基于DEMATEL-ISM的建筑施工企業BIM應用影響因素研究*

李明柱 王梓瑋 鄧凌

(1.吉林建筑大學經濟與管理學院，吉林 長春 130000；2.南通理工學院建筑工程學院，江蘇 南通 226000)

0 引言

近年來，國家和地方層面積極推動建筑業智能化、數字化升級，出臺了一系列政策文件，積極推進BIM技術在建筑施工企業中的應用。但現階段，BIM在建筑施工企業中的應用仍面臨較大挑戰[1]。因此，開展建筑施工企業BIM應用影響因素關系研究，對于建筑業的持續健康發展具有至關重要的作用。

國內學者圍繞建筑施工企業BIM應用影響因素進行了深入研究。李希妍等[2]采用解釋結構模型(ISM)構建5層遞階結構模型，分析BIM應用影響因素的相互關系。郄恩田等[3]基于施工企業視角，通過施工流程篩選影響因素并結合層次分析法對影響因素之間的關系進行探討。董娜等[4]通過構建系統動力學模型對施工階段BIM應用影響因素進行分析。葉萌等[5]通過構建以個體采納為結果的BIM技術擴散模型，指出BIM技術初始成熟度是影響其擴散的關鍵因素。趙爽[6]針對項目參與方BIM采納影響因素進行研究，基于政府視角提出應對策略。耿彪[7]采用結構方程模型對施工企業BIM技術采納模型進行驗證。

以上研究主要面向行業影響因素，而針對建筑施工企業影響因素的研究相對匱乏。在研究方法上，更多學者通過單一方法量化因素作用程度和因素間的關系，分析結果具有一定的偏差。鑒于此，本文通過文本挖掘方法統計相關政策、交付標準等詞頻信息，并結合相關文獻資料對影響因素進行篩選。采用三角模糊數與決策實驗室分析法(DEMATEL)結合解釋結構模型(ISM)對影響因素之間的作用關系進行分析，以期提升建筑施工企業BIM應用水平。

1 建筑施工企業BIM應用影響因素識別

通常，文本挖掘包含詞頻分析、關聯度分析等[8-9]。本文以近10年來住房和城鄉建設部(住建部)、國務院、各地政府機構出臺的BIM行業標準、應用規范文件(共47項)為研究對象。剔除“不限于全生命周期”“除施工企業外”等相關內容，對描述一致的文件內容進行合并處理。例如，將 “數據傳輸要求”與“數據交換”進行合并處理，同時結合相關文獻進行影響因素篩選，得到建筑施工企業BIM應用影響因素，見表1。

表1 建筑施工企業BIM應用影響因素

2 DEMATEL-ISM模型構建

決策實驗室分析法(DEMATEL)是一種運用矩陣和圖論分析系統因素的方法[15]，但無法直觀表達因素間的層次結構。解釋結構模型(ISM)是一種多領域深度應用的系統方法，可分析系統內影響因素及其關系和層次結構，但無法展示各影響因素對系統的作用程度。基于此，本文構建DEMATEL-ISM模型，分析各因素的層次結構及其對系統的作用程度。考慮到直接影響矩陣是由專家的主觀判斷信息構成，將判斷信息轉換為適當的語義變量可以更加科學地刻畫專家在判斷過程中的模糊性與不確定性[16-18]，因此，引入三角模糊數作為DEMATEL的評價標度，對專家判斷信息進行轉換。語義變量和三角模糊數的轉換對應關系見表2。

表2 語義變量和三角模糊數的轉換對應表

為了避免去模糊化后出現兩個相同清晰值的情況[19]，采用CFCS法[20]進行去模糊化處理。綜上所述，DEMATEL-ISM模型構建步驟如下：

(1)將F={F1，F2，…，Fn}作為待評估因素集，將Fi對Fj的影響程度量化為數字0、1、2、3、4，分別表示“無影響”“較小影響”“中等影響”“較大影響”“極大影響”。通過專家對待評估因素進行量化評估后匯總得到關系矩陣X。

(2)將關系矩陣X轉換為三角模糊數后，進行去模糊化處理，公式如下

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(3)計算k名專家評價的準確值，得到直接影響矩陣zij。即

(8)

Z=|zij|n×n

(9)

(4)計算規范化直接影響矩陣N。得到

(10)

(5)計算綜合影響矩陣T。其中，I為單位矩陣。公式如下

(11)

T=tij(i，j=1，2，…，n)

(12)

(6)計算各因素的影響度度Di、被影響度Ci、中心度Mi、原因度Ri。公式如下

(13)

(7)計算整體影響矩陣H。其中，I為單位矩陣。公式如下

H=T+I

(14)

(16)

(9)根據可達矩陣K，計算各因素的可達集R(Si)、先行集A(Si)和共同集C(Si)。為了直觀展現各因素間的層級關系，按照式(17)計算結果，通過優先抽取的方法進行層級劃分。先在可達矩陣K中將所在行列元素劃去，再按照結果優先方法進行劃分，直至不可再分，最終確定各因素層級。

R(Si)=C(Si)

(17)

3 研究過程與結果分析

3.1 DEMATEL計算結果

首先，邀請5名專家(高校建筑信息化相關教師2名，施工企業管理、技術人員各1名，相關從業人員1名)對影響因素間的作用關系進行打分，并計算各因素的影響度、被影響度、中心度、中心度排序、原因度和因素屬性，結果見表3；其次，依據各影響因素的中心度和原因度計算結果，繪制因素影響結果圖，如圖1所示。

圖1 因素影響結果圖

3.2 解釋結構模型

通過計算得到閾值λ= 0.303 5，從而得到可達矩陣K。按照結果優先方法進行層級劃分后得到多層遞階結構模型，如圖2所示。

3.3 DEMATEL-ISM模型結果分析

由表3和圖1可知，影響度最高的三個因素分別是企業對BIM技術的接受度(S10)，BIM標準化技術、交付體系和規范(S1)，施工中組織內部協同程度(S4)，其中，S10對系統內其他因素的作用程度最強；被影響度最高的三個因素分別為數據應用能力(S7)，模型質量、更新速度、施工指導(S9)和施工前后各參與方協同程度(S3)，其中，S7最易受系統內其他因素的影響；施工前后各參與方協同程度(S3)的中心度最高，說明其與系統中大部分因素都會產生作用關系，且對系統的整體影響程度較強。反之，政府支持政策、監督與法律責任(S2)中心度最低，說明其作用程度相對較弱。與此同時，位于Ⅰ區的因素中心度和原因度均處于較高水平，說明該區因素會對系統產生顯著影響；位于Ⅳ區的因素雖是其他因素綜合影響的結果，但其對系統仍有較強影響。

由圖2可知，建筑施工企業BIM應用影響因素間存在較為復雜的關系。將系統中的因素劃分為根本因素(L1)，中間因素(L2、L3、L4)和表層因素(L5)。具體分析如下：

(1)根本因素為企業對BIM技術的接受度(S10)，說明企業對BIM的接受度會直接影響企業內外部協同、投入成本和人員組織等方面，進而對BIM應用產生根本影響。

(2)中間因素包括BIM標準化技術、交付體系和規范(S1)，軟件交互性、兼容性、二次開發程度(S6)，人員、專家、咨詢成本(S13)，企業BIM成果效益(S14)，組織結構、工作流程、合同管理(S11)，施工前后各參與方協同程度(S3)，BIM相關人員意識、能力(S12)，數據應用能力(S7)，數據與各專業的適配性(S8)。其中，S1、S12、S13和S14是各類因素影響關系的起點。通常，企業很難直接對這類因素進行有效控制，只能通過其作用的其他因素進行控制。

(3)表層因素包括政府支持政策、監管與法律責任(S2)，施工中組織內協同程度(S4)，外部BIM效能研究(S5)，模型質量、更新速度、施工指導(S9)，硬軟件配置成本(S15)，這類因素不易影響系統中的其他因素。為了加強建筑施工企業BIM應用能力，可以直接加強對表層因素的控制。由于表層因素較易受其他因素影響，應綜合考慮對其前置因素的控制。需要注意的是，在遞階結構模型中，節點較多的S3、S7和S8和DEMATEL中心度排序結果具有高度相關性，應重點關注。建議從提高企業接受度，完善標準化技術、交付體系和規范，提升各參與方協同程度，加強數據應用能力等方面進行控制。同時，不能忽視對系統作用相對較弱的因素。

4 結語

本文針對建筑施工企業BIM應用影響因素間的作用關系，采用DEMATEL計算各因素的影響度、被影響度、中心度和原因度，并劃分了6個原因因素和9個結果因素；通過構建多層遞階結構模型，劃分了根本因素、中層因素和表層因素，清晰展示了建筑施工企業BIM應用影響因素的復雜關系，有助于企業管理者了解各因素間的作用關系和傳遞結構，提升建筑施工企業BIM應用能力，促進建筑行業高質量發展。