劉猛銳，孫 嶠，夏洪春

(大連大學 建筑工程學院， 遼寧 大連 116622)

目前，我國正在積極推廣以裝配式建筑為代表的建筑產業(yè)現代化，國務院及住建部等政府部門出臺了一系列政策文件和發(fā)展目標推動其發(fā)展。國務院辦公廳轉發(fā)的國辦函[2019]92號《關于完善質量保障體系提升建筑工程品質指導意見》中明確提出，大力發(fā)展裝配式建筑，推進綠色施工，通過先進技術和科學管理，降低施工過程對環(huán)境的不利影響；住建部印發(fā)的建科[2017]77號《“十三五”裝配式建筑行動方案》進一步明確階段性工作目標，到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上。在此政策環(huán)境背景下，裝配式建筑總體處于一個良好的發(fā)展環(huán)境中并呈現快速發(fā)展的態(tài)勢，但行業(yè)整體水平仍有待提升。由于裝配式建筑建造分布于構件生產、運輸、現場裝配等多個不同區(qū)域且各區(qū)域作業(yè)可同時進行，其建造過程中所需的預制構件、人力、機械設備等建造資源也需在生產、運輸、裝配等多個作業(yè)空間(簡稱“多空間”)進行調度，即裝配式建筑的調度具有生產、運輸、裝配多空間性，從而導致裝配式建筑在項目調度關鍵節(jié)點上與傳統(tǒng)現澆建筑存在諸多不兼容之處，更易受到來自不同空間因素的影響。因此，為了有效推進裝配式建筑的發(fā)展，亟需找出存在于裝配式建筑項目調度中各空間的影響因素以及各影響因素相互之間的關聯關系。

近年來學術界和行業(yè)均對裝配式建筑項目調度問題展開積極的研究和探討，并取得了豐碩的研究成果，例如陳偉等[1]研究裝配式建筑分布于各作業(yè)空間的建造資源協(xié)同機理，提出了基于時間軸多維作業(yè)調度空間降維處理技術、信息共享下多維作業(yè)空間資源調度協(xié)同技術、現場裝配作業(yè)空間最優(yōu)資源線確定技術，建立了裝配式建筑工程資源調度方法并進行實證分析；吳昊[2]將裝配式建筑的施工特征與制造業(yè)的生產特點進行對比，通過討論裝配式住宅項目調度過程中的約束條件，考慮了施工中不確定因素對工期造成的影響，提出了基于差分進化的改進粒子群算法(Differential Evolution Particle Swarm Optimization，DEPSO)，建立了以項目工期最優(yōu)和魯棒性最大為目標的進度優(yōu)化模型，并證明了DEPSO在求解工期不確定條件下裝配式住宅項目進度優(yōu)化問題中具有合理高效、魯棒性強的優(yōu)點；Liu[3]等為解決在有限的工作場所和存儲區(qū)域，同時制造多個相應項目的大型和重型工程系統(tǒng)或部件，提出了一種雙層多項目調度框架，用于優(yōu)化資源分配決策和最小化多個預制工程之間的資源依賴關系；高德生等[4]從供應鏈管理角度出發(fā)構建了裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展 (Fuzzy Cognitive Map，FCM) 模型，從可持續(xù)發(fā)展速度和效果兩個方面分析了關鍵供應鏈管理行為對裝配式建筑可持續(xù)競爭優(yōu)勢的影響機理。

以上探討從宏觀角度對裝配式建筑項目的協(xié)調調度、調度的算法優(yōu)化、項目調度的模式及項目調度數量方面進行了深入研究，梳理出目前我國裝配式建筑存在的諸多問題并提出了相應的解決方法及措施，對推動我國裝配式建筑穩(wěn)步發(fā)展具有重要借鑒意義。但尚缺少針對裝配式建筑多空間調度過程中影響因素間作用機理的研究，尤其缺少對因裝配式建筑項目生產、運輸、裝配多空間調度的特殊性所引起的調度問題的研究。

鑒于此，本文結合裝配式建筑項目調度過程中具體影響因素，從空間角度出發(fā)，對裝配式建筑項目多空間調度下的影響因素進行識別，基于解釋結構模型(Interpretative Structural Modeling，ISM)對各影響因素進行層級結構梳理，并借助交叉影響矩陣相乘法(Matrices Impacts Croises-Multiplication Appliance Classement， MICMAC)對存在于各空間的影響因素進行驅動力 - 依賴性分析，以期揭示各因素之間的相互作用機理，進而為我國裝配式建筑項目調度的發(fā)展提供管理和決策支持。

1 主要影響因素識別

為客觀有效地辨識出裝配式建筑多空間項目調度的影響因素，綜合考慮研究對象特點及研究方法的可操作性，本研究采用文獻研究、現場調研、問卷調查3種方式對影響因素進行辨識。首先，基于文獻研究法和現場調研法初步識別出與裝配式建筑多空間調度相關的影響因素[5～11]，然后基于問卷調查數據對初步識別的影響因素進行因子分析，提煉出關鍵影響因素。

1.1 影響因素選取

通過CNKI、萬方數據庫、Web of Science等數據平臺檢索“裝配式建筑調度”“工業(yè)化建筑調度”“項目調度”等關鍵詞，檢索出近三年相關文獻245篇，依據與本文研究主題的相關性，對涉及“裝配建筑空間調度、多空間協(xié)調調度、多空間資源協(xié)調調度”等空間調度問題研究的文獻進行篩選甄別，最終確定其中136篇為有效文獻。根據調度作業(yè)活動發(fā)生的空間，初步識別出對裝配式建筑生產空間、運輸空間、裝配空間調度及組織協(xié)調四個方面產生重要影響的20個因素，如表1所示。

表1 影響因素初步識別清單

基于初步識別的20個影響因素，對典型的裝配式建筑在建項目的項目經理、各部門部長及監(jiān)理人員展開現場調研，對初步識別的20個影響因素按含義相近原則進行二次優(yōu)化，例如：將“信息化管理”調整為“信息技術應用”，將“總承包的協(xié)調管理”調整為“總承包管理水平”等。對初步識別的20個影響因素二次優(yōu)化后按照生產空間、運輸空間、裝配空間及組織協(xié)調四個方面進行歸類，如圖1所示。

圖1 初步識別影響因素分類

1.2 數據來源及分析

由于裝配式建筑項目調度問題因空間不同而存在差異性，圖1中所初步識別出的四個方面20個影響因素對裝配式建筑項目調度的影響程度及關聯性亦不盡相同。為了進一步聚焦裝配式建筑調度管理中的核心問題，利用李克特5級量表法設計調查問卷，對圖1中初步識別的20個影響因素實施重要性篩查。問卷設計中，“1”表示不太影響，“2”表示一般影響，“3”表示較大影響，“4”表示影響，“5”表示非常影響。調查問卷主要采用紙質和電子問卷兩種形式，以裝配式建筑一線工作人員或從事裝配式建筑研究的科研人員為調查對象。調查過程中借助大量校友及電子郵箱、微信等互聯網平臺擴大發(fā)放規(guī)模，并保證問卷調查的準確性。本次問卷共計發(fā)放問卷360份，去除評分有明顯規(guī)律、沒有接觸過裝配式建筑等無效問卷，最終回收有效問卷296份，有效回收率為82.2%，有效問卷接受調查人員基本信息如表2所示。

1.3 調查問卷信度、效度檢驗

為檢驗圖1中初步識別的影響因素在本研究中的有效性以及調查問卷設置的可靠性，利用SPSS 23.0軟件對296份有效問卷進行信度和效度檢驗，計算結果如表3所示。由表3可知，信度系數Cronback’sα為0.866>0.7，說明調查問卷信度較高，題項設置良好；效度系數KMO值為0.893>0.5，巴特利特球形度檢驗為0.000，說明所識別的影響因素統(tǒng)計量相關性較強，比較適合進行因子分析，且所有測量指標聚焦為5個特征值大于1的有效因子，說明因素之間具有較好的會聚有效性。

表2 有效問卷接受調查人員基本信息

表3 信效度檢驗值

為了進一步驗證所識別影響因素的相關性和一致性，對影響因素的總體相關性進行CITC檢驗，并將CITC>0.3作為Cronback’sα信度檢驗補充條件，通過CITC檢驗的因素，說明其相關性較高，檢驗結果如表4所示。由表4可知，初步識別的20個影響因素中，有14個影響因素總體相關系數CITC>0.3，即其具有較高的相關性和一致性，通過了信度檢驗。

下文將選取表4中通過信效度檢驗的14個因素作為裝配式建筑多空間調度的關鍵影響因素，開展后續(xù)研究。重新整理排序的14個關鍵影響因素與裝配式建筑多空間調度的關系如圖2所示。

表4 總體相關系數CITC檢驗

圖2 裝配式建筑多空間調度關鍵影響因素

2 影響因素層級結構分析

基于前文識別出的14個關鍵影響因素，本節(jié)將利用解釋結構模型(ISM)對裝配式建筑多空間調度下的關鍵影響因素進行層級結構分析。

圖3 層級結構分析基本流程

ISM作為分析復雜社會經濟系統(tǒng)結構問題而開發(fā)的一種方法，具有將系統(tǒng)中眾多因素復雜、紊亂關系結構化，以清晰、多級遞階的結構形式呈現的優(yōu)點，能夠實現對系統(tǒng)中諸因素的互動關系及關聯機理進行揭示[12]。本文擬采用如圖3所示的基本流程構建裝配式建筑多空間調度14個關鍵影響因素間的層級結構，以進行層級結構分析。

2.1 判定因素間二元關系

ISM模型的準確性很大程度上取決于專家的判斷，因此本文邀請具有15年以上相關專業(yè)工作經驗的高校教授、設計院高級工程師、施工單位總工組成ISM專家小組，其中高校教授占43%、設計院高級工程師占28%、施工單位總工占29%。由ISM專家小組對影響因素之間二元關系進行判定，為量化二元關系判定基準，設置閾值為75%，即有不少于75%的專家判定某兩個影響因素之間存在二元關系，則其二元關系成立。將判定結果進行匯總，對存在異議的部分進行再討論，經3輪討論之后，專家們達成一致意見，得出各影響因素之間的二元關系結果。

2.2 構建鄰接矩陣

根據ISM專家小組判定的二元關系結果，構建如下所示的裝配式建筑多空間調度影響因素的鄰接矩陣A：

2.3 計算可達矩陣

可達矩陣是以方陣形式表示系統(tǒng)內部各要素之間的可達關系，進而反映裝配式建筑多空間調度14個關鍵影響因素的直接、間接影響。鄰接矩陣與可達矩陣均為符合布爾代數運算規(guī)則的n×n階0-1矩陣，當(A+I)n=…=(A+I)r+1=(A+I)r≠(A+I)r-1≠(A+I)r-2≠…≠(A+I)3≠(A+I)2≠(A+I)得到可達矩陣M。其中，I為與A同階次單位矩陣，r為最大傳遞次數。本文對構建的鄰接矩陣進行運算求得可達矩陣M=(A+I)4=(A+I)3≠(A+I)2≠(A+I)，結果如下：

2.4 構建ISM結構模型

構建ISM結構模型是對裝配式建筑多空間項目調度影響因素所處層次進行結構化梳理。首先根據可達矩陣M按以下定義確定各影響因素關系集合：可達集R(Si)為可達矩陣M行元素為“1”的列的集合，先行集A(Si)為可達矩陣M列元素為“1”的行的集合，共同集C(Si)為R(Si)與A(Si)交集即C(Si)=R(Si)∩A(Si)，得出裝配式建筑多空間調度各關鍵影響因素關系集合如表5所示。

表5 關鍵影響因素關系集合

其次，在可達矩陣M中尋找只受其他因素影響而不影響其他因素的因素并將其抽取，該類因素所構成的集合為終止集E(Si)即C(Si)=R(Si)的因素。依此規(guī)則依次逐層抽取終止集要素，并完成層級結構劃分，層級結構劃分結果如表6所示。

根據表6劃分的層級結構及可達矩陣M中各影響因素間的相互關系，構建出裝配式建筑多空間調度影響因素ISM結構模型，如圖4所示。為更加清晰地表達層級結構，模型中簡化了可達矩陣的越級二元關系，只考慮影響因素同級之間的二元關系。

表6 層級結構劃分

圖4 影響因素ISM結構模型

2.5 ISM層級結構分析

通過構建ISM結構模型對裝配式建筑多空間調度影響因素所處層級進行了結構化梳理，對其層級結構進一步分析可知：

(1)處于最底層的信息技術應用S11和總承包管理水平S13從深層次直接或間接地影響其余各項因素，是裝配式建筑多空間項目調度過程中需首要關注的根本影響因素。

(2)處于中間層(第2～6層)的10個影響因素是間接影響因素，通常將底層影響因素的作用傳遞給頂層影響因素。

(3)處于最頂層的配送方案S6和車型選用S7是裝配式建筑多空間調度最直接的影響因素，同時也是最終要關注的因素。這兩個因素產生的問題通常需要通過解決中間層和底層因素的問題而最終得以解決。

3 影響因素的驅動力和依賴性分析

為進一步明確多空間調度過程中各影響因素的作用機理，使問題呈現更加清晰，在ISM層級結構分析定性辨識出各影響因素之間相互作用關系的基礎上，還需對多空間調度過程中各影響因素的驅動力和依賴性進行定量分析。本文采用交叉影響矩陣相乘法(MICMAC)，通過定性與定量相結合的方式明晰各影響因素的作用機理，使改進措施做到有的放矢。

3.1 MICMAC分析原理簡介

MICMAC分析的核心思想是將影響因素按照依賴性和驅動力的不同，分成自治簇Ⅰ、依賴簇Ⅱ、聯動簇Ⅲ和獨立簇Ⅳ四類[13]，從而幫助找到裝配式建筑多空間項目調度管理的切入點，為解決問題提出有針對性的改進策略。各影響因素的驅動力和依賴性可分別通過可達矩陣元素的行求和與列求和得到。一般來說，驅動力較高的影響因素意味著大量其他問題可以通過它的問題的解決而被解決，而依賴性較高的影響因素則意味著需要先解決大量其他問題，才能將它的問題解決。

3.2 影響因素MICMAC分析

根據可達矩陣M中各元素的行求和與列求和，對14個關鍵影響因素進行分類，如圖5所示。

圖5 影響因素MICMAC分析

由圖5可知，裝配式建筑多空間項目調度影響因素主要分布于自治簇Ⅰ、依賴簇Ⅱ和獨立簇Ⅳ三類中，聯動簇未有影響因素存在。進一步分析可知：

(1)自治簇Ⅰ包含生產工人技能水平S4、構件廠選擇S5和施工人員技能水平S9，這3個因素相對獨立客觀，從ISM結構模型中也可以看出該類因素均為間接影響因素中不受其他因素影響的因素，與其他因素關聯較少。

(2)依賴簇Ⅱ包括預制生產管理S3、配送方案S6、車型選用S7、裝配施工管理S8、施工現場設計S10和協(xié)調分包管理S12，主要為直接因素以及受其他因素影響較大的間接因素，其依賴性較強，均處于ISM結構模型(圖4)上部。從ISM結構模型以及MICMAC分析中可以看出其中配送方案S6和車型選用S7依賴性最強，受到生產空間、裝配空間的諸多因素影響。配送方案S6要對預制構件的運距和運量進行科學合理規(guī)劃，涉及運輸路線的踏勘規(guī)劃、車輛組織、運輸方式選擇以及預制構件運輸應急預案等多個方面，而這些方面直接受到預制生產管理S3、構件廠選擇S5、施工現場設計S10等因素影響。因此制定科學合理的配送方案S6是整個裝配式建筑多空間項目調度管理的關鍵。對于裝配式建筑預制構件的車型選用S7，由于裝配式建筑預制構件短距離運輸，目前我國主要采用公路運輸的方式進行預制構件的配送。然而裝配式建筑的預制構件相較于制造業(yè)產品零部件，通常體量較大、異形構件較多，因此車型選用S7需根據具體預制構件類型選擇，如墻板和樓梯通常采用構件專用運輸車，而疊合板則采用隨車起重運輸車。車型選用S7從預制構件運輸的安全、載重、裝卸效率等方面直接影響多空間項目的調度管理。

(3)獨立簇Ⅳ包括設計協(xié)調管理S1、深化設計S2、信息技術應用S11、總承包管理水平S13、資源約束S14，這些因素通常對其他因素產生影響，其驅動力較強，主要為根本因素以及對其他因素產生較大影響的間接因素，均處于ISM結構模型的下部，其中信息技術應用S11、總承包管理水平S13是影響裝配式建筑多空間調度的根本因素，其驅動力最強。對這些因素予以足夠的重視能夠很大程度緩解其他因素對整個多空間調度系統(tǒng)的負面影響。然而裝配式預制構件配送的特殊性，其配送形式與制造業(yè)和零售業(yè)的物流配送形式均有所不同，其既有應急物流時間上的高要求性，又有零售物流短距離運輸特性，進而使得裝配式預制構件的配送比一般鋼筋、商品混凝土、加氣混凝土砌塊等建筑材料要復雜，對多空間供應的協(xié)同工作能力提出了更高要求，主要體現在要求配送信息共享、保證配送準時和樹立成本與效率意識。因此，深入的信息技術應用S11在裝配式建筑多空間項目調度管理過程中顯得尤為重要。而總承包管理在多空間項目調度系統(tǒng)中承擔著對資金、人員、設備等資源與各空間參與主體進行調配、協(xié)調的作用，總承包管理水平S13從根源上影響各空間協(xié)調運行。因此，在裝配式建筑多空間項目調度管理中應該重點把控這些影響因子。

4 啟示建議

根據以上ISM結構模型和MICMAC分析對裝配式建筑多空間項目調度影響因素進行梳理和探討，可得到以下幾方面啟示進而采取相應的改進措施：

(1)裝配式建筑具有多空間調度的特性，預制構件配送不同于商品混凝土，從供應鏈管理角度來看，當預制構件的標準化、模數化達到一定程度其運輸方式將會更加靈活多樣，運距和運量也將隨之質變，預制構件運輸作為裝配式建筑整個建造流程的重要一環(huán)，其重要性不容忽視。隨著行業(yè)進一步深入發(fā)展，單個構件廠需要為多個施工現場供應預制構件，這時各項目之間預制構件的種類及裝車順序之間便會產生沖突。要準確面對多個項目單靠人工管理已無法勝任，而現代智能算法求解速度快、精確度高的優(yōu)勢愈發(fā)明顯。利用智能算法對問題進行計算，得出最佳配送方案S7，并融入供應鏈管理機制，利用物聯網技術加強生產空間、運輸空間和裝配空間之間信息共享、溝通交流以提升供應鏈上三個空間的協(xié)作水平[14]。因此，裝配式建筑項目調度首先要擺脫傳統(tǒng)現澆建筑項目調度“重現場，輕配送”的思想，重視智能算法與物聯網技術在裝配式建筑調度中的應用，以實現預制構件準確高效的配送。

(2)從ISM結構模型可以看出，間接影響因素設計協(xié)調管理S1、裝配施工管理S8、預制生產管理S3與各空間(生產、運輸、裝配)中的影響因素之間關系密切且三者之間層層遞進在整個多空間調度過程中起著承前啟后的作用。所以，隨著建造方式的改變，對于裝配式建筑的調度管理，空間上，應從傳統(tǒng)重視施工現場的調度轉為對生產、運輸、裝配等多空間進行協(xié)調調度；時間上，裝配建筑項目調度管理也應從施工階段提前至設計階段。

(3)隨著現代管理方法與信息傳遞手段的不斷發(fā)展，裝配式建筑多空間調度管理應摒棄各空間“各自為政”的調度方式，深入廣泛地利用信息技術解決多空間協(xié)調工作問題，保障各空間調度信息共享，并結合裝配式建筑多空間調度的實際工程特點采用合適的總承包管理模式，從多空間、整體性的角度進行裝配式建筑多空間項目調度管理，以達到多空間調度整體最優(yōu)的效果。

5 結 語

本文在文獻研究的基礎上通過現場調研和調查問卷辨識出14個影響裝配式建筑多空間調度的關鍵因素，運用ISM技術構建了各空間影響因素的層級結構模型，并通過MICMAC對各影響因素的驅動力和依賴性進行分析，探究了裝配式建筑項目調度各空間影響因素的關聯機理。研究結果表明：信息技術應用S11與總承包管理水平S13是優(yōu)化裝配式建筑多空間項目調度的深層次影響因素，對其他因素有較強的影響，驅動力較強；而配送方案S6與車型選用S7是直接影響因素并受其他因素影響較大，依賴性較強。從裝配式建筑多空間調度的特殊性出發(fā)，可對預制構件運輸和調度方式方面進行調度節(jié)點優(yōu)化，以期提升裝配式建筑項目調度管理水平。