楊敏婕 周玨巧 楊靜 陳藝婕

(西南石油大學工程學院，四川 南充 637000)

0 引言

目前，裝配式建筑在我國的發(fā)展正處于瓶頸階段，造價偏高一直是阻礙其發(fā)展的主要因素。裝配式建筑的成本問題成為近年來學術界的研究熱點。潘雨紅等[1]通過對全國裝配式建筑項目的調研發(fā)現(xiàn)，在任何一種建造結構體系中，不同預制率下的裝配式建筑成本均高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑體系。王廣明等[2]指出，裝配式項目管理經驗缺乏、構件生產規(guī)模小、市場化競爭不夠、設計生產和施工脫節(jié)等是影響裝配式混凝土建造成本的主要因素。李麗紅等[3]認為，PC構件的生產、運輸和安裝是造成裝配式建筑成本偏高的主要因素。

盡管關于裝配式建筑成本的研究較多，但成本影響因素指標體系仍不完善，缺少關于各因素間的傳遞關系和作用機理的探討?；诖耍疚幕谘b配式建筑增量成本和波特鉆石模型，對成本影響因素展開識別，構建成本影響因素指標體系?；贗SM(Interpretive Structural Modelling)模型對各因素進行層級結構梳理，采用MICMAC(Matrices Impacts Croises-Multiplication Appliance Classement)法揭示各因素間的相互作用機理。

1 裝配式建筑成本影響因素識別與篩選

1.1 增量成本分析

增量成本即裝配式建筑相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑而增加的成本。李麗紅等[3-5]通過對比裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，探求裝配式建筑成本高的原因。參考相關文獻，對裝配式建筑各建設階段的主要增量成本進行總結分析，見表1。

表1 裝配式建筑各建設階段主要增量成本分析表

1.2 成本影響因素識別

1.2.1 基于增量成本的成本影響因素識別

根據(jù)裝配式建筑在各建設階段的增量成本，識別影響增量成本的因素，如圖1所示。需要說明的是，圖1中的每種增量成本可能受多種因素的交叉影響。為簡化問題，本文僅選取與其密切相關的某個因素進行討論。

圖1 基于增量成本的裝配式建筑成本影響因素識別

(1)設計階段。由于構件拆分、深化設計和專項設計等需求，裝配式建筑的設計工作量更大，成本也更高，構件拆分與深化設計的成熟程度、BIM技術應用水平等均影響設計成本。

(2)生產階段?？筛鶕?jù)預制構件生產費的分項費用識別成本影響因素。例如，在措施費中，預制構件的模具成本普遍高于傳統(tǒng)的建筑模板，模具初期投入成本較高，提高模具周轉次數(shù)可以降低模具攤銷成本，減少措施費；在制作費中，由于預制構件精細化要求高，為保證高精度制作，預制構件生產廠需要投入更多的成本，如生產不同類型的構件試樣進行試驗選樣、培養(yǎng)專業(yè)的生產技術工人、引進先進的生產線等；在稅金中，由于預制構件是建筑產品，應按國家規(guī)定繳納增值稅，因此國家相關政策也會對稅金產生一定影響。

(3)運輸階段。合理的運輸方案既可以縮短運輸時間、提高運輸效率，也可以節(jié)約人工費、燃油費、過路費等費用；較高的運輸管理水平可以提高運輸車輛使用壽命，減少維修保養(yǎng)成本。

(4)施工階段。由于大部分構件的生產已轉移至工廠，裝配式施工現(xiàn)場主要進行構件吊裝和拼縫處理工作，吊裝方案合理性、構件安裝精度成為該階段的主要成本影響因素。

裝配式建筑的建設是一個高度集成的過程，涉及多個利益相關方，需要企業(yè)、行業(yè)以及國家相關部門協(xié)同配合，這就使得僅通過各建設階段的增量成本識別成本影響因素不夠系統(tǒng)。例如，標準和規(guī)范的完善程度影響裝配式建筑的設計、生產、運輸和施工成本；專業(yè)的人才隊伍可以提高信息技術應用水平、精細化程度以及綜合管理水平等，進而達到降本增效的目的。因此，有必要從其他方面進一步探索成本影響因素。

1.2.2 基于波特鉆石模型的成本影響因素識別

造價偏高一直是阻礙裝配式建筑產業(yè)發(fā)展的核心問題，對成本影響因素的識別可以以鉆石模型中的要素為突破點，從生產要素、需求條件、政策與機會、同業(yè)競爭、相關產業(yè)5個方面進行識別，如圖2所示。

圖2 裝配式建筑成本影響因素鉆石模型

(1)生產要素。生產要素包括人力、資本和設施等基礎要素。受我國目前裝配式建造經驗不足、裝配式建造和管理專業(yè)人才缺乏、信息化技術水平不高、各專業(yè)間的集成化水平不高等因素影響，裝配式建造優(yōu)勢未得到充分發(fā)揮，建造成本居高不下。

(2)需求條件。目前，裝配式建筑在我國的普及程度不夠高，加之規(guī)范標準不完善、建設管理經驗缺乏等因素使得利益相關方接受程度不夠高，接受裝配式建筑的企業(yè)常常難以把控裝配率和預制率指標，若裝配率偏低，則達不到裝配式建筑的裝配要求；若裝配率偏高，則因生產預制構件所產生的成本增加。

(3)政策與機會。為推廣裝配式建筑，我國出臺了相關鼓勵政策，如建筑面積豁免、給予稅收優(yōu)惠、開通綠色通道等，為裝配式建筑的發(fā)展提供了政策保障。目前，我國裝配式建筑正處于快速發(fā)展期，已有政策不能完全滿足裝配式建筑大力發(fā)展的需求，相關政策、規(guī)范和標準仍需進一步完善和修訂，欠發(fā)展地區(qū)對裝配式建筑的重視程度仍不足。

(4)同業(yè)競爭?，F(xiàn)階段，裝配式建筑的最大競爭產業(yè)是傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑。目前雖在大力完善預制構件通用化和模數(shù)化的設計方法，但由于長期受傳統(tǒng)現(xiàn)澆建造思維模式的影響，建筑的多樣化和個性化水平仍有待提高。

(5)相關產業(yè)。第三方物流運輸專業(yè)化程度不高，構件運輸質量和效率得不到保證，導致運輸成本偏高。上下游資源供應不足，預制構件廠生產規(guī)模不大、市場化競爭力不強，導致預制構件成本偏高。

1.2.3 成本影響因素指標體系

由以上論述可知，裝配式建筑成本影響因素體現(xiàn)在多個方面，各因素間的關系也較為繁雜。為了簡化問題，本文采用因子分析法對成本影響因素進行進一步整理。因子分析數(shù)學模型如下

X=AZ+ξ

(1)

式中，Z代表用于解釋影響原始變量的共同因素，即因子向量；ξ表示影響原始變量但又不能由Z解釋的特殊因素，即殘差向量；A是初始因子載荷矩陣；X為原始變量向量。

對圖1和圖2中所識別出的成本影響因素進行整理，可以獲得22個裝配式成本影響因素(“國家和行業(yè)政策”與“政府扶持政策”、“BIM技術應用水平”與“信息化技術應用水平”意思相近，合并為同一個因素，分別為“相關政策”和“信息化技術應用水平”)，邀請各參建單位的技術和管理人員、高校研究人員、政府相關部門工作人員等參與問卷調查。調查問卷采用5級李克特量表的形式，各成本影響因素的重要程度用1～5分進行評價，成本因素最重要的為5分，最不重要的為1分。基于因子分析法對調查數(shù)據(jù)進行整理分析，最終確定七大類公共因子。根據(jù)各分類下的因素特點，分別命名為設計類因素、生產類因素、運輸類因素、施工類因素、技術化水平類因素、供應與需求類因素和政策規(guī)范類因素，見表2。

表2 裝配式建筑成本影響因素指標體系

(續(xù))

2 成本影響因素的層級結構分析

ISM模型用于分析復雜的系統(tǒng)結構問題[13]，通過建立系統(tǒng)各要素之間關系的結構矩陣，分析各要素間的遞階關系和影響路徑，揭示系統(tǒng)中復雜要素的關聯(lián)性和傳遞性機理。

2.1 構建鄰接矩陣

A=[aij]，aij為1，代表因素Xi對Xj有影響；aij為0，代表因素Xi對Xj無影響。矩陣如下

(2)

2.2 計算可達矩陣

當A滿足式(3)時，M為矩陣A的可達矩陣

(A+I)1≠(A+I)2≠…≠(A+I)k-1=(A+I)k=M

(3)

式中，k為正整數(shù)。

(4)

2.3 層級要素劃分

根據(jù)M和式(5)～式(7)求出先行集A(Si)、可達集R(Si)、交集R(Si)∩A(Si)以及可以到達Si的全部因素的集合Q(Si)，然后找出R(Si)=Q(Si)的元素，即為ISM模型的第一層；將M去掉第一層元素所在的行和列，繼續(xù)尋找第二層所包含的元素。依此類推，可以得到各層級要素。本文只列出部分成本影響因素的可達集合、先行集合、交集和層級，見表4。

R(Si)={Sj|Sj∈S,Sij=1}

(5)

A(Sj)={Si|Si∈S,Sij=1}

(6)

Q(Si)={Si|Si∈S,R(Si)∩A(Si)=R(Si)}

(7)

2.4 層級結構分析

根據(jù)層級劃分和可達矩陣M，可以繪制出裝配式建筑成本影響因素的層級結構，如圖3所示。

表3 裝配式建筑成本影響因素層級結構

圖3 裝配式建筑成本影響因素層級結構

裝配式建筑成本影響因素的層級分析如下：

(1)底層(第8層)因素有1個，為相關政策(G2)因素。該因素對其他因素產生直接或間接影響，是根本影響因素。例如，政府通過出臺相關政策，提高社會對該建筑的認知和接受程度，促進行業(yè)積極完善相關標準和規(guī)范，推動預制構件生產形成規(guī)?；?，提高上下游供應水平等。

(2)中間層(第2～7層)因素有17個，屬于間接影響因素。例如，構件拆分與深化設計的成熟程度(A1)和設計的標準化程度(A2)屬于設計因素類，準確的設計受專業(yè)人員技術水平、專業(yè)集成化水平和信息化技術應用水平等因素的影響，可以避免生產和施工過程中出現(xiàn)返工，提高構件在后期的可生產性、可運輸性和可施工性，間接降低裝配式建造成本。

(3)頂層(第1層)因素有4個，屬于直接影響因素。其中，裝配率與預制率對裝配式建筑成本產生直接影響。李麗紅等[4]指出，裝配率在46%～65%的裝配式建筑成本增量最低，經濟性最好；由于裝配式建筑具有較高的產品質量，這使得預制構件在制作和安裝時的精度要求極高，直接導致成本增加；由于目前預制構件的通用性和標準化程度不高，異形構件需進行定制，對個性化需求的滿足直接導致建造成本增加。

3 成本影響因素的MICMAC分析

根據(jù)因素間的層級結構，進一步通過MICMAC法分析各因素所處的地位和作用，以明晰裝配式建筑各成本影響因素間的作用機理。MICMAC法通過分析系統(tǒng)中每個因素的驅動力和依賴性，把因素分為自治簇、依賴簇、聯(lián)系簇和獨立簇[14]，如圖4所示。

圖4 裝配式建筑成本影響因素MICMAC分析

據(jù)圖4可知，聯(lián)系簇中不存在成本影響因素。具體分析如下：

(1)屬于自治簇的因素有9個，它們較為獨立，受其他因素影響不大。其中，構件拆分與深化設計的成熟程度(A1)和設計的標準化程度(A2)不僅影響設計成本，也會對后期生產、運輸和安裝成本產生重要影響。因此，設計類因素是影響構件生產、運輸和安裝類因素的重要來源；預制構件廠生產規(guī)模(B4)和生產管理水平(B5)屬于生產類因素，主要影響預制構件生產方案合理性和構件制作精度；運輸管理水平(C2)和第三方物流發(fā)展水平(C3)影響運輸方案合理性，合理的運輸方案既可以減少運輸過程中的構件損壞，也使得構件裝卸順序最優(yōu)，使得構件吊裝更加合理，進而提高安裝精度。裝配率與預制率(F1)和個性化需求的滿足程度(F3)雖屬于直接影響因素，但由于這兩個因素屬于項目決策和設計中討論的問題，所以主要受規(guī)范政策、利益相關方的接受程度、上下游供應商的供應水平等因素影響，與生產、運輸、施工和技術化水平等因素聯(lián)系不大，依賴性不夠強。

(2)屬于依賴簇的因素有6個，這幾個因素對其他因素的依賴性較強，分別位于ISM解釋結構模型(圖2)的第1、2、3層，處于較上部位置。其中，構件制作精度(B3)和構件安裝精度(D2)依賴性最強。例如，構件安裝精度(D2)可以通過優(yōu)化構件吊裝方案得到直接提高，如調整構件吊裝順序，提高安裝技術手段、合理安排技術工人等，還可以通過加強各工種間的協(xié)同，提高專業(yè)集成化水平等得到間接提高；模具周轉次數(shù)(B2)和吊裝方案的合理性(D1)的依賴性次之，這兩個因素直接影響構件制作和安裝精度，并受其他絕大部分因素的影響；構件生產方案的合理性(B1)和運輸方案的合理性(C1)分別屬于生產類因素和運輸類因素，預制構件的生產和運輸既受構件拆分和標準化設計的影響，也受技術化水平、管理水平以及政策規(guī)范等其他因素的影響，同時又影響著預制構件的制作和安裝精度等。

(3)屬于獨立簇的因素有7個，這些因素驅動力較強，位于ISM解釋結構模型(圖3)的第5～8層，處于較下部位置。其中，相關政策(G2)的驅動力最強，直接或間接影響其余21個成本影響因素。國家予以足夠的重視并出臺相關優(yōu)惠扶持政策是推動我國裝配式建筑發(fā)展，控制裝配式建筑成本的根本；相關標準和規(guī)范的完善程度(G1)和利益相關方的接受程度(F2)直接受相關政策(G2)的影響，驅動力較強，完善的裝配式建筑標準和規(guī)范既可以提高利益相關方對裝配式建筑的接受程度，也可以使得各參建單位在建設過程中有章可循，積極主動作為，提高技術化水平的應用程度，促進裝配式設計、生產、運輸和施工過程中的成本控制；上下游供應商的供應情況(F4)的驅動力次之，成熟的裝配式配套件和設備供應會直接影響裝配率和預制率、預制構件廠生產規(guī)模和各專業(yè)的集成化水平等，并間接影響其余各成本影響因素；專業(yè)人員技術水平(E1)、信息技術的應用水平(E2)和專業(yè)集成化水平(E3)屬于技術化水平類因素，此類因素相對獨立，主要受規(guī)范政策和利益相關方接受程度的影響，但也深刻影響著其他絕大部分成本影響因素，提高裝配式建筑的技術化水平是控制裝配式建筑成本的關鍵。

4 結語

圍繞裝配式建筑成本偏高的問題，本文通過構建裝配式建筑成本影響因素指標體系，對各因素展開ISM-MICMAC分析，結論如下：相關政策是影響裝配式建筑成本的根本性因素，驅動力最大。政府對裝配式建筑的成本控制起關鍵作用，政府應發(fā)揮“看得見的手”的作用，積極推進裝配式建筑發(fā)展，控制裝配式建筑成本。構件制作精度和安裝精度是直接影響因素，受其他因素影響大，依賴性最強。預制構件的制作和安裝精度的控制應以技術化水平、政策規(guī)范、設計水平、運輸水平等因素的控制為前提。