馮雪婷，張瑞雪，馬貴仁，劉冠興

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 工商管理學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125000，E-mail：14747323422@163.com；2.札薩克鎮(zhèn)人民政府，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

裝配式建筑由于預(yù)制構(gòu)件于工廠生產(chǎn)，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝的形式具有低耗高效、綠化環(huán)境等優(yōu)勢(shì)[1]，現(xiàn)已成為有利于提高我國(guó)建筑工業(yè)化水平的一種新型施工模式。截至目前，多地政府出臺(tái)各項(xiàng)政策鼓勵(lì)裝配式建筑發(fā)展，推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，助力我國(guó)向環(huán)境友好型社會(huì)轉(zhuǎn)變，而對(duì)裝配式項(xiàng)目綜合效益進(jìn)行測(cè)算可有效檢驗(yàn)其發(fā)展水平。

目前，國(guó)外關(guān)于裝配式建筑的研究相對(duì)成熟，相關(guān)學(xué)者從供應(yīng)商選擇、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、戰(zhàn)略決策、政策支持等角度展開(kāi)研究并提出相應(yīng)建議[2~4]。而我國(guó)裝配式建筑相較于發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，項(xiàng)目各利益相關(guān)者還無(wú)法清晰認(rèn)識(shí)到裝配式建筑的綜合效益[5]，因此，近年來(lái)不少?lài)?guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始運(yùn)用層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等從不同維度系統(tǒng)分析和研究裝配式項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面的效益水平[6~8]，以提高人們對(duì)該建筑形式效益能力的認(rèn)知程度。而上述研究所建立的評(píng)估體系多由定性指標(biāo)組成，量化過(guò)程具有一定主觀性，同時(shí)存在指標(biāo)交叉、不全面等問(wèn)題，無(wú)法真實(shí)體現(xiàn)裝配式項(xiàng)目綜合效益影響因素間的差異性。云模型可高效實(shí)現(xiàn)定性定量指標(biāo)間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化，針對(duì)不確定性指標(biāo)評(píng)價(jià)效果良好，因而廣泛應(yīng)用于效益、安全、成本等綜合評(píng)價(jià)[9，10]。

綜上，本文構(gòu)建裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算指標(biāo)體系，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)及安全4個(gè)維度進(jìn)行綜合分析；通過(guò)主客觀方法賦權(quán)后使用最小鑒別信息原理確定指標(biāo)權(quán)重；最終構(gòu)建基于組合賦權(quán)和云模型評(píng)估的裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算模型，通過(guò)案例研究與方法比對(duì)驗(yàn)證模型的合理性與有效性，為企業(yè)測(cè)算裝配式項(xiàng)目綜合效益等級(jí)提供一定的理論支持和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)。

1 裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算指標(biāo)體系構(gòu)建

在廣泛查閱各領(lǐng)域綜合效益相關(guān)文獻(xiàn)后，結(jié)合本文研究目的，以裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算為切入點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)和安全4個(gè)維度梳理篩選相關(guān)指標(biāo)，完成裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算指標(biāo)體系的構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)后文對(duì)裝配式項(xiàng)目效益等級(jí)的確定與分析。

（1）經(jīng)濟(jì)效益。裝配式項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益作為開(kāi)發(fā)商追求的根本目的在建筑的施工建造、運(yùn)營(yíng)使用和拆除回收階段均有體現(xiàn)。相較于傳統(tǒng)建筑，裝配式項(xiàng)目由于工期縮短具有節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)[6~8，11，12]，且通過(guò)部品重復(fù)利用[6]和項(xiàng)目提前運(yùn)營(yíng)可帶來(lái)時(shí)間效益[8]，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約[13]；同時(shí)，政府對(duì)裝配式項(xiàng)目的政策支持可加快企業(yè)項(xiàng)目資金流轉(zhuǎn)和施工材料審批[4]。因此本文選擇工期提前、部件重復(fù)利用、政策獎(jiǎng)勵(lì)、節(jié)水節(jié)能、成本節(jié)約作為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

（2）環(huán)境效益。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及對(duì)新技術(shù)的使用可有效減少裝配式項(xiàng)目施工過(guò)程中的能源消耗和環(huán)境污染[12，14]，且低碳設(shè)計(jì)和使用環(huán)境的改善有助于延長(zhǎng)建筑使用時(shí)間[6，8]、減少碳排放[11]。因此，影響裝配式項(xiàng)目環(huán)境效益的因素主要有建筑垃圾產(chǎn)生量、揚(yáng)塵污染、噪音污染、碳排放減少、能源消耗減少、建筑物壽命。

（3）社會(huì)效益。裝配式項(xiàng)目的社會(huì)效益主要通過(guò)預(yù)制部品產(chǎn)能[14]、產(chǎn)品性能[12，14]、客戶(hù)滿意度[6]和裝配率[13，14]體現(xiàn)。此外，隨著近幾年裝配式建筑的蓬勃發(fā)展，法律規(guī)范完善程度對(duì)項(xiàng)目施工的指導(dǎo)與約束作用越來(lái)越明顯，因此在咨詢(xún)專(zhuān)家和項(xiàng)目經(jīng)理后將法規(guī)完善程度作為體現(xiàn)社會(huì)效益的指標(biāo)之一。

（4）安全效益。由于施工環(huán)境復(fù)雜，作業(yè)人員自身技術(shù)水平、管理人員對(duì)安全教育的重視程度等均會(huì)對(duì)裝配式項(xiàng)目安全建造產(chǎn)生影響。因此認(rèn)為裝配式項(xiàng)目安全效益主要體現(xiàn)在施工環(huán)境安全[6]、安全教育培訓(xùn)方面[6]。此外，考慮到構(gòu)件在生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)干擾事件頻發(fā)，施工方為了保證施工進(jìn)度選擇提前將構(gòu)件堆放至施工現(xiàn)場(chǎng)，致使工人和機(jī)械重復(fù)搬運(yùn)構(gòu)件，增加施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，本文創(chuàng)新性地將干擾事件防控和工人施工事故減少納入安全效益測(cè)算指標(biāo)進(jìn)行分析。

綜上所述，本文確定了裝配式項(xiàng)目綜合效益的三級(jí)測(cè)算指標(biāo)體系，共包含4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，20個(gè)二級(jí)指標(biāo)，如圖1所示。此外，表1對(duì)二級(jí)指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

表1 二級(jí)指標(biāo)量化依據(jù)說(shuō)明

圖1 裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算指標(biāo)體系

2 綜合效益測(cè)算模型構(gòu)建方法

針對(duì)裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算指標(biāo)的不確定性與隨機(jī)性問(wèn)題，使用組合賦權(quán)和云模型結(jié)合的方法構(gòu)建測(cè)算模型，具體流程如圖2所示。

圖2 綜合效益測(cè)算流程

2.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

由于主觀賦權(quán)法在專(zhuān)家賦值過(guò)程中存在一定主觀性缺陷；而客觀賦權(quán)法的賦值過(guò)程以樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)存在不易區(qū)分一般指標(biāo)與重要指標(biāo)差異的不足。因此本文選取組合賦權(quán)法，彌補(bǔ)單一賦權(quán)法主觀性太強(qiáng)或忽視指標(biāo)重要度信息的缺陷，使指標(biāo)權(quán)重更加貼合實(shí)際情況。

2.1.1 主觀賦權(quán)

層次分析法通過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)可將不易測(cè)算的定性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為直觀的定量問(wèn)題，因此，選用該法對(duì)裝配式項(xiàng)目綜合效益各指標(biāo)進(jìn)行賦值、計(jì)算。其計(jì)算步驟如下[15]：

（1）確定裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算目標(biāo)及一級(jí)、二級(jí)指標(biāo)。

（2）構(gòu)造判斷矩陣。使用表2所示的數(shù)值標(biāo)度對(duì)同層各指標(biāo)的重要性進(jìn)行比較，將定性指標(biāo)的重要程度量化后構(gòu)建判斷矩陣。

表2 判斷矩陣數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵

（3）計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重wj1。

（4）對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。只有通過(guò)一致性檢驗(yàn)才能確保決策的科學(xué)有效性。檢驗(yàn)步驟如下：

計(jì)算出最大特征根λmax：

式中，Wi為特征向量；Xi是判斷矩陣行排序向量乘積；n為指標(biāo)數(shù)量。

計(jì)算一致性指標(biāo)CI：

查找隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，計(jì)算檢驗(yàn)系數(shù)CR：

2.1.2 客觀賦權(quán)

客觀權(quán)重的確定選用熵權(quán)法。熵權(quán)法中指標(biāo)的熵值越小，表明提供的有用信息越多，指標(biāo)對(duì)測(cè)算對(duì)象的影響就越大，客觀權(quán)重則越大；熵值越大，有用信息越少，影響就越小，指標(biāo)占比也越小[16]。假設(shè)裝配式項(xiàng)目有n個(gè)綜合效益測(cè)算指標(biāo)，邀請(qǐng)m位專(zhuān)家評(píng)分，評(píng)分矩陣為X，Xij表示第i個(gè)專(zhuān)家對(duì)第j個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算的數(shù)值。

（1）對(duì)不同量綱的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的樣本矩陣Z。

（2）根據(jù)指標(biāo)貢獻(xiàn)度pij計(jì)算各指標(biāo)信息熵ej。

（3）計(jì)算指標(biāo)客觀權(quán)重。

2.1.3 組合權(quán)重值

將主客觀權(quán)重結(jié)合計(jì)算可使權(quán)重結(jié)果更加具有科學(xué)性?；谝勋@得的主觀權(quán)重wj1和客觀權(quán)重wj2，根據(jù)最小鑒別信息原理[17]求得第j個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重wj。

2.2 基于云模型的綜合效益測(cè)算

裝配式項(xiàng)目的發(fā)展動(dòng)態(tài)性及效益指標(biāo)的評(píng)分主觀性使指標(biāo)測(cè)算過(guò)程伴隨著隨機(jī)性與模糊性，云模型以多項(xiàng)數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，可結(jié)合模糊性和隨機(jī)性特點(diǎn)在定性與定量指標(biāo)之間轉(zhuǎn)換[18]，使得測(cè)算結(jié)果更為科學(xué)、合理。因此，本文選取云模型測(cè)算裝配式項(xiàng)目綜合效益。

2.2.1 確定測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)云

通過(guò)調(diào)查裝配式項(xiàng)目效益水平及查閱已有文獻(xiàn)將綜合效益測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個(gè)等級(jí)。其中第i個(gè)等級(jí)區(qū)間為[xmiin,xmiax]，將云中心設(shè)為(Exi，Eni，Hei)，則計(jì)算公式如下：

式中：Exi，Eni分別表示第i個(gè)等級(jí)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)云的期望、熵；Hei為超熵；g為常數(shù)，需在試驗(yàn)后或經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下確定，本文Hei取值為0.5。由式（9）獲得裝配式項(xiàng)目綜合效益測(cè)算等級(jí)的云模型數(shù)值，如表3所示。

表3 綜合效益水平測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)

基于正向云發(fā)生器[19]，使用Matlab將表3得出的綜合效益測(cè)算云模型參數(shù)及3000個(gè)云滴作為輸入值，獲得云滴在數(shù)域坐標(biāo)中匯聚而成的云圖，重復(fù)上述操作生成從低到高排序的綜合效益等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算云圖，如圖3所示。

圖3 綜合效益水平測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)云圖

2.2.2 生成測(cè)算因素云與綜合云

對(duì)m位專(zhuān)家根據(jù)測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)打分得到的分值矩陣進(jìn)行計(jì)算，得到各指標(biāo)測(cè)算因素云Ci=(ci1，ci2，…，cin)，其中，第j個(gè)指標(biāo)測(cè)算云為Zj(Exj，Enj，Hej)。

式中，S2j為專(zhuān)家對(duì)第j個(gè)指標(biāo)打分的方差。

采用融合算法整合計(jì)算各指標(biāo)測(cè)算云與其組合權(quán)重確定綜合云參數(shù)，融合算法計(jì)算公式如下：

2.2.3 云相似度計(jì)算與綜合效益等級(jí)確定

在形成的綜合效益測(cè)算云滴圖基礎(chǔ)上使用下式計(jì)算確定度uk，k為等級(jí)數(shù)。

計(jì)算綜合測(cè)算云和效益等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云的相似度δk，相似度越大表明綜合評(píng)定等級(jí)越高。

3 實(shí)證研究

3.1 項(xiàng)目概況

某裝配式辦公樓項(xiàng)目位于北京市門(mén)頭溝區(qū)永定鎮(zhèn)，該項(xiàng)目的裝配率及預(yù)制率均超過(guò)40%，其中裝配率為51.2%，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型屬于裝配整體式混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。以G1#辦公樓為測(cè)算對(duì)象，該樓為地上11層，地下3層，地上建筑面積約為7773m2，項(xiàng)目預(yù)制部分共包含預(yù)制疊合樓板、疊合梁和預(yù)制樓梯、剪力墻、柱，所有預(yù)制構(gòu)件均為工廠加工運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)組裝而成。本文邀請(qǐng)8位該領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)裝配式項(xiàng)目綜合效益各指標(biāo)進(jìn)行打分，然后基于原始數(shù)據(jù)分析并闡述組合賦權(quán)及云模型在案例中的應(yīng)用步驟及效果，進(jìn)而確定該項(xiàng)目的綜合效益等級(jí)。

3.2 確定組合權(quán)重

8位專(zhuān)家首先根據(jù)數(shù)值標(biāo)度法判斷各層級(jí)指標(biāo)相對(duì)重要性并進(jìn)行打分，然后基于綜合效益測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦值，并通過(guò)上述方法計(jì)算各層級(jí)指標(biāo)主、客觀權(quán)重，最后獲得各級(jí)組合權(quán)重（見(jiàn)表4）及其分布圖（見(jiàn)圖4）。通過(guò)綜合專(zhuān)家評(píng)分時(shí)的主觀性和測(cè)算數(shù)據(jù)自身具備的客觀性，組合權(quán)重在測(cè)算指標(biāo)時(shí)更為科學(xué)、合理，可有效彌補(bǔ)單一方法的數(shù)據(jù)缺陷。

表4 綜合效益指標(biāo)權(quán)重

圖4 綜合效益指標(biāo)權(quán)重分布

圖5 綜合效益測(cè)算云圖

組合權(quán)重的大小表示各級(jí)指標(biāo)對(duì)裝配式項(xiàng)目綜合效益的影響程度，可以看出，一級(jí)指標(biāo)占比從大到小依次為經(jīng)濟(jì)效益B1（0.3768）、環(huán)境效益B2（0.2556）、社會(huì)效益B3（0.2194）、安全效益B4（0.1481），各指標(biāo)權(quán)重差值較小，說(shuō)明該裝配式項(xiàng)目一級(jí)效益指標(biāo)效果相對(duì)均衡。二級(jí)指標(biāo)工期提前C11（0.2652）、能源消耗減少C26（0.2617）、預(yù)制部品產(chǎn)能C31（0.3033）、施工環(huán)境安全C41（0.4807）分別在各一級(jí)指標(biāo)中占比最大，表明上述指標(biāo)對(duì)綜合效益貢獻(xiàn)度更大，體現(xiàn)了該裝配式項(xiàng)目具有節(jié)能環(huán)保、施工效率高及施工安全管理水平高等優(yōu)點(diǎn)。而干擾事件防控C43（0.1695）占比較小是因?yàn)樵擁?xiàng)目工程量小，建設(shè)期短，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸階段未發(fā)生大型干擾事件影響構(gòu)件的供應(yīng)，因而該指標(biāo)發(fā)揮作用較小。而施工事故減少C44（0.1017）效益比重低是由于管理層用于施工人員安全培訓(xùn)及配置安全防護(hù)設(shè)備的安全措施費(fèi)投入較少，同時(shí)各級(jí)部門(mén)沒(méi)有嚴(yán)格遵守國(guó)家及地方安全管理標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)存在較多安全隱患。

3.3 確定各指標(biāo)云及綜合云

通過(guò)式（10）和式（11）先后計(jì)算得到二級(jí)和一級(jí)指標(biāo)效益測(cè)算值的云特征參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表5所示?；谝患?jí)指標(biāo)云特征參數(shù)和對(duì)應(yīng)權(quán)重得到綜合效益A的云特征參數(shù)為（72.60，6.50，1.86）。

表5 各級(jí)指標(biāo)云特征參數(shù)

由Matlab繪制綜合效益測(cè)算云圖，可以直觀看出該裝配式項(xiàng)目的綜合效益位于中等水平與較高水平之間，且更靠近中等水平，說(shuō)明該項(xiàng)目沒(méi)有實(shí)現(xiàn)效益最大化，應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合和優(yōu)化外在政策支持和內(nèi)在建造能力，提升部件重復(fù)利用率及性能效益，增加施工現(xiàn)場(chǎng)安全措施費(fèi)，提高施工人員安全意識(shí)，擴(kuò)大安全效益占比，進(jìn)而提升該項(xiàng)目整體效益水平。而且，綜合效益云層較窄較厚，表明其測(cè)算值隨機(jī)性較小而熵的隨機(jī)性較大，其中，環(huán)境效益（En:7.52）和安全效益（En:8.11）熵值較高是因?yàn)樯鲜鲆患?jí)指標(biāo)中包含較多難以量化分析的定性二級(jí)指標(biāo)，使測(cè)算結(jié)果具有較大不確定性。

3.4 云相似度計(jì)算與分析

通過(guò)式（12）和（13）計(jì)算得到一級(jí)指標(biāo)及綜合效益A的云相似度，再基于AHP、熵權(quán)賦權(quán)-物元可拓法得到該項(xiàng)目一級(jí)指標(biāo)和綜合效益測(cè)算等級(jí)關(guān)聯(lián)度與本文方法進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 效益測(cè)算結(jié)果與方法比對(duì)

由表6可得，兩種模型獲得的測(cè)算結(jié)果均為中等水平，由于專(zhuān)家在對(duì)各指標(biāo)賦分時(shí)具有一定隨機(jī)性且效益水平概念本身具有一定模糊性，因此使用云模型正、反向云發(fā)生器可準(zhǔn)確計(jì)算出該項(xiàng)目基于測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)云的云相似度，并與物元可拓法結(jié)果比較，通過(guò)數(shù)形結(jié)合的形式驗(yàn)證該模型的科學(xué)性和實(shí)用性，以及計(jì)算結(jié)果的有效性和可靠性。研究結(jié)果顯示該項(xiàng)目應(yīng)從社會(huì)效益和安全效益著手，通過(guò)執(zhí)行新政策，升級(jí)環(huán)保新工藝，提高客戶(hù)滿意度和認(rèn)可度，為其后續(xù)運(yùn)營(yíng)提供良好基礎(chǔ)。

此外，基于該裝配式項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，本文提出以下決策建議：一是政府部門(mén)應(yīng)相應(yīng)制定適合不同地區(qū)裝配式項(xiàng)目發(fā)展的合理政策，完善法規(guī)建設(shè)，為裝配式發(fā)展提供良好的外部政策環(huán)境；二是裝配式建筑行業(yè)應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈效益，通過(guò)研發(fā)新技術(shù)，升級(jí)生產(chǎn)及施工設(shè)備，優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝方案，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合效益和建設(shè)效率的同步提升；三是裝配式企業(yè)應(yīng)增加對(duì)工人的技能培訓(xùn)和安全培訓(xùn)費(fèi)用，努力提高工人的技能水平和安全意識(shí)，為裝配式建筑的安全良性發(fā)展提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)裝配式項(xiàng)目，本文提出包含經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、安全效益在內(nèi)的4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，工期提前、干擾事件防控在內(nèi)的20個(gè)二級(jí)指標(biāo)的綜合效益測(cè)算指標(biāo)體系；使用最小鑒別信息原理對(duì)主客觀權(quán)重進(jìn)行組合賦權(quán)，再基于組合賦權(quán)使用云模型對(duì)綜合效益體系進(jìn)行測(cè)算，較為有效地克服了單一方法自身的缺陷。本文使用云模型和物元可拓法對(duì)北京某裝配式項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)算，經(jīng)對(duì)比可知兩種方法測(cè)算結(jié)果一致，進(jìn)而表明本文方法有效且可靠；同時(shí)，云模型的測(cè)算結(jié)果還表明該項(xiàng)目需要通過(guò)改進(jìn)新技術(shù)、升級(jí)新工藝等提升各指標(biāo)效益以實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化；并基于該項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)裝配式建筑未來(lái)發(fā)展提出建設(shè)性建議，且為裝配式建筑綜合效益測(cè)算提供了新的研究視角。