基于DEMATEL-ISM的建设工程造价BIM应用风险研究

郑梦雅 郭炎乐 付建华 李红玲

摘要：BIM技术具有集成多维度建筑信息、提供可视化平台的优势，能有效提高建设项目工程量计算效率。然而，在其应用过程中也存在着关键风险亟需开展管理。文章以项目总承包方视角，从大量文献成果中析出了BIM在工程造价应用中存在的20个风险因素;通过问卷调查的方式获取相关数据，进而应用DEMATEL方法确定主要风险因素，结合ISM方法建模分析风险递阶结构，最后从政府、企业及技术三个方面的五个底层因素提出风险应对措施。

Abstract： BIM technology has the advantages of integrating multi-dimensional building information and providing visual platform， which can effectively improve the computational efficiency of construction projects. However， in the process of its application， there are also key risks that need to be managed. From the perspective of the general contractor， 20 risk factors existing in the application of BIM in project cost were extracted from a large number of literatures. Relevant data were obtained through questionnaire survey， and then the main risk factors were determined by DEMATEL method， and the hierarchical structure of risk was analyzed by modeling combined with ISM method. Finally， risk countermeasures were proposed from the five low-level factors of government， enterprise and technology.

關键词：BIM;风险因素;DEMATEL-ISM模型

Key words： BIM;risk factor;DEMATEL-ISM model

中图分类号：TU17                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）23-0001-03

0  引言

近年来，BIM作为建筑工程领域的新兴技术，一直是国内外建筑行业研究的热点。该技术以3D模型为载体，赋予模型现实属性，形成的多维信息管理模式为多专业协同设计、施工及运营提供了一个可视化工作平台，能从根本上解决建筑生命周期内信息断层问题[1]。在工程造价管理中，运用BIM技术建立起的施工造价控制模型，不仅可以用于某个工程的造价控制，还能够将工程信息记录在企业定额中，对后续工程起到指导性意义[2]。

BIM技术虽具有极高的潜在使用价值，并可以用来进行风险管理，但其应用实则也是一种风险，因此引起了国内外学者的一系列关注。2012年，何清华等[3]学者站在施工企业角度，运用解释结构模型对BIM应用的障碍进行了分析;2014年，Kuo-Feng Chien等[4]运用DEMATEL方法针对不同的利益相关方所可能面对的BIM技术应用风险进行了详尽分析，并基于不同角度提出应对策略;2018年，Zhao X等[5]运用SEM结构方程模型方法分析使用BIM技术的风险路径链，为从业者采取措施减少BIM技术应用带来的风险提供帮助。

针对目前BIM应用风险的研究趋势，以及在风险筛选与风险联系方面研究的不足，本文拟从工程总承包方角度，在文献研究的基础上，从风险成因视角出发，反演归纳整理出BIM技术在造价应用上的风险因素[6]，建立DEMATEL-ISM风险分析模型，在识别主要风险的基础上建立风险层次结构图，为总包方造价BIM应用中的风险防范，提出指导性意见。

1  方法介绍

ISM解释结构模型是于上世纪七十年代提出的一种结构模型化方法，该模型因能抓住系统中的重点，精简划分系统层次而被广泛应用。随着系统工程研究的深入，复杂系统的层次结构也出现了新的思路和方法，如基于图论因素分析发展而来的DEMATEL方法。这两种方法在分析系统结构层次时各有优劣，相互结合即可取长补短。

1.1 DEMATEL方法

DEMATEL法（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory），是一种为筛选复杂系统的主要要素，简化系统结构的分析过程而提出的方法论。这种方法能利用专家的经验和知识处理复杂的问题。主要步骤如下[7]：

1.1.1 计算各影响因素指标的直接关联矩阵A

其中aii=0，aij为影响因素i对影响因素j的影响作用，须经打分确定。具体操作内容如下：

①通过各因素间两两比较来确定相互影响程度，按0～4标度方法进行打分，各数字具体含义如表1所示。

②下发专家评分表，通过专家对指标的打分，建立关联矩阵。

1.1.2 归一化直接关联矩阵A，得到矩阵B

1.1.3 计算综合影响矩阵T

1.1.4 计算影响度Ri、被影响度Ci、中心度ei及原因度fi

式中Ri指影响因素i对其他影响因素的综合影响值;Ci指其他影响因素对影响因素i的综合影响值;中心度ei值越大表示该因素重要性越大;原因度fi值越大表示该因素的关联性越强。原因度fi大于0时为原因因素;原因度fi小于0时为结果因素[7]。

1.2 ISM方法

ISM（Interpretative Structural Modeling）方法是一种建立系统要素内部结构关系的模型，其目的是解释诸多要素间的内部逻辑关系并将其结构化[8]。建立结构模型的一般步骤如下：①区域划分。区域划分是将要素之间的关系分为可达与不可达，并判断哪些要素是连通的。②级间划分。级间划分是将系统中的所有要素，以可达矩阵为准则划分为不同级（层）次。③强连通块划分。在进行级间划分之后，每级要素中可能有强连接要素，在同一区域内同级要素相互可达的要素称为强连通块。④求缩减可达矩阵。在可达矩阵中，若存在某一行元素完全相同，只需选取其中一个为代表要素，即可得到缩减可达矩阵。⑤作结构模型。经过排序的缩减可达矩阵为下三角矩阵，因上一级的要素不能到达下一级的要素，左下角的子矩阵便可表明要素级间关系。

2  造价BIM应用风险因素辨识

為站在总承包商角度，辨识造价BIM应用的风险因素，现选取9篇相关文献[3-5，7，9-13]，有针对性地汇总整理出20个风险因素，详情见表2。

3  DEMATEL-ISM模型建立

3.1 数据收集

使用5分李克特量表邀请受访者对20个风险因素进行评级。受访对象包括施工单位、BIM咨询单位和科研院校等从事BIM工作的人员。研究发放问卷70份，回收有效问卷51份，回复率72.9%。风险因素影响关系的问卷结果如图1所示。

3.2 基于DEMATEL方法的数据分析

利用DEMATEL方法对调查结果进行分析，结果如表3所示。对表3中的数据进行处理，绘制出散点图，如图2所示。将原因-结果散点图划分为四个象限，进行逐一分析。

从图2可以看出，位于第三象限的风险因素中心度和原因度均很低，故排除在后续研究范围外;位于第一象限的R1、R4、R8、R12、R13的原因度和中心度均很高，为影响度最高的一类风险因素，视为下一步的重点研究对象;第二象限中的R2、R20两个因素中心度虽不高，但（R-C）值明显较高，对其他风险因素造成了较大影响，亦纳入研究范围;第四象限的R9、R10、R17中心度较高，但原因度小于0，受其他因素影响较大，也需纳入后续研究中。

3.3 基于ISM的风险关系分析

前文通过DEMATEL方法确定了10个关键风险因素，但风险间的联系未能直观显现，为此引入解释结构模型（ISM）方法，建立风险间的联系，以找出关键风险因素。

从DEMATEL方法调查问卷结果中，筛选出各关键因素的打分情况。其中不低于3分的视为有影响，记为1;低于3分视为无影响，记为0，即各因素影响程度被分为0、1两个等级。然后，通过布尔运算得到可达矩阵，各因素的可达集合A，前因集合B和共同集合A∩B。根据风险因素系统层次分析结果，可构建出风险因素系统层次结构图，如图3所示。

3.4 造价BIM应用风险分析

3.4.1 原因因素  位于L1原因层的五个因素是影响总承包方建设工程造价BIM应用的根本因素。从结果上看，主要分政府、企业和技术三个方面，即在总承包单位进行BIM造价应用时，一是需要关注政府出台的造价BIM标准、指南，如政府方面尚未出台政策，可制定企业方面的标准，加强对本企业造价BIM应用的管理;二是需要对企业员工做好造价BIM培训，在BIM技术发展的大环境下做出正确引导，改变员工的固有思维模式和工作方式;三是需要选用相对合适的、功能强大的BIM技术产品，以保障造价管理中BIM技术的应用。

3.4.2 问题因素  L2问题层指出了现阶段总承包造价BIM应用中存在的问题。因此，总承包方进行造价BIM技术应用时，需注重人才的吸纳与培养，在实践探索中积累和总结项目经验，并在造价BIM合同管理中制定企业标准合同示范文件，规避合同问题带来的风险。

3.4.3 结果因素  结果因素代表着系统的最终目标，即总承包方在造价BIM应用中一是需实现造价BIM信息的沟通交流，做到信息的实时跟进和更新;二是随造价BIM技术应用的深入，形成企业造价BIM技术的适应性业务流程。这些因素往往都会随原因层、问题层因素的解决而得到解决。

4  结论

①本文通过广泛查阅文献，确定20个总承包商造价BIM技术应用的风险因素，利用了DEMATEL的数据分析方法，筛选出其中的10个主要风险因素。利用解释结构模型对10个主要风险因素进行层级的划分，并对各层级风险因素做出逐一分析，为总承包商造价BIM的应用提出建议。②本文所采用的DEMATEL-ISM数据分析方法，为BIM技术应用关键风险的确定、BIM的风险管理与应对提供思路。

参考文献：

[1]乐云，郑弦，李永奎，等. 基于SVN的BIM技术应用价值流及驱动路径研究[J]. 管理工程学报， 2018， 32（1）：71-78.

[2]付欢，史健勇，王凯.基于BIM的工程量计算与计价方法[J].土木工程与管理学报，2018，35（1）：138-145.

[3]何清华，张静.建筑施工企业BIM应用障碍研究[J].施工技术，2012，41（22）：80-83.

[4]Kuo-Feng Chien， Zong-Han Wu.Identifying and assessing critical risk factors for BIM projects： Empirical study， Automation in Construction， 2014， 45： 1-15.

[5]Zhao X， Wu P， Wang X. Risk paths in BIM adoption： empirical study of China[J]. Engineering， Construction and Architectural Management， 2018， 25（9）： 1170-1187.

[6]陈伟，付杰，熊付刚，杨劼.装配式建筑工程施工安全灰色聚类测评模型[J].中国安全科学学报，2016，26（11）：70-75.

[7]刘景礦，刘健城，王东.基于DEMATEL方法的建设项目BIM应用风险研究[J].广东工业大学学报，2018，35（3）：72-78.

[8]陈伟，易莎，邹松，童明德.基于解释结构模型的装配式建筑前期管理流程优化研究[J].建筑经济，2018，39（03）：48-52.

[9]王国强.基于BIM的承包商成本管理研究[D].中国矿业大学，2015.

[10]王鹏.BIM技术在施工企业应用中的影响因素研究[D].北京交通大学，2019.

[11]解涛瑞，佘健俊，宋家仁. 基于关键成本影响因素分析的BIM应用推进对策[J].土木工程与管理学报，2018，35（1）：152-157，163.

[12]郭斌，朱轲，冯涛.BIM协同应用障碍因素解释结构模型[J].土木工程与管理学报，2019，36（06）：49-55.

[13]Salman Azhar. Building Information Modeling （BIM）： Trends， Benefits， Risks， and Challenges for the AEC Industry[J]. Leadership and Management in Engineering，2011， 11：241-252.