基于ISM的裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素研究

朱 蕾，陳靜怡，袁競峰

(東南大學 a.土木工程學院；b.法學院，江蘇 南京 211189)

現(xiàn)階段我國建筑業(yè)仍屬于勞動密集型、以現(xiàn)澆為主要建造方式的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。隨著近年來人口紅利消失，傳統(tǒng)粗放式的建筑模式已不再適應我國逐步進入工業(yè)化成熟階段的要求。借鑒西方國家裝配式建筑的成功發(fā)展經(jīng)驗，我國開始提倡大力發(fā)展裝配式建筑。自2016年以來，從國家層面陸續(xù)出臺多項文件，包括國家標準和行業(yè)標準，從設計、制造、施工等各方面全方位地支持我國裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展。各級地方政府也相繼出臺裝配式建筑發(fā)展指導意見及配套措施，如江蘇省在2017年出臺了《省政府關(guān)于促進建筑業(yè)改革發(fā)展的意見》，明確設定到2020年全省裝配式建筑占新建建筑比例達30%的目標。盡管有相關(guān)政策與標準的支持，我國的裝配式建筑尚處于初級階段，理論上的研究多于實際實踐[1]?，F(xiàn)階段我國裝配式建筑仍存在許多問題，短期內(nèi)仍無法和傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑競爭。一是裝配式建筑前期投資成本高、未形成規(guī)?；a(chǎn)導致成本優(yōu)勢不突出[2]；二是行業(yè)對于裝配式結(jié)構(gòu)普遍缺乏基礎性的討論與研究，部門之間缺乏有效的連續(xù)性，施工管理水平亟待提高[3]；三是我國裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈很不完善，構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的初始成本較高，設計、施工、管理的協(xié)同性不強[4]。

美國供應鏈管理專家Martin Christopher曾指出：21 世紀的競爭不再是企業(yè)和企業(yè)之間的競爭，而是供應鏈與供應鏈之間的競爭；市場上將只有供應鏈而沒有企業(yè)[5]。隨著我國加入WTO，我國建筑業(yè)將面臨國內(nèi)外雙重競爭[6]，而裝配式建筑仍處于發(fā)展階段，更需要引入供應鏈的思想以提高其競爭優(yōu)勢。裝配式建筑供應鏈應包括建設項目全壽命周期中所涵蓋的具有直接或間接合作關(guān)系的全部節(jié)點企業(yè)，各企業(yè)之間通過直接或間接作用形成穩(wěn)定的資金流、信息流和物流，從而保證供應鏈的長久性和穩(wěn)定性以實現(xiàn)其功能。建筑行業(yè)中已引入精益思想進行供應鏈管理，強調(diào)“零庫存”思想。但Ruiz-Benítez等[7]在研究中指出，強調(diào)最小化庫存的精益供應鏈更容易受到中斷、主要信息系統(tǒng)故障等不確定性的影響。一些學者[5,8,9]通過研究發(fā)現(xiàn)，有些運用精益思想的制造業(yè)企業(yè)仍會保持高水平的庫存，即供應鏈韌性管理與精益管理并存，使供應鏈在受到影響時能迅速恢復到正?；蚶硐霠顟B(tài)，以應對供應鏈的不確定性。

裝配式建筑供應鏈韌性是指供應鏈在應對風險時恢復供應的能力，直接表現(xiàn)形式為柔性、敏捷性、脆弱性和適應能力。柔性是指裝配式建筑供應鏈可隨市場或環(huán)境變化而做出相應調(diào)整的靈活性；敏捷性是指供應鏈對突發(fā)事件做出反應的響應速度[10]；脆弱性是指供應鏈在發(fā)生突發(fā)事件或受到擾動時產(chǎn)生不利影響的性質(zhì)；適應能力是指供應鏈通過學習適應并應對環(huán)境變化的能力。柔性、敏捷性、適應能力的提高均有助于裝配式建筑供應鏈韌性提升，而脆弱性增加則會導致韌性降低。

正是因為裝配式建筑傳統(tǒng)管理模式存在不足以及其區(qū)別于制造業(yè)、傳統(tǒng)建筑業(yè)的特點，其供應鏈韌性管理才顯得更為重要。而識別裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素將更有的放矢地提高裝配式建筑供應鏈韌性。

目前裝配式建筑存在的問題反映了裝配式建筑全壽命周期中各參與企業(yè)間的不足，影響了裝配式建筑供應鏈韌性。因此本文選擇解釋結(jié)構(gòu)模型(Interpretative Structural Modeling Method，ISM)從各參與單位角度分析裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素并提出相應的提升策略。

ISM方法可以揭示影響因素之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，這一方法已用于其他多個領(lǐng)域的供應鏈韌性研究。Ruiz-Benítez等[7]采用ISM方法并結(jié)合MICMAC(Cross-Impact Matrix Muhiplication Applied to Classification)分析法將航空航天制造業(yè)供應鏈精益實踐和韌性實踐與其績效之間的相互關(guān)系轉(zhuǎn)化為可見且定義明確的結(jié)構(gòu)模型。朱新球[10]也采用相同方法，識別出供應鏈韌性的11個影響因素，將其分為目標層、中間層、基礎層三層，中間層是影響供應鏈彈性的關(guān)鍵因素，其影響因素之間存在相乘效應，相互影響、相互制約。

本文將用于傳統(tǒng)建筑供應鏈的精益管理思想以及制造業(yè)供應鏈中的韌性評價方法整合運用于裝配式建筑供應鏈韌性研究，采用文獻分析法以及解釋結(jié)構(gòu)模型識別裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素及其相互關(guān)系，從裝配式建筑供應鏈整體角度和全生命周期各參與單位角度提出裝配式建筑供應鏈韌性提升策略，有助于供應鏈上各節(jié)點企業(yè)進行專業(yè)化管理以提高韌性。

1 裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素識別與篩選

首先采用文獻分析法從中國知網(wǎng)、Web of Science等數(shù)據(jù)庫中搜集21篇與裝配式建筑供應鏈和供應鏈韌性相關(guān)的文獻，從文獻中篩選并確定供應鏈韌性影響因素的6個一級指標和21個二級指標?；谖墨I分析法，從中國知網(wǎng)中以“裝配式建筑供應鏈”為題名進行搜索，相關(guān)期刊論文、碩士論文及會議論文僅12篇；在Web of Science中以“prefabricated construction supply chain”為主題于Web of Science核心合集中搜索，相關(guān)期刊論文、會議論文僅26篇。

從檢索到的文獻數(shù)量可見，國內(nèi)外學者對裝配式建筑供應鏈研究較少，對其韌性的研究更是少之又少，尚處于起步階段。根據(jù)裝配式建筑當前問題、裝配式建筑供應鏈風險識別、韌性影響因素分析等為關(guān)注點，對檢索到的文獻進行分析，篩選出21篇有效參考文獻。本研究從有效參考文獻中提取關(guān)鍵影響因素，并進一步以供應鏈各方主體為一級指標，將識別出的關(guān)鍵影響因素細分為21個二級指標。識別出的裝配式建筑供應鏈韌性影響因素如表1所示。

根據(jù)表1所示，以影響因素被提及的頻次為衡量指標，本研究發(fā)現(xiàn)學者們認為對裝配式建筑供應鏈韌性影響較大的因素有合作伙伴關(guān)系、信息共享、冗余程度、物流運輸。本研究認為出現(xiàn)頻數(shù)為1的因素隨機性較大，不一定被多數(shù)學者認可，故僅保留出現(xiàn)頻數(shù)大于等于2的影響因素，共19個。

隨后采用問卷調(diào)查法和專家訪談法，進一步篩選出裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素。本研究設計了關(guān)鍵影響因素篩選問卷，采用李克特5分量表法，邀請10位專家對已識別出的19項影響因素進行打分。80%以上的專家具有本科以上的學歷，工作單位涵蓋裝配式建筑多個參與方，并且其中80%具有6年及以上在建筑行業(yè)工作的經(jīng)驗，90%具有1年以上的裝配式建筑工作經(jīng)驗。然后通過專家訪談及SPSS信度與效度檢驗最終確定了裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素15項，如表2所示。篩選得到的關(guān)鍵影響因素來源于裝配式建筑各參與單位，反映了裝配式建筑“構(gòu)件工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場作業(yè)減少”的本質(zhì)特點。

通過以上方式識別出的韌性關(guān)鍵影響因素涉及裝配式建筑供應鏈各參與單位，維度與層面較多，各影響因素間的邏輯關(guān)系不明確，因此可采用解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)將模糊不清的思想、看法轉(zhuǎn)化為直觀的、具有良好結(jié)構(gòu)的模型，并顯示不同變量之間的相互關(guān)系和影響機理。

2 裝配式建筑供應鏈韌性影響因素ISM模型構(gòu)建

2.1 鄰接矩陣構(gòu)建

將裝配式建筑供應鏈韌性視作一個系統(tǒng)，它包括了Si(i=1,2,…,15)等15個組成因素，在此基礎上構(gòu)建1515的鄰接矩陣A=[Xij]15×15。在構(gòu)建此鄰接矩陣時，影響因素兩兩間的邏輯關(guān)系用Xij表示，并且用1或0表示影響因素i和j之間的關(guān)系：1表示因素i影響因素j；0表示因素i不影響因素j；另外，因素i和因素i之間的關(guān)系，即對角線上單元格記為0。

根據(jù)ISM模型的要求，本研究通過設計調(diào)查問卷和線上線下調(diào)研的方式，設置1515矩陣進行裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素相互關(guān)系確認。本次調(diào)研最終收到有效問卷36份。被訪者背景信息結(jié)果如表3所示。

表3 專家基本背景信息

結(jié)果顯示被訪者來源廣泛，其所在企業(yè)涵蓋了裝配式建筑供應鏈上重要節(jié)點單位。被訪者的背景信息較好地代表了裝配式建筑供應鏈上的從業(yè)現(xiàn)狀，能夠保證分析結(jié)果的準確性和可靠性。

(1)

問卷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后即可得裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素鄰接矩陣，見表4。

表4 裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素鄰接矩陣

2.2 可達矩陣計算

可達矩陣M是表示一個因素能否與另一個因素之間建立到達的路徑，即各節(jié)點間通過一定長度的路徑可到達的程度[21]?；趥鬟f性原則與布爾運算法則，利用MATLAB軟件可以將鄰接矩陣轉(zhuǎn)換為可達矩陣，如表5所示。

表5 裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素可達矩陣

鄰接矩陣轉(zhuǎn)化為可達矩陣后，對角線上所有因素從0變?yōu)?，得分為1的元素保持不變，得分為0的元素通過關(guān)系傳遞后可能變?yōu)?，表明兩因素之間存在間接聯(lián)系，如(P3，A1)單元格，“構(gòu)件制造”與“合作伙伴關(guān)系”之間無直接聯(lián)系，但通過影響傳遞使得二者存在間接聯(lián)系。

2.3 層級結(jié)構(gòu)劃分

根據(jù)可達矩陣可首先確定各影響因素的可達集R(Si)以及先行集A(Si)?？蛇_集R(Si)是指從Si出發(fā)所有可到達因素的集合，即可達矩陣中因素Si所在行中所有得分為1的列因素的集合；先行集A(Si)是指所有可能達到Si的因素的集合，即可達矩陣中因素Si所在列中所有得分為1 的行因素的集合。其次，根據(jù)得到的各影響因素的可達集R(Si)和先行集A(Si)，求其交集得到共同集C(Si)。共同集C(Si)與可達集R(Si)完全相同的影響因素劃為同一層影響因素。然后去掉已劃分的因素，依次類推進行逐次抽取，15項裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素一共被劃分為6層。層級劃分如表6所示。

表6 裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素層級結(jié)構(gòu)

2.4 層級分析

根據(jù)影響因素層級劃分和可達矩陣中反映的影響因素間的相互影響關(guān)系，并將結(jié)果進行專家論證，最終繪制出裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素的層級結(jié)構(gòu)，如圖1所示。15項關(guān)鍵影響因素被分為3大類，即頂層直接影響因素(第1層)、中間層間接影響因素(第2～5層)、底層根本影響因素(第6層)。

3 結(jié)果分析與建議

由圖1可知，第一層為頂層直接影響因素。頂層直接影響因素是裝配式建筑供應鏈韌性的最直接表現(xiàn)。例如構(gòu)配件冗余程度P2和運輸冗余程度T2的增加可以直接提升供應鏈的韌性。其次，除監(jiān)理單位層面外，每一參與單位均有一影響因素可以表征裝配式建筑供應鏈韌性，可以通過這些影響因素從不同參與單位的角度直觀判斷其韌性高低。特別值得注意的是，兩項頂層直接影響因素——危機意識A3與專業(yè)人才與勞務培訓C3之間具有相關(guān)性，表明裝配式建筑管理的危機意識能促進相關(guān)作業(yè)人員和管理人員提升其專業(yè)技能和水平以應對供應鏈風險。最后頂層影響因素對韌性的影響往往是通過中間層和底層因素的影響層層傳遞而來，與中間層和(或)底層影響因素協(xié)同作用。

圖1 裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素的層級結(jié)構(gòu)

第二至五層為中間層間接影響因素，包括合作伙伴關(guān)系A1、設計能力D2、廠商管理P4、運輸能力T1、裝配施工能力C5、施工技術(shù)C6、信息共享A2、合作能力C2、監(jiān)管機制SU1等9項。中間層影響因素多是與底層根本影響因素協(xié)同作用于頂層直接影響因素進而對裝配式建筑供應鏈韌性產(chǎn)生影響。信息共享A2與施工技術(shù)C6兩項影響因素均獨占一層，且與其他影響因素之間關(guān)系緊密，這表明信息共享與施工技術(shù)可以與大多數(shù)因素協(xié)同作用于裝配式建筑供應鏈韌性，是其他因素產(chǎn)生影響的基礎之一。

信息共享A2與幾乎所有關(guān)鍵影響因素都有聯(lián)系，卻與設計單位層面的兩項影響因素均無聯(lián)系。一方面說明了信息共享水平可以影響各參與單位從不同角度提升裝配式建筑供應鏈韌性；另一方面也說明了當前的信息共享水平還存在一定的局限性。施工技術(shù)C6處于核心地位，這與裝配式建筑供應鏈是以總承包商為核心的特點是一致的。設計單位的設計能力D2與物流企業(yè)的運輸能力T1兩項關(guān)鍵影響因素相對獨立，表明裝配式建筑的設計與物流環(huán)節(jié)仍具有一定的獨立性與專業(yè)性。與設計單位和物流企業(yè)相關(guān)的影響因素均處于靠近頂層(第一層和第二層)的位置，表明對設計單位和物流企業(yè)實施改進可以較為直接地提升裝配式建筑供應鏈韌性，在設計提升策略時應單獨考慮設計單位與物流單位在供應鏈中的重要地位。

盡管監(jiān)管機制SU1與底層因素之間無直接聯(lián)系，但監(jiān)管機制對多數(shù)因素都有著直接影響，因為監(jiān)理單位的監(jiān)督管理作用在一定程度上促進了總承包商與設計單位、構(gòu)配件制造廠商的協(xié)作，并嚴格控制著裝配式建筑的施工質(zhì)量與施工流程。

與構(gòu)配件制造廠商和承包商相關(guān)的的7項影響因素遍及多層，相關(guān)關(guān)系錯綜復雜，這表明提升裝配式建筑供應鏈韌性僅從承包商或構(gòu)配件制造單位層面進行是存在一定的難度的，難以從單一的技術(shù)角度或管理角度在短時間內(nèi)直接產(chǎn)生影響，而應該從系統(tǒng)的角度制定綜合策略。

處于第六層的構(gòu)件制造P3為底層根本影響因素，直接或間接影響著余下14項因素，這與裝配式建筑“構(gòu)件工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場作業(yè)減少”的本質(zhì)特點緊密相關(guān)[29]，是裝配式建筑供應鏈韌性管理需要關(guān)注的首要影響因素。此結(jié)果也是我國現(xiàn)階段構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)初始投資高、構(gòu)件標準化低、成本高、供應拖延等問題的體現(xiàn)。構(gòu)件制造廠商可以通過簡化生產(chǎn)過程，提高構(gòu)件質(zhì)量和標準化程度來提高裝配式建筑供應鏈韌性。

4 結(jié) 語

現(xiàn)階段與裝配式建筑供應鏈韌性相關(guān)的研究尚處于起步階段，對其影響因素的研究尚未形成體系，在一定程度上限制了裝配式建筑的發(fā)展。為探究裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素，本文通過文獻分析法、專家訪談法以及ISM模型，識別并篩選出15項關(guān)鍵影響因素，并分析其相互關(guān)系，構(gòu)建了六層層級結(jié)構(gòu)圖，明確了關(guān)鍵影響因素間的邏輯關(guān)系。其中“構(gòu)件制造”為根本影響因素，“構(gòu)配件冗余程度”“運輸冗余程度”等5項為直接影響因素，“信息共享”“施工技術(shù)”等9項為間接影響因素。本文通過構(gòu)建ISM模型，從定性角度分析了關(guān)鍵影響因素間的內(nèi)在邏輯，具有顯著的理論和現(xiàn)實意義：一是從裝配式建筑供應鏈角度提出，企業(yè)的危機意識能促進相關(guān)作業(yè)人員和管理人員提升其專業(yè)技能和水平以應對供應鏈風險；二是由于裝配式建筑設計和物流具有一定的獨立性和專業(yè)性，從設計和物流的角度提升裝配式建筑供應鏈韌性是最直接的策略，即提高設計單位與供應鏈信息共享水平以及物流企業(yè)的運輸能力可直接提升韌性；三是揭示施工單位和構(gòu)配件制造廠商在裝配式建筑供應鏈中的核心地位，構(gòu)件制造是提升裝配式建筑供應鏈韌性的根本策略，但二者與全過程有著復雜且緊密的聯(lián)系，難以僅從單一的施工或制造角度短時間內(nèi)提升韌性。后續(xù)研究可基于裝配式建筑供應鏈韌性關(guān)鍵影響因素構(gòu)建并測評裝配式建筑供應鏈管理成熟度，為裝配式建筑順利開發(fā)提供幫助。