基于區(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素研究

王承欣，趙維樹

摘要：針對傳統(tǒng)裝配式建筑供應(yīng)鏈中存在的信息傳遞失真等問題，文章首先探討了將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)裝配式建筑供應(yīng)鏈的優(yōu)勢，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈模型，并根據(jù)該模型對供應(yīng)鏈中可能存在的風(fēng)險因素進(jìn)行了識別、歸納。其次，運(yùn)用集成DEMATEL-ISM法對歸納出的各風(fēng)險因素的影響關(guān)系分析得出：區(qū)塊鏈背景下的裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素系統(tǒng)可分為5層3階，進(jìn)而建立了風(fēng)險因素系統(tǒng)的多層遞階結(jié)構(gòu)模型。最后，針對區(qū)塊鏈技術(shù)如何保障裝配式建筑供應(yīng)鏈穩(wěn)定運(yùn)行提出對策建議，為實現(xiàn)裝配式建筑供應(yīng)鏈進(jìn)一步發(fā)展提供思路。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑供應(yīng)鏈;區(qū)塊鏈;風(fēng)險因素;DEMATEL-ISM

中圖分類號：F407.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-1101（2022）03-0007-11

Research on Risk Factors of Prefabricated Building Supply Chain Based on Blockchain

WANG Chengxin，ZHAO Weishu*

（School of Economics and Management， Anhui Jianzhu University， Hefei 230022， China）

Abstract： Aiming at the problems of information transmission distortion in the prefabricated building supply and combining with the blockchain-based prefabricated building supply chain model to identify possible risk factors， the prefabricated building supply chain was optimized with blockchain technology. By using the integrated DEMATEL-ISM method to study the importance and attributes of each risk factor， a multi-layer hierarchical structure model of the risk factor system was built. The results show that the prefabricated building supply chain risk factor system under the blockchain background can be divided into five layers and three levels. On this basis， various risk factors are analyzed， and countermeasures and suggestions are put forward for the stable operation of the prefabricated building supply chain with blockchain technology， which provides solutions for further developing the prefabricated building supply chain.

Key words：prefabricated building supply chain; blockchain; risk factors; DEMATEL-ISM

面對發(fā)展新形勢，裝配式建筑供應(yīng)鏈也日趨復(fù)雜，供應(yīng)鏈各節(jié)點間在信息傳遞上暴露了各種問題。此時，區(qū)塊鏈作為一項以信任為關(guān)鍵特征的分布式賬本技術(shù)在此展現(xiàn)出巨大應(yīng)用優(yōu)勢[1]。將區(qū)塊鏈與裝配式建筑供應(yīng)鏈相互結(jié)合，不僅可為裝配式建筑供應(yīng)鏈信息流中存在的問題提供解決方法，還可以為裝配式建筑供應(yīng)鏈管理實踐開辟新思路。

現(xiàn)階段關(guān)于區(qū)塊鏈的研究多關(guān)注于技術(shù)優(yōu)勢與評估分析，風(fēng)險因素影響評價研究較少，本文的探討一定程度上為此領(lǐng)域作了有益補(bǔ)充。由于區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的風(fēng)險因素識別方法與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈風(fēng)險因素有所不同，本文研究思路設(shè)計如下：首先，通過文獻(xiàn)歸納與專家訪談構(gòu)建區(qū)塊鏈背景下建筑物資供應(yīng)鏈風(fēng)險因素清單，運(yùn)用決策試驗分析法（DEMATEL） 分析區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈各風(fēng)險因素間的相互影響程度，識別各風(fēng)險因素在系統(tǒng)中的屬性和作用;其次，利用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）構(gòu)建區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素的多層遞階結(jié)構(gòu)模型，研究各個風(fēng)險因素之間的因果關(guān)系;最后，針對區(qū)塊鏈技術(shù)如何保障裝配式建筑供應(yīng)鏈穩(wěn)定運(yùn)行提出對策建議，為提高區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)作效率、促進(jìn)裝配式建筑供應(yīng)鏈進(jìn)一步發(fā)展提供理論依據(jù)。

一、區(qū)塊鏈在裝配式建筑供應(yīng)鏈中應(yīng)用的可行性分析

（一）區(qū)塊鏈基本原理

區(qū)塊鏈的概念最早由中本聰（SatoshiNakamoto）2008年在比特幣論壇論文《Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中提出。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯嬎銠C(jī)技術(shù)的一種新的應(yīng)用模式，如分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機(jī)制和加密算法。它本質(zhì)上是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫[2-3]，其交易的原理是通過密碼學(xué)方法記錄信息，用于驗證信息的真?zhèn)涡圆⑸上乱粋€區(qū)塊。這項技術(shù)通過分布式賬本確保賬戶數(shù)據(jù)的安全，使用非對稱加密確保數(shù)據(jù)安全和個人隱私，采用共識機(jī)制來平衡效率和安全性，支持時間戳技術(shù)以確保數(shù)據(jù)的可追溯性和可驗證性[4]。區(qū)塊鏈的自動化腳本代碼系統(tǒng)支持用戶創(chuàng)建高級的智能合約、貨幣或其他去中心化應(yīng)用。

（二）傳統(tǒng)裝配式建筑供應(yīng)鏈的不足

裝配式建筑供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N按訂單制造的供應(yīng)鏈，它貫穿工程項目的整個生命周期，是一個以業(yè)主有效需求為出發(fā)點，以總承包商為核心企業(yè)，將設(shè)計單位、材料設(shè)備供應(yīng)單位、構(gòu)件生產(chǎn)單位、專業(yè)分包單位和業(yè)主單位等借助物流、信息流、資金流連成一個功能性整體的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。

裝配式建筑供應(yīng)鏈中各單位如何合作取決于項目和供需關(guān)系。為降低項目建設(shè)過程中的不確定性，現(xiàn)階段裝配式建筑供應(yīng)鏈開始著眼于鏈內(nèi)外一體化管理[5]。近年來，隨著裝配技術(shù)不斷發(fā)展，裝配式建筑供應(yīng)鏈的復(fù)雜性也隨之增加，涉及的節(jié)點越來越多，致使供應(yīng)鏈各節(jié)點間出現(xiàn)了信息傳遞失真和信息延遲等問題[6]?？梢?，促進(jìn)裝配式建筑供應(yīng)鏈高效運(yùn)行的關(guān)鍵是提高供應(yīng)鏈各方之間的信息協(xié)同程度[7]。

（三）區(qū)塊鏈應(yīng)用于裝配式建筑供應(yīng)鏈的優(yōu)勢

區(qū)塊鏈技術(shù)在裝配式建筑供應(yīng)鏈中所展現(xiàn)的巨大應(yīng)用優(yōu)勢如下：

1.去中心化：采用分布式存儲和記賬，每個參與方可獲取任何節(jié)點上的信息，具有平等的權(quán)利和義務(wù)。

2.去信任化：能夠?qū)崿F(xiàn)信息公開，節(jié)點之間可以在無合作經(jīng)驗的前提下進(jìn)行交易，每項交易都會被系統(tǒng)實時記錄，節(jié)點之間無法提供不實信息。

3.可追溯性：任一區(qū)塊都帶有時間戳，記錄信息進(jìn)入的時間并存儲在區(qū)塊鏈中，所有節(jié)點的數(shù)據(jù)都可以按時間順序查看和檢索，后續(xù)出現(xiàn)任何問題可循著時間戳進(jìn)行追溯。

4.安全可靠性：有特殊的加密方式和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，每個節(jié)點未經(jīng)授權(quán)不可篡改數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被篡改時，系統(tǒng)會主動驗證數(shù)據(jù)的真實性。

裝配式建筑供應(yīng)鏈節(jié)點繁多，且各節(jié)點間易于出現(xiàn)信息傳遞失真和信息延遲等問題，因此，可利用區(qū)塊鏈技術(shù)的上述優(yōu)勢，通過建立以供應(yīng)鏈多方參與主體為節(jié)點的多通道對等式區(qū)塊鏈模型，將裝配式建筑建造過程中產(chǎn)生的大量信息進(jìn)行整合和儲存，在實現(xiàn)信息共享的同時確保隱私保護(hù)[8]。

二、基于區(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈模型及風(fēng)險因素識別

（一）基于區(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈模型

區(qū)塊鏈技術(shù)可不依賴授信第三方的數(shù)據(jù)記錄和鏈上數(shù)據(jù)溯源，在可用性與隱私保護(hù)上更有優(yōu)勢。本研究利用區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了以裝配式建筑供應(yīng)鏈多方參與主體為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的對等式網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-Peer System）[9]，并提出基于供應(yīng)鏈操作交易的智能合約算法，以保證每個節(jié)點實際操作在獲得相關(guān)節(jié)點授權(quán)后執(zhí)行;同時，調(diào)用智能合約更改共享賬本中的構(gòu)件信息，同通道內(nèi)其他節(jié)點的賬本信息實現(xiàn)實時、同步更新，能夠保證不同參與主體間的狀態(tài)信息實時共享和不同競爭單位間的隱私保護(hù)，實現(xiàn)多個參與方間的進(jìn)度協(xié)同，保證建筑工程按時交付與信息的可追溯性[9-10]?；趨^(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈主要生成流程如下：

STEP1：構(gòu)建多通道多節(jié)點對等式區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，定義區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、通道信息。

STEP2：定義區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)智能合約算法和共享賬本信息。

STEP3：裝配式建筑供應(yīng)鏈參與主體在實際操作前提出操作請求，供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他利益相關(guān)節(jié)點驗證授權(quán)。

STEP4：如果請求通過驗證，則調(diào)用智能合約對共享賬本中的構(gòu)件信息和操作信息進(jìn)行實時更新，同通道內(nèi)同步，請求節(jié)點執(zhí)行請求操作。

STEP5：如果請求未通過驗證，請求節(jié)點則被通知結(jié)果不能進(jìn)行請求操作，共享賬本信息不更新，但請求信息會被記錄在新的區(qū)塊中，以進(jìn)行信息追溯。

將區(qū)塊鏈技術(shù)引入到裝配式建筑的設(shè)計、采購、生產(chǎn)、運(yùn)輸與裝配等環(huán)節(jié)，供應(yīng)鏈上包含建設(shè)項目業(yè)主、設(shè)計單位、生產(chǎn)單位、運(yùn)輸單位、施工單位等上下游節(jié)點，從信息采集點收集和傳遞建筑物供應(yīng)鏈中的信息流、資金流及智能合約相關(guān)數(shù)據(jù)，最終能夠?qū)崿F(xiàn)各方效益最大化，簡易模型如圖1所示。

（二）基于區(qū)塊鏈的裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素識別

對于裝配式建筑供應(yīng)鏈與區(qū)塊鏈的風(fēng)險因素，學(xué)者們均已有探討。如，王翔等利用結(jié)構(gòu)方程及SPSS軟件分析了裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系及其權(quán)重[11];李乃旭等基于云物元理論構(gòu)建了定性和定量相結(jié)合的裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)警模型[12];孫亞琪等結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論探究了裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素之間的相互作用及其對供應(yīng)鏈系統(tǒng)的影響[13]。但綜觀已有文獻(xiàn)，將二者相結(jié)合進(jìn)行研究的成果較少。

針對區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的特點，根據(jù)圖1所示簡易模型，綜合考慮供應(yīng)鏈外部風(fēng)險和內(nèi)部運(yùn)作的五個階段[14]，參考國內(nèi)外相關(guān)研究，初步得到風(fēng)險清單。通過專家訪談對該風(fēng)險清單進(jìn)行修正，歸納出24個風(fēng)險因素（見表1）。

三、基于DEMATEL-ISM的裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險因素多層遞階結(jié)構(gòu)模型建構(gòu)

（一）DEMATEL-ISM方法

決策試驗分析法（DEMATE）是一種以矩陣為工具分析系統(tǒng)的方法[15]，主要是根據(jù)專家打分明確系統(tǒng)中各要素間的關(guān)系以確定直接影響矩陣，經(jīng)過運(yùn)算得到每個要素的影響度、被影響度、原因度與中心度[16-17]，以這些數(shù)據(jù)為依據(jù)構(gòu)造模型，從而分析要素間的因果關(guān)系和每個要素在系統(tǒng)中的地位。

解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）是一種運(yùn)用結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)的分析方法，主要是借助計算機(jī)的輔助并結(jié)合實踐，將復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為各個子系統(tǒng)，最終構(gòu)建多級遞階結(jié)構(gòu)模型。它可以將抽象的看法、模糊的思路轉(zhuǎn)化成具體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，這種模型多用于因素較多，相互間關(guān)系錯綜復(fù)雜的系統(tǒng)分析[18-19]。

區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的風(fēng)險因素涉及多個階段，各階段存在的風(fēng)險因素相互影響，故本文結(jié)合上述兩種方法特點，通過處理DEMATEL計算結(jié)果[20]得到ISM所需矩陣，對各風(fēng)險因素進(jìn)行層級劃分，使因素間的相互作用更加直觀清晰[21-22]，具體流程如圖2所示。

（二）多層遞階結(jié)構(gòu)模型建構(gòu)

1.建立直接影響矩陣。將上述歸納的24個區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的風(fēng)險因素記為R={R1，R2，…，R24}，為量化各因素之間影響關(guān)系強(qiáng)弱，設(shè)定因素影響關(guān)系評價標(biāo)度（見表2）。

根據(jù)表2設(shè)計打分問卷，邀請建筑領(lǐng)域內(nèi)的專家學(xué)者依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行打分，利用均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定風(fēng)險因素的直接影響矩陣A，即A（aij）24×24（見表3）。

2.建立綜合影響矩陣。運(yùn)用MATLAB軟件編程，根據(jù)公式（1）規(guī)范化處理直接影響矩陣A得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣B;根據(jù)公式（2）求得綜合影響矩陣C，即C（cij）24×24（見表4），其中I為單位矩陣。

B=Amax1≤i≤24∑24j=1aij（1）

C=B（I-B）-1（2）

3.計算影響度、被影響度、原因度和中心度。根據(jù)計算公式（3）（4）（5）（6）對綜合影響矩陣C進(jìn)行運(yùn)算，得到各個風(fēng)險因素的影響度、被影響度、中心度與原因度（見表5）。

ei=∑24j=1cij（i=1，2，…，24）（3）

fi=∑24i=1cij（j=1，2，…，24）（4）

yi=ei-fi（i=1，2，…，24）（5）

yi=ei+fi（i=1，2，…，24）（6）

中心度表示各個風(fēng)險因素的重要性程度，根據(jù)上述計算結(jié)果可繪制出各風(fēng)險因素的重要性曲線圖，如圖3所示。

原因度的正負(fù)將風(fēng)險因素劃分為原因指標(biāo)和結(jié)果指標(biāo)，根據(jù)上述計算結(jié)果可繪制出各風(fēng)險因素的因果圖，如圖4所示。

4.建立可達(dá)矩陣。將綜合影響矩陣C帶入公式（7）得到整體影響矩陣H：

H=I+C（7）

為篩除影響較小因素，設(shè)置閾值λ簡化整體影響矩陣H。本文將閾值λ分別設(shè)置為λ=0.15、λ=0.17、λ=0.18、λ=0.19、λ=0.20和λ=0.21進(jìn)行多次取值檢驗，得出不同閾值下各風(fēng)險因素的節(jié)點度，如圖5所示。經(jīng)過對比，閾值取值為λ=0.18較為恰當(dāng)，根據(jù)公式（8）得到可達(dá)矩陣T，即T（tij）24×24（見表6）。

tij=1，aij≥λ0，aij<λ（i，j=1，2，…，24）（8）

5.多層遞階結(jié)構(gòu)模型的建立。由可達(dá)矩陣T，根據(jù)公式（9）（10）（11）可以求得風(fēng)險因素的可達(dá)集S（Ri）、先行集Q（Ri）和共同集O（Ri）：

S（Ri）={Rij|tij=1}（9）

Q（Ri）={Rij|tji=1}（10）

O（Ri）=S（Ri）∩Q（Ri） （11）

以Li表示第i層的風(fēng)險因素， 運(yùn)用公式（12）可以對可達(dá)矩陣E中各個風(fēng)險因素進(jìn)行層次劃分：

Li={Ri|Ri∈R-L0-L1-…-Li-1，S（Ri）=O（Ri）}（12）

L1為頂層指標(biāo)，從可達(dá)矩陣T中剔除L1，得到矩陣T1，以此類推，將風(fēng)險因素劃分至各層。

根據(jù)各風(fēng)險因素分配結(jié)果建立區(qū)塊鏈背景下裝配式供應(yīng)鏈風(fēng)險因素的多層遞階結(jié)構(gòu)模型，如圖6所示。

6.多層遞階結(jié)構(gòu)模型的分析。由多層遞階結(jié)構(gòu)模型可知，各風(fēng)險因素可以劃分為5個層級：L1層作為遞階層次模型的頂層，頂層指標(biāo)包括R4消費者認(rèn)知、R6戰(zhàn)略方案可行性、R7利益分配、R10庫存費用、R12人員流動、R17物流公司可靠性、R18運(yùn)輸計劃合理性、R19構(gòu)件運(yùn)輸成本、R20構(gòu)件運(yùn)輸損壞、R24工期控制，是多層遞階結(jié)構(gòu)模型中的近鄰致因。中間層L2層、L3層和L4層作為遞階層次模型的過渡致因，受L5層指標(biāo)的影響并通過L1層指標(biāo)影響著整個系統(tǒng)，其中L2層指標(biāo)包括R2宏觀經(jīng)濟(jì)、R3政策法規(guī)、R8專業(yè)人才的缺乏、R11采購產(chǎn)品質(zhì)量、R23人員能力;L3層指標(biāo)包括R13圖紙變更、R14構(gòu)件質(zhì)量、R21裝配質(zhì)量;L4層指標(biāo)包括R5戰(zhàn)略目標(biāo)不一致、R9采購價格、R22安全事故。L5層位于遞階層次模型的最底層，底層指標(biāo)包括R1自然環(huán)境、R15部品集成化程度、R16設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程度，是多層遞階結(jié)構(gòu)模型中的本質(zhì)致因，在整個風(fēng)險因素系統(tǒng)中起到基礎(chǔ)性作用。

結(jié)合表5和圖4、圖5可知，R14構(gòu)件質(zhì)量不僅具有較大的節(jié)點度，而且作為原因因素處于遞階層次模型的過渡層，與上下兩層存在明顯關(guān)聯(lián)。這是因為，若構(gòu)件質(zhì)量無法維持在一個穩(wěn)定的水平，就會對裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。同時，受原材料、人工、機(jī)械、運(yùn)輸?shù)榷喾N因素的制約，構(gòu)件質(zhì)量可能產(chǎn)生較大偏差。因此，在信息存儲與追溯更為快捷而高效的條件下，輔以區(qū)塊鏈技術(shù)，裝配式建筑供應(yīng)鏈各節(jié)點應(yīng)靈活調(diào)用智能合約提取共享賬本中的構(gòu)建信息，同通道內(nèi)其他節(jié)點的賬本信息實現(xiàn)實時、同步更新，從而確保每一節(jié)點的操作都經(jīng)過合理驗證，保證構(gòu)件以質(zhì)量穩(wěn)定輸出。

分析圖6可知，R1自然環(huán)境、R15部品集成化程度、R16設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程度是影響裝配式建筑供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)指標(biāo)。雖控制本質(zhì)致因不會立即有明顯成效，但這些因素的影響面巨大，應(yīng)予以足夠的重視。因此，為保證裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運(yùn)行，不僅需要關(guān)注自然環(huán)境對供應(yīng)鏈某些環(huán)節(jié)工作進(jìn)程的影響，還需利用區(qū)塊鏈技術(shù)定義共享賬本信息結(jié)構(gòu)，從而提升各部品進(jìn)行集成和整合的水平，提高建筑部品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度，最終實現(xiàn)裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)步發(fā)展。

四、結(jié)論

1.本文結(jié)合裝配式建筑供應(yīng)鏈特點，對區(qū)塊鏈背景下供應(yīng)鏈的風(fēng)險因素進(jìn)行了探究。綜合考慮供應(yīng)鏈外部風(fēng)險和內(nèi)部運(yùn)作時的設(shè)計、采購、生產(chǎn)、運(yùn)輸和裝配五個工作階段，識別區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的24項風(fēng)險因素。利用DEMATEL，根據(jù)影響程度對風(fēng)險因素進(jìn)行了排序，同時將風(fēng)險因素劃分為10個原因因素、14 個結(jié)果因素，指出構(gòu)件質(zhì)量在眾多因素中占重要地位并提出優(yōu)化思路。利用ISM建立多層遞階結(jié)構(gòu)模型，指出位于模型最底層的自然環(huán)境、部品集成化程度、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程度是影響整個風(fēng)險系統(tǒng)的本質(zhì)致因，強(qiáng)調(diào)它們在推進(jìn)裝配式建筑供應(yīng)鏈發(fā)展進(jìn)程中有著不可忽視的作用。

2.在確定風(fēng)險因素遞階結(jié)構(gòu)的過程中，集成DEMATEL-ISM 方法使可達(dá)矩陣的計算過程簡單易懂。利用這種分析方法可以對系統(tǒng)中的風(fēng)險因素進(jìn)行重要性排序，并定義各因素的因果屬性。但是，以節(jié)點度適中為原則的確定閾值的方法具有一定的主觀性，而閾值的不同會對風(fēng)險因素系統(tǒng)的簡化結(jié)果產(chǎn)生一定影響，在構(gòu)建多層遞階結(jié)構(gòu)模型時會產(chǎn)生一定偏差，因而未來有必要對遞階結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行進(jìn)一步驗證和完善，深化對區(qū)塊鏈背景下裝配式建筑供應(yīng)鏈的研究。

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