李輝山,劉曉芬,郭 楠
(蘭州理工大學 土木工程學院,甘肅 蘭州730050,E-mail:1805046799@qq.com)
精益建造是從建設(shè)項目生命周期視角出發(fā),以客戶需求為中心,以持續(xù)改善、循序漸進為指導思想,以浪費最小化和價值最大化為核心理念,追求“零浪費、零等待、零庫存、零缺陷、零返工、零故障、零投訴”的一種新型管理理念[1,2]。
近年來,我國建筑企業(yè)數(shù)量迅猛增長,據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)統(tǒng)計,截至2021 年底,全國共有128746家建筑企業(yè),比上年增加12030 家,同比增速為10.3%;而建筑業(yè)產(chǎn)值利潤率(利潤總額與總產(chǎn)值之比)連續(xù)5 年下降,2021 年跌落至近10 年最低,僅為2.92%[3]??梢?,目前我國建筑企業(yè)的盈利水平不理想,產(chǎn)值利潤的發(fā)展空間也較??;另一方面,我國建筑企業(yè)面臨著市場競爭加劇、經(jīng)營管理模式風險較大、生產(chǎn)效率低、資源浪費嚴重等問題,造成工程項目建設(shè)工期長、成本高、效益低且作業(yè)安全性不高的連鎖反應(yīng)。針對上述一系列發(fā)展阻礙,國內(nèi)很多建筑企業(yè)積極開啟精益建造之路,想達到提高管理能力、改善管理流程、減少浪費、提升企業(yè)核心競爭力的目的,但真正領(lǐng)悟精益精髓并成功實踐的企業(yè)并不多。因此,在國家大力倡導建筑工業(yè)化、綠色建筑的政策背景下,如何將精益思想與我國建筑業(yè)特點融會貫通,實現(xiàn)以精益建造思想推動建筑工業(yè)化、綠色化的快速發(fā)展和建筑企業(yè)的發(fā)展是目前研究的熱點問題。
目前國內(nèi)外許多學者開啟了對精益建造的應(yīng)用研究。但大多研究都集中在:促進建筑工業(yè)化發(fā)展的精益建造模式研究[4,5];精益工具的應(yīng)用效果研究[6,7];精益建造理念與BIM 技術(shù)協(xié)同應(yīng)用的研究[8,9];精益建造與可持續(xù)理念的作用關(guān)系[10,11];精益建造對工程項目質(zhì)量、工期、成本以及建筑企業(yè)組織文化影響作用的研究等。在現(xiàn)有的關(guān)于推動建筑企業(yè)實施精益建造的評價類文獻中,其研究重點多是對建筑企業(yè)的精益采購能力、精益施工能力、精益交付能力、精益企業(yè)組織文化展開評價。荊樹偉等[12]集結(jié)ANP 和集對分析法反映因素間聯(lián)系和差異的優(yōu)點,構(gòu)建了綜合評價模型,從企業(yè)自身素質(zhì)、企業(yè)采購能力、企業(yè)施工能力、企業(yè)交付能力和工程項目管理5 個維度對建筑工業(yè)化大環(huán)境下的建筑企業(yè)精益建造水平進行評價。陳禮靖等[13,14]構(gòu)建了AHP-GRAP 評價模型和FAHP 評價模型,研究了建筑企業(yè)精益建造綜合能力的評價問題,探索了施工總承包企業(yè)快速走向精益采購、精益施工和精益交付的途徑。
本文通過分析精益建造管理理念和全生命周期管理理論,構(gòu)建了評價指標體系,展開了對建筑企業(yè)精益建造實施效果的評價研究。在考慮評價指標間關(guān)聯(lián)性和評價過程模糊性的基礎(chǔ)上,運用組合賦權(quán)法確定可真實反映評價指標重要程度的組合權(quán)重,并采用模糊綜合評價法對建筑企業(yè)實施精益建造全過程的效果進行評價。通過分析綜合評價結(jié)果,一方面,可以使企業(yè)清晰認識自身的精益建造水平,支撐企業(yè)管理者為企業(yè)下一步的發(fā)展做出專業(yè)系統(tǒng)的戰(zhàn)略布局;另一方面,還能引導企業(yè)獲取、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用精益建造理論知識提升精益建造水平,也為推動建筑工業(yè)化、綠色化、數(shù)字化在國內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展提供了支撐。
精益建造是一個循序漸進、持續(xù)改進的長期過程,強調(diào)實施的過程,因此,對于建筑企業(yè)精益建造實施效果評價指標體系的構(gòu)建,既要從系統(tǒng)和整體的視角考慮建筑企業(yè)運營周期的效益,同時要統(tǒng)籌精益建造實施的過程和結(jié)果。本文從目標達成效果、精益工具及技術(shù)實施效果、浪費控制效果及精益氛圍構(gòu)建效果4 個維度構(gòu)建精益建造實施效果評價指標體系,如圖1 所示。這4 個維度構(gòu)成了一種動態(tài)循環(huán)關(guān)系(見圖2),不僅遵從了系統(tǒng)性、全面性、科學性、合理性等一般性原則,也反映了精益建造實施過程的特殊性原則,如安全環(huán)保、經(jīng)濟性、消除浪費等,還可兼顧企業(yè)長期目標和短期目標及結(jié)果性因素和過程性因素的相對平衡,實現(xiàn)對建筑企業(yè)精益建造實施效果科學有效的評價。
圖1 建筑企業(yè)精益建造實施效果評價指標體系結(jié)構(gòu)圖
圖2 評價指標體系動態(tài)循環(huán)圖
(1)目標達成效果。建筑企業(yè)實施精益建造的目標實現(xiàn)不僅體現(xiàn)于企業(yè)運營管理效益,更是體現(xiàn)于工程項目建造過程中質(zhì)量、工期、成本“三大目標”的兼容發(fā)展上[15]。美國建筑業(yè)協(xié)會(CII)將精益建造的目標定義為盡可能滿足或超越客戶的所有需求,避免浪費,追求盡善盡美,使價值最大化[16]。因此,本文從利益相關(guān)方滿意度、準時交付達成率和整體價值增值率3 個方面對整個建造過程中的每個檢驗批、每道工序和建筑企業(yè)每一步的運營過程進行效益評價,環(huán)環(huán)相扣,步步檢驗,以實現(xiàn)建筑企業(yè)實施精益建造的過程性和結(jié)果性評價。
(2)精益工具及技術(shù)實施效果。建筑企業(yè)實施精益建造的初級階段就是借助最后計劃者體系、并行工程、準時制、可視化管理、標準化管理等精益工具及技術(shù)為企業(yè)的組織管理提供保障。張連營等[6]精益工具通過知識的獲取、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用等知識管理的推動可實現(xiàn)對精益績效的促進作用。從縱向來看,最后計劃者體系、并行工程、準時制、持續(xù)改進的應(yīng)用可促進組織機構(gòu)的扁平化和管理模式的合理化,優(yōu)化內(nèi)部流程、增強協(xié)作力,提高企業(yè)的效益和績效。從橫向來看,標準化管理、可視化管理、6S 現(xiàn)場管理等借助大數(shù)據(jù)信息平臺可實現(xiàn)信息的動態(tài)跟蹤和控制,營造規(guī)范化、標準化的施工環(huán)境,使項目各參與方之間形成緊密合作、利益共享的動態(tài)聯(lián)盟關(guān)系,促進建筑工業(yè)化、綠色化、數(shù)字化的發(fā)展。
(3)浪費控制效果。我國建筑項目從規(guī)劃設(shè)計到建造運營,再到拆除和廢棄物利用的每個環(huán)節(jié),都存在巨大的“浪費黑洞”。而精益建造是將“消除建造中的浪費,強化精簡組織結(jié)構(gòu)”和“不斷改善工程項目的質(zhì)量、成本和進度”作為核心思想[1]。因此,本文從項目前期準備、項目建造過程、采購運輸過程、職能部門管理4 個方面討論建筑企業(yè)實施精益建造后對浪費現(xiàn)象的控制效果。
(4)精益氛圍構(gòu)建效果。Wieslaw Urban[17]認為組織文化是精益管理的內(nèi)在推動因素;Thomas Bortolott[18]研究顯示,成功的精益工廠與不成功的精益工廠相比,組織文化和精益軟實踐在精益管理過程中具有顯著特征。精益組織文化氛圍的構(gòu)建為建筑企業(yè)實施精益建造創(chuàng)造了軟實力,但精益建造的實施不僅需要管理者對精益管理理念的高度關(guān)注和政府強有力的支持,更需要員工較強的執(zhí)行力和不斷提升的自身素質(zhì)。在全員參與營造良好精益文化的氛圍下,才能實現(xiàn)資源需求的精準判斷,提高工作流效益,實現(xiàn)價值最大化[19]。
以上4 個維度之間存在著動態(tài)發(fā)展關(guān)系,目標達成效果是建筑企業(yè)精益建造實施的根本驅(qū)動因素,驅(qū)使精益建造理念在企業(yè)運營和項目管理過程中的普及;精益工具及技術(shù)的實施可提高目標達成率,也可控制浪費現(xiàn)象和促進精益文化氛圍的構(gòu)建;精益工具及技術(shù)的實施效果和浪費控制效果是目標達成的直接表現(xiàn);精益文化氛圍的構(gòu)建促使全員參與精益建造的實施,進而驅(qū)動精益工具及技術(shù)的實施和浪費現(xiàn)象的控制,如此循環(huán)往復,保證精益建造理念的充分應(yīng)用和實施,實現(xiàn)浪費的源頭識別和控制,追求高效益、低成本、低能耗的目標。
網(wǎng)絡(luò)分析法(Analytic Network Process,ANP)是在考慮了層次分析法(AHP)難以反映因素間關(guān)聯(lián)性這一不足后提出的,不僅可實現(xiàn)多要素、多層次評價結(jié)構(gòu)的建立,也兼顧了指標間存在的復雜影響關(guān)系,同時,還可很好地將定性指標與定量指標相結(jié)合[20]。但ANP 是在專家依據(jù)自身經(jīng)驗和偏好進行打分的基礎(chǔ)上確定權(quán)重的一種賦權(quán)方法,存在主觀性強和不確定性高的缺陷。熵權(quán)法(Entropy Weight Method,EWM)是客觀賦權(quán)的一種方法,依據(jù)評價指標自身所包含信息的多少確定權(quán)重,客觀性強,降低了專家主觀意識的影響作用[21,22]。但EWM 過于依賴于樣本數(shù)據(jù),易造成信息損失。本文采用ANP 和EWM 相結(jié)合的組合賦權(quán)法,既可處理指標間內(nèi)部相互依賴、外部相互支配的復雜影響關(guān)系,也克服了主觀權(quán)重過于依賴專家意見、主觀性強和客觀權(quán)重丟失信息的不足,使最終的賦權(quán)結(jié)果與實際結(jié)果更為接近。
2.1.1 ANP 確定主觀權(quán)重
ANP 結(jié)構(gòu)被劃分為兩層:控制層和網(wǎng)絡(luò)層,控制層是對決策問題的目標和準則的說明,網(wǎng)絡(luò)層是由彼此依存、反饋且受控制層支配的元素構(gòu)成的循環(huán)遞階層次結(jié)構(gòu),由控制層直接支配。本文應(yīng)用的超級決策軟件(Super Decision,SD)建立建筑企業(yè)精益建造實施效果評價指標體系的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu),如圖3 所示。
圖3 建筑企業(yè)精益建造實施效果評價的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)
考慮到指標間影響關(guān)系的復雜性和單一專家打分的片面性,本文邀請了10 位精益建造專家依據(jù)1~9 比例標度,運用比較優(yōu)勢度衡量元素集Ci(i=1,2,3,4)中元素對元素集Cj(j=1,2,3,4)中元素ejl(l=1,2,…,nj)的重要程度,構(gòu)造判斷矩陣。利用SD 運算10 位專家給出的10 組評判數(shù)據(jù),排除3 組一致性不通過的數(shù)據(jù),采用取平均的方法確定最終判斷矩陣A。將判斷矩陣A輸入SD軟件中運算建筑企業(yè)精益建造實施效果評價的無權(quán)超矩陣Ws、加權(quán)超矩陣及極限超矩陣,從而得到每一項指標對總目標的重要程度,即建筑企業(yè)精益建造實施效果評價指標的主觀權(quán)重ω1。
2.1.2 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重
熵權(quán)法(EWM)是以指標包含信息量的大小來反應(yīng)該指標所占比重的大小,該指標包含的信息量越大,其信息熵越小,權(quán)重越大;反之,信息熵越大,權(quán)重越小[23]。權(quán)重計算公式如下:
式中,Hj為信息熵,為評價指標j的定義標準化,若bij=0,則定義lnfij=0。
本文應(yīng)用Matlab 軟件計算客觀權(quán)重ω2。
本文從博弈論的角度,在ANP 和熵權(quán)法之間尋找一種平衡,實現(xiàn)既充分考慮專家意見又可減少信息損失的權(quán)重確定。由ANP 和熵權(quán)法計算的主客觀權(quán)重構(gòu)成權(quán)重集合ω=(ω1,ω2)。線性組合可得:
式中,a1為ANP 的線性組合系數(shù);a2為熵權(quán)法的線性組合系數(shù),且a1+a2=1。
為使偏差最小,得到:
其中,i=1,2。根據(jù)矩陣計算得到上式的最優(yōu)一階導數(shù):
應(yīng)用逆的運算公式A-1A=E,求得ak=(a1,a2),并進行歸一化處理;
因此,經(jīng)博弈論計算得到的組合權(quán)重為:
模糊綜合評價法(Fuzzy Comprehensive Evaluation Model,F(xiàn)CE)是通過模糊數(shù)學原理將不易量化的定性指標進行量化的一種綜合評價方法,并通過計算隸屬度確定評價結(jié)果。由上文構(gòu)建的評價指標體系可知建筑企業(yè)精益建造實施效果評價涉及的定性指標較多,且指標間存在相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系,在網(wǎng)絡(luò)層次構(gòu)建時有一定的不確定性和模糊性。因此,本文利用專家打分法對評價指標進行量化處理,計算隸屬度對建筑企業(yè)精益建造實施效果評價指標進行模糊綜合評價。
根據(jù)模糊綜合評價法構(gòu)建模型的步驟如下:
(1)確定因素集。因素集是映射評價對象性能的一個集合,用U表示。
(2)確定評語集。在借鑒《信息技術(shù)數(shù)據(jù)中心精益六西格瑪應(yīng)用評價準則》(GB/T 37726-2019)、《企業(yè)導入精益生產(chǎn)評價規(guī)范》(DB 3311/49-2015)、《精益生產(chǎn)評級標準》及參考相關(guān)文獻[14,24,25]中評價等級的劃分后,采用五分制法V=(v1,v2,v3,v4,v5)劃分建筑企業(yè)精益建造的實施效果。又考慮到精益建造實施效果評價的模糊性和不確定性等特點,本文在參考相關(guān)文獻及相應(yīng)的標準評價導則規(guī)范的基礎(chǔ)上,邀請了10 位精益建造專家對各評價等級進行評定,確定評價等級V=(v1,v2,v3,v4,v5)=(較差,一般,較好,良好,優(yōu)秀),并對評價等級賦予區(qū)間值,如表1 所示。
表1 建筑企業(yè)精益建造實施效果評價等級
(3)確定指標權(quán)重。采用上述組合的賦權(quán)法對各評價指標賦權(quán)。
(4)建立模糊關(guān)系矩陣R。通過問卷調(diào)查獲取相關(guān)從業(yè)人員對各評價指標的打分,歸納匯總得到打分測評表,對測評表中每一項評價指標進行歸一化處理,即為評價指標體系的模糊關(guān)系矩陣R。
(5)模糊綜合評價。從二級指標Cij開始逐級向上采用“積-和”模糊算子進行模糊變換,得到各級指標的模糊評價向量B。由于最大隸屬度原則僅考慮了隸屬度最大指標的貢獻情況,忽略了其他指標的綜合作用,評價結(jié)果不能全面地反映評價對象的精益建造實施效果。本文采用“積-和”模糊算子將歸一化的隸屬度與模糊評判矩陣V=(30,65,75,85,95)集合來表示精益建造實施效果的模糊綜合評價結(jié)果。
式中,表示為模糊算子符號。依據(jù)評價得分F的計算結(jié)果與評價等級的對應(yīng)區(qū)間評判各一級指標效果和綜合實施效果。
中建某公司2016 年開始實施精益建造;2018年搭建優(yōu)質(zhì)、快速、綠色、智慧、低成本五位一體的“LC5S”精益建造特色管理體系;2019 年對所有在建項目100%實現(xiàn)精益建造;2021 年推進精益建造標準化、信息化,追求零窩工、零返工、零缺陷、零事故、零浪費、零投訴的“六個零”目標。下面引用本文構(gòu)建的評價模型對中建某公司精益建造的實施效果進行評價:
(1)確定權(quán)重。依據(jù)前文中的組合賦權(quán)步驟,計算各評價指標的組合權(quán)重,如表2 所示。
表2 中建某公司精益建造實施效果評價測評表
(2)確定模糊關(guān)系矩陣R。邀請該公司的10位精益建造專家、5 位項目經(jīng)理、5 位班組組長及10 位基層工作員工對該公司精益建造實施過程中各指標實現(xiàn)效果進行打分。對打分結(jié)果匯總整理得到該公司精益建造實施效果評價測評表,并歸一化處理,得到模糊關(guān)系矩陣R。
(3)各一級指標實施效果評價。計算各一級指標的隸屬度向量評價一級指標實施效果。考慮到計算結(jié)果的繁瑣性和篇幅所限,同時為保證計算結(jié)果不失有效性,計算結(jié)果均保留4 位小數(shù)。
(4)實施效果綜合評價。該公司精益建造實施效果評價的綜合評價向量為:
根據(jù)式(9)運算得到該公司精益建造實施效果的模糊綜合評價得分為F=80.9517。
(5)結(jié)果分析。依據(jù)上述實施效果評價可知,80.9517∈[80,90),現(xiàn)階段該公司精益建造實施效果良好,但仍有很大的提升空間。分析該公司實施精益建造過程中各一級指標效果,目標達成效果良好(80.1516);精益工具及技術(shù)實施效果良好(82.7878),評價得分最高,但是處于“良好”等級區(qū)間的邊界;浪費控制效果良好(81.5439);精益氛圍構(gòu)建效果較好(77.1593),評價得分最低,也是處于“良好”等級區(qū)間的邊界。由此可知,無論是直接反映該公司精益建造實施的結(jié)果性效果還是間接促使公司推動精益建造實施的過程性效果均處于一個中等階段。由于精益建造是由精益生產(chǎn)延伸而來的,借鑒梅清晨[26]提出的精益生產(chǎn)三階段,本文認為現(xiàn)階段該公司是以“管理方式”的視角理解精益管理。該公司制定下一步的精益建造實施計劃時,應(yīng)注重精益建造的知識管理,借助知識管理的中介作用逐步在公司內(nèi)傳播一種“發(fā)現(xiàn)問題,追求盡善盡美”的精益管理文化,將精益建造的“浪費最小化,價值最大化”核心理念貫徹的更徹底。
本文在深入分析了精益建造管理理念及建筑企業(yè)運營管理和項目建造生命周期特征基礎(chǔ)上,構(gòu)建了能反映建筑企業(yè)實施精益建造過程和結(jié)果的實施效果指標體系,并經(jīng)過主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的博弈研究了各評價指標對建筑企業(yè)精益建造實施效果的重要程度。結(jié)果表明,精益工具及技術(shù)的實施效果對建筑企業(yè)精益建造實施效果的影響最重要,依次是浪費控制效果、目標達成效果、精益氛圍構(gòu)建效果。因此,企業(yè)實施精益建造應(yīng)著重強調(diào)精益工具及技術(shù)的實施效果,以此來促進浪費現(xiàn)象的控制,推動企業(yè)精益文化氛圍的構(gòu)建,提高企業(yè)的目標達成率,反過來,再由目標的高達成率驅(qū)動精益工具及技術(shù)的實施,環(huán)環(huán)相扣,形成一個動態(tài)閉環(huán)系統(tǒng),促使實施精益建造整個工作流的穩(wěn)定流動,實現(xiàn)提高企業(yè)績效和增強企業(yè)競爭力的目標。