基于Gray-AHP 的施工企业应用BIM 风险因素评价

杨丽斌YANG Li-bin；张甄涵ZHANG Zhen-han

（①沈阳建筑大学管理学院，沈阳 110168；②辽宁省市政工程设计研究院有限责任公司建筑所，沈阳 110000）

0 引言

BIM 的出现给国内现有的建筑业带来了新的转型方向，施工企业应用BIM 的风险问题是业内人士研究的BIM 热点问题之一。陈强[1]将BIM 的风险归为技术选择、人力资源、技术应用过程管理、行业标准以及资金投入五个方面；徐明龙[2]主要从法律、模型数据、模型管理上，归纳出BIM 技术在工程承包应用过程中可能会出现的风险，并且提出解决对策。现阶段国内对有关施工企业应用BIM风险因素的分析，主要是对各个风险进行单一分析，而对风险进行定量分析的较少，忽略了风险之间的程度大小和施工企业应用BIM 本身所处于的风险等级等问题。

层次分析法将一个复杂的问题分解成各个因素，并将与决策有关的因素分解为目标、准则、方案等层次。通过逐层分析确定最低层因素对于最高层的重要性权值[3]。该方法具有简单、实用的优点，可用来判断较符合实际的情况，但同时该方法的主观性较强、因素较多时判断矩阵的一致性较差。Gray 综合评价，可以通过生成部分已知信息对现实世界进行确切描述和正确认识，且对统计条件和样本数据的要求不高，适用于小样本的计算与分析。本文主要应用了Gray-AHP 方法，该方法可以充分考虑并量化处理隐含的灰色信息，从而可以科学地、准确地、全面地去评价问题。

1 在政府创新驱动下国内BIM 评价指标体系的构建

本文选取目前已有典型文献，通过文献综述法归纳总结出施工企业应用BIM 风险因素，通过文献摘取统计分析，可以较为集中地认为BIM 在应用中人员、技术、经济、法律、组织管理风险为主要风险，由此将其设为五个一级风险，且在一级风险指标下细分出16 个二级指标并用A1、A2、A3…E1、E2、E3 来表示，根据上述统计结果，构建施工企业应用BIM 风险评价指标体系，如图1 所示。

图1 施工企业应用BIM 风险评价指标体系

2 Gray-AHP 的综合评价方法

2.1 施工企业应用BIM 风险层次分析法

应用层次分析法分析BIM 风险需要按照如下步骤展开：建立层次结构模型。构建具有目标层、难则层和方案层的结构模型。在这个模型中，复杂的特评价问题被分解为若干层次。每一层次的元素均为下一层次的准则，又是上一层次具体方案。构建各层次的判断矩阵。建立层次结构以后，相关层级之间指标的隶属关系随之确定，从而可以建立以两两比较为基本运算的判断矩阵，并进行指标权重的计算。计算矩阵各行元素的乘积mi：

指标权重计算wi：

最大特征值λmax：

计算权向量并作一致性检验。通过判新矩阵计算持评价事物最大特征值及对应特征向量。热后利用一致性指标进行检验，此时归一化后的特征向量即为权内量。计算一致性指标CI：

当CR＜0.100 时，认为判断矩阵通过一致性检验。计算指标层各因素风险值大小wj：

2.2 施工企业应用BIM 风险灰色聚类法

2.2.1 确定灰类白化权函数

中心点三角白化权函数灰评估法以灰数的中心点三角白化权函数生成为基础，将聚类对象按几个灰类进行归纳，进一步对同属于某一灰类的评价对象进行优劣排序。确定中心点向量U（1，3，5，7，9）分别对应“低、较低、中等、高、较高”并构建各灰类对应白化权函数[4]。

2.2.2 灰色聚类评价步骤

根据风险程度测评，建立问卷用德尔菲法进行专家问卷调查，得到专家（p） 对各项指标的赋值建立，其中dijk为第k 个专家对第i 个指标下的第j 个分指标所赋的值。

2.3 综合聚类系数

将已计算出的二级指标的总权重与灰色聚类所得出的聚类权向量Rije相乘，根据第i 个评价对象的灰色聚类系数得出。

3 案例应用

某工程实例由于工程复杂，工程量大，工程周期长等特点，需对其风险进行综合评价。本文对于风险分类与分析采用德尔菲法进行专家问卷调查，确定了16 个风险因素占各自类别的比例，将16 个风险因素拟定为专家问卷调查表，按照既定程序对专家进行问卷调查。其中选择的专家原则为：对于BIM 应用有一定经验，了解并熟悉BIM，有多年在实际工程项目上的工作经验。

3.1 确定各级指标权重

一级指标权重的计算，计算结果见表1。二级指标权重的计算过程和一级权重计算相同且都通过了一致性检验，在此不详细展开。

表1 一级指标的权重和一致性检验

3.2 灰色聚类评价

以此计算出剩下15 个风险因素的聚类权向量，并建立聚类权矩阵。

3.3 评价结果分析

由表2 可知施工企业应用BIM 在5 个灰类聚集的可能性大小分别为，则对照风险评定灰类，5 个风险等级发生的可能性大小排序为：较高风险＞高风险＞中等风险＞较低风险＞低风险。从表中数据可知，施工企业应用BIM 风险等级属于较高风险，对一级指标进行细化生成第二指标，使评价更加系统性、具体性和集成性。根据施工企业应用BIM 的表5 一级指标的权重可知，组织管理风险占权重最大，人员风险较大，技术风险和经济风险占较小，法律合同风险权重最小。根据施工企业应用BIM 的表12 项目总风险计算结果汇总可知，项目经验不足＞BIM 工作流程机制尚未建立＞知识产权＞BIM 标准合同示范文本不完善＞收益不明确＞短期投资成本高＞投资回报周期长＞管理模式的转变＞行业业务流程转变困难＞业主主观意愿缺失＞BIM 专业人员缺失＞法律责任界限不明确＞缺乏统一完善的BIM 应用标准＞BIM 数据的准确性＞BIM 信息的储存安全＞BIM 软件的共享与兼容能力。

表2 综合聚类系数

3.4 风险控制对策

针对上述风险因素，根据目前的风险管理理论可以归纳如下四点风险控制对策：

①建立BIM 工作流程机制。目前国内施工企业的BIM 工作流程机制基本上采用的国外的BIM 工作流程，经常会因为国外的流程不适用于国内的环境而导致工期延迟、预算增加等问题。就目前局面而言我国应当尽快建立适用于本国的BIM 工作流程机制，借鉴国外的BIM 工作流程，结合国内建筑业环境和传统的工作流程，制定适地适时的BIM 工作流程机制更好的推广施工企业应用BIM。②在法律合同风险中知识产权所占比例最高，在16个风险指标中风险值占其第三。BIM 模型在产生的过程中可能会产生新产品或者施工技术信息。在一个项目中必然会产生很多数据资源，如果项目参与方没有保护知识产权的意识就可能造成数据的泄露。在这一方面相关部门可以加强制度保护个人和企业的数据资源，同时设立一个检查BIM 数据的部门，将盗用他人的BIM 数据的个人和企业加入到黑名单中。③在经济风险中可以以“空间控制设计”，在前期将设计图纸导入BIM 软件，查看建筑结构是否合理可行。尽早查看设计图纸的不合理之处，解决设计部门“凭空而起”的现状。及时高效地对项目进行修改，为后期可能出现的成本资金、工期进度、人员调度问题减少不必要的索赔。④加强业主对使用BIM 的意愿。由于BIM本身具有“收益不明确”“投资回报周期长”等风险，容易使业主对BIM 产生消极的抵触心理。消除的方法之一，可以让业主了解到BIM 技术带来的收益与优势，让业主体会到使用BIM 技术的“得”＞“失”，可以结合成功的案例以及经济效益，也可以在一个项目中先小规模的使用BIM 技术。同时可以进行政策上的鼓励如减少BIM 企业的部分税收或者对使用BIM 的项目进行资金奖励等。

4 结论

在国内施工企业应用BIM 仍然处于不成熟阶段，存在较大的风险。本文对施工企业应用BIM 的风险进行了合理的评价，同时也构建出施工企业应用BIM 风险评价指标体系，主要从人员、技术、经济、法律合同、组织管理五个方面及16 个二级指标，提出Gray-AHP 的综合评价模型用于评价施工企业应用BIM 的风险程度。

企业应用BIM 促进建筑行业信息化发展的同时，也需注重协同获利。BIM 作为一个共享的平台，它不仅是技术上的革新还是施工上管理的合作模式、处理问题视角和方法的转变，从二维到多维，结合进度管理的四维、结合资金流的五维，在使用的同时也需要和项目特性相匹配，以BIM 技术作为依托，减少或解决中国建筑业长期以往用经验处理工程经济、组织管理、法律法规等的问题。借助BIM的可视化、协调性、模拟性和优化性为工程参与各方创造一个合理优化的工作环境和管理模式。