EPC模式下装配式建筑质量风险研究

郭海滨，赵冉冉，刘 雪，曹玉玲，宋明珠

(青岛理工大学 管理工程学院，山东 青岛 266520)

建筑的蓬勃发展，EPC模式成为推动装配式建筑发展的关键因素[1]，能够良好解决装配式建筑中资源配置问题、降低工程成本以及提高工程效率，但是EPC装配式建筑模式正处于探索阶段，管理机制不健全、技术支持不到位、外部环境干扰等问题使得EPC模式装配式建筑的潜在质量风险不断扩大，如何精确有效评估EPC模式装配式建筑质量风险成为关键.姜磊[2]等为准确评价影响建造质量的建筑风险因素从前期设计、采购运输及保管、到最后的实际施工三个阶段着手进行分析，并运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)构建评价体系，最终研究得实际施工阶段是最应当值得注意的阶段，在此阶段中，混凝土浆质量、建筑成品保护、浇筑的质量缺陷等对装配式建筑质量影响作用最强.Myeong[3]等提出利用蒙特卡罗方法和多视觉传感器来定位预制构件的位置，大幅度的提高了施工精度，保障施工质量.齐宝库[4]等根据装配式建筑施工阶段的特点及阶段内的具体工作将建筑质量评估分为施工前、施工中、施工后三个阶段，将层次分析法与模糊综合评估法进行结合，对施工质量进行全面系统性的评估.郑娇君[5]等在EPC总承包模式基础之上进行升级，利用BIM技术构建了装配式建筑信息化管理平台，以此提出EPC的升级模式——EMPC模式，科学提高施工精准度，推动装配式建筑的高质量发展.夏明月[6]等针对EPC装配式建筑工程的质量管理进行研究，结合工程管理要求提出相应的质量管理体系，总结出要加强对EPC总承包模式工程项目质量管理问题的研究，构建科学合理的质量管控体系.

综合国内外专家的研究发现：EPC模式装配式建筑质量风险研究势在必行，EPC装配式建筑模式正处于发展阶段，现有的评价指标体系包含不全面、部分指标代表性不强等问题.因此需要建立一套科学、系统、全面的EPC模式装配式建筑质量风险评估指标体系和选择较强的评估方法是目前亟待解决的问题.

1 EPC模式装配式建筑质量风险评价指标体系构建

为准确评估EPC模式下装配式建筑质量风险，首先要找出可能导致EPC模式下装配式建筑质量风险发生的影响因素，并在此基础上建立EPC模式的装配式建筑质量风险评估指标体系.基于对EPC模式及装配式建筑质量风险控制文献[7-13]的梳理，以问题为研究目标，以调研的客观情况为依据，遵循全面性、重要性和可实施性的原则，最终从设计风险、采购风险、施工风险和其他风险4个方面建立EPC模式下装配式建筑质量风险评价指标和评价模型.

设计风险A指标层[12-13]包含5个指标分别为设计人员专业能力a1、设计合理性a2、设计符合度a3、关键技术研发投入率a4和设计装配率a5.EPC装配式建筑模式包含设计、采购和施工三个主要阶段，设计作为关键性第一步是后续采购和施工的根本保障.设计人员能力不足、设计构件不够合理、设计装配率过高等都将增加采购及施工的困难性；关键技术研发投入不足会导致设计完善科学性不足，这些因素都直接或间接产生建筑质量风险.因此设计风险是作为EPC模式装配式建筑质量风险评价的重要指标.

采购风险B指标层[10-11]包含4个指标分别为供应商技术服务能力b1、供应商质量管控能力b2、产品适用性b3和采购团队能力b4.供应商质量把控不足、技术服务不到位、产品符合度低都将直接影响建筑质量，留下风险隐患；采购作为设计和施工的关键联系，团队采购能力不能精准体现设计标准将会严重影响施工质量.因此采购工作是EPC模式下装配式建筑质量可靠性保障的根基.

施工风险C指标层[7，9]包含7个指标分别为作业人员操作能力c1、施工方案合理性c2、施工工艺可操作性c3、机械设备性能c4、材料、构件的运输、装卸、堆放c5、BIM、RFID等新兴技术应用c6及施工作业环境c7.施工作为项目建设最重要阶段，施工方案统筹施工工作，方案合理性不足、工艺操作难度大将直接影响建筑结构整体的质量和安全性能；装配式建筑对构件的精度要求都是厘米级甚至是毫米级的，因此对预制构件的安装精度要求也十分严格，操作工人的技术水平将很大程度上影响拼接质量及安全性；材料、构件归置存在偏差导致质量下降、机械设备存在不稳定隐患，都直接反映施工质量的好坏；作业环境在影响施工方面也起很大作用，面对突发的气候变化没有足够的应急准备，现场管理混乱以及新兴的技术应用不当等都给建筑质量留下了风险隐患.因此施工风险将作为质量风险评价的必要方面.

其他风险D指标层[8]包含2个指标分别为政策法规d1和资金保障d2.国家现行政策的变化将引起建筑行业对质量管理标准的波动；同时相比传统建筑模式装配式建筑模式税率的增加，使得行业竞争加剧、房地产开发商互相压价，成本失控，难以保证资金的正常流转，意味着EPC模式装配式建筑质量风险的加剧.

2 基于ANP-FUZZY的EPC模式下装配式建筑质量风险评价模型

网络分析法(Analytic Network Process,ANP)是在层析分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)基础上发展而来，不再只是强调各决策层之间的单向层次关系，而是将各元素之间的相互关系与网络结构相结合，更加准确描述内部各要素相互关系及解决复杂非线性问题.本文采用网络层次分析法-模糊综合评价模型(ANP-FUZZY)[14]评价EPC模式下装配式建筑质量风险，主要出于以下几个原因考虑：1)EPC模式下装配式建筑质量风险评价因素中既有层级关系又会相互影响，在同层级指标和不同层级指标中均会发生；2)相较于AHP法，ANP法利用”超矩阵”更能有效确定EPC模式下装配式建筑质量风险因素的混合权重；3)对于选取的重要性程度高，而可量化程度低的风险指标，比如供应商质量管控能力和政策法规等指标均呈现出了模糊性特征，难以直接用数值进行计算评价，采用ANP-FUZZY，不仅能将难以用数值表示，无法直接评价的指标进行量化，还能考虑到各指标间的链接关系，多指标的共同作用关系，使评价方法更具全面性和可处理性.

2.1 构建网络层次模型

本文构建了EPC模式下装配式建筑质量风险ANP评价模型.以EPC模式下装配式建筑质量风险为目标，设计风险A、采购风险B、施工风险C和其他风险D为准则层指标，网络层中的元素以控制层的维度为评价准则.依据EPC模式下装配式建筑质量风险内部各要素之间相互依存的关系，构建网络层次分析结构，如图1所示，及各要素关联表如表1所示.

图1 基于ANP的EPC模式下装配式建筑质量风险模型

表1 EPC模式下装配式建筑质量风险因素关联表

2.2 确定指标权重

在明确指标间的相互关系的基础上，运用ANP法并结合专家判断，最终确定EPC模式下装配式建筑质量风险的各项指标权重，具体操作如下：

表2 判断矩阵各元素确定标度

(1)

步骤2 确定极限矩阵W∞.为了反映EPC模式下装配式建筑质量风险因素间的依存关系，需要对加权超矩阵做稳定处理，获得极限矩阵W∞，见式(2).当i→∞时，极限收敛且唯一，则超矩阵的列向量就是EPC模式下装配式建筑质量风险的各级评价指标的稳定权重.

(2)

步骤3 构建模糊评价矩阵.整合EPC模式下装配式建筑质量二级风险指标评价，运用模糊线性变换来构建关于一级风险指标的评价矩阵，如式(3)所示.

(3)

其中：rik为ANP结构中二级风险指标eik对应考核等级的隶属度；fik为二级风险指标eik被考核为某个等级的总次数.

步骤4 建立综合评价矩阵.各风险指标的隶属度rik整合构成隶属度矩阵R，可由式(3)求出一般隶属度矩阵R=(rik)m×n=(R1,R2,…,Rn)T，其中指标eik的隶属度向量为Ri=(ri1,ri2,…,rit)T，i=1,2,…,n,n为评价等级的个数.影响EPC模式下装配式建筑质量的因素众多，虽已进行科学概括及系统分类，但最终确定的风险评价指标仍较多，直接评价会造成结果的偏差，缺乏科学性；需要对不同级别指标进行逐层综合评价，先用一级指标的权重Wik和相应的隶属度矩阵R进行一级模糊综合评价得矩阵Hi，将所得一级模糊综合评价矩阵Hi的结果进行综合求得总模糊综合评价矩阵H，如式(4)、(5).

[hi1hi2…hit]

(4)

(5)

最后，求得EPC模式下装配式建筑质量风险模糊综合评价集U，如式(6)所示，其中ut代表EPC模式下装配式建筑质量风险的综合评价对诊断等级k的隶属程度.

U=WH=(u1,u2,…,ut)

(6)

3 实证分析

3.1 EPC模式下装配式建筑质量风险指标权重确定

结合专家打分，运用9级阶梯法两两指标相互比较得出重要性系数，构造判断矩阵.EPC模式下装配式建筑质量风险中一级风险因素构成的判断矩阵的特征向量为(0.350 9,0.1891,0.350 9,0.109 1),其一致性指标CR=0.003 9<0.1，满足一致性检验.

其中，将设计风险A中5个影响因素的重要性系数组成判断矩阵，计算得该判断矩阵的特征向量为(0.185 4,0.317 9,0.317 9,0.0847,0.094 0),其一致性指标CR=0.033<0.1，满足一致性检验.

将采购风险B中4个影响因素的重要性系数组成判断矩阵，计算得该判断矩阵的特征向量为(0.095 4,0.160 1,0.467 3,0.277 2)，其一致性指标CR=0.01 2<0.1，满足一致性检验.

将施工风险C中7个影响因素的重要性系数组成判断矩阵，计算得该判断矩阵的特征向量为(0.165 1,0.268 3,0.268 3,0.098 8,0.098 8,0.060 5,0.040 2)，其一致性指标CR=0.011<0.1，满足一致性检验.

将其他风险D中2个影响因素的重要性系数组成判断矩阵，计算得该判断矩阵的特征向量为(0.750 0,0.250 0)，其一致性指标CR=0<0.1，满足一致性检验.

所有数据均满足一致性检验，由此可进行下一步处理，借助Yaanp软件建立EPC模式下装配式建筑质量风险网络结构模型，如图2所示.

图2 EPC模式下装配式建筑质量风险网络结构模型

表3 EPC模式下装配式建筑质量风险指标权重

3.2 模糊综合评价

本次数据主要是以问卷调查的方式对青岛市内某个EPC模式下装配式建筑项目进行收集，其中涉及的人员有管理、技术、施工等不同层面，调研对象都有一定的装配式建筑从业经验.调研方法采用李克特量表形式，划分5个风险等级：“1(低)”“2(较低)”“3(中等)”“4(较高)”“5(高)”.对二级指标进行的评价共发放问卷45份，回收有效问卷43份，有效回收率为96%，符合调研需求，具体数据见表4.

表4 EPC模式下装配式建筑质量风险指标评价

将所得风险评价数据运用模糊线性变换法构建二级评价矩阵Ri(i=1,2,3,…,6)，其中，评价矩阵R1：

同理，可得Ri(i=1,2,3,…,6).依据R1的指标权重集W1(0.101 0,0.060 4,0.660 0,0.034 6,0.045 1)和评价矩阵R1可得评价向量H1.

H1=W1R1=

(0.101 0,0.060 4,0.660,0.034 6,0.045 1)*

(0.018 3,0.062 8,0.100 6,0.094 0,0.032 4)

同理可得到Hi(i=1,2,3,…,6)和总体评价矩阵H：

由此可得该项目质量风险的总体评价向量为U

U=WH=(0.3071,0.1800,0.4406,0.0723)*

(0.0148,0.0611,0.1064,0.1010,0.0432)

3.3 评价结果分析

根据上述风险指标评价过程，可综合统计得出EPC模式下装配式建筑质量风险评价结果，如表5所示.

表5 EPC模式下装配式建筑质量风险评价结果

从评价结果中不难看出本项目质量风险总体处于中等水平，而设计风险和施工风险在整个结果中分值最高，其中施工风险权重居于第一位，且其风险等级处于略高水平应重点关注.这与我国装配式建筑以及结合EPC模式的探索发展模式相吻合，也侧面反映了我国EPC装配式建筑模式建筑体系不完善，相应的专业管理人员不足，施工技术方面专业程度低，还处于学习阶段.

二级指标中，指标各自权重大于平均权重的共有7个，可视为影响EPC模式下装配式建筑质量风险的重要影响因素，其中设计人员专业能力a1、施工方案合理性c2以及施工工艺可操作性c3占据权重最大，分别为0.101 0，0.110 2，0.106 1.三个指标就分布在风险等级最高的设计风险A和施工风险C中，所以设计人员专业能力a1、施工方案合理性c2以及施工工艺可操作性c3可以成为改善EPC模式下装配式建筑质量风险管理工作的重要突破口.

4 结 语

EPC模式下影响装配式建筑质量风险的因素众多，本文以国家出台的相关政策为基础，结合EPC模式及装配式建筑的特点对众多影响因素进行系统概括及科学分类，通过ANP-FUZZY方法构建了包含设计风险A、采购风险B、施工风险C、和其他风险D四个一级指标和18个二级指标的评价模型.

本文运用网络分析法和模糊评价法相结合的评价模式有效解决了EPC模式下装配式建筑质量风险评价过程中出现的模糊的难以评价的风险因素，将其合理量化，增加了此次评价的科学性与合理性，Yaanp软件的运用提高了运算效率，提升了风险评价的可操作性.

以青岛市内某个EPC模式下装配式建筑项目调查为基础，运用ANP-FUZZY方法对EPC模式下装配式建筑质量风险中的设计风险A、采购风险B、施工风险C、和其他风险D进行综合评价，结果表明：EPC模式下的装配式建筑质量风险总体处于中等水平，其中设计风险A和施工风险C是改善整体风险程度的重要指标，此次评价结果有助于建筑企业对建筑过程中质量方面的全方位监督，促进EPC装配式建筑模式的高质量发展.