基于AHP-TOPSIS的建筑工程项目应用BIM技术风险研究

张海军, 武 京

(1．黄淮学院建筑工程学院 河南 驻马店 463000;2．河北工程大学土木工程学院 河北 邯郸 056038)

0 引言

近年来,建筑信息模型技术(Building Information Molding,BIM)作为“建筑业的第二次革命性技术”受到了建筑行业的广泛关注[1],BIM技术也在一些工程项目中得到了实际应用。但是,新技术的应用势必存在着应用标准缺乏、专业人员短缺、技术操作困难等问题,如果不能准确识别这些风险因素,采取相应措施予以控制,极有可能导致工程项目在应用BIM技术时决策失误,使得BIM技术应用失败,给整个项目造成巨大损失[2]。因此对BIM技术应用过程中存在的风险因素进行分析,有利于BIM技术在建筑工程项目中获得更好的应用,为项目决策提供依据。

目前,学者们对于BIM技术在建筑工程项目中的应用研究,已经取得了诸多成果。李亚伟运用灰色网络分析法对建筑工程项目应用BIM技术进行风险评价[1]。范成滨运用层次分析法对建筑工程项目应用BIM技术进行风险评价[2]。张楠运用SEM结构方程模型对建筑工程项目应用BIM技术进行了风险评价[3]。杨晋霞等人运用物元模型对地铁BIM设计进行风险评价[4]。考虑到BIM技术在建筑工程项目应用过程中可能存在风险因素,本文构造AHP-TOPSIS风险评价模型对建筑工程项目应用BIM技术进行风险评价。

1 AHP-TOPSIS模型的建立

步骤1AHP法计算各风险因素的权重,得到权重向量W

由于篇幅原因,不再赘述AHP法步骤,具体方法可参照文献[5-8]。

步骤2初始评判矩阵

设评判集P={P1,P2,…,Pm},每个风险因素的评判指标集为r={r1,r2,…,rn},评判指标rij表示风险等级i的第j个评判指标,其中i∈[1,m],j∈[1,n],初始评判矩阵表示为

(1)

步骤3标准化决策矩阵

这里运用模糊综合评价法中建立指标集及评判集的方法构建标准化决策矩阵,并将评判指标分为消耗性指标和收益性指标。对于消耗性指标,指标值越小越好,而对于收益性指标,指标值越大越好。若各评判指标具有不同的量纲及单位,不具备可比性,则需要对评判指标进行归一化处理。

消耗性指标公式为

(2)

收益性指标公式为

(3)

步骤4加权标准化决策矩阵

将AHP法求得的层次总排序权重向量Wn与标准化决策矩阵B的列向量相乘,可得加权标准化决策矩阵R

(4)

步骤5贴近度计算

收益性指标集J1的最优理想解为行向量的最大值,最劣理想解为行向量的最小值,消耗性指标集J2的取值与之相反,可表示为

(5)

(6)

R+与R-分别为最优、最劣理想解。评判对象与理想解的距离为

(7)

(8)

D+与D-分别为评判对象与最优理想解、最劣理想解的距离;rj+与rj-分别为R+与R-相对应的元素。

距离最优理想解的贴近度计算公式为

(9)

步骤6构建AHP-TOPSIS风险评价模型

将AHP所得的各指标权重与TOPSIS得到的贴近度判断矩阵相乘得到综合评判矩阵F。

F=W×C

(10)

2 实例应用

2.1 指标体系的建立

本文选取某大型商场建设项目,运用AHP-TOPSIS模型对其在运用BIM技术时可能存在的风险因素进行分析。参照文献[9-12]中所建立的风险评价指标体系,结合本项目应用BIM技术时的实际情况,建立了该项目应用BIM技术风险评价指标体系(如表1所示)。邀请10位熟悉建筑工程项目且有BIM技术应用经验的专家,依据该项目的实际情况及自身经验,建立BIM风险等级评价准则(如表2所示)。

表2 BIM风险因素等级评价

2.2 AHP确定各层指标权重

经层次分析法计算可得各风险因素权重(如表2所示)。

2.3 TOPSIS求得各风险因素排序

由于篇幅原因,这里只给出一级指标层中技术风险因素的初始判断矩阵、标准化决策矩阵、最优理想解和最劣理想解。

初始判断矩阵为

标准化决策矩阵为

经计算得到各消耗性、收益性风险因素的最优、最劣理想解分别为:

最优理想解为

最劣理想解为

各风险因素与最优理想解之间的贴近度,如表3所示。根据得到的贴近度值进行排序,可得到各风险因素的排序(如表3所示)。

表3 各风险因素的正负理想解及贴近度排序

2.4 综合评判矩阵

最终综合评判矩阵为

F=W×C=(0.8333,1.0168,0.8340)

2.5 评价结果分析

由综合评判矩阵F可得,建筑工程项目应用BIM技术风险评价值为0.8340,该值接近0.8333,因此可以判定该项目应用BIM技术的风险等级为中等风险。由表1中的各一级指标权重可以看出,技术风险与经济风险权重相对较高,是建筑工程项目在应用BIM技术过程中较可能发生的两类风险,因此在应用BIM技术时,要着重对投入成本与技术问题进行管理与控制。由表2可以得到各风险因素的排序,由此可得到各风险因素权重的条形统计图,如图1所示。

图1 各风险因素权重直方图

从图1可以看出,在该项目中,C12、C22、C31、C51、C52与C61这6个风险因素权重较高,说明在应用BIM技术时,这几类风险发生的可能性较大,我们可以将其归为首要风险,应着重关注这类风险,积极采取相应措施予以控制;而还有一些风险因素,他们的权重值相差不大,我们将其归为次要风险,在BIM技术实施过程中,可以对其进行相应的管理与控制。

3 结论

本文首先运用AHP法求得各指标的相对权重,并建立相应的风险评价指标体系,其次运用TOPSIS法计算实际情况与最优、最劣理想解之间的距离。经理论分析与实例验证证明,AHP与TOPSIS相结合可以消除指标数据的模糊性与主观性,对建筑工程项目应用BIM技术进行风险评价的结果也更为科学、合理,为建筑工程项目决策与风险管理提供了一种可行的评价方法和分析思路。