油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素

李坤由，李红霞

(1.郑州中粮科研设计院有限公司，郑州 450001； 2.中粮工科(西安)国际工程有限公司，西安 710082)

近年来，城市土地资源日益稀缺，在国内很多油脂加工企业中，储存原料的筒仓成为一种主流仓型。液压滑动模板(简称滑模)施工在筒仓壁的建设过程中有着施工速度快、建成结构整体性好的特点，但由于其施工特性导致施工的质量可控性差，且一旦发生中心偏移、筒身扭转、水平度垂直度偏差较大等一系列严重的质量问题时不具有可逆性，容易引发安全事故[1]。因此，在滑模施工过程中，为了保证施工质量，最重要的就是进行精度控制[2]。对滑模施工来说，精度控制主要包括水平度、垂直度和扭转控制等[3]。目前，储存油脂原料的筒仓建设趋势是对直径、容积需求越来越大，如何将各种施工偏差控制在允许偏差之内一直是重点与难点。因此，对影响滑模施工精度的影响因素进行识别梳理就显得尤为重要。而对于滑模施工精度的研究，现阶段国内主要从质量控制方法上进行判定，而鲜有关注精度影响因素及其关联性的。

本文以益海某食品工业有限公司花生、大豆优质粮油生产项目为例，将解释结构模型(ISM)-交叉影响矩阵相乘法(MICMAC)和层次分析法(AHP)相结合[4]，使油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素体系更加清晰明了，并得出不同影响因素之间的关系以及不同影响因素对油脂原料仓液压滑模施工精度的影响程度，以对其他类似筒仓滑模施工质量的保证提供一定的参考。

1 工程概况

本工程以益海某食品工业有限公司花生、大豆优质粮油生产项目为例，本项目新建火车卸粮站，大豆、花生等原料通过皮带机运送到提升塔，通过斗提机提升，运送至转接塔，然后进入筒仓。筒仓与预处理车间之间通过提升塔及栈桥连接，成为油脂加工生产中的中枢环节，因此筒仓的施工质量，特别是精度控制的滑模施工质量会影响到后期的使用性能。本项目筒仓内径25 m，檐口标高28.5 m，仓壁主体为钢筋砼结构并采用滑模施工的施工方式，开字架布置60榀，千斤顶采用6 t顶，支承杆均为Φ48.3×3.5焊接钢管。仓壁从标高-0.300 m开始组装滑模，滑至檐口结束，滑升高度28.80 m。

2 滑模施工精度影响因素的识别

通过对类似滑模施工中出现的问题及其特点进行文献研究与总结，及与专业滑模施工人员的经验交流，结合该浅圆仓项目滑模施工过程中的管理实践总结滑模施工影响因素，见表1。

表1 油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素

3 基于ISM的影响因素的层次结构分析

ISM是现代系统工程中的一种分析方法，可以通过构建矩阵将要素之间凌乱复杂的关系进行区域化、层次化分解，之后得到整个系统之间清晰的多级递接的结构模型，从而提高对整个系统的理解与认识[5]。而MICMAC可基于ISM了解其中不同因素的驱动力和依赖性。因此，两种方法结合对筒仓液压滑模施工精度影响因素之间关联性进行分析，可以明确该系统的内部层次结构。

3.1 影响因素变量集合

基于ISM理论的认识，对以上的影响因素进行编号。选取影响滑模施工精度的11个(n=11)影响因素(S1,S2,…,S11)，建立筒仓仓壁液压滑模施工精度影响因素集合S:

S={S1,S2,…S11|2≤n≤11}

3.2 建立邻接矩阵

其中，Si表示行，Sj表示列。则建立的邻接矩阵A为：

3.3 建立可达矩阵

在ISM模型中，各因素间所具有的影响关系是具有传递性的。在该影响因素的探究过程中，这种传递的关系表示各因素间具有间接的关系，即：

若要表示从一个影响因素到另一个影响因素之间是否存在这种间接的关系，可以用可达矩阵进行表示，当存在着从i到j的路长最大为r的通路时，mij=1;反之mij=0。依据布尔代数运算法则，求解可达矩阵M：

M=(A+I)r

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

其中，I表示和邻接矩阵同阶的单位矩阵，r表示无回路条件下的最大传递次数。

经MATLAB软件计算得可达矩阵M为：

3.4 构建ISM模型

对可达矩阵进行区域和级位划分，有助于模型建立更为科学。将油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素集合S按照先行集、可达集、共同集、起始集、终止集划分并依据可达矩阵M分割成为各个相互独立的区域，见表2。

表2 区域划分表

续表2

经分析可知，各因素所属同一个区域P，也就是此可达矩阵不可分割。区域划分之后，需要确定区域内各要素所处的层次地位。采用基本方法对M进行级位划分，其中L0=φ、L1=P-L0、L2=P-L0-L1、L3=P-L0-L1-L2、L4=P-L0-L1-L2-L3。经计算，该区域的级位划分结果为：

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

根据级位划分以及邻接矩阵，建立ISM模型，如图1所示。

图1 油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素ISM模型

3.5 构建ISM-MICMAC模型

利用可达矩阵M绘制油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素的驱动力-依赖度分布图，可以明确各影响因素在ISM中的地位。其中，矩阵M中横轴之和表示该行因素驱动力的大小，纵轴之和表示该列因素的依赖性大小[6]。由此，得出该系统的驱动力-依赖度分布图(见图2)。

图2 油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素驱动力-依赖度分布图

3.6 模型的分析

从油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素的ISM模型可以看出，该模型的建立使影响因素之间的复杂关系趋于条理化与层次化，根据图1，将4级影响因素划分成为表层影响因素、中间层影响因素和深层影响因素：

(1)表层影响因素是对油脂原料仓液压滑模施工精度造成影响最直观的方面，保证操作平台的强度与刚度、防止支承杆在滑模施工过程中失稳、使千斤顶同步顶升以及保证液压滑模装置组装的精度对其他影响因素有着很高的依赖性，很容易受到其他因素的影响，其中，容易引发支承杆弯曲失稳、液压千斤顶顶升不同步问题的因素最多，是对滑模施工精度造成影响的最直接因素。

(2)中间层影响因素以及深层影响因素是影响施工精度的根源所在。施工平台荷载分布不均、混凝土浇筑出现问题、外界温度不适等各种客观因素相互作用导致表层影响因素的发生，最后共同作用造成在施工过程中滑模的偏差。其中外界温度的高低有着高驱动力、低依赖性的特点，表明温度高低会对滑模施工精度造成深层次的影响，但却不易受其他因素的影响。

4 基于AHP的影响因素影响程度分析

上述采用ISM-MICMAC模型对油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素进行了定性分析，把不同的影响因素建立成为关系明确的结构体系，而采用AHP对影响因素进一步进行定量分析，可以得出在实际工程中不同影响因素对滑模施工精度影响程度的权重比，掌握影响施工精度的关键因素，其主要分析步骤是：对所建立评价指标体系中的因素两两之间构造判断矩阵并计算权重，然后通过权重大小对影响因素进行分析[7]。

4.1 建立评价指标体系

由表1直接建立油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素体系(U)，U中包含一级影响因素(A)以及二级影响因素(B)，如图3所示。

图3 油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素体系(U)

4.2 计算指标权重

依据1～9标度法，采用专家打分法对该浅圆仓施工管理人员、具有丰富粮仓施工理论与实践经验的专家、高校教师发放问卷，对所构建的判断矩阵进行打分，最终获得有效问卷5份。

对所回收的问卷，首先利用几何平均法分别计算问卷表中所构建所有判断矩阵中各要素的相对权重。但是，两两因素相比较得出的判断矩阵并不一定是合理的，还需要依据公式CR=CI/RI、CI=(λmax-n)/(n-1)来对判断矩阵是否一致进行检验。当CR<0.1时则认为这个判断矩阵是符合一致性要求的[8]。经过检验，所计算判断矩阵均符合一致性要求。

最后，通过分别计算各位专家的判断矩阵，将各份问卷所得的权重数据进行集结，然后采用几何平均法将计算的权重均值作为最后所得的结果。油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素体系(U)的影响因素指标权重见表3。

表3 影响因素指标权重

由表3可知，在油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素体系中，一级影响因素中的权重都在0.3左右，其中施工设施影响因素权重占比最大，为0.403 9。二级影响因素中，液压千斤顶顶升不同步和外界温度过高或过低是影响施工精度的最重要因素，所占权重分别为0.164 9和0.142 7。由此可见，在施工过程中，保证滑模装置同步上升以及在极端温度情况下保证滑模施工的连续性、可操作性以及施工质量等对于施工精度的重要性。其他影响因素比如油路问题、滑模数据监测误差以及施工平台荷载分布不均等因素中，管理的重要性以及人的因素对其影响极大，滑模施工现场“三分滑，七分管”，提高施工管理的水平可以有效保证滑模的施工精度。

5 结 论

本文创新性地采用ISM-MICMAC以及AHP为研究油脂原料仓液压滑模施工精度影响因素提供了一种新的思路：ISM-MICMAC模型的应用从定性角度对施工精度影响因素进行了分析，将各因素之间的逻辑关系通过ISM模型的形式直观表现出来；而采用AHP定量分析的方法确定了施工精度影响因素体系中每一个因素的权重值，得出了复杂因素的相对重要性。

(1)应用系统工程的方法对滑模施工影响因素进行区位划分、级位划分等处理，最终建立了四级层次结构模型，使滑模施工精度各影响因素间的逻辑关系得到了直观的表达，结合MICMAC模型可以看出操作平台没有足够的强度和适当的刚度、支承杆弯曲失稳、液压千斤顶顶升不同步以及滑模装置组装不规范是造成滑模施工过程中精度控制不佳的最直观表现形式。

(2)从各因素权重大小可知，液压千斤顶顶升不同步和外界温度过高或过低是影响施工精度的最重要因素，表明对该浅圆仓滑模相关人员以及各从业者来讲，这两个因素都是影响滑模施工精度中极度重要的因素，在施工过程中要着重关注。

(3)滑模施工专业特殊性强，并非常规的施工队伍都可以适应滑模施工的连续性作业、保证施工精度质量，所以对施工队伍的专业性以及对施工班组的管理、作业质量的自控意识有着更为严苛的要求。因此，更应提高施工劳务队伍的专业化意识，做好相关培训教育，提升作业能力，作业人员安排要保证任务量适度、定岗定员，出现问题层层分解责任、落实到人，管理人员做好综合协调工作，为做出优质油脂原料仓滑模工程而努力。