基于DEMATEL-ISM法的BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系及擴(kuò)散路徑分析*

劉福江 魏宏亮 吳星蓉 李強(qiáng)

(1.甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省建設(shè)投資(控股)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

建筑信息模型(BIM)以可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等優(yōu)勢(shì)為建筑行業(yè)提高管理效率、降低資源浪費(fèi)、減少信息孤島提供了有力的技術(shù)支持[1]。目前，BIM技術(shù)已成為有效推動(dòng)我國(guó)新型建筑工業(yè)化健康發(fā)展的重要手段，為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了新契機(jī)。近年來(lái)，在國(guó)家與各地政府的大力推動(dòng)下，BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2]。然而，隨著B(niǎo)IM技術(shù)應(yīng)用的普及化，BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)日益突顯[3-4]。

近年來(lái)，專(zhuān)家學(xué)者從多個(gè)視角、采用多種方法對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了深入研究。李夢(mèng)夢(mèng)等[5]采用SEM方法對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)為組織管理風(fēng)險(xiǎn)、政治風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，其權(quán)重由大到小依次為政治風(fēng)險(xiǎn)、組織管理風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。謝祥等[6]采用SNA方法對(duì)業(yè)主方BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)關(guān)系研究，認(rèn)為投資收益低、對(duì)BIM技術(shù)認(rèn)知不足、傳統(tǒng)思維模式未轉(zhuǎn)變以及BIM人才缺乏是業(yè)主方BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，管理者應(yīng)加強(qiáng)對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)因素的管控。徐明龍等[7]通過(guò)相關(guān)研究指出，法律風(fēng)險(xiǎn)、數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)是BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，可通過(guò)優(yōu)化協(xié)議與合同、完善BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及制定BIM技術(shù)模型管理標(biāo)準(zhǔn)等措施降低風(fēng)險(xiǎn)。胡櫸丹等[8]利用COWA-G1組合賦權(quán)的物元評(píng)價(jià)模型對(duì)EPC項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是BIM技術(shù)的主要應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，改善BIM軟件的兼容性和BIM技術(shù)的管理模式是降低BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。

從上述研究結(jié)論可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)多樣且各風(fēng)險(xiǎn)因素之間相互影響，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，建立BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系，分析各影響因素的重要程度及因果屬性，揭示各影響因素間的作用路徑是控制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的前提和基礎(chǔ)。基于此，本文以BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)為研究對(duì)象，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系，利用DEMATEL-ISM法[9-11]分析BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)因素之間的相互關(guān)系，確定各影響因素在風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)中的屬性與作用，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其進(jìn)行分析。

1 構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系

為了客觀、全面、科學(xué)地構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系，本文梳理和分析了2015年以來(lái)近100篇BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)研究文獻(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)完整、層次分明、科學(xué)簡(jiǎn)明的原則，統(tǒng)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素的出現(xiàn)頻次，合并和清理相似因素與無(wú)效因素。同時(shí)，結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用案例調(diào)研結(jié)果，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系(表1)，并將其劃分為管理風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)四大類(lèi)。

表1 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系

2 構(gòu)建DEMATEl-ISM模型

2.1 確定原始影響矩陣

基于BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系，設(shè)定各影響因素的關(guān)系評(píng)價(jià)標(biāo)度(表2)。基于德?tīng)柗品ǎ?qǐng)19名BIM技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家對(duì)表1中18個(gè)影響因素進(jìn)行兩兩比較，確定各因素相互之間的影響程度，形成原始影響矩陣O，其中因素Oij表示因素Fi對(duì)Fj的直接影響程度。若i=j，則Oij=0。

表2 各影響因素關(guān)系評(píng)價(jià)標(biāo)度

2.2 計(jì)算綜合影響矩陣

規(guī)范化處理原始影響矩陣A，得到規(guī)范影響矩陣N。公式如下

(1)

考慮到各影響因素對(duì)其他因素的間接影響，根據(jù)式(2)，計(jì)算綜合影響矩陣T。即

T=(N+N2+N3+…+Nk)=

(2)

式中，I為單位矩陣。

2.3 計(jì)算影響度、被影響度、中心度及原因度

計(jì)算BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素的影響度Di、被影響度Ci、中心度Mi、原因度Ri，公式如下

(3)

(4)

Mi=Di+Ci

(5)

Ri=Di-Ci

(6)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得到BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素中心度與原因度,如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素中心度與原因度

2.4 確定關(guān)系矩陣

(7)

2.5 計(jì)算可達(dá)矩陣

根據(jù)關(guān)系矩陣A，計(jì)算整體關(guān)系矩陣B。公式如下

B=T+I

(8)

將整體關(guān)系矩陣B連乘，得到可達(dá)矩陣R。公式如下

R=Bk=Bk+1≠Bk-1

(9)

2.6 層級(jí)劃分

根據(jù)式(9)對(duì)可達(dá)矩陣R進(jìn)行層次化處理，得到BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素Fi的可達(dá)集R(Fi)、前項(xiàng)集A(Fi)及共同集L(Fi)。公式如下

(i,j=1,2,…,n)

最終的層級(jí)劃分結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 最終層級(jí)劃分結(jié)果

2.7 計(jì)算骨架矩陣

根據(jù)可達(dá)矩陣R與層次化分析結(jié)果，構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素骨架矩陣S，如圖2所示。

圖2 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素骨架矩陣

2.8 繪制多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型圖

結(jié)合骨架矩陣S與層次化分析結(jié)果，繪制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示。

圖3 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型

3 研究結(jié)果分析

3.1 基于DEMATEl的研究結(jié)果分析

3.1.1 中心度

中心度Mi是系統(tǒng)因素中心性的度量指標(biāo)，屬于正向指標(biāo)。中心度Mi數(shù)值越大，說(shuō)明該因素在系統(tǒng)中越重要。從圖2可以看，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素中心度排名前5的風(fēng)險(xiǎn)因素依次為：投資收益率降低F14、新增成本F13、管理層決策失誤F2、政策變動(dòng)或落地不夠F4、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善F9。因此，企業(yè)在分析與控制BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以上因素，并采取針對(duì)性的防控措施。

3.1.2 原因度

原因度Ci反映影響因素的因果屬性，存在正負(fù)兩種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。數(shù)值為正，表示該因素在系統(tǒng)中具有“原因”的作用，即影響其他因素的屬性要大于被其他因素影響的屬性。正值原因度Ci越大，表明該因素越容易影響其他因素。數(shù)值為負(fù)，表示該因素在系統(tǒng)中具有“結(jié)果”的作用，即影響其他因素的屬性要小于被其他因素影響的屬性。負(fù)值原因度Ci越小(絕對(duì)值越大)，表明該因素越容易受其他因素影響。總體而言，距原點(diǎn)越遠(yuǎn)的因素越重要，即數(shù)值絕對(duì)值越大則該因素越重要。

從圖1可以看出，在BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素中，正值原因度排名前5的因素依次為：政策變化或落地不夠F7、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善F9、市場(chǎng)環(huán)境變化F8、參與各方溝通不順暢F4、組織管理模式不完善F1。為了對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效防范，企業(yè)應(yīng)對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)因素加強(qiáng)預(yù)防和控制，防止風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生甚至擴(kuò)散。負(fù)值原因度按絕對(duì)值排名前5的因素依次為：投資收益率降低F14、新增成本F13、適用性差F18、一次性成本增加F12、BIM應(yīng)用管理體系缺乏F6。高負(fù)值風(fēng)險(xiǎn)因素易受其他風(fēng)險(xiǎn)因素的影響而發(fā)生變化。因此，對(duì)高負(fù)值風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行有效管理，除了要對(duì)其進(jìn)行直接控制，還要對(duì)其上游風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控或切斷其與上游風(fēng)險(xiǎn)的聯(lián)系，達(dá)到標(biāo)本兼治的風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)。

3.2 基于ISM的研究結(jié)果分析

3.2.1 回路分析

在圖3中，有向箭線(xiàn)表示各因素之間的相互影響關(guān)系。部分影響因素之間為雙向箭線(xiàn)，表示該組因素互相影響或相互之間聯(lián)系緊密，這種聯(lián)系即為縮點(diǎn)處理中的強(qiáng)連接。由圖3可以看出，存在強(qiáng)連接關(guān)系的因素組為：數(shù)據(jù)統(tǒng)一程度低F16和技術(shù)成熟度低F17，說(shuō)明這兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的相互影響程度更為強(qiáng)烈且聯(lián)系緊密。因此，對(duì)這兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)施一體化管理策略。

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散路徑分析

BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素傳遞路徑如圖4所示，包括組織風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)和合同風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)。具體分析如下：

(1)組織風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)源自組織模式不完善F1，而后引發(fā)管理層決策失誤F2。經(jīng)過(guò)一系列的傳遞，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

(2)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)與合同風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)的最長(zhǎng)路線(xiàn)源自政策變化或落地不夠F7。在傳遞過(guò)程中，數(shù)據(jù)統(tǒng)一程度低F16與技術(shù)成熟度低F17為該組技術(shù)特征風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)一系列的傳遞，引發(fā)適應(yīng)性差F18，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

(3)合同風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)從政策變化或落地不夠F7出發(fā)，先引起市場(chǎng)環(huán)境變化F8，加之參與各方溝通不順暢F4的影響，使合同權(quán)力和利益界定不明F5，最終導(dǎo)致投資收益率降低F14。

由圖4可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素之間關(guān)系復(fù)雜且相互影響。需要注意的是，BIM技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)可能由某個(gè)過(guò)程單因素引起。例如，合同權(quán)力和利益界定不明風(fēng)險(xiǎn)可能是由單純的合同管理不善引起的，并不是由于上游因素市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生變化或各方溝通水平不足導(dǎo)致的。綜上所述，應(yīng)從組織、技術(shù)及合同三個(gè)角度出發(fā)，通過(guò)建立有針對(duì)性且系統(tǒng)全面的綜合防控體系，對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全方位防范和控制。

圖4 BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素傳遞路徑a)組織風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn) b)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)c)合同風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)

3.2.3 層級(jí)分析

由圖3可以看出，BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素從下至上形成了從原因到結(jié)果的8個(gè)層級(jí)。第8層呈緊湊型，即層級(jí)總數(shù)最少。

(1)最終結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)集合，即最上層(L1)因素——投資收益率降低F14。該因素只接收箭頭，表明其主要被其他因素所影響，幾乎不會(huì)影響其他因素。這也表明BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的最終結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)因素為投資收益率降低F14，這與高負(fù)值原因度風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果相一致。

(2)根本原因風(fēng)險(xiǎn)集合，即圖4中最下層(L8)因素——政策變化或落地不夠F7。該因素只發(fā)出有向箭線(xiàn)，說(shuō)明其主要影響其他因素，幾乎不受其他因素影響。這也表明BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的根本原因風(fēng)險(xiǎn)因素為政策變化或落地不夠F7，與高正值原因度的風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果一致。

(3)過(guò)渡風(fēng)險(xiǎn)集合，即圖4中位于最下層與最上層之間的因素并集。該集合風(fēng)險(xiǎn)因素分為兩種：一種是只發(fā)出有向箭線(xiàn)的因素，如F1、F4、F15。與根本原因風(fēng)險(xiǎn)因素一樣，這些風(fēng)險(xiǎn)因素主要影響其他因素，而幾乎不受其他因素的影響，但其影響力度不及根本原因風(fēng)險(xiǎn)因素，且由下向上影響力度逐層降低。另一種是既發(fā)出有向箭線(xiàn)，又接受有向箭線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素。這些風(fēng)險(xiǎn)因素在影響其他因素(上層或同層)的同時(shí)被其他因素所影響(下層或同層)。過(guò)渡風(fēng)險(xiǎn)在BIM技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)控制中具有重要的作用。例如，對(duì)于本質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和層級(jí)較低的風(fēng)險(xiǎn)(如政策變化或落地不夠F7、市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生變化F8)，很難直接對(duì)其進(jìn)行控制，但可以通過(guò)控制合同權(quán)力和利益界定不明F5、BIM應(yīng)用管理體系缺乏F6這些過(guò)渡風(fēng)險(xiǎn)，隔斷其與結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)因素的連接，進(jìn)而減少根本原因風(fēng)險(xiǎn)和層級(jí)較低的風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的損失。

綜上所述，DEMATEL方法可以展示各影響因素的重要程度并表征其影響其他因素和被其他因素影響的程度，但無(wú)法直觀描述各因素間的作用傳遞路徑；ISM方法雖然可以明確各因素間的傳遞關(guān)系與層次化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但對(duì)于各因素的重要程度與原因結(jié)果屬性的描述不足。因此，將DEMATEL與ISM相結(jié)合可有效解決兩種方法各自的不足，且兩種方法的分析結(jié)果可互相佐證。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要研究結(jié)論如下：

(1)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)影響因素中心度排名前5的因素依次為：投資收益率降低、新增成本、管理層決策失誤、政策變動(dòng)或落地不夠、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善；正值原因度排名前5的風(fēng)險(xiǎn)因素依次為：政策變化或落地不夠、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善、市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生變化、各參與方溝通不順暢、組織管理模式不完善；負(fù)值原因度排名前5的風(fēng)險(xiǎn)因素依次為：投資收益率降低、新增成本、適用性差、一次性成本增大、BIM應(yīng)用管理體系缺乏。

(2)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)主要通過(guò)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)、組織風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)及合同風(fēng)險(xiǎn)線(xiàn)三條路徑傳播。在風(fēng)險(xiǎn)控制時(shí)，應(yīng)構(gòu)建有針對(duì)性且系統(tǒng)全面的風(fēng)險(xiǎn)控制體系。

(3)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)因素可劃分為8個(gè)層級(jí)的多級(jí)遞階模型結(jié)構(gòu)，最下層根本原因風(fēng)險(xiǎn)為政策變化或落地不夠，最上層結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)為投資收益率降低。

(4)對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制時(shí)，不僅要管控其下層原因風(fēng)險(xiǎn)與上層結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)，而且要對(duì)中層的過(guò)渡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，以隔斷風(fēng)險(xiǎn)的傳播路徑。