郭 平, 高 明, 李玉鳳, 任康飛

(青島理工大學(xué)管理工程學(xué)院,山東 青島266520)

0 引 言

裝配式建筑是由在工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件通過生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑。裝配式建筑是對(duì)傳統(tǒng)建筑方式的重大變革,是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措,有利于推動(dòng)綠色建筑發(fā)展、促進(jìn)節(jié)能減排,有利于解決我國勞動(dòng)力緊缺、人工成本高的問題,有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合,推動(dòng)我國的建筑工業(yè)化水平。因此,明確并不斷提高裝配式建筑綜合效益,對(duì)提升建設(shè)單位的支持意愿和參與積極性,促進(jìn)裝配式建筑的市場(chǎng)占有率有重要意義。

Wahid Ferdous,Yu Bai,et al[1]認(rèn)為預(yù)制模塊在復(fù)雜環(huán)境狀況下會(huì)表現(xiàn)出良好的性能,具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。陳艷、王宇[2]等從裝配式建筑成本增量和成本節(jié)約量分析了裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)效益。李麗紅[3]等在裝配式建筑價(jià)格補(bǔ)償系統(tǒng)基礎(chǔ)上,通過現(xiàn)金流入、現(xiàn)金流出分析了裝配式建筑經(jīng)濟(jì)效益。廖賜平[4]運(yùn)用三角模糊數(shù)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,為裝配式建筑綠色度提升提供了依據(jù)。王娟[5]運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)贛州市某綠色建筑進(jìn)行了效益評(píng)估及敏感性分析并描述了各因素相互作用關(guān)系。由此可見,目前裝配式建筑研究較多,但是綜合效益研究較少,同時(shí)現(xiàn)有研究也存在重復(fù)分類、指標(biāo)交叉、量化指標(biāo)較少等不足之處,尚需要對(duì)其進(jìn)行深入的研究分析。

綜上,結(jié)合裝配式建筑特點(diǎn)構(gòu)建綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,運(yùn)用C-OWA算子賦權(quán),建立物元可拓模型,解決定性和定量指標(biāo)兼容性,計(jì)算各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度并確定其隸屬等級(jí),并以實(shí)際案例進(jìn)行驗(yàn)證,證明模型可靠性,為裝配式建筑綜合效益提升提供依據(jù)。

1 裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)選取原則

裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建要符合全面性、科學(xué)性、可操作性原則。因此,選取指標(biāo)時(shí)要從裝配式建筑綜合效益的全局出發(fā),遵循科學(xué)量化的原則,結(jié)合工程實(shí)際案例,使指標(biāo)體系能夠全面、科學(xué)的反映裝配式建筑綜合效益。

1.2 指標(biāo)體系的構(gòu)建

通過文獻(xiàn)研究、小組討論、問卷調(diào)查及專家訪談的方法,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行匯總分析,最終確定了裝配式建筑綜合效益的14個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),并形成了三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

表1 裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 裝配式建筑項(xiàng)目綜合效益評(píng)價(jià)模型研究

2.1 基于C-OWA算子確定指標(biāo)權(quán)重

運(yùn)用C-OWA算子確定指標(biāo)權(quán)重的步驟如下:

1)邀請(qǐng)n位從事裝配式建筑研究的專家及參與裝配式建筑項(xiàng)目建設(shè)的管理者,根據(jù)同一層次評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行打分(十分制打分)[6],構(gòu)成原始數(shù)據(jù)集,用A=｛a1,a2,…,a j,…,a n｝表示,將原始數(shù)據(jù)集從大到小降序處理,并從0開始重新編號(hào),得到新數(shù)據(jù)集B=｛b0,b1,…,b j,…,b n-1｝,其 中b0≥b1≥b2≥…≥b j≥…≥b n-1。

2)數(shù)據(jù)集B中b j的加權(quán)權(quán)重ωj+1可 通過組合數(shù)確定,其中n為專家數(shù),,則

式中:c jn-1為在n-1個(gè)數(shù)據(jù)中選取j個(gè)數(shù)據(jù)后的組合數(shù),j=0,1,2,…,n-1,ωj+1∈［0,1］。

3)用加權(quán)權(quán)重ωj+1對(duì)數(shù)據(jù)集B進(jìn)行加權(quán)處理,得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的絕對(duì)值權(quán)重,則

式中:i=1,2,…,m(m表示指標(biāo)因素的個(gè)數(shù))。

4)將各指標(biāo)絕對(duì)值權(quán)重進(jìn)行歸一化處理,可得各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重

式中:i=1,2,…,m

通過以上4步,即可得到各指標(biāo)權(quán)重。

2.2 綜合效益物元可拓評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

物元可拓評(píng)價(jià)模型可以用來解決多因子評(píng)價(jià)中定性和定量物元不相容問題,將評(píng)價(jià)指標(biāo)由固定值轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)間值[7],使得評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于評(píng)價(jià)集合的隸屬度計(jì)算更具準(zhǔn)確性、客觀性。當(dāng)應(yīng)用于裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)問題時(shí),其具體運(yùn)行步驟如下。

1)待評(píng)價(jià)物元確定。將裝配式建筑綜合效益記為事件A,其特征指標(biāo)集記為C=［c1,c2,…,c n］,各特征對(duì)應(yīng)量化值為V=［ν1,ν2,…,νn］,則稱R=（P,c,ν）為事件A的基本元,簡(jiǎn)稱物元,表述為:

式中:R i（i=1,2,…,n）為R的分物元,R0為待評(píng)物元,P0為待評(píng)對(duì)象。

2)經(jīng)典域、節(jié)域確定。由評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)及其在各標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)下標(biāo)準(zhǔn)量值范圍組成的物元矩陣稱為經(jīng)典域R j,則

式中:P j表示第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí),νjn表示P j關(guān)于指標(biāo)c n的取值范圍,（ajn,b jn,）為在j等級(jí)下經(jīng)典域取值上下限。

由評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)及其拓展的所有值取值范圍組成的物元矩陣稱為節(jié)域R P,則

式中:P表示全部評(píng)價(jià)等級(jí),（aPn,b Pn,）表示各指標(biāo)在各經(jīng)典域取值上下限范圍的集合,即節(jié)域取值范圍。

3)等級(jí)域確定。通過將裝配式建筑綜合效益等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí),定義效益等級(jí)域G=G j=｛G1,G2,G3,G4,G5｝,依 次 為G=｛低,較低,中,較高,高｝,并在對(duì)裝配式建筑深入分析的基礎(chǔ)上確定經(jīng)典域、節(jié)域的取值上下限,如表2所示。

表2 效益等級(jí)劃分

4)關(guān)聯(lián)度函數(shù)及關(guān)聯(lián)度確定。關(guān)聯(lián)度反映裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果與某評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)系的隸屬度強(qiáng)度。在建立關(guān)聯(lián)度函數(shù)之前,首先確定指標(biāo)量化值νi與經(jīng)典域區(qū)間（aji,b ji,）之間的距ρ（νi,νji）和 與 節(jié) 域 區(qū) 間（aPi,b Pi,）之 間 的 距ρ（νi,νpi）,計(jì)算如下。

在定義距的基礎(chǔ)上,確定待評(píng)物元關(guān)于各等級(jí)的關(guān)聯(lián)度函數(shù)如下:

式中:k j（νi）表示某評(píng)價(jià)物元符合某等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物元的隸屬程度。

5)評(píng)價(jià)等級(jí)確定。綜合關(guān)聯(lián)度公式如下:

式中:ωi表示各指標(biāo)權(quán)重,k i表示各指標(biāo)相對(duì)于等級(jí)j的綜合關(guān)聯(lián)度。

K i表示被評(píng)對(duì)象與相應(yīng)等級(jí)隸屬程度。當(dāng)K i＞0時(shí),表示評(píng)價(jià)對(duì)象符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象要求的程度,屬于該等級(jí);當(dāng)K i≤0時(shí),表示評(píng)價(jià)對(duì)象不符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象要求的程度,不屬于該等級(jí)。

3 實(shí)例研究

3.1 項(xiàng)目概況

為驗(yàn)證評(píng)價(jià)模型的有效性,以山東日照市山鋼龍樾裝配式混凝土建筑項(xiàng)目為例進(jìn)行綜合效益評(píng)估。該項(xiàng)目A13地塊采用裝配式技術(shù)建造技術(shù),符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工的產(chǎn)業(yè)化建筑基本特征,包含10棟住宅樓(地上11層,地下2層)、底商、幼兒園及地下車庫等業(yè)態(tài),項(xiàng)目裝配率50%,預(yù)制構(gòu)件包括疊合樓板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯板、輕質(zhì)墻板等。從項(xiàng)目資料獲知,項(xiàng)目建設(shè)周期為18個(gè)月,總建筑面積149325㎡,其中地上建筑面積122924.48㎡,地下建筑面積26400.52㎡。選取6名從事或研究裝配式建筑方面的專家對(duì)該項(xiàng)目綜合效益進(jìn)行評(píng)分,然后對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,得到該裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.2 指標(biāo)權(quán)重量化

通過采用基于組合數(shù)的有序加權(quán)平均COWA(Combination Ordered Weighted Averaging)算子,對(duì)專家賦值權(quán)重進(jìn)行有序加權(quán),從而得到裝配式建筑綜合效益各指標(biāo)量化權(quán)重。針對(duì)該項(xiàng)目組建專家小組共計(jì)6人,并發(fā)放問卷,請(qǐng)其對(duì)該裝配式項(xiàng)目綜合效益各級(jí)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行十分制打分,對(duì)4個(gè)二級(jí)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果,如表3所示。

表3 二級(jí)指標(biāo)專家評(píng)分

對(duì)指標(biāo)C11的專家評(píng)分結(jié)果進(jìn)行降序處理[8],可得到新的數(shù)集(10.0,10.0,9.5,8.0,7.5,7.0),根據(jù)式(1)求得數(shù)集各數(shù)據(jù)賦權(quán)權(quán)重ωj+1=(0.03125,0.15625,0.3125,0.3125,0.15625,0.03125),則指標(biāo)C11的絕對(duì)權(quán)重0.15625,0.3125,0.3125,0.15625,0.03125]·[10.0,10.0,9.5,8.0,7.5,7.0]Τ=8.734。同理可得剩余各指標(biāo)絕對(duì)權(quán)重734,~ω14=9.000,因此可得C11-C14各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重同理,重復(fù)上述步驟,可計(jì)算得出其他一級(jí)、二級(jí)指標(biāo)量化值,裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重分配如表4所示。

表4 裝配式建筑綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重量化系數(shù)

3.3 綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)物元可拓評(píng)價(jià)模型構(gòu)建方法,并參考《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50378-2019)和《工業(yè)化建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GBT51129-2015)確定經(jīng)典域和節(jié)域[9]。由式(7)-(10)可計(jì)算出各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度,并根據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則,確定該指標(biāo)所屬效益等級(jí),見表5。

表5 指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及效益等級(jí)

?

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果及建議

由表4可以看出,裝配式建筑經(jīng)濟(jì)效益權(quán)重占比最高,為0.3938;環(huán)境效益權(quán)重占比次之,為0.3200;社會(huì)效益占比最少,為0.2862。通過COWA算子及物元可拓評(píng)價(jià),得到表5的關(guān)聯(lián)度匹配結(jié)果及隸屬等級(jí)劃分,可以看出日照市該裝配式建筑項(xiàng)目綜合效益等級(jí)為“中”,其中經(jīng)濟(jì)效益為“中”,環(huán)境效益為“高”,社會(huì)效益為“較高”。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果,裝配式建筑環(huán)境效益明顯,符合國家的綠色發(fā)展理念,有利于推動(dòng)建筑業(yè)的業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型和建筑工業(yè)化發(fā)展,對(duì)我國“四節(jié)一環(huán)?！钡慕ㄔO(shè)目標(biāo)有較大推動(dòng)作用;經(jīng)濟(jì)效益由于裝配式技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善及專業(yè)管理人員缺乏等原因造成的成本增加,效益并不顯著,還需要聯(lián)合政府、建設(shè)單位、構(gòu)件供應(yīng)商等各參與方綜合施策,進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)利潤;社會(huì)效益較為顯著,有利于提高人員素質(zhì)水平,提升建筑質(zhì)量,拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)需求。

4 結(jié) 語

結(jié)合裝配式建筑特點(diǎn),從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益三方面出發(fā),構(gòu)建并豐富效益分析指標(biāo)體系,綜合運(yùn)用C-OWA算子賦權(quán)和物元可拓評(píng)價(jià)方法,將定量指標(biāo)和定性指標(biāo)良好結(jié)合,且結(jié)合日照市實(shí)際項(xiàng)目案例對(duì)裝配式建筑綜合效益進(jìn)行有效分析,驗(yàn)證了模型的科學(xué)性和合理性。評(píng)價(jià)結(jié)果有效反映裝配式建筑綜合效益情況,能夠?yàn)檫M(jìn)一步推動(dòng)裝配式建筑的市場(chǎng)化發(fā)展,推動(dòng)我國建筑工業(yè)化進(jìn)程提供借鑒意義。