油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素

李坤由，李紅霞

(1.鄭州中糧科研設計院有限公司，鄭州 450001； 2.中糧工科(西安)國際工程有限公司，西安 710082)

近年來，城市土地資源日益稀缺，在國內很多油脂加工企業中，儲存原料的筒倉成為一種主流倉型。液壓滑動模板(簡稱滑模)施工在筒倉壁的建設過程中有著施工速度快、建成結構整體性好的特點，但由于其施工特性導致施工的質量可控性差，且一旦發生中心偏移、筒身扭轉、水平度垂直度偏差較大等一系列嚴重的質量問題時不具有可逆性，容易引發安全事故[1]。因此，在滑模施工過程中，為了保證施工質量，最重要的就是進行精度控制[2]。對滑模施工來說，精度控制主要包括水平度、垂直度和扭轉控制等[3]。目前，儲存油脂原料的筒倉建設趨勢是對直徑、容積需求越來越大，如何將各種施工偏差控制在允許偏差之內一直是重點與難點。因此，對影響滑模施工精度的影響因素進行識別梳理就顯得尤為重要。而對于滑模施工精度的研究，現階段國內主要從質量控制方法上進行判定，而鮮有關注精度影響因素及其關聯性的。

本文以益海某食品工業有限公司花生、大豆優質糧油生產項目為例，將解釋結構模型(ISM)-交叉影響矩陣相乘法(MICMAC)和層次分析法(AHP)相結合[4]，使油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系更加清晰明了，并得出不同影響因素之間的關系以及不同影響因素對油脂原料倉液壓滑模施工精度的影響程度，以對其他類似筒倉滑模施工質量的保證提供一定的參考。

1 工程概況

本工程以益海某食品工業有限公司花生、大豆優質糧油生產項目為例，本項目新建火車卸糧站，大豆、花生等原料通過皮帶機運送到提升塔，通過斗提機提升，運送至轉接塔，然后進入筒倉。筒倉與預處理車間之間通過提升塔及棧橋連接，成為油脂加工生產中的中樞環節，因此筒倉的施工質量，特別是精度控制的滑模施工質量會影響到后期的使用性能。本項目筒倉內徑25 m，檐口標高28.5 m，倉壁主體為鋼筋砼結構并采用滑模施工的施工方式，開字架布置60榀，千斤頂采用6 t頂，支承桿均為Φ48.3×3.5焊接鋼管。倉壁從標高-0.300 m開始組裝滑模，滑至檐口結束，滑升高度28.80 m。

2 滑模施工精度影響因素的識別

通過對類似滑模施工中出現的問題及其特點進行文獻研究與總結，及與專業滑模施工人員的經驗交流，結合該淺圓倉項目滑模施工過程中的管理實踐總結滑模施工影響因素，見表1。

表1 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素

3 基于ISM的影響因素的層次結構分析

ISM是現代系統工程中的一種分析方法，可以通過構建矩陣將要素之間凌亂復雜的關系進行區域化、層次化分解，之后得到整個系統之間清晰的多級遞接的結構模型，從而提高對整個系統的理解與認識[5]。而MICMAC可基于ISM了解其中不同因素的驅動力和依賴性。因此，兩種方法結合對筒倉液壓滑模施工精度影響因素之間關聯性進行分析，可以明確該系統的內部層次結構。

3.1 影響因素變量集合

基于ISM理論的認識，對以上的影響因素進行編號。選取影響滑模施工精度的11個(n=11)影響因素(S1,S2,…,S11)，建立筒倉倉壁液壓滑模施工精度影響因素集合S:

S={S1,S2,…S11|2≤n≤11}

3.2 建立鄰接矩陣

其中，Si表示行，Sj表示列。則建立的鄰接矩陣A為：

3.3 建立可達矩陣

在ISM模型中，各因素間所具有的影響關系是具有傳遞性的。在該影響因素的探究過程中，這種傳遞的關系表示各因素間具有間接的關系，即：

若要表示從一個影響因素到另一個影響因素之間是否存在這種間接的關系，可以用可達矩陣進行表示，當存在著從i到j的路長最大為r的通路時，mij=1;反之mij=0。依據布爾代數運算法則，求解可達矩陣M：

M=(A+I)r

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

其中，I表示和鄰接矩陣同階的單位矩陣，r表示無回路條件下的最大傳遞次數。

經MATLAB軟件計算得可達矩陣M為：

3.4 構建ISM模型

對可達矩陣進行區域和級位劃分，有助于模型建立更為科學。將油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素集合S按照先行集、可達集、共同集、起始集、終止集劃分并依據可達矩陣M分割成為各個相互獨立的區域，見表2。

表2 區域劃分表

續表2

經分析可知，各因素所屬同一個區域P，也就是此可達矩陣不可分割。區域劃分之后，需要確定區域內各要素所處的層次地位。采用基本方法對M進行級位劃分，其中L0=φ、L1=P-L0、L2=P-L0-L1、L3=P-L0-L1-L2、L4=P-L0-L1-L2-L3。經計算，該區域的級位劃分結果為：

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

根據級位劃分以及鄰接矩陣，建立ISM模型，如圖1所示。

圖1 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素ISM模型

3.5 構建ISM-MICMAC模型

利用可達矩陣M繪制油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素的驅動力-依賴度分布圖，可以明確各影響因素在ISM中的地位。其中，矩陣M中橫軸之和表示該行因素驅動力的大小，縱軸之和表示該列因素的依賴性大小[6]。由此，得出該系統的驅動力-依賴度分布圖(見圖2)。

圖2 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素驅動力-依賴度分布圖

3.6 模型的分析

從油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素的ISM模型可以看出，該模型的建立使影響因素之間的復雜關系趨于條理化與層次化，根據圖1，將4級影響因素劃分成為表層影響因素、中間層影響因素和深層影響因素：

(1)表層影響因素是對油脂原料倉液壓滑模施工精度造成影響最直觀的方面，保證操作平臺的強度與剛度、防止支承桿在滑模施工過程中失穩、使千斤頂同步頂升以及保證液壓滑模裝置組裝的精度對其他影響因素有著很高的依賴性，很容易受到其他因素的影響，其中，容易引發支承桿彎曲失穩、液壓千斤頂頂升不同步問題的因素最多，是對滑模施工精度造成影響的最直接因素。

(2)中間層影響因素以及深層影響因素是影響施工精度的根源所在。施工平臺荷載分布不均、混凝土澆筑出現問題、外界溫度不適等各種客觀因素相互作用導致表層影響因素的發生，最后共同作用造成在施工過程中滑模的偏差。其中外界溫度的高低有著高驅動力、低依賴性的特點，表明溫度高低會對滑模施工精度造成深層次的影響，但卻不易受其他因素的影響。

4 基于AHP的影響因素影響程度分析

上述采用ISM-MICMAC模型對油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素進行了定性分析，把不同的影響因素建立成為關系明確的結構體系，而采用AHP對影響因素進一步進行定量分析，可以得出在實際工程中不同影響因素對滑模施工精度影響程度的權重比，掌握影響施工精度的關鍵因素，其主要分析步驟是：對所建立評價指標體系中的因素兩兩之間構造判斷矩陣并計算權重，然后通過權重大小對影響因素進行分析[7]。

4.1 建立評價指標體系

由表1直接建立油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)，U中包含一級影響因素(A)以及二級影響因素(B)，如圖3所示。

圖3 油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)

4.2 計算指標權重

依據1～9標度法，采用專家打分法對該淺圓倉施工管理人員、具有豐富糧倉施工理論與實踐經驗的專家、高校教師發放問卷，對所構建的判斷矩陣進行打分，最終獲得有效問卷5份。

對所回收的問卷，首先利用幾何平均法分別計算問卷表中所構建所有判斷矩陣中各要素的相對權重。但是，兩兩因素相比較得出的判斷矩陣并不一定是合理的，還需要依據公式CR=CI/RI、CI=(λmax-n)/(n-1)來對判斷矩陣是否一致進行檢驗。當CR<0.1時則認為這個判斷矩陣是符合一致性要求的[8]。經過檢驗，所計算判斷矩陣均符合一致性要求。

最后，通過分別計算各位專家的判斷矩陣，將各份問卷所得的權重數據進行集結，然后采用幾何平均法將計算的權重均值作為最后所得的結果。油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系(U)的影響因素指標權重見表3。

表3 影響因素指標權重

由表3可知，在油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素體系中，一級影響因素中的權重都在0.3左右，其中施工設施影響因素權重占比最大，為0.403 9。二級影響因素中，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過高或過低是影響施工精度的最重要因素，所占權重分別為0.164 9和0.142 7。由此可見，在施工過程中，保證滑模裝置同步上升以及在極端溫度情況下保證滑模施工的連續性、可操作性以及施工質量等對于施工精度的重要性。其他影響因素比如油路問題、滑模數據監測誤差以及施工平臺荷載分布不均等因素中，管理的重要性以及人的因素對其影響極大，滑模施工現場“三分滑，七分管”，提高施工管理的水平可以有效保證滑模的施工精度。

5 結 論

本文創新性地采用ISM-MICMAC以及AHP為研究油脂原料倉液壓滑模施工精度影響因素提供了一種新的思路：ISM-MICMAC模型的應用從定性角度對施工精度影響因素進行了分析，將各因素之間的邏輯關系通過ISM模型的形式直觀表現出來；而采用AHP定量分析的方法確定了施工精度影響因素體系中每一個因素的權重值，得出了復雜因素的相對重要性。

(1)應用系統工程的方法對滑模施工影響因素進行區位劃分、級位劃分等處理，最終建立了四級層次結構模型，使滑模施工精度各影響因素間的邏輯關系得到了直觀的表達，結合MICMAC模型可以看出操作平臺沒有足夠的強度和適當的剛度、支承桿彎曲失穩、液壓千斤頂頂升不同步以及滑模裝置組裝不規范是造成滑模施工過程中精度控制不佳的最直觀表現形式。

(2)從各因素權重大小可知，液壓千斤頂頂升不同步和外界溫度過高或過低是影響施工精度的最重要因素，表明對該淺圓倉滑模相關人員以及各從業者來講，這兩個因素都是影響滑模施工精度中極度重要的因素，在施工過程中要著重關注。

(3)滑模施工專業特殊性強，并非常規的施工隊伍都可以適應滑模施工的連續性作業、保證施工精度質量，所以對施工隊伍的專業性以及對施工班組的管理、作業質量的自控意識有著更為嚴苛的要求。因此，更應提高施工勞務隊伍的專業化意識，做好相關培訓教育，提升作業能力，作業人員安排要保證任務量適度、定崗定員，出現問題層層分解責任、落實到人，管理人員做好綜合協調工作，為做出優質油脂原料倉滑模工程而努力。