对各承包商进行主动的激励和约束，将激励约束机制引入到各类建设工程合同中，以解决装配式混凝土建筑工程质量的委托代理问题；3)加强各方面的沟通协调问题，合同中明确标明管理协调工作中参建各方的管理责任和义务；4)针对装配式混凝土建筑质量管理及质量责任问题，建立覆盖建设全过程、全方位的质量责任追溯制度。

4 结 论

本文综合运用因子分析、ISM模型、MICMAC等研究方法对装配式混凝土建筑质量影响因素进行分析，主要得到以下结论：

(1)装配式混凝土建筑质量影响因素多样且复杂，可以分为11个主要因素，即规范标准与模数标准化F1、质量管理制度F2、业主的合同管理水平F3、部品构配件问题F4、人员素质与专业水平F5、设计原因F6、施工机械与质检设备F7、前期准备工作F8、BIM与施工技术F9、沟通与协调问题F10、政府参与F11。

(2)运用ISM模型将11个主要影响因素进行层次划分，得到装配式混凝土建筑质量主要影响因素的多层递阶结构图。由多层递阶结构图可知，位于底层的政府参与F11、中层偏下的质量管理制度F2、业主的合同管理水平F3能够对其他因素产生较大影响，需要引起足够重视。

(3)通过MICMAC模型分析可知，部品、构配件问题F4具有较强的依赖性和较低的驱动力，说明该因素的解决依赖于其他因素的解决，比如可以通过加强设计管理，采用先进的施工机械和精密的质检设备来解决。此外，质量管理制度F2、BIM与施工技术F9、政府参与F11具有较强的驱动力和较弱的依赖性，说明它们的解决很难依赖其它因素，但是可以直接影响规范标准与模数标准化F1、沟通与协调问题F10等因素，需要重点关注。

本研究有助于识别出装配式混凝土建筑质量的主要影响因素及层级关系，深入理解质量影响因素相互影响从而导致质量问题发生的作用机理，最后给出对策建议，能够为政府做出决策和企业提高质量管理水平提供借鉴，且进一步完善了装配式混凝土建筑质量影响因素理论。