李卓潔,沈良峰,劉運澤
(中南林業(yè)科技大學 土木工程學院,湖南 長沙 410004,E-mail:slf535@163.com)
中國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展是改革開放40 年來的重要成果,但其建設過程帶來的環(huán)境污染、固氣體廢棄物排放、生活垃圾等對城市生活環(huán)境造成了較為嚴重的影響,阻礙了城市社會和諧發(fā)展。究其原因,主要是傳統(tǒng)粗放式的建筑生產(chǎn)方式,建筑業(yè)亟待加快轉(zhuǎn)型升級。
1998 年原建設部為全面推動中國住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展成立了住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心,該中心以建筑工業(yè)化為核心重點研究建筑節(jié)能[1,2]。近年來,為解決建筑行業(yè)人口短缺和人工成本上升以及傳統(tǒng)建造方式帶來的環(huán)境污染和資源浪費等日益突顯的問題并達到“四節(jié)一環(huán)保”的要求,我國政府相繼出臺了一系列政策措施扶持建筑工業(yè)化[3]。隨著建筑工業(yè)化的興起,學者們對其進行了廣泛的研究,主要集中在對工業(yè)化建筑各類評價標準[4~7]、環(huán)保節(jié)能[8,9]、技術和管理創(chuàng)新等[10~12]研究上。然而,建筑工業(yè)化作為緩解由于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展所帶來的環(huán)境壓力的重要途徑,其在發(fā)展的過程中存在諸多障礙[13],如建造成本過高、產(chǎn)品標準化與多樣化融合度不足、標準體系和監(jiān)管體系不完善以及公眾認知度不足等。針對設計標準化問題,徐鵬鵬等[13]提出應由政府為主導建立工業(yè)化建筑設計標準體系和以標準化審查為核心的設計審查機制;在成本方面,廖禮平等[14]提出了規(guī)模化生產(chǎn)可以減少構件成本的思想;劉禹[15]在闡述我國建筑工業(yè)化發(fā)展的體制性障礙之后,指出實現(xiàn)建筑工業(yè)化的前提是對相關建筑結構技術進行研究;徐友全等[16]從政府、企業(yè)、行業(yè)、個人等方面提出了促進我國建筑工業(yè)化發(fā)展的建議。
盡管學者們對于目前建筑工業(yè)化存在的一些問題提出了相應對策,但也只是從單一維度或者從局部視角出發(fā),對于城市住區(qū)建筑工業(yè)化的系統(tǒng)發(fā)展研究仍然不足。如何正確引導城市住區(qū)建筑工業(yè)化的整體發(fā)展,使其成為解決城市住區(qū)生態(tài)發(fā)展問題的重要手段,是目前政府和各參與方關注的重點。本文將SWOT-AHP 模型運用于城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略研究,對其進行定性和定量分析,提出城市住區(qū)建筑工業(yè)化的發(fā)展策略,進而為城市住區(qū)工業(yè)化建設以及城市可持續(xù)發(fā)展提供參考。
(1)有利于節(jié)約能源、資源。建筑工業(yè)化在節(jié)約能源、資源上的優(yōu)勢有目共睹,主要表現(xiàn)為電、水、鋼、木材、保溫材料和水泥砂漿等材料的使用較傳統(tǒng)建筑明顯減少,工業(yè)化住宅比傳統(tǒng)住宅具有更好的節(jié)能優(yōu)勢。
(2)有助于改善住區(qū)環(huán)境。建筑工業(yè)化采用特殊的工廠化生產(chǎn)和裝配化的施工方式,減少了現(xiàn)場施工過程的建筑污染物排放、現(xiàn)場揚塵和固體廢棄物的亂置現(xiàn)象,降低了噪聲和運輸損耗,提高了施工質(zhì)量和效率,最終改善了住區(qū)建設環(huán)境、提升了居民生活品質(zhì)。
(3)有利于提高工程建設效率。因工廠化的生產(chǎn)有效避免了自然環(huán)境的影響,標準化的設計和機械化的施工提高了建設效率,縮短了工期;信息化的管理為建筑業(yè)發(fā)展所需要的多重系統(tǒng)提供了交互協(xié)同的平臺和可能,提供了高效和多樣的解決方案,快速解決運營前期出現(xiàn)的問題。
(4)能提高住區(qū)建筑品質(zhì)。預制混凝土構件在工廠生產(chǎn)時融合了先進的生產(chǎn)技術,因此構件尺寸精度更為精確,同時在生產(chǎn)過程中對構件進行檢測,及時剔除不合格的產(chǎn)品;工業(yè)化建筑通過精細化設計,相對減少了后期維修費用,且因其本身具有較好的防火性和耐用性,在抗震、防爆、防洪上具有很好效果,減少了安全隱患,提升了住宅品質(zhì)。
(5)減少全壽命期資金投入。盡管目前工業(yè)化建筑的建設成本較高,但研究項目的資金問題不應只考慮建設期間的投入,還要考慮運營維護的支出和收益。工業(yè)化建筑的耐久性和高品質(zhì)大大減少了運營維護的支出,既節(jié)約了資金占用,又降低了資金成本。因此,從全壽命周期角度考慮工業(yè)化建筑具有更好的經(jīng)濟性與推廣應用價值。
(1)特殊部品、構件標準化程度不足。工業(yè)化建筑主要強調(diào)的是建筑單體、戶型、套型、每個房間甚至每個構件部品的幾何尺寸、做法等方面的標準化。而實際住宅建設過程中,常常會面臨個性化與多樣化的問題,如由于生產(chǎn)設備的限制,特殊尺寸構件在生產(chǎn)上有一定的難度,或是特殊構件在制模過程中受阻,產(chǎn)品兼容性不強等,導致標準化程度不足。
(2)增量成本和運輸成本高。建筑工業(yè)化每一環(huán)節(jié)銜接不順暢,部品構件不能大規(guī)模生產(chǎn);前期研究階段通常需要進行大量的投資;生產(chǎn)環(huán)節(jié)的稅費、運輸過程成型構件的放置要滿足構件尺寸以及重量等要求、建筑施工現(xiàn)場與生產(chǎn)工廠之間的運輸距離、裝配過程的設備和吊裝所產(chǎn)生的費用等,都有可能導致建筑工業(yè)化增量成本偏高。
(3)相應制度和技術體系仍不完善。我國建筑工業(yè)化發(fā)展上取得了一些進步,但一些科學技術難題、相關規(guī)范的制定、政府的扶持方法等仍然缺乏細致的規(guī)劃;地方政府的建筑工業(yè)化的鼓勵政策對于工業(yè)化技術的引導、獎勵力度不足,過于強調(diào)裝配率等相關指標;很多企業(yè)缺乏從系統(tǒng)層面開展建筑工業(yè)化的技術體系研究等。
(4)專業(yè)人才隊伍不足。建筑工業(yè)化每個環(huán)節(jié)對員工提出了較高的綜合素質(zhì)要求,但相應的新型管理、技術人才缺乏。如傳統(tǒng)的工程項目管理人 員缺少工業(yè)化的管理思維,對建筑工業(yè)化的設計、生產(chǎn)、施工流程系統(tǒng)的認識不足;新興技術如BIM技術、3D 打印、VR 技術、物聯(lián)網(wǎng)等在建筑工業(yè)化中具有較大的價值體現(xiàn),但熟練掌握這些技術的從業(yè)人員較少。
(1)生態(tài)文明背景下推行“兩型社會”建設。建設“資源節(jié)約”和“環(huán)境友好”型社會是生態(tài)文明建設的實現(xiàn)方式和表現(xiàn)形態(tài),其目的是要解決能源短缺與人類可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾,逐步形成節(jié)約能源資源和保護生態(tài)環(huán)境的增長方式。而建筑工業(yè)化是城市住區(qū)建設過程中將節(jié)約資源能源和改善生態(tài)環(huán)境兩者完美結合的重要建設手段。
(2)國家政策的大力支持。我國國家層面對于建筑工業(yè)化的發(fā)展給予了較多的政策支持。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》強調(diào)提升城市治理水平,改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量;推廣裝配式建筑和鋼結構建筑;國務院辦公廳《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》,推動建造方式創(chuàng)新,大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結構建筑;不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例?!吨泄仓醒雵鴦赵宏P于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》要求:發(fā)展新型建造方式,完善部品部件標準,實現(xiàn)建筑部品構件實現(xiàn)工廠化生產(chǎn);力爭用約10 年的時間,讓裝配式建筑占新建建筑的比例至30%,這些政策為我國城市住區(qū)建筑工業(yè)化的健康發(fā)展提供了強有力支持。
(3)住建部的有力推動。在國家政策的指導下,住房和城鄉(xiāng)建設部近年也頒布了推動建筑工業(yè)化和綠色建筑的相關舉措,如《住房城鄉(xiāng)建設部建筑節(jié)能與科技司2018 年工作要點》中明確強調(diào)全面實施綠色建筑標準,擴大綠色建筑推廣范圍,力爭到2018 年底,實現(xiàn)城鎮(zhèn)綠色建筑占新建建筑比例40%,充分體現(xiàn)了我國城市建設的綠色發(fā)展理念。
(4)新型城鎮(zhèn)化建設的市場導向。新型城鎮(zhèn)化建設能夠加快我國產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整,是實現(xiàn)經(jīng)濟增長和社會可持續(xù)發(fā)展的重要手段,是將原來粗放的增長轉(zhuǎn)向有品質(zhì)的城市建設,這無疑給建筑工業(yè)化創(chuàng)造了良好的市場導向。
(1)企業(yè)與住戶的認識不足。如開發(fā)商、設計方、生產(chǎn)方、施工方等許多企業(yè)對建筑工業(yè)化持觀望態(tài)度,對建筑產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型認識不足,缺乏技術和生產(chǎn)能力儲備。另外,住戶對工業(yè)化建筑結構的安全性、耐久性、防火性、防腐性存在認識誤區(qū);沒有從全壽命期角度考慮建設成本,直接認為工業(yè)化建筑成本要比傳統(tǒng)建筑成本高,工業(yè)化住宅的“出口”受到影響。
(2)監(jiān)管機制有待完善。預制構件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和現(xiàn)場安裝階段的驗收制度亟需完善;部分企業(yè)自主研發(fā)的工業(yè)化建筑技術體系仍不能滿足標準規(guī)范要求,缺乏充分的實踐檢驗,導致工程存在一定隱患。BIM 技術對于構件生產(chǎn)的監(jiān)管因為缺乏統(tǒng)一的標準,構件編碼唯一性落實困難,難以對整個產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)全面、全過程、全系統(tǒng)的監(jiān)管。
(3)施工技術和管理手段有待提高。我國建筑行業(yè)目前大多數(shù)仍然沿用傳統(tǒng)建造下的管理模式,各階段相應的施工技術仍有待提高,建筑工業(yè)化的科學管理機制尚未建立,相關產(chǎn)業(yè)鏈條的企業(yè)還不能做到協(xié)同一致,缺乏對全過程工作的協(xié)調(diào)和精細管理,一定程度上影響了建筑工業(yè)化的發(fā)展。
(4)產(chǎn)業(yè)鏈完整性和產(chǎn)業(yè)整合能力仍欠缺。建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)鏈主要是指研發(fā)—設計—生產(chǎn)—施工—運營和維護一體化實施的模式,在運營和維護階段所涉及的專業(yè)物流公司、檢測公司、維護所需材料的供應商缺乏協(xié)作統(tǒng)一,且從建筑、結構、機電及內(nèi)裝的全產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術仍沒有集成化,BIM 技術對工業(yè)化建筑產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展還未形成有效的平臺支撐。
通過對城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境進行分析以及對相關文獻的索引、歸納和總結,初步選取需要評價的主要因素,采取調(diào)研訪談形式咨詢高校相關專業(yè)領域?qū)<乙庖姴l(fā)放調(diào)查評分表后,以實現(xiàn)城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略為目標層,優(yōu)勢、劣勢、機遇和威脅作為準則層因素,從環(huán)境、政策、經(jīng)濟、技術、管理等多個維度確定了17 項對建筑工業(yè)化影響較大(即分數(shù)較高)的具體發(fā)展內(nèi)外部因素作為指標層,構造SWOT-AHP 分析模型[17](見表1)。
參照層次分析法中1~9 標度法[18],通過對14名從事建筑領域且具有建筑工業(yè)化豐富經(jīng)驗的專家進行問卷調(diào)查,對影響城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展的SWOT 因素重要性程度進行比較打分,包括高校 學術專家9 名以及從事建筑工業(yè)化企業(yè)(裝配式建筑)的高層管理者5 名,將每個專家打分情況構造相應判斷矩陣(戰(zhàn)略A、優(yōu)勢S、劣勢W、機遇O、威脅T 等判斷矩陣)如表2 所示。
表2 準則層判斷矩陣
利用Yaahp6.0 軟件對每一個判斷矩陣開展一致性檢驗,要求CR<0.1,若是不符合該要求,則請專家重新進行判斷并賦值。判斷矩陣均符合一致性標準后,對SWOT 組間和組內(nèi)因素進行綜合數(shù)據(jù)分析,將14 名專家對各層次因素的賦值進行匯總整理和計算,構造新的判斷矩陣(見表3),經(jīng)計算各判斷矩陣均通過一致性檢驗(見表4),最后計算城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展SWOT 各指標重要性程度(見表5)。
表3 優(yōu)勢組、劣勢組、機遇組和威脅組判斷矩陣
表4 各判斷矩陣的特征值、特征向量及一致性檢驗結果
表5 城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展SWOT 指標重要性程度
從上述分析中可知城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展的主要優(yōu)勢是節(jié)約能源、資源S1和改善住區(qū)環(huán)境S2,重要性程度都為0.1655,在整體因素重要性排序中并列第1 位,說明建筑工業(yè)化對于城市住區(qū)的可持續(xù)建設具有良好條件。優(yōu)勢組中的減少全壽命期資金投入S5、提高工程建設效率S3和提高住區(qū)建筑品質(zhì)S4重要性程度分別0.0708,0.0602,0.0602,整體排序第4 和第5,這表明城市住區(qū)發(fā)展建筑工業(yè)化的各方優(yōu)勢較為明顯;機遇組中,國家政策的大力支持整體O2的重要性程度為0.1199,排序第3,說明現(xiàn)如今在國家的推行下,建筑工業(yè)化勢在必行;劣勢組中重要性程度較高的是特殊部品、構件標準化程度不足W1,重要性程度為0.0316,標準體系的完善是首要解決問題;威脅組因素排序較高的是監(jiān)管機制有待完善T2,重要性程度為0.0316,表明監(jiān)管方面需要加強。
運用四象限坐標法對總優(yōu)勢、總劣勢、總機會和總威脅強度進行計算[18]:
經(jīng)計算,總優(yōu)勢、總劣勢、總機遇、總威脅的強度分別為:S=0.1044,W=0.0267,O=0.045,T=0.0267,即城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略選擇的 影響大小結果是優(yōu)勢組>機遇組>劣勢組=威脅組。以4 個總變量各為半軸,將劣勢軸和威脅軸設為負軸,依次描繪在構成的坐標系中,得到發(fā)展策略四邊形(見圖1),M 為重心坐標為:M(X,Y)=(∑Xi/4,∑Yi/4)=(0.0097,0.0046),反映了4 個因素綜合作用的結果。SO 策略區(qū)域、WO 策略區(qū)域、WT 策略區(qū)域和ST 策略區(qū)域面積分別為0.0023、0.0006、0.0004 和0.0014,說明城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略重點應放在優(yōu)勢與機遇結合的SO 區(qū)域上,ST 區(qū)域次之。
圖1 城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略四邊形
根據(jù)策略四邊形可知,城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展擁有較為樂觀的內(nèi)外發(fā)展環(huán)境,其發(fā)展策略應著重于發(fā)揮優(yōu)勢,抓住機遇,清除威脅。政府應進一步規(guī)劃和制定城市住區(qū)建設的整體性目標,繼續(xù)加強相關政策的引導和監(jiān)管體系的建立,發(fā)揮其外在推動力的作用;企業(yè)應提升內(nèi)在驅(qū)動因素,充分掌握建筑工業(yè)化節(jié)資環(huán)保等優(yōu)勢,把握各項工業(yè)化政策和生態(tài)政策帶來的機遇,以開拓型思路進一步擴大城市住區(qū)工業(yè)化建設規(guī)模,克服企業(yè)自身短板,積極開發(fā)建筑新產(chǎn)品,與政府聯(lián)合共同促進住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展。
通過定性分析可知,建筑工業(yè)化在城市住區(qū)建設發(fā)展中具有較好的優(yōu)勢條件以及良好的發(fā)展機遇,但在其發(fā)展過程依然存在一些問題亟需解決,同時也面臨著許多威脅。定量分析可知城市住區(qū)的建筑工業(yè)化發(fā)展更應側(cè)重引導其優(yōu)勢的發(fā)揮和機遇的把握,加快短板的補充和威脅的清除。因此,本文嘗試從政府和企業(yè)的角度,以政策、法規(guī)、經(jīng)濟、技術和管理5 個維度探討城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展的策略和建議,如圖2 所示。
圖2 城市住區(qū)建筑工業(yè)化的發(fā)展策略
(1)進一步加強政策引導與支持。政府要加強建筑工業(yè)化發(fā)展詳細、系統(tǒng)的政策研究與制定,應從市場引導、技術標準、試點推廣等方面加快制 定配套政策,引導和支持建筑工業(yè)化的全面推進。工業(yè)化建設要與城市生態(tài)建設政策相結合,經(jīng)濟政策方面可從資金補貼、稅費減免、信貸支持、行業(yè)許可等方面給予企業(yè)多種政策鼓勵;應分階段、分地區(qū)、分步驟逐步推進城市住區(qū)建筑工業(yè)化。
(2)完善法律法規(guī),加大監(jiān)管力度。政府應完善關于住區(qū)建設的相關法律法規(guī),讓每一個環(huán)節(jié)的實施都能做到有法可依,同時還要加強監(jiān)管機構的建設,加大監(jiān)管力度。在城市住區(qū)建設過程中,需要完善工業(yè)化建筑的質(zhì)量、安全及驗收制度規(guī)范,按照規(guī)范統(tǒng)籌開展工程建設過程中各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量和安全監(jiān)督檢查。例如在運營階段需要對建筑物設計性能是否符合要求,預制構配件、材料和設備等從原材料的采集—生產(chǎn)—運輸—現(xiàn)場的隱形耗能情況等進行監(jiān)控。在建設過程中要將綠色化進行到底,政府應督促各單位全面落實各項污染防治工作,采取最嚴格的環(huán)境生態(tài)保護制度,提升各企業(yè)的環(huán)境治理能力。
(3)強化資金管理,創(chuàng)新融資模式。建筑工業(yè)化生產(chǎn)方式的關鍵是要聚力提升企業(yè)能力,政府出臺相關經(jīng)濟政策給予企業(yè)支持,企業(yè)自身也應加強資金管理,合理運用資金,加大對人才和設備的資金投入,避免資金的浪費;按照循環(huán)經(jīng)濟的理念和綠色發(fā)展的思路,創(chuàng)新企業(yè)融資模式,提升自身資本運作能力,加快轉(zhuǎn)型升級。
(4)完善技術標準,加快技術集成。企業(yè)應充分發(fā)揮建筑工業(yè)化的優(yōu)勢,重點提升工業(yè)化建筑的性能和品質(zhì),更加關注節(jié)材和再生利用等方面的資訊,努力研發(fā)出更加環(huán)保的施工技術和新型綠色材料。針對建筑標準化,建筑企業(yè)需要總結國內(nèi)外 的經(jīng)驗,制定出契合企業(yè)自身的標準體系,加強技術研發(fā),盡早突破相關技術瓶頸,盡可能地采用先進、適宜的技術、工藝和設備。同時,城市住區(qū)的建設要有整體的環(huán)保意識,需結合多元的住區(qū)環(huán)境,以生態(tài)保護為前提,要與踐行資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的綠色產(chǎn)業(yè)合作,包括開發(fā)新的生產(chǎn)工藝、降低污染物排放及凈化治理;強化城市住區(qū)建設可再生能源資源應用;推進“互聯(lián)網(wǎng)”技術在住區(qū)工業(yè)化建設全過程節(jié)能監(jiān)管和運行維護的使用等;與高校、科研隊伍合作,將工業(yè)化技術、綠色建設技術、智能化技術與住區(qū)生態(tài)建設等技術深度融合,提升住區(qū)建筑的舒適性、潮流性和可持續(xù)性,創(chuàng)建高質(zhì)量的居住環(huán)境,提升住區(qū)整體綠色水平,滿足新時期住戶的居住要求。
(5)加快管理模式創(chuàng)新。企業(yè)應引進和學習國外相關企業(yè)的管理技術,研究出適合我國城市住區(qū)建筑工業(yè)化的管理體系。我國建筑工業(yè)化推行的EPC 工程總承包管理模式在優(yōu)化資源配置、專業(yè)化服務、設計主導以及信息集成等方面具有明顯優(yōu)勢。隨著建筑工業(yè)化快速發(fā)展,眾多企業(yè)根據(jù)自身企業(yè)特色創(chuàng)建了“EPC+”的衍生管理模式,提高了企業(yè)競爭力。在“互聯(lián)網(wǎng)+”潮流下,可考慮將“EPC+”管理模式與BIM 一體化信息管理平臺、大數(shù)據(jù)平臺等相結合,采用現(xiàn)代科技的管理方法和信息技術等手段來整合資源、優(yōu)化資源配置,最終實現(xiàn)工程項目標準化、精細化、信息化管理。
本文將SWOT-AHP 分析應用于城市住區(qū)建筑工業(yè)化發(fā)展策略研究,提高了用單一的SWOT 定性分析法研究的可靠性和科學性,發(fā)揮了定性分析和定量評價的優(yōu)勢。政府可以依據(jù)判定結果來決定城市住區(qū)工業(yè)化發(fā)展策略的重心和對住區(qū)工業(yè)化建設發(fā)展的支持力度,做到循因施策,對政府主導城市住區(qū)建設顯得尤為重要;建筑企業(yè)可以更好地掌握建筑工業(yè)化的優(yōu)勢,抓住機遇快速完成轉(zhuǎn)型升級,搶占市場高地,進而推動城市住區(qū)建設的可持續(xù)發(fā)展。但由于層次分析法的專家打分會具有一定的主觀性,且選取專家人數(shù)較少,都會影響分析結果,后續(xù)研究將會對主觀性問題進一步改進。