代紅梅， 秦 穎

(北京建筑大學 城市經濟與管理學院, 北京 100044)

《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出鼓勵企業(yè)進行工廠化制造、裝配化施工，減少建筑垃圾，促進建筑垃圾資源化利用. 預制構件的實施是實現(xiàn)建筑產業(yè)化、促進建筑業(yè)轉型升級的重要措施[1]. 傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑高能耗、高污染、低效率、粗放性的經營模式已經不符合我國經濟、適用、綠色、美觀的建筑方針. 裝配式建筑是響應建筑業(yè)環(huán)保的建造模式，同時也是建筑行業(yè)生產方式的變革和產業(yè)組織模式的創(chuàng)新. 隨著裝配式建筑的推進，“產業(yè)化思維”在中國建筑行業(yè)尤為重要，必將使中國的建筑行業(yè)從“數量時代”跨越到“質量時代”. 《“十三五”裝配式建筑行動方案》提出：到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上，積極推進地區(qū)達到15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上. 雖然國家大力推行裝配式建筑的實施，但情況并不樂觀. 裝配式建筑在施工的過程中存在著成本高、難度大的問題，很多建筑企業(yè)對此還是持有觀望的態(tài)度[2]. 那么制約裝配式建筑發(fā)展的主要因素是什么，本研究在大量文獻研究、實地考察及專家訪談等基礎上，構建評價指標體系，并通過建立ISM-MICMAC模型(ISM為解釋結構模型，MICMAC為交叉影響矩陣相乘法、依賴性- 驅動力分析)，找出關鍵指標因素以及之間的相互關系，并針對關鍵因素提出建議，以期對裝配式混凝土建筑的發(fā)展提供參考.

1 裝配式混凝土建筑概念界定及發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑是由預制部品部件在工地裝配而成的建筑，構件裝配的主要方法有現(xiàn)場后澆疊合層混凝土、鋼筋錨固后澆混凝土連接等；鋼筋連接的主要方法有套筒灌漿連接、焊接、機械連接及預留孔洞搭接連接等. 按裝配程度可分為全裝配式和部分裝配式建筑，根據裝配率高低評為A、AA、AAA級. 裝配率為60%～75%時，評價為A級裝配式建筑；裝配率為76%～90%時，評價為AA級裝配式建筑；裝配率為91%以上時，評價為AAA級裝配式建筑. 而裝配式混凝土結構一般不容易達到AA、AAA級. 裝配式混凝土建筑是指主體結構是由工廠生產預制混凝土構件，運輸至現(xiàn)場拼接安裝而成的建筑，裝配式鋼結構和木結構不屬于裝配式混凝土結構.

我國的裝配式建筑在20世紀80年代后期突然停滯并很快走向消亡，預制混凝土技術沉寂了30多年之后又重新在我國興起. 但是，夏琳等[3]指出目前預制混凝土工廠生產線設備制造廠商較多，但國內成熟的能自建預制混凝土的企業(yè)很少. 時隔30年的停滯，不管是從技術方法還是人員上來講都是很匱乏的，技術、人員、管理、工程經驗、軟件等方面的問題無法在短期內從根本上解決. ZHU等[4]認為在推進預制建筑發(fā)展的過程中，預制混凝土企業(yè)在發(fā)展戰(zhàn)略的選擇上面臨諸多困難，極大地影響了我國預制建筑業(yè)的發(fā)展. 目前我國裝配式建筑的滲透率只能達到10%左右，而西方發(fā)達國家的裝配式建筑經過幾十年甚至上百年的時間，已經發(fā)展到了相對成熟、完善的階段，其裝配式建筑的滲透率達70%以上，甚至美國和日本達到90%的滲透率. 根據2019年裝配式建筑完成情況來看，新建裝配式混凝土建筑面積占新建裝配式建筑面積的65.4%，裝配式混凝土建筑的推廣對整個裝配式建筑的裝配目標完成是非常重要的.

2 裝配式混凝土建筑推廣關鍵因素指標體系構建

2.1 裝配式混凝土建筑推廣的制約因素

近年來，國內外已有大量學者對裝配式混凝土建筑推廣受到制約的影響因素進行了相關研究. 戴超辰等[5]認為生產成本較高、施工難度較大、統(tǒng)一標準缺失、相關產業(yè)鏈發(fā)展不完善、認可程度低等因素制約了裝配式混凝土建筑的推廣. ZHANG等[6]采用模糊集理論選擇裝配式建筑推廣所受限的關鍵因素，其等級順序為較高的初始成本、缺乏熟練勞動力、缺乏供應鏈和缺乏政府激勵、指令等. 李燕鵬等[7]從8個方面剖析了目前我國預制裝配化建筑發(fā)展存在的問題，其問題主要有產業(yè)基礎薄弱、成本較高、政策落實不到位、社會認知程度較低、人力資源素質難以滿足需要和質量及安全監(jiān)管體系缺失等. 桑培東等[8]認為我國裝配式建筑現(xiàn)處于起步階段，普遍存在產業(yè)鏈配套不齊全、施工難度大以及管理裝配式項目的專業(yè)知識不足等風險因素. SHEN等[9]認為法律的不完善、政策的執(zhí)行力以及不成熟的市場環(huán)境導致裝配式混凝土建筑的推廣滯后. JAILLON等[10]認為初始成本高、投資回收期長、高成本壓力、經濟規(guī)模效應低這些因素會制約裝配式混凝土建筑的推廣. 蔣勤儉[11]指出我國的裝配式混凝土建筑設計和施工技術研發(fā)水平還跟不上社會需求及建筑技術發(fā)展的變化. 張斌斌等[12]指出由于我國裝配式建筑還處于探索階段，存在施工難度大、施工效率低等問題，未能充分發(fā)揮裝配式建筑工業(yè)化生產的優(yōu)勢. 申金山等[13]指出當前裝配式建筑的成本高于同類現(xiàn)澆結構建筑，阻礙了裝配式建筑發(fā)展. 劉瓊等[14]指出建筑模數不統(tǒng)一、連接方式可靠性欠缺、各種體系不兼容等因素是裝配式混凝土建筑目前存在的技術問題. 王秋紅等[15]認為裝配式混凝土相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土來說成本較高. 趙亮等[16]認為產業(yè)鏈不完整、標準化不完善、成本高、缺少評價體系會制約裝配式建筑的推廣.

很多專家學者都在關注裝配式混凝土建筑推廣中遇到的一些制約因素，并對各單個或幾個因素進行分析，并沒有將這些制約因素篩選出來做系統(tǒng)的關聯(lián)性分析，本文在已有研究文獻的研究基礎上，采用ISM-MICMAC模型對這些制約因素之間的關系進行系統(tǒng)分析.

2.2 指標篩選

通過對國內外關于裝配式混凝土建筑推廣的制約因素文獻研究，初步確定裝配式混凝土建筑主要制約因素. 在收集整理244篇文獻基礎上，通過詞云分析篩選出詞頻最高的詞項，并去掉重復項及合并意思相近的制約因素項，最終得到22項影響因素，根據類別歸為5個一級指標：經濟、社會意識和市場、信息與知識管理、政府政策、技術及設計方面(表1).

通過將文獻整理得出的主要制約因素形成五度量表，由不同工作單位的74位專家學者，進行打分，專家背景基本情況為：大專及以下人數5人，本科人數36人，研究生及以上人數33人；工作單位為政府單位、建筑房地產相關企業(yè)、高等學校研究機構及其他的人數分別為9人、46人、11人及8人；從事裝配式相關工作年限為1～4年、5～9年及10年以上的人數分別為22人、16人及36人. 由調查問卷得出74位專家對22個制約因素打分的向量：A1=(4，3，3，5，3，4，2，2，4，4，5，5，4，4，2，4，3，5，4，5，4，3)；A2～A74以此類推.

2.3 確定關鍵因素

根據Delphi 法，74位專家針對各個影響因子的評價及提取關鍵因素，步驟如下：

1)基于五度量表賦予分值：不重要=0 ；不太重要=0.2 ；一般=0.4 ；比較重要=0.6 ；很重要=0.8. 由此得到74位專家對裝配式混凝土建筑主要制約因素重要性的評價向量為：P1=(0.6，0.4，0.4，0.8，0.4，0.6，0.2，0.2，0.6，0.6，0.8，0.8，0.6，0.6，0.2，0.6，0.4，0.8，0.6，0.8，0.6，0.4)；P2～P74以此類推.

2)各專家之間評價向量一致度模型為：

(1)

式中：θij為專家i與專家j評價向量之間的夾角，cosθij為專家i與專家j評價向量的一致性，cosθij越大表示一致性越高，反之越低.

各個專家與其他專家評價一致度和的均值模型為：

(2)

式中：Si越大表示一致性越高，反之越低.

通過計算各向量之間的一致度及平均一致度：S1=0.920 6；S2=0.880 1;S3=0.899 6等. 其中3名專家與其他專家的評價向量一致度低于80%，因此從74位專家中剔除.

3)由剩余71位專家的評價平均一致度來計算相對一致度，公式為：

(3)

式中：S′i表示各專家相對于其他專家的一致性程度.

再通過專家相對一致度與評價向量的加成，得到各制約因素對目標問題的影響程度，公式為：

(4)

通過計算得M=(0.609 0，0.534 8，0.602 3，0.579 1，0.611 0，0.602 7，0.654 6，0.558 7，0.568 1，0.566 4，0.579 9，0.689 3，0.652 4，0.622 8，0.557 5，0.622 4，0.601 3，0.620 1，0.567 8，0.665 7，0.601 9，0.666 5)；從22個因子中剔除Mj≤0.600 0的8個制約因素，并將剩余因素排序，見表2.

表1 制約因素分類及描述

3 ISM模型構建

目前大多數研究采用層次分析法選擇關鍵制約因素，但不能反映各因素的層級關系且不能由層級關系提出相應對策[17]. 而解釋結構模型法(Interpretative Structural Modeling Method，ISM)通過一系列數學上的拓撲運算最終給出一個最精簡層次化有向拓撲圖，能夠把模糊不清的思想轉變?yōu)橹庇^的具有良好結構的模型，特別適用于變量很多、關系復雜而結構不清晰的系統(tǒng)分析.

3.1 建立自交互矩陣

為了找出這14個關鍵因素之間的關系，對專家進行訪談調查，根據專家的意見反饋得出裝配式混凝土建筑推廣制約因素之間的二元關系，得出這些制約因素的自交互矩陣(Structural Self-Interaction Matrix，SSIM). 若列因素對行因素有直接影響，但行因素對列因素無直接影響，則填上W；若列因素對行因素無直接影響，但行因素對列因素有直接影響，則填上X；若列因素與行因素互相直接影響，則填上Y；若列因素對行因素互相無直接影響，則填上Z. 對上述14個關鍵變量建立自相關矩陣，見表3.

表2 裝配式混凝土建筑關鍵制約因素重要度

表3 裝配式混凝土建筑推廣制約因素的SSIM

表4 轉換規(guī)則

3.2 鄰接矩陣和可達矩陣的建立

由ISSM矩陣向鄰接矩陣轉換如表4規(guī)則，得到裝配式混凝土建筑推廣關鍵制約因素的鄰接矩陣A(表5). 計算可達矩陣B(表6)，公式為：

B=(A+I)r=(A+I)r-1≠

(A+I)r-2≠…≠(A+I)

(5)

式中：I為單位矩陣.

3.3 進行制約因素的層級關系分析并建立ISM模型

根據最終的可達矩陣B找出每個因素對應的可達集P和先行集Q，采用原因優(yōu)先- 結果優(yōu)先輪換抽取規(guī)則的結構解釋模型方法確定出各制約因素的層級關系. 通過以上方法構建裝配式混凝土建筑推廣制約因素層級結構，見表7.

為使模型表達的層級結構更清晰，按層級劃分標明因素之間的影響關系. 通過分析可以發(fā)現(xiàn)，14個裝配式混凝土建筑推廣制約因素構成的ISM模型實質上是一個6層級的多級遞階系統(tǒng)，不同層級的各制約因素共同構成了具有一定邏輯關系的因素鏈，各級因素緊密聯(lián)系，下層因素直接或間接影響上層因素，所有制約因素都通過不同的路徑對項目的實施產生影響. 最后，依據鄰接矩陣中各因素間的相互影響關系和各制約因素的層級結構，構建出多級遞階ISM模型(圖1)，得到各制約因素之間的內在聯(lián)系、重要程度等信息.

表5 裝配式混凝土建筑推廣制約因素的鄰接矩陣A

表6 裝配式混凝土建筑推廣制約因素的可達矩陣B

表7 裝配式混凝土建筑推廣制約因素層級結構

1)處于模型底層的制約因素有質量、安全監(jiān)管體系缺失(C14)和標準規(guī)范體系不完善(C16)2個制約因素. 處于底層的因素屬于系統(tǒng)中的決定性因素，直接或間接對上層因素產生影響，是項目實施過程中應當重點關注的關鍵制約因素.

2)處于模型頂層的制約因素有初始成本高(C1)、投資回收期長(C3)和結構設計類型單調(C18)3個因素，處于頂層的因素屬于系統(tǒng)中的直接影響因素，是進行目標管理和控制的最終目標，通常需要依靠約束底層或中間層因素對其進行控制.

3)處于模型中間層(2～5層)的風險因素共有9個：政策執(zhí)行力低(C17)、部品部件標準化、集成度低(C20)、依賴傳統(tǒng)施工方法(C5)、專業(yè)施工隊伍缺乏(C6)、設計- 施工分離(C12)、施工難度較大(C22)、配套產業(yè)鏈不完善(C7)、構件運輸困難(C13)和設計效率低(C21). 處于ISM模型中間層的一般為系統(tǒng)中間接影響因素，即在模型中起傳遞作用，將下層的驅動影響傳遞至上層因素.

4 MICMAC分析

4.1 風險因素MICMAC分類

通過將可達矩陣(表6)轉換成MICMAC圖(圖2)，對這14個制約因素進行分類，MICMAC圖有助于評估裝配式混凝土建筑制約因素的驅動力和依賴性. 一般來說，一個具有更高依賴性的制約因素說明在消除這個制約因素之前，需要解決其他幾個制約因素. 具有更高驅動力的制約因素意味著其消除也解決其他幾個制約因素. 按照先前研究者的分類，制約因素被分為4類. 第一類，驅動力和依賴性都很低的變量稱為自發(fā)變量，它們相對獨立，不易受到其他因素的影響，與系統(tǒng)的關聯(lián)性較小，但對系統(tǒng)可能有很強的作用，在考慮其制約因素時需要進行單獨考慮. 第二類，驅動力低但依賴性高的變量稱為依賴變量，這類變量通常處于ISM模型最頂層且可以通過控制其他變量來控制. 第三類，驅動力和依賴性都高的變量稱為關聯(lián)變量，此類變量一般處于ISM模型的中間層，起到傳遞作用. 第四類，驅動力高但依賴性低的變量稱為驅動變量，此類變量一般處于ISM模型的底層，因為其驅動力較高，有效控制此類變量能夠有效緩解其他變量的直接負面影響.

4.2 ISM-MICMAC結果分析

由以上分析建立ISM-MICMAC分析得到表8，對裝配式混凝土建筑制約因素進行依賴性- 驅動力分析得到如下結論：

1)屬于自發(fā)變量的制約因素有C3(投資回收期長)、C7(配套產業(yè)鏈不完善)、C13(構件運輸困難)和C20(部品部件標準化、集成度低)，自發(fā)變量的依賴性和驅動力都很弱. 重點關注C20，因為C20具有較強的驅動力和較低的依賴性，說明其受少數因素影響，但對上層的因素影響較大.

2)屬于依賴變量的制約因素有C1(初始成本高)、C18(結構設計類型單調)和C21(設計效率低)，屬于此象限的變量一般位于ISM模型最頂層，可以通過控制其他驅動變量來加以控制.

表8 ISM-MICMAC分析

3)裝配式混凝土建筑推廣制約因素中沒有第三類關聯(lián)變量，可以說明其制約裝配式混凝土建筑中沒有關聯(lián)因素，主要是依賴性強- 驅動力弱或者驅動力強- 依賴性弱的因素變量.

4)屬于驅動變量的是C5(依賴傳統(tǒng)施工方法)、C6(專業(yè)施工隊伍缺乏)、C12(設計- 施工分離)、C14(質量、安全監(jiān)管體系缺失)、C16(標準規(guī)范體系不完善)、C17(政策執(zhí)行力低)和C22(施工難度較大)，重點關注C14與C17這2個因素，因為其驅動力最高且一般處于ISM模型的最頂層，通過影響其他變量來對目標問題進行控制. 驅動變量中C5、C6、C12、C22具有較高的驅動力和較高的依賴性，一般位于ISM模型中間層級，起到傳遞作用，將下層影響傳遞至上層因素.

4.3 建議

根據ISM-MICMAC分析結果可得，裝配式混凝土建筑制約因素之間關聯(lián)很大，各因素處于系統(tǒng)不同層級且影響力也是不同的，為了促進裝配式混凝土建筑的推廣，從政府層面和企業(yè)層面提出如下建議.

4.3.1 政府層面

1)對于監(jiān)管體系缺乏的問題，政府應該盡快從裝配式建筑的設計、生產、運輸、施工到驗收制定或完善質量、安全監(jiān)管體系，在整個過程中統(tǒng)一的控制規(guī)范和標準，有利于企業(yè)在實際過程中有據可依.

2)制定全國范圍內裝配式混凝土建筑部品部件通用化、標準化的標準體系，且可以將部品部件拆分為最小單位以進行多樣化拼接，完善標準規(guī)范體系有利于裝配式混凝土構件前期批量生產，減少總的生產成本.

3)完善細化國家和各地方政府相繼出臺的關于推進建筑產業(yè)現(xiàn)代化的相關政策，具體落實到細節(jié)而不是浮于表面.

4.3.2 企業(yè)層面

1)對于投資回收期長及初始成本高的經濟問題，裝配式混凝土建筑的節(jié)能優(yōu)勢主要發(fā)揮在后期運營階段，建設單位應該與承包單位簽訂后期獎勵合同，進行節(jié)能效益分成，使裝配式混凝土建筑在施工過程中真正做到綠色、健康及環(huán)保.

2)對于設計- 施工分離的問題，企業(yè)可以采用EPC承發(fā)包模式(設計采購施工總承包)進行裝配式混凝土建筑建設，避免預制構件施工安裝時尺寸大小等有問題，且將整個項目從設計到施工發(fā)包給同個承包商能使承包企業(yè)避免設計與施工分離所造成的成本浪費.

3)依賴傳統(tǒng)施工方法、專業(yè)隊伍缺乏以及施工難度大是相互影響的，企業(yè)應該加強專業(yè)人才的培養(yǎng)，培養(yǎng)裝配式混凝土建筑拼接安裝的專業(yè)施工隊，克服對傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑施工的依賴，減小施工難度.

5 結論

1)本文從制約裝配式建筑發(fā)展的相關文獻出發(fā)，采用詞云分析技術進行詞頻統(tǒng)計處理，歸納總結出22個制約影響因素，結合專家意見構建出基于經濟、社會意識和市場、信息與知識管理、政府政策、技術及設計方面的多維度裝配式混凝土建筑推廣制約因素指標體系. 然后采用Delphi法對各項指標進行打分，應用MATLAB計算各指標向量間的一致度進行重要性排序，優(yōu)選出14項關鍵影響因素指標.

2)對約簡后的指標體系使用ISM模型進行層級分析，找出了影響裝配式混凝土建筑推廣的直接、間接、根本因素，闡明了裝配式混凝土建筑推廣制約因素的層次結構，厘清了各制約因素之間存在的相互關系. 模型結果顯示初始成本高、投資回收期長和結構設計類型單調是裝配式混凝土建筑制約因素中最直接因素，但更深層制約因素是質量、安全監(jiān)管體系缺失和標準規(guī)范體系不完善.

3)ISM模型分析僅能劃分制約因素間的層級關系，為更深層次探究指標因素間內在的關聯(lián)性，結合MICMAC模型分析驅動力和依賴性，將制約因素分為4類變量. 分析發(fā)現(xiàn)政策執(zhí)行力低雖位于ISM的第二層級，但其驅動力強，在系統(tǒng)中直接影響其他多個因素，屬于根本因素，需要重點關注.

4)政府應該在監(jiān)管、制定標準體系以及出臺扶持政策上落到實處，從頂層設計上對根本性制約因素進行控制；建筑企業(yè)應該發(fā)揮主觀能動性進行成本管控、增加收益，并持續(xù)開展技術創(chuàng)新，推進裝配式混凝土建筑的發(fā)展. 本文從政府層面及企業(yè)層面提出相關建議，以期在政府與建筑企業(yè)協(xié)同推進下，實現(xiàn)建筑業(yè)轉型升級的目標.