基于BIM技术的装配式建筑工程风险评估系统设计

邵 旭，孙晓丽，王昳昀

(河北工程技术学院 建筑学院，石家庄 050091)

0 引言

随着装配式建筑工程的发展，大量的装配式建筑工程在城市和农村建筑中广泛兴起，装配式建筑工程的建筑规模不断扩大的同时，对装配式建筑工程的风险评估和管理的难度也越来越大，需要构建装配式建筑工程的风险评估模型，结合BIM信息处理技术，进行装配式建筑工程的风险管控，提高装配式建筑工程的风险评估和控制能力[1]。对装配式建筑工程的风险评估模型设计是建立在风险约束参数分析的基础上，构建装配式建筑工程风险大数据分析模型，提高装配式建筑工程风险评估能力。

文献[2]提出并设计了基于G1-物元分析法的装配式建筑施工安全风险评价系统，分析了装配式建筑存在的主要危险源，构建了一套风险评估指标体系，将G1-物元分析法引入装配式建筑项目施工安全的风险评价中，实现了装配式建筑项目的风险评价分级，并结合实例进行分析，证实了该系统在装配式建筑项目施工安全风险评价中具有较好的实用性和可行性。但是该方法进行装配式建筑工程风险评估的精度较差；文献[3]提出并设计了基于未确知测度的装配式建筑施工安全风险评价系统，采用层次分析与信息熵相结合的方法获取指标权，运用未确知测度模型对装配式建筑施工安全风险评价进行分析，依照置信度识别准则判断其风险等级，完成装配式建筑施工安全风险评价。但是该方法进行装配式建筑工程风险评估的置信度水平较低。

针对上述问题，本文提出并设计了基于BIM技术的装配式建筑工程风险评估系统。通过仿真测试分析，得出有效性结论。

1 装配式建筑工程风险数据统计分析

为了实现基于BIM技术的装配式建筑工程风险评估系统设计，构建装配式建筑工程风险数据统计分析模型，采用地理信息管理系统进行装配式建筑工程风险特征融合，建立装配式建筑工程风险特征挖掘模型，采用多元指标联合分析建模方法进行装配式建筑工程风险评估的指标构建，装配式建筑工程风险评估的模糊控制方程为：

(1)

(2)

式中，ρ表示装配式建筑工程风险控制的内控系数，xi为装配式建筑工程风险控制的解释变量，结合模糊度融合，得到风险误差评价函数e(x)为：

(3)

式中，B(x)表示装配式建筑风险评价矩阵。建立装配式建筑工程风险评估的BIM信息库，得到装配式建筑工程风险数据统计分析模型d(t)的表达式为：

(4)

2 装配式建筑工程风险特征融合

在上述构建装配式建筑工程风险数据统计分析模型的基础上，根据统计分析结果提取装配式建筑工程风险特征，得到装配式建筑工程风险评估的有限状态参数δ，δ与XRM,VRM,θP,ωP是互不相关的，用f(A)表示装配式建筑工程风险的模糊特征分布矩函数，得到特征向量L(Z2+Z3)-1LT与MT(Z2+Z3)-1MT的Bergmann核，由此判定装配式建筑工程风险评估函数的稳定性，得到判决方程为：

(5)

采用平均互信息分析方法进行装配式建筑工程风险特征融合，提高风险评估的置信度[6]，其表达式为：

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

(6)

3 装配式建筑工程风险评估优化

3.1 装配式建筑工程风险评估的约束参数优化

在上述构建装配式建筑工程风险数据统计分析模型，并采用平均互信息分析方法进行装配式建筑工程风险特征融合的基础上，进行装配式建筑工程风险评估系统的优化设计，本文提出基于BIM技术的装配式建筑工程风险评估方法。利用融资率MRL、盈利率XRL以及负债率JRL等约束参数[7]，得到模糊度函数T和约束特征分布集V：

(7)

V=Ni,jcosT

(8)

采用BIM信息库模型进行装配式建筑工程风险评估的模糊度特征集构造[8]，得到装配式建筑的风险预测Lyapunov函数满足：

(9)

结合值约束变量分析方法，对装配式建筑工程风险评估的融资率、盈利率以及负债率等约束参数进行优化，得到约束进化方程描述为：

(10)

式中，z1,z2,z3是优化后的建筑工程风险评估的约束参数，y为建筑工程风险评估的统计特征量，根据上述分析，完成装配式建筑工程风险评估的约束参数的优化设计[9-10]。

3.2 建筑工程风险评估系统实现

根据优化后的建筑工程风险评估约束参数，在装配式建筑工程风险变化条件下，构建装配式建筑工程风险评估的BIM信息融合迭代模型为：

(11)

μBi=aBiλ+bBiΔ+cBipij(k)

(12)

4 仿真实验与结果分析

为了验证本文方法在实现装配式建筑工程风险评估的应用性能，在操作系统为WindowsXP，服务器为Tomcat5.5，数据库为Microsoft SQL2000，开发工具为Eclipse的环境下进行仿真测试分析。装配式建筑工程风险评估数据的采样长度为200，分簇聚类的融合度为0.82，装配式建筑工程风险决策系数为0.45，多元回归分析的适应度系数为0.23，描述性统计分析结果见表1.

表1 描述性统计分析结果

根据描述性统计分析结果，建立装配式建筑工程风险特征挖掘模型，采用分块信息融合的方法进行装配式建筑工程风险评估和风险特征提取，实现装配式建筑工程风险评估，得到装配式建筑风险评估的BIM信息数据采集结果如图1所示。

以图1的数据为研究对象，进行装配式建筑工程风险评估，得到风险特征分布的水平集如图2所示。

图1 BIM信息数据采集结果

图2 装配式建筑工程风险特征分布的水平值

分析图2得知，采用本文方法能有效实现装配式建筑工程风险评估。测试装配式建筑工程风险评估的置信度水平，得到结果如表2所示。

表2 装配式建筑工程风险评估的置信度水平

分析表2得知，本文方法进行装配式建筑工程风险评估的置信度水平比文献[2]方法和文献[3]方法的置信度水平高，是因为本文方法采用平均互信息分析方法进行装配式建筑工程风险特征融合，提高了风险评估的置信度。

为了进一步验证本文方法的有效性，对本文方法、文献[2]方法和文献[3]方法的装配式建筑工程风险评估精度进行对比分析，分析结果如图3所示。

根据图3可知，本文方法的装配式建筑工程风险评估精度最高可达100%，而文献[2]方法和文献[3]方法的装配式建筑工程风险评估精度最高分别只有59%，70%。本文方法进行装配式建筑工程风险评估的精度比传统方法好。

5 结语

结合BIM信息处理技术，进行装配式建筑工程的风险管控，提高装配式建筑工程的风险评估和控制能力。本文提出并设计了基于BIM技术的装配式建筑工程风险评估系统。构建装配式建筑工程风险数据统计分析模型，采用平均互信息分析方法进行装配式建筑工程风险特征融合，构建装配式建筑工程风险评估的约束参数分布模型，结合值约束变量分析方法，实现装配式建筑工程风险评估系统设计。实验结果表明，本文方法进行装配式建筑工程风险评估的置信度水平较高、评估精度较好。提高了装配式建筑工程的造价预测和风险管理能力，在装配式建筑工程管理中具有很好的应用价值。