智慧工地影响因素分析

摘要：智慧工地是建筑行业与信息技术结合的新产物，通过智能化管理，有利于提高工程建设效率和安全水平。基于具体施工项目，在综合调研和专家访谈的基础上，从技术、成本、法规、环境和社会5个维度，确定了9项影响因素指标。基于DEMATEL-ISM进行综合分析，识别各影响因素间的相互影响关系及层次分级。研究结果表明，物联网设备的可靠性、智能设备的购置成本、维护成本为最主要影响因素。基于关键影响因素提出对应改进措施，以期提升未来智慧工地的施工效率、工程质量和管理水平，为智慧工地领域的相关研究提供理论支撑。

关键词：智慧工地建设；影响因素；DEMATEL-ISM

0 " 引言

智慧工地是近年来工程行业与信息技术深度融合发展的新产物，正逐步推动建筑业转型升级。随着物联网、大数据、AI、BIM等技术的飞速发展及相关硬件设施的快速升级，智慧工地建设已经成为国内外研究的热点。在这一背景下，对智慧工地建设的影响因素进行深入分析，不仅有助于优化施工过程，提高工程质量和效率，还能促进建筑行业的可持续发展。

近年来，我国建筑行业进一步加快转变发展方式，强调走绿色、智能、精益和集约的可持续发展之路[1]。国内智慧工地建设近年来发展迅速，特别是在智能监控、自动化施工、资源管理等方面取得了显著进展。然而，由于技术标准、法规政策、资金投入等方面的制约，智慧工地的推广应用仍面临诸多挑战。

本文基于具体施工项目，在综合调研和专家访谈的基础上，从技术、成本、法规、环境和社会5个维度，确定了9项影响因素指标。基于DEMATEL-ISM进行综合分析，识别各影响因素间的相互影响关系及层次分级，并基于关键影响因素提出对应改进措施。

1 " 工程概况

联邦税务总局拉各斯办公楼项目位于尼日利亚IKOYI岛FIRS办公楼南侧，其施工图设计内容包括一栋9层主楼、配套供电和供水附属房屋、室外工程等，总建筑面积11163.5m2，主楼1～5层为停车场，6～9层为办公用房。

2 " 基于工程难点建立智慧工地系统

该项目施工场地作业面狭小，对施工组织要求高，管线排布复杂，专业协调工作量大，拟建场地周边对施工噪声和振动控制要求高。

基于上述难点，结合国内智慧工地建经验，税务局办公楼项目现场建立了一套技术先进、经济实用、操作简便的智慧工地系统，以实现对现场进行高效管理，从而降低项目运行风险。该系统包括人员管理系统、设备管理系统及BIM系统。应用该系统不仅有利于实时监测工程进度，提高安全和质量管理效率，优化成本管理。

3 " 影响因素判别

本文结合国内外智慧工地建设经验，对联邦税务总局拉各斯办公楼项目智慧工地的现场技术人员进行了深入访谈，了解了现场存在的问题及其实际建设需求。

通过收集和分析访谈记录，并结合行业专家意见咨询，对评估指标进行了细致的调整和完善，初步确定了智慧工地建设的关键影响因素。

这些因素可归纳为五个主要方面：技术、成本、法规、环境和社会。将每个方面进一步细分为多个二级因素，以更精确地反映智慧工地建设的多维需求。智慧工地建设影响因素分类如表1所示。

4 " 基于DEMATEL-ISM的影响因素分析

4.1 " 建立直接影响矩阵

通过采用行业专家打分的方式，向税务总局拉各斯办公楼项目智慧工地现场技术人员、国内高校教授及行业BIM专家，发放影响因素关联关系问卷或电子邮件，比较xi对xj的影响。

对影响因素间的作用强度进行评分，按xi对xj无影响（0分）、xi对xj影响较小（1分）、xi对xj影响一般（2分）、xi对xj影响较大（3分）这4个等级对xij进行赋值[2]。

本研究最终得到35组影响矩阵，采用德尔菲法对问卷结果进行整理，由此建立直接影响矩阵A如表2所示。

4.2 " 规范影响矩阵

采用行最大值法进行归一化处理。将矩阵A中全部元素除以矩阵A的行最大值，得到规范影响矩阵B，其具体计算公式如下：

（1）

4.3 " 综合影响矩阵

综合系统矩阵T体现了系统中各个元素间影响的综合效应，其具体计算公式如下：

T=∑∞k=1Bk=B（I-B）-1 " " " " " " （2）

式中：I为单位矩阵。

4.4 " 各要素影响度计算

影响度反映了各行要素对其他所有要素的综合影响值，其数值为矩阵T中各行之和，记作Di，其具体计算公式如下：

Di=∑nj=1xij），（i=1，2，…，n） " " " " （3）

被影响度反映了各列要素对其他全部要素的综合影响值，其数值为矩阵T中各列之和，记作Ci，其具体计算公式如下：

Ci=∑nj=1xij），（i=1，2，…，n） " " " " "（4）

中心度反映了某要素在评价体系中的位置及其影响程度大小，其中心度数值为影响度与被影响度相加，记作Mi，其具体计算公式如下：

Mi=Di+Ci " " " " " " " "（5）

原因度数值为某要素的影响度减去被影响度，记作Ri，其具体计算公式如下：

Ri=Di-Ci " " " " " " " "（6）

中心度经过归一化处理后，经计算得到各指标权重。各因素的Di、Ci、Mi、Ri计算结果如表3所示。

4.5 " 绘制因果图

以中心度为横轴，原因度为竖轴，将各因素影响度计算结果绘制成因果关系图。因果关系如图1所示。

4.6 " 计算可达矩阵

令整体影响矩阵H=T+I，其中T为综合影响矩阵，I为单位矩阵。在矩阵H中令小于阈值λ（λ值采用综合影响矩阵的均值）的数为0，其他为1，计算得到可达矩阵F如表4所示。

4.7 " 计算可达集、前因集和交集

可达集Ri={ƒi|Fij=1}反映了该因素出发可以到达的所有因素集合，包含每行中值为1的列对应的所有因素。前因集Si={ƒi|Fij=1}反映了可以到达该因素的所有因素集合，包含每列中值为1的行对应的因素，随后计算二者交集。可达集、前因集和交集见表5。

4.8 " ISM因素分级

当某个因素xi满足R（xi）=R（xi）∩S（xi）时，表明R（xi）中的因素为最高层的因素。删除可达矩阵M里R（xi）中因素对应的行和列，重新计算可达集、前因集和交集。继续按此方法找下一层，直到所有因素划分完毕，形成最终的因素分层[3]。因素分级如图2所示。

从图2可以看出，因素从第一层到第三层呈现出由直接到根本、由表层到深层的特征。层级越高，影响路径就越长[4]。处于第三层级的因素为根本因素，对其他因素的影响大且影响范围广，对整个智慧工地建设有着较深层次的影响。

5 " 智慧工地建设改进建议

经过基于DEMATEL-ISM的影响因素分析可知，权重最高的三项为物联网设备的可靠性（X1）、智能设备的购置成本（X3）、维护成本（X4）。针对以上因素提出智慧工地建设的改进建议如下：

5.1 " 提高智慧工地物联网设备技术可靠性

需采用经过国际或行业标准认证的物联网设备，确保施工过程的连续性和可靠性。选择耐用且经过严格测试的设备，确保它们能在恶劣的工地环境中稳定运行。利用智能网络管理软件，动态优化网络拓扑，应对环境变化，保障网络的持续稳定运行。

5.2 " 控制购置设备成本

在购买智能设备前，需进行详细的成本效益分析，确保投资能够带来相应的回报，通过集中采购降低采购成本，便于后期统一管理和维护。

5.3 " 采取措施降低维护成本

采用选择符合国际或行业标准的标准化智能设备，以便于未来的扩展和兼容性，减少因标准不一致带来的额外成本。在智慧工地现场制定详细的设备维护计划，包括定期检查、清洁和必要的升级，以延长设备的使用寿命。

6 " 结束语

本文基于具体施工项目，在综合调研和专家访谈的基础上，从技术、成本、法规、环境和社会5个维度，确定了9项影响因素指标。基于DEMATEL-ISM进行综合分析，识别各影响因素间的相互影响关系及层次分级。研究结果表明，物联网设备的可靠性、智能设备的购置成本、维护成本为最主要影响因素。

本文基于关键影响因素，提出提高智慧工地物联网设备技术可靠性、控制购置设备成本以及采取措施降低维护成本等建议，以期提升未来智慧工地的施工效率、工程质量和管理水平，为智慧工地领域的相关研究提供理论支撑。

参考文献

[1] 毛志兵.推进智慧工地建设助力建筑业的持续健康发展[J].

工程管理学报，2017，31（5）：80-84.

[2] 贾美珊，徐友全，赵灵敏，等.基于ISM+AHP的智慧工地

建设影响因素分析[J].建筑经济，2020，41（3）：42-48.

[3] 张涑贤，杨元元，范鑫.基于DEMATEL-ISM的建筑供应

链低碳化影响因素分析[J].数学的实践与认识，2019，49（19）：

18-27.

[4] 贾美珊.智慧工地建设影响因素分析及改进建议研究[D].

济南：山东建筑大学，2020.