基于DEMATEL的裝配式建筑成本影響因素研究

朱穎 薛剛

摘要：高成本是現(xiàn)階段制約裝配式建筑快速發(fā)展的重要因素。文章通過對裝配式建筑整個建造過程的跟蹤調(diào)查，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、管理和社會五個方面歸納裝配式建筑成本影響因素，利用DEMATEL方法對這些因素進(jìn)行定量分析，分析結(jié)果表明，應(yīng)從技術(shù)成熟度、預(yù)制率、構(gòu)件拆分情況、構(gòu)件運(yùn)輸效率、市場發(fā)育程度、國家政策和標(biāo)準(zhǔn)等方面降低裝配式建筑的成本，提高裝配式建筑發(fā)展的核心競爭力。

Abstract： High cost is an important factor that restricts the rapid development of prefabricated buildings at this stage. Through the follow-up investigation of the whole construction process of the prefabricated building， the article summarizes the influencing factors of the prefabricated building cost from five aspects of design， production， transportation， management and society. The DEMATEL method is used to quantitatively analyze these factors. The analysis results show that the cost of prefabricated buildings should be reduced from the aspects of technology maturity， prefabrication rate， component splitting， component transportation efficiency， market development level， national policies and standards， and the core competitiveness of prefabricated buildings will be improved.

關(guān)鍵詞：DEMATEL;裝配式建筑;成本

Key words： DEMATEL;prefabricated building;cost

中圖分類號：TU723.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0005-03

0 ?引言

裝配式建筑（Prefabricated Building）是指將部分建筑構(gòu)件在制造工廠預(yù)制生產(chǎn)，然后運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場，通過可靠的連接方式組建的建筑[1]，具有環(huán)保、建設(shè)周期短、施工精度高等優(yōu)點(diǎn)。裝配式建筑的發(fā)展是建筑行業(yè)的重要轉(zhuǎn)型，然而由于施工技術(shù)、資源投入、生產(chǎn)組織模式等的轉(zhuǎn)變，裝配式建筑的成本居高不下，制約了其快速發(fā)展。本文利用DEMATEL方法對影響裝配式建筑成本的因素進(jìn)行量化分析，找出各因素的綜合影響關(guān)系，并尋找合適的方法來降低項(xiàng)目成本。

1 ?裝配式建筑成本及影響因素分析

為了找出影響裝配式建筑成本的因素，本節(jié)將裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑進(jìn)行成本及建造方式的分析對比。找出各階段的主客觀因素，并把這些因素包含的具體內(nèi)容進(jìn)行分類整理。

1.1 設(shè)計(jì)成本影響因素

在設(shè)計(jì)階段，裝配式建筑需要考慮預(yù)制構(gòu)件組合方案以及建筑體型和構(gòu)件設(shè)計(jì)對成本的影響，且預(yù)制構(gòu)件的綜合性很強(qiáng)，圖紙中通常包含多個專業(yè)的信息，需要全面考慮模具設(shè)計(jì)、配筋設(shè)計(jì)、部件尺寸、預(yù)埋構(gòu)造、吊點(diǎn)位置等，這就要求設(shè)計(jì)圖紙的深度和細(xì)度更高，使得設(shè)計(jì)工作量的加大。相比傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑在設(shè)計(jì)方面技術(shù)難度更大，對人員的專業(yè)技術(shù)水平要求更高，各專業(yè)之間的配合和溝通更多。

1.2 生產(chǎn)成本影響因素

相比于傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑增加了預(yù)制工廠的前期投資、設(shè)備電氣費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用、部品構(gòu)件制造的直接人工費(fèi)、材料費(fèi)、模具費(fèi)、構(gòu)件存放管理費(fèi)及運(yùn)輸費(fèi)等。目前，很多預(yù)制工廠的配套設(shè)施不齊全，生產(chǎn)力水平不高，生產(chǎn)工藝也不成熟，并未形成規(guī)?；圃?。為了達(dá)到預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)精度，需要投入更多的資源。

1.3 運(yùn)輸成本影響因素

預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸對道路要求嚴(yán)格，道路太窄或路面不平不滿足運(yùn)輸要求，構(gòu)件廠與現(xiàn)場的距離關(guān)系到運(yùn)輸費(fèi)用與運(yùn)輸時間，構(gòu)件不能按計(jì)劃到場，會造成現(xiàn)場窩工。車輛裝載方案制定不合理會造成運(yùn)輸次數(shù)增多，運(yùn)輸車輛的速度控制不好則會使得構(gòu)件損壞，增加成本。

1.4 管理成本影響因素

裝配式項(xiàng)目通常多個單體同時施工，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量較多。構(gòu)件進(jìn)場后需要對其型號、數(shù)量、位置進(jìn)行管理，增加工作量。在構(gòu)件吊裝過程中，吊裝預(yù)制構(gòu)件選用的塔吊型號較傳統(tǒng)建筑施工時增大，這會使得機(jī)械使用量增加。若發(fā)生吊點(diǎn)不合理或吊裝路線沖突，構(gòu)件有損壞風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，由于預(yù)制構(gòu)件的使用，模板、支撐、腳手架等用量減少，現(xiàn)場抹灰、砌筑工程量也減少，節(jié)省了現(xiàn)場人力物力。

1.5 社會環(huán)境影響因素

目前，我國裝配式建筑方面的政策和標(biāo)準(zhǔn)還不完善，實(shí)施情況也不理想，雖然部分省市出臺了相關(guān)鼓勵政策和補(bǔ)貼方式，但是由于裝配式建筑建造技術(shù)的復(fù)雜和市場認(rèn)可度不高等原因，企業(yè)往往更偏向傳統(tǒng)的建造方式[2]。

通過以上分析，找出影響裝配式建筑成本的五方面因素，并分析這五方面費(fèi)用的具體組成情況，見表1。

2 ?DEMATEL基本原理

為了確定關(guān)鍵影響因素和分析各因素之間的相互影響關(guān)系，接下來利用DEMATEL方法輔助分析計(jì)算。DEMATEL（Decision Making and Trial Evaluation Laboratory），即決策試驗(yàn)與評價(jià)實(shí)驗(yàn)室法，主要運(yùn)用圖論和矩陣工具來研究系統(tǒng)因素，通過系統(tǒng)中各因素之間的邏輯關(guān)系構(gòu)建直接影響矩陣，計(jì)算每個因素對其他因素的影響程度和被影響程度，然后計(jì)算每個因素的中心度和原因度，并對因素的類型進(jìn)行分類，用因果關(guān)系圖直觀地描述各因素之間的影響關(guān)系[3]。具體步驟如下：

2.1 確定直接影響矩陣

式中n為影響因素的個數(shù)，xij為因素對因素的直接影響程度，i，j均為整數(shù)（1≤i≤n，1≤j≤n）。

2.2 規(guī)范化直接影響矩陣

規(guī)范化直接影響矩陣X，得到標(biāo)準(zhǔn)化直接影響矩陣Y

2.3 計(jì)算綜合影響矩陣

2.4 計(jì)算各因素的影響度和被影響度

fi為因素i的影響度，是該因素對其他因素的綜合影響值，等于T中的行之和。ei為被影響度，是該因素受其它因素的綜合影響值，等于T中的列之和。計(jì)算式為：

2.5 計(jì)算各因素的中心度和原因度

中心度pi代表該因素在系統(tǒng)中的重要性程度，等于T中的行和與列和之和。原因度qi代表該因素與其他因素的因果關(guān)系程度，等于T中的行和與列和之差。如果它是正數(shù)，意味著這個因素對其他因素有很大影響，稱為原因因素;如果它是負(fù)數(shù)，則意味著該因素受其他因素的影響很大，稱為結(jié)果因素[4]。計(jì)算式為：

3 ?實(shí)例分析

為保證專家數(shù)量及構(gòu)成的合理性，選擇參與裝配式建筑建造的業(yè)主方7人，設(shè)計(jì)方9人，構(gòu)件生產(chǎn)方6人，施工方6人，監(jiān)理方2人作為專家組。使用1-5標(biāo)度對因素間的直接影響程度進(jìn)行打分。分?jǐn)?shù)“1”“2”“3”“4”“5”分別表示“無影響”“影響力很弱”“影響力弱”“影響力強(qiáng)”“影響力很強(qiáng)”。最后取相應(yīng)分?jǐn)?shù)的平均值組成直接影響程度，如表2所示。

根據(jù)前述方法，運(yùn)用MATLAB7.0軟件編程，計(jì)算規(guī)范化影響矩陣和綜合影響矩陣，在此基礎(chǔ)上匯總得到各因素的綜合關(guān)系，見表3。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，利用MATLAB7.0軟件編程，可繪制如圖1所示的裝配式建筑成本影響因素原因-結(jié)果圖。

根據(jù)表3和圖1可以得出如下結(jié)論：中心度排名前5位的因素是預(yù)制率c3、技術(shù)成熟度c7、構(gòu)件拆分情況c1、項(xiàng)目規(guī)模c12和運(yùn)輸效率c10，說明這5個因素對裝配式建筑的成本影響很大。原因度排名前5位的因素是技術(shù)成熟度c7、國家政策和標(biāo)準(zhǔn)c15、市場發(fā)育程度c16、產(chǎn)業(yè)鏈完整程度c17和項(xiàng)目管理者及施工人員水平c11，說明這5個因素容易影響其他因素，是原因因素;原因度為負(fù)的前五個因素為預(yù)制率c3、構(gòu)件拆分情況c1、運(yùn)輸效率c10、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度c2、資源配置效率c14，說明這些因素容易受其他因素影響，是結(jié)果因素。

4 ?相關(guān)對策建議

從上述對裝配式建筑成本影響因素的綜合分析可知，應(yīng)在加強(qiáng)裝配式技術(shù)學(xué)習(xí)、優(yōu)化構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)、合理確定預(yù)制率、提高運(yùn)輸效率、完善國家政策和標(biāo)準(zhǔn)、健全建筑市場環(huán)境發(fā)育等方面降低建筑成本，為此提出如下建議。

4.1 社會方面

發(fā)揮政府的決定性作用，給予相關(guān)的政策支持，協(xié)調(diào)落實(shí)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項(xiàng)工作，適應(yīng)市場需求，完善裝配式建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，引導(dǎo)企業(yè)開發(fā)并應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高項(xiàng)目建造效率。加大推廣力度，開展更多的試點(diǎn)城市來促進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展[5]。

4.2 設(shè)計(jì)方面

提高設(shè)計(jì)人員對裝配式建筑的理解，加強(qiáng)培訓(xùn)，有效解決由于技術(shù)不掌握而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)成本增加問題。由于預(yù)制構(gòu)件的綜合性強(qiáng)，各專業(yè)要積極配合進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。可利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題并修改。進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化統(tǒng)一設(shè)計(jì)，在滿足業(yè)主需求的同時減少構(gòu)件規(guī)格和類型，提高模具的重復(fù)利用率。構(gòu)件拆分需要滿足“多組合、少規(guī)格”及生產(chǎn)運(yùn)輸要求[6]。為了減少施工難度，節(jié)點(diǎn)連接需要標(biāo)準(zhǔn)化。

4.3 生產(chǎn)方面

強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)，優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)工藝，使用流水線生產(chǎn)。合理選擇材料供應(yīng)商，制定詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃，做到規(guī)?；a(chǎn)。預(yù)制構(gòu)件加工時對預(yù)埋預(yù)留考慮全面，避免返工。構(gòu)件堆放場地平整，分類、分規(guī)格堆放整齊，下墊枕木，疊層堆放，防止變形損壞和傾覆。預(yù)制構(gòu)件在廠內(nèi)運(yùn)輸和吊裝時，應(yīng)加強(qiáng)成品保護(hù)，防治被污染和破壞，保證構(gòu)件質(zhì)量。

4.4 運(yùn)輸方面

根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的形狀、數(shù)量、重量以及施工現(xiàn)場的進(jìn)度需求，選擇合適的運(yùn)輸車輛和起重設(shè)備，可利用BIM、RFID等技術(shù)輔助監(jiān)管構(gòu)件，勘察路程路況，選擇最優(yōu)運(yùn)輸路線。構(gòu)件運(yùn)輸時，均采用運(yùn)輸架，運(yùn)輸時捆扎牢固，對構(gòu)件的外立面進(jìn)行保護(hù)，做好防傾覆措施。吊運(yùn)時合理布置吊點(diǎn)，防止吊點(diǎn)變形過大[7]。為避免二次搬運(yùn)，構(gòu)件卸車應(yīng)嚴(yán)格按吊裝平面布置圖堆放。

4.5 管理方面

選派專業(yè)水平高、協(xié)調(diào)能力強(qiáng)、管理經(jīng)驗(yàn)豐富的人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)控?，F(xiàn)場交叉作業(yè)時，由于專業(yè)較多，需要緊密合作溝通，分工明確，做好成本動態(tài)管理，進(jìn)行階段性成本分析，當(dāng)計(jì)劃成本與實(shí)際成本產(chǎn)生較大偏差時，需要分析原因并及時進(jìn)行糾偏。相關(guān)人員應(yīng)對安全和質(zhì)量情況進(jìn)行跟蹤管理，保證施工質(zhì)量。

5 ?結(jié)語

目前，我國裝配式建筑的建造成本是制約其蓬勃發(fā)展的重要因素。本文通過對裝配式建筑成本及其影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)預(yù)制率、技術(shù)成熟度、構(gòu)件拆分情況、項(xiàng)目規(guī)模、構(gòu)件運(yùn)輸效率、國家政策和標(biāo)準(zhǔn)、市場發(fā)育程度等是影響裝配式建筑成本的關(guān)鍵因素，且各因素間的相互影響程度較高，需著重從這些因素下手，對裝配式建筑的成本進(jìn)行控制。本文雖然在調(diào)研的基礎(chǔ)上完成了對裝配式建筑成本影響因素的選取，并對其進(jìn)行綜合分析，但是研究深度不夠，之后應(yīng)繼續(xù)分析各因素的影響路徑，更有針對性地提出科學(xué)的措施和建議。

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