基于AHP的裝配式建筑成本影響因素研究

劉喆，周清源 （吉林建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

裝配式建筑是指在工廠加工好建筑預(yù)制構(gòu)件（如預(yù)制梁、柱、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等），運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，選擇可靠的連接方式，通過(guò)吊裝機(jī)械進(jìn)行組裝，最終成為具有完備使用功能的建筑物。裝配式建筑具有工期短、質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也符合國(guó)家綠色低碳，節(jié)約資源的發(fā)展要求，是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向之一[1]。2016年，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)。然而目前我國(guó)裝配式建筑仍然發(fā)展緩慢，僅僅處于初級(jí)階段，主要原因之一就是裝配式建筑建造成本偏高，致使民營(yíng)企業(yè)對(duì)開(kāi)展裝配化建造方式的積極性不強(qiáng)。由此可見(jiàn)，降低裝配式建筑的建造成本，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益，是推動(dòng)裝配式建筑全面發(fā)展不可或缺的環(huán)節(jié)。因此，針對(duì)裝配式建筑成本影響因素展開(kāi)研究分析具有重要意義。

1 裝配式建筑研究現(xiàn)狀

近幾年來(lái)，為了控制裝配式建筑的成本，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者從各個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行研究，得出大量的結(jié)論與措施。趙亮等[2]從設(shè)計(jì)、管理、技術(shù)和政策四個(gè)方面入手，對(duì)裝配式建筑的成本影響因素做出分析，運(yùn)用層次分析法計(jì)算出各因素的權(quán)重，并給出相應(yīng)對(duì)策建議。申金山等[3]遵循精益成本管理思想，從裝配式建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)，分析成本較高的原因，期望通過(guò)精益管理來(lái)降低建造成本。羅嵐等[4]整理了裝配式建筑成本的影響因素，并建立FCM模型來(lái)診斷分析，結(jié)果表明構(gòu)件成本、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度、施工管理水平對(duì)成本的影響較大。陳圓月等[5]運(yùn)用影響系數(shù)分析法對(duì)限制預(yù)制裝配式建筑的生產(chǎn)成本影響因素進(jìn)行分析，得出了形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)、采用先進(jìn)施工工法，有助于降低裝配式建筑生產(chǎn)成本的結(jié)論。

以上科研成果為尋找影響裝配式建筑成本的因素提供新的思路，但忽略了信息技術(shù)應(yīng)用的重要性?；诖?，本文將信息技術(shù)應(yīng)用與裝配式建筑建造流程的成本影響因素相結(jié)合，采用層次分析法計(jì)算各影響因素的重要性程度，并針對(duì)主要的影響因素給出控制建議，以達(dá)到降低建造成本、推動(dòng)裝配式建筑快速發(fā)展的目的。

2 影響裝配式建筑成本關(guān)鍵因素分析

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆模式相比，裝配式建筑多了構(gòu)件的生產(chǎn)和運(yùn)輸階段，并且在設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程也有所區(qū)別[6]。此外在信息技術(shù)方面，裝配式建筑明顯比傳統(tǒng)現(xiàn)澆模式應(yīng)用得更加廣泛。因此在降低成本上，不能完全按照傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑的控制方法與管理模式。本文將裝配式建筑建造的全過(guò)程分為構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝以及信息技術(shù)的應(yīng)用五個(gè)部分，劃分影響因素。

2.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)階段

裝配式建筑在設(shè)計(jì)前要考慮到建筑的定位、規(guī)模以及預(yù)制率的要求等，并且對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)的精細(xì)化要求程度很高。設(shè)計(jì)單位做好施工圖設(shè)計(jì)后，需與生產(chǎn)廠商溝通進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)不合理會(huì)直接加大構(gòu)件生產(chǎn)的難度，降低構(gòu)件品質(zhì)。并且，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，到后期施工安裝時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，致使構(gòu)件返工重做，造成經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，在構(gòu)件設(shè)計(jì)階段成本影響因素主要包括預(yù)制率與裝配率、建筑形式與規(guī)模、預(yù)制構(gòu)件拆分合理性。

2.2 構(gòu)件生產(chǎn)階段

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑不同，裝配式建筑大部分的構(gòu)件都在工廠加工完成，質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行組裝。這對(duì)生產(chǎn)工廠的要求較為嚴(yán)格，工人素質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備、模具標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)影響生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，使得成本增加。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，在構(gòu)件生產(chǎn)階段成本影響因素主要包括工人專業(yè)技術(shù)水平、數(shù)字化工廠、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度。

2.3 構(gòu)件運(yùn)輸階段

預(yù)制構(gòu)件脫模后，經(jīng)過(guò)質(zhì)檢修補(bǔ)后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。在裝車運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，為了保證預(yù)制構(gòu)件的完整度，需要考慮裝車、選車以及路線的問(wèn)題。結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)，此階段的成本影響因素主要包括裝載方案、運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸路線。

2.4 構(gòu)件安裝階段

裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的管理十分重要，構(gòu)件的擺放位置、各工種間的調(diào)度、施工順序的安排，決定著工程的施工進(jìn)度。另外，起重機(jī)、塔吊等機(jī)械的選擇，也會(huì)對(duì)安裝效率產(chǎn)生影響。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，此階段的成本影響因素主要包括施工管理、施工水平、吊裝機(jī)械、吊裝工序。

2.5 信息技術(shù)的應(yīng)用

裝配式建筑較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑多了構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸與安裝幾個(gè)階段，全生命周期工程管理難度明顯增大。目前裝配式建筑面臨信息數(shù)據(jù)共享受阻、信息數(shù)據(jù)交互落后、信息數(shù)據(jù)傳遞效率不高等問(wèn)題[7]。BIM等信息技術(shù)憑借其信息共享性、協(xié)調(diào)性、模擬性與可視化功能可以有效解決數(shù)據(jù)協(xié)同的問(wèn)題。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，此部分成本影響因素主要包括BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)。

AHP 1-9標(biāo)度法 表1

3 基于AHP的裝配式建筑成本影響因素體系構(gòu)建

3.1 構(gòu)建層次模型

層次分析法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Statty于20世紀(jì)70年代提出，該方法是將與決策有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性定量分析的決策方法，具有系統(tǒng)、靈活、簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)[8]。利用上文中確定的影響因素，確定裝配式建筑成本影響因素評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。將影響因素分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，其中：目標(biāo)層為裝配式建筑成本影響因素；準(zhǔn)則層為構(gòu)件設(shè)計(jì)階段、構(gòu)件生產(chǎn)階段、構(gòu)件運(yùn)輸階段、構(gòu)件安裝階段、信息技術(shù)應(yīng)用；指標(biāo)層為針對(duì)目標(biāo)層細(xì)化成的具體因素。見(jiàn)圖1所示。

圖1 裝配式建筑成本影響因素評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系

3.2 裝配式建筑成本影響因素權(quán)重的確定

為了保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用1-9標(biāo)度法（見(jiàn)表1）來(lái)表示指標(biāo)的重要性程度。參考裝配式建筑領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?jiàn)，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)重要性程度進(jìn)行比較，然后打分得到矩陣，求出權(quán)重值并進(jìn)行一次性檢驗(yàn)。本文采用算術(shù)平均法來(lái)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

平均隨機(jī)一次性指標(biāo) 表2

3.3 各級(jí)影響因素權(quán)重的計(jì)算與分析

首先對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)(B1)、構(gòu)件生產(chǎn)(B2)、構(gòu)件運(yùn)輸(B3)、構(gòu)件安裝(B4)、技術(shù)運(yùn)用(B5)，兩兩比較得到判斷矩陣，如表3所示。

二級(jí)指標(biāo)的處理方式重復(fù)以上步驟，各指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表4所示。

A-Bi判斷矩陣 表3

各影響因素的綜合權(quán)重 表4

4 裝配式建筑成本管理的對(duì)策及建議

將各影響因素按綜合權(quán)重排序后，可以得到影響裝配式建筑成本的主要影響因素為BIM技術(shù)、預(yù)制率與裝配率、工廠數(shù)字化、施工管理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。由于預(yù)制率與裝配率受到當(dāng)?shù)卣叩挠绊?，從這個(gè)方向控制成本難度相對(duì)較大，現(xiàn)就其余影響因素提出建議。

4.1 推進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用

裝配式建筑對(duì)于技術(shù)的要求較高，并且設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝四個(gè)階段的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，任何一個(gè)階段出錯(cuò)，可能會(huì)影響整個(gè)進(jìn)程。BIM與物聯(lián)網(wǎng)等前沿的信息技術(shù)可以將各個(gè)階段聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行監(jiān)控與優(yōu)化，應(yīng)得到充分推廣應(yīng)用。因此，需要政府健全法規(guī)體系，完善BIM的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)向BIM項(xiàng)目提供財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、信貸支持等經(jīng)濟(jì)方式來(lái)推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展。企業(yè)可以采取小范圍試點(diǎn)到大范圍推廣的方法，探索最優(yōu)的實(shí)際應(yīng)用路徑，并向政府申請(qǐng)技術(shù)支持，最大程度降低自身的技術(shù)開(kāi)發(fā)成本。管理者需結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展戰(zhàn)略，建立信息技術(shù)的人才培養(yǎng)機(jī)制，加大信息技術(shù)的人才儲(chǔ)備。同時(shí)將信息技術(shù)作為宣傳亮點(diǎn)來(lái)制定營(yíng)銷策略，提升企業(yè)形象，增加收益。

4.2 建立數(shù)字化工廠

由于裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，需要根據(jù)具體項(xiàng)目要求制訂模具，增加了很大一批攤銷費(fèi)用。因此，在構(gòu)件深化設(shè)計(jì)階段，生產(chǎn)廠商應(yīng)該與設(shè)計(jì)單位探討出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，增加模具的重復(fù)使用率。同時(shí)促使工廠向數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)變，通過(guò)安裝ERP智能化管理系統(tǒng)、PMS生產(chǎn)自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)、MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃安排，生產(chǎn)進(jìn)度調(diào)整，生產(chǎn)過(guò)程中人材機(jī)的管理，大幅度提高構(gòu)件生產(chǎn)效率。另外，需引進(jìn)智能生產(chǎn)設(shè)備，形成機(jī)械自動(dòng)化，信息管理化的流水生產(chǎn)線，進(jìn)行少人或無(wú)人的生產(chǎn)，以此避免因人為因素導(dǎo)致的構(gòu)件破壞以及施工轉(zhuǎn)包行為。

4.3 加強(qiáng)施工管理

裝配式建筑采用的是模塊化的建造方式，主要是將部品部件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝完成。因此，合理的擺放位置至關(guān)重要，應(yīng)該采取就近原則，將構(gòu)件擺放在不影響正常施工作業(yè)且方便吊裝的位置，減少二次搬運(yùn)的費(fèi)用。同時(shí)，在施工過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)的可視化功能模擬吊裝路徑與安裝順序，提升安裝效率。此外，裝配式建筑涉及大量的交叉作業(yè)，需要各專業(yè)的工人進(jìn)行操作，所以還應(yīng)組織協(xié)調(diào)好各工種間的配合，保證后續(xù)工作的有序開(kāi)展，避免因缺乏溝通而導(dǎo)致進(jìn)度延誤。