李忠富，任江麾，蔡 晉，張勝昔

(大連理工大學建設管理系，遼寧 大連 116024)

0 引言

近年來，建筑業(yè)勞動力短缺，人力成本上升，“碳中和”“碳達峰”理念等多種因素迫使建筑業(yè)向工業(yè)化和信息化的方向發(fā)展。新的建筑碳排放計算規(guī)范也對工業(yè)化建造或可持續(xù)提出了要求，建筑業(yè)必須由原來的“粗放型”向“集約型”轉變。在實施建筑工業(yè)化過程中，有學者提出通過預制裝配實現工業(yè)化，研究裝配式構部件設計、生產、運輸、儲存、安裝等，也有學者提出在施工現場實現工業(yè)化，采用鋁模板、爬架等施工機具實現現澆工業(yè)化。國內部分企業(yè)也研發(fā)出預制裝配、現澆工業(yè)化、創(chuàng)新型管理方式三者相結合的新型建造體系。例如，萬科的“5+2+X”體系、中建八局的“六化”、中建三局的“空中造樓機”。

現場工業(yè)化建造體系在國外得到了廣泛關注。日本復合化構工法適用于既有預制混凝土構件又有現場澆筑混凝土的工程，不僅能滿足建筑結構性能，還能提高施工效率[1]。英國MMC法是非現場技術和創(chuàng)新現場技術等施工方法的通用標簽，具有減少浪費、加快進度、節(jié)約成本、降低安全風險和環(huán)境影響等優(yōu)點[2]。我國學者也立足企業(yè)實踐，對現場工業(yè)化建造進行探討。孫軍等提出“SSGF體系”工業(yè)化施工方法在提升生產效率、減少手工作業(yè)、提高建造質量等方面效益顯著[3]。徐國偉等提出輕型施工集成平臺是輕量化設計后的“空中造樓機”，其在提升施工效率、降低安全風險、改善作業(yè)環(huán)境等方面優(yōu)勢較大[4]。李忠富指出，現場工業(yè)化建造是指將施工現場看作建筑生產的“工廠”，面向的是混凝土現澆施工過程，采用施工機具(如起重機、爬架、鋁模板等)、信息化技術與先進管理組織方式進行生產[5]。也有學者指出，現場工業(yè)化建造除了面向混凝土現澆部分，還包括采用自動化與機器人施工的方式進行預制構件安裝[6]。

目前，對于現場工業(yè)化建造的理論研究仍然較少，且大多針對某一施工技術或管理技術，故需對現場工業(yè)化建造特征進行更系統(tǒng)的分析與研究，從而形成統(tǒng)一認識。本文采用文本挖掘的方式對中英文文獻進行研究，運用社會網絡分析方法對現場工業(yè)化建造特征項進行分析，同時對比文獻研究與實踐項目對各特征關注度的差異性，以期完善現場工業(yè)化建造的理論基礎，進而促進建筑工業(yè)化在施工現場更好、更快地發(fā)展。

1 研究方法

本文采用的方法有文本挖掘、社會網絡分析、實例分析等，文本挖掘主要包括文獻篩選、詞頻分析、構建網絡模型等，社會網絡分析主要包括網絡密度、中心性、核心邊緣結構等，實例分析主要是對文獻與案例的特征表現進行分析，研究框架如圖1所示。

圖1 研究框架

1.1 文本挖掘

文本挖掘一般指從非結構化或半結構化數據集(如電子郵件、全文文檔、HTML文檔)中提取有趣、非瑣碎信息和知識的過程[7]。在文本挖掘前，需對已獲取的文本資料進行篩選、合并等，得到用于文本挖掘的文本語料后，需選擇合適的文本挖掘工具。本文選用武漢大學研發(fā)的ROST軟件，通過分詞、詞頻統(tǒng)計、網絡分析等方式獲取現場工業(yè)化建造的特征詞及特征詞之間的語義網絡。

1.2 社會網絡分析

社會網絡分析是一種用于研究行動者(個體、團體或組織)間有向關系或無向關系的方法[8]，本文討論的是一種無向關系網絡。這種方法關注單個特征節(jié)點在網絡中的重要地位，能很容易地找到關鍵特征節(jié)點，同時也關注各特征節(jié)點間的關系，可深入分析網絡結構整體特征。

1)網絡密度 網絡密度表示特征節(jié)點間關系的緊密程度，為網絡中實際存在的關系數量與理論關系數量最大值之比。取值為0～1，越趨近于1，表明網絡密度越大，特征節(jié)點間的語義關系越密切。對于無向關系網絡，假設存在n個節(jié)點，則理論關系數量的最大值為n(n-1)/2。如果實際存在的關系數量為m，則網絡密度為：

(1)

式中：D為網絡密度；m為網絡中實際存在的關系數量；n為網絡中的節(jié)點數量。

2)中心性 中心性分析主要為中心度與中心勢分析，中心度表示節(jié)點中心性，中心勢表示網絡圖的中心性。中心度主要用絕對度數中心度、中間中心度和接近中心度來度量。絕對度數中心度表示1個節(jié)點與其他節(jié)點間的連線個數，值越大，越趨于網絡中心；中間中心度用來測量1個節(jié)點位于其他點對之間的程度，值越大，表示該節(jié)點的“中介”作用越強，越趨于網絡中心；接近中心度表示1個節(jié)點到其他節(jié)點間的捷徑距離之和(每條線段長度記作1)，值越小，越趨于網絡中心。中心勢主要用度數中心勢、中間中心勢和接近中心勢來度量，3種中心勢計算公式如下[9]：

(2)

(3)

(4)

式中：CD為網絡圖絕對度數中心勢；CDi為節(jié)點Fi度數中心度；CB為網絡圖中間中心勢；CBi為節(jié)點Fi中間中心度；CC為網絡圖接近中心勢；CCi為節(jié)點Fi接近中心度；n為節(jié)點總數。

3)核心邊緣結構 核心邊緣結構主要依據經驗及需求來設定邊界，根據核心度確定各節(jié)點所屬位置，核心度越大，表明節(jié)點越趨于網絡核心，核心度越小，表明節(jié)點越趨于網絡邊緣。

1.3 實例分析

實例分析主要是對搜集到的案例進行特征量化，符合某特征項的，記作1，否則記作0，并對特征項符合率進行統(tǒng)計，與文獻中獲取的結果進行對比分析。這樣既能更全面地分析各特征，又能了解文獻研究與實際項目間的差異。

2 特征網絡分析

2.1 文本語料獲取與預處理

為更全面地獲取現場工業(yè)化建造特征，通過中國知網與Scopus數據庫獲取中英文文獻，通過數據庫檢索與人工篩選相配合的方式獲取文本語料。

中國知網檢索式為：

SU=(‘建筑工業(yè)化’+‘新型建筑工業(yè)化’+‘工業(yè)化建筑’+‘工業(yè)化建造’+‘裝配式建筑’+‘裝配式建造’+‘工業(yè)化住宅’+‘預制裝配’) AND FT=(‘現場工業(yè)化’+‘現澆工業(yè)化’+‘適度預制’+‘部分預制’)。

Scopus檢索式為：

TITLE-ABS-KEY (“Construction automation” OR “On-site construction”) OR (TITLE-ABS-KEY (“Modern method of construction” OR “Modular construction” OR “Industrialized building” OR “Industrialized construction” OR “Innovative construction” OR “Offsite assembly” OR “Off-site construction” OR “Offsite construction” OR “Off-site manufacturing” OR “Prefabricated construction” OR “Prefabrication construction” OR “Panelized construction” OR “Precast construction” OR “System building”) AND ALL (“On-site construction” OR “Site operation” OR “On-site industrialization” OR “In-situ concrete”))。

文獻時間選擇2000年以后，檢索時間為2022年3月23日。數據庫檢索共獲取中文文獻531篇，英文文獻1 053篇。首先閱讀文獻篇名與摘要，剔除與建造技術體系、建造過程、創(chuàng)新管理、效率產出、能耗環(huán)保等不相關的文獻。然后對剩余文獻進行全文閱讀，篩選具有現場工業(yè)化建造特征表現的文本語料。經過人工篩選獲取中文文本語料72條，英文文本語料54條。將英文文本語料翻譯為中文，并與中文文本語料合并為同一文本文檔集，以便進行后續(xù)文本挖掘工作。

2.2 特征項獲取

文本挖掘前，在合并詞表中將語義相同但表述不同的詞匯合并為同一特征詞。例如，“建筑自動化平臺”在英文文獻中通常歸為“機器人”一起討論，本文將“智能爬架”歸為“機器人”一并討論[10]。將文本文檔集導入ROST軟件進行處理，共獲得22個具有研究意義的特征項，按詞頻大小依次命名為F1～F22。從研究主題、項目效益、技術與管理支撐手段、具體表現特征等維度對特征項進行歸納描述，如表1所示。

表1 現場工業(yè)化建造特征項

2.3 網絡模型構建

將文本文檔集導入ROST軟件進行社會網絡與語義網絡分析，獲得共現矩陣和可用于Netdraw可視化的網絡模型。如圖2所示，用不同形狀將網絡分為4個區(qū)域：正方形節(jié)點表示研究主題，菱形節(jié)點表示效益目標，正三角形節(jié)點表示技術與管理支撐手段，倒三角形節(jié)點表示具體表現特征。網絡中的節(jié)點越大，表明此節(jié)點與其他節(jié)點間連線的數量越多，節(jié)點間連線越粗，表明線兩端節(jié)點的語義關系越強。

圖2 現場工業(yè)化建造特征網絡模型

2.4 網絡模型分析

1)網絡密度 本文構建的網絡模型為無向關系網絡，其中共有22個特征節(jié)點，特征節(jié)點間的連線數量之和為101，其理論數量最大值為231，因此，整體網絡密度為0.437，表明網絡間的語義關系較密切，但存在部分特征節(jié)點與其他節(jié)點的聯系依賴于“中介”節(jié)點。

2)節(jié)點中心度 將ROST軟件導出的共現矩陣導入用于網絡分析的Ucinet軟件進行“二值化”處理，并計算特征節(jié)點絕對度數中心度、中間中心度、接近中心度、核心度，如表2所示。

由表2可知，建筑F1、施工F2、工業(yè)化F3、現場F4特征節(jié)點絕對度數中心度與中間中心度較大，接近中心度較小，說明這4個特征節(jié)點處于網絡最核心位置。機器人F5、智能化F9、自動化F11特征

表2 現場工業(yè)化建造特征網絡節(jié)點中心性分析

節(jié)點絕對度數中心度較小，中間中心度為0，接近中心度較大，處于網絡邊緣位置，但詞頻數大于中位數，表明該特征為研究熱點，但與其他特征節(jié)點的關系較少，表明現有理論研究對這3個特征節(jié)點的研究并不透徹，需進一步研究。提高生產效率F15的詞頻小于中位數，絕對度數中心度與中間中心度較大，接近中心度較小，表明關于該特征節(jié)點與其他特征節(jié)點的關系密切，處于網絡中心位置。

3)網絡圖中心勢 根據表2中的3種中心度計算中心勢，得到絕對度數中心勢為61.90%，中間中心勢為20.48%，接近中心勢為83.67%。網絡圖絕對度數中心勢與接近中心勢較高，說明存在某些關鍵特征節(jié)點，節(jié)點間關系傳播需通過這些關鍵特征節(jié)點來完成，但中間中心勢明顯低于前兩者，說明節(jié)點間關系傳播的中介性較強，表明網絡中存在核心邊緣結構[11]。

4)核心邊緣結構 現場工業(yè)化建造的特征詞可根據核心度分為研究主題、關鍵特征項和一般特征項，采用“核心-半核心-邊緣”模型來描述。表2中已通過Ucinet軟件計算出每個特征節(jié)點核心度，平均值為0.194，結合網絡模型特點與核心度的取值，將核心度>0.3的特征項劃分為核心層；核心度為0.2～0.3的特征項劃分為半核心層；核心度<0.2的特征項劃分為邊緣層[12]?！昂诵?半核心-邊緣”結構如圖3所示。

圖3 “核心—半核心—邊緣”結構

此結構中，最內層為核心層，包含與研究主題相關的節(jié)點為F1，F2，F3，F4；次外層為半核心層，包含與關鍵特征相關的節(jié)點為F6，F7，F8，F10，F15；其他節(jié)點在最外層，屬于邊緣層，包含與一般特征相關的節(jié)點。半核心層節(jié)點與核心層的每個節(jié)點之間都存在關系。半核心層節(jié)點與部分邊緣層節(jié)點之間存在關系。以提高建造質量F8為例，與其存在關系的邊緣層節(jié)點為機器人F5、自動化F11、信息化管理F12、降低建造成本F14、加快建設進度F16、節(jié)能F19、標準化F20，即在文獻研究中這些特征項經常與提高建造質量F8一同出現。邊緣層中的現澆F13、裝配式F17、新型模板F18、機械化F21、精益+并行F22等節(jié)點只與核心層節(jié)點之間存在關系，而邊緣層其他節(jié)點不僅與核心層節(jié)點之間存在關系，與半核心層節(jié)點之間也存在關系。

3 實例分析

為進一步研究實踐工程項目與理論研究對現場工業(yè)化建造的各特征項重視程度的差異性，以課題組前期通過實地調研、建筑工業(yè)化相關書籍、微信公眾號等多途徑獲取的項目資料為基礎，篩選項目符合研究要求且信息完整率>90%的項目。共得到案例41例，其中華南區(qū)域13例，華東區(qū)域12例，華北區(qū)域6例，東北區(qū)域4例，華中區(qū)域3例，香港2例，西南區(qū)域1例。

對各項目是否符合特征項F5～F22進行打分，并統(tǒng)計符合率。同時對特征項F5～F22核心度進行歸一化處理，即各特征項核心度與最大核心度(0.294)之比，結果如圖4所示。

圖4 文獻與實例中各特征項關注度

由圖4可知，F12，F13，F17，F18，F20，F21，F22在實際案例中的關注度遠高于文獻研究。不難發(fā)現，其中F12，F13，F17，F18，F22屬于技術與管理支撐手段，說明實際項目比文獻研究中對注重技術與管理的重視度更高。而F20，F21屬于現場工業(yè)化建造的具體表現特征，這2個特征于20世紀50年代就已經提出，且成熟應用于實際項目，因此，2000年以后的文獻對其關注度相對較低。

F10，F14屬于現場工業(yè)化建造的效益目標，在實際案例中的關注度遠低于文獻研究。在現有技術與管理體系下，采用現場工業(yè)化建造的方式在成本方面相較傳統(tǒng)建造方式并未展現出明顯優(yōu)勢，但隨著建筑工人薪酬的逐步增加，工業(yè)化建造成本優(yōu)勢將逐步凸顯。而環(huán)保這一效益目標目前主要依靠裝配式構件來實現，現場工業(yè)化建造的貢獻度很低，仍需不斷改進。

4 結論與建議

4.1 研究結論

1)通過社會網絡分析法對特征網絡進行分析后得到5個關鍵特征項：管理、降低勞動強度、提高建造質量、環(huán)保、提高生產效率。

2)自動化、智能化、機器人(自動化與智能化的具體實踐)在文獻中出現頻率較高，卻處于網絡邊緣層，說明其與其他特征項間的關系值得進一步研究。

3)在文獻研究與實際項目案例的對比中發(fā)現，信息化管理、新型模板、精益+并行建造在實際項目中的關注度更高，說明這些技術與管理支撐手段為目前現場工業(yè)化建造最前沿的實踐。

4)環(huán)保、降低建造成本在實際案例中的實現難度較大，原因在于目前人工費仍較低，而環(huán)保目前主要依靠裝配式構件來實現，未來隨著建筑工人的減少及建造技術與管理手段的提升，環(huán)保與降低建造成本這兩個效益目標終將實現。

4.2 發(fā)展建議

1)加快現場建造技術研發(fā)，增強建筑業(yè)對勞動者的吸引力。目前很多優(yōu)秀企業(yè)已具備了標準化與機械化實現的能力，未來應將研究重心放在自動化、智能化、機器人等領域，減少對于工人施工的依賴。同時，只有做到降低現場工人勞動強度，改善現場作業(yè)環(huán)境，增強現場施工安全性，才能更好地吸引年輕勞動力。

2)進行現場組織管理模式創(chuàng)新。BIM、智慧工地等信息化管理模式，有助于對建筑項目進度、質量、施工人員安全、環(huán)保問題等加以控制管理。精益建造與并行建造作為先進的組織管理模式，有助于對建筑項目成本、進度、質量、生產效率等加以控制管理。

3)政府應加大對現場工業(yè)化建造的扶持力度。政府部門發(fā)布的建筑工業(yè)化政策文件大多數關于裝配式建筑，雖然有助于建筑業(yè)從傳統(tǒng)粗放模式向工業(yè)化模式的轉變，但可能會導致建筑工業(yè)化的發(fā)展向裝配式建筑過度傾斜。政府應將符合現場工業(yè)化建造的部分納入工業(yè)化建筑評價體系，給予創(chuàng)新型項目一定額度的補貼。