基于DEMATEL的装配式建筑成本影响因素研究

朱颖 薛刚

摘要：高成本是现阶段制约装配式建筑快速发展的重要因素。文章通过对装配式建筑整个建造过程的跟踪调查，从设计、生产、运输、管理和社会五个方面归纳装配式建筑成本影响因素，利用DEMATEL方法对这些因素进行定量分析，分析结果表明，应从技术成熟度、预制率、构件拆分情况、构件运输效率、市场发育程度、国家政策和标准等方面降低装配式建筑的成本，提高装配式建筑发展的核心竞争力。

Abstract： High cost is an important factor that restricts the rapid development of prefabricated buildings at this stage. Through the follow-up investigation of the whole construction process of the prefabricated building， the article summarizes the influencing factors of the prefabricated building cost from five aspects of design， production， transportation， management and society. The DEMATEL method is used to quantitatively analyze these factors. The analysis results show that the cost of prefabricated buildings should be reduced from the aspects of technology maturity， prefabrication rate， component splitting， component transportation efficiency， market development level， national policies and standards， and the core competitiveness of prefabricated buildings will be improved.

關键词：DEMATEL;装配式建筑;成本

Key words： DEMATEL;prefabricated building;cost

中图分类号：TU723.3                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）15-0005-03

0  引言

装配式建筑（Prefabricated Building）是指将部分建筑构件在制造工厂预制生产，然后运输至项目现场，通过可靠的连接方式组建的建筑[1]，具有环保、建设周期短、施工精度高等优点。装配式建筑的发展是建筑行业的重要转型，然而由于施工技术、资源投入、生产组织模式等的转变，装配式建筑的成本居高不下，制约了其快速发展。本文利用DEMATEL方法对影响装配式建筑成本的因素进行量化分析，找出各因素的综合影响关系，并寻找合适的方法来降低项目成本。

1  装配式建筑成本及影响因素分析

为了找出影响装配式建筑成本的因素，本节将装配式建筑与传统现浇建筑进行成本及建造方式的分析对比。找出各阶段的主客观因素，并把这些因素包含的具体内容进行分类整理。

1.1 设计成本影响因素

在设计阶段，装配式建筑需要考虑预制构件组合方案以及建筑体型和构件设计对成本的影响，且预制构件的综合性很强，图纸中通常包含多个专业的信息，需要全面考虑模具设计、配筋设计、部件尺寸、预埋构造、吊点位置等，这就要求设计图纸的深度和细度更高，使得设计工作量的加大。相比传统建筑，装配式建筑在设计方面技术难度更大，对人员的专业技术水平要求更高，各专业之间的配合和沟通更多。

1.2 生产成本影响因素

相比于传统建筑，装配式建筑增加了预制工厂的前期投资、设备电气费用和维护费用、部品构件制造的直接人工费、材料费、模具费、构件存放管理费及运输费等。目前，很多预制工厂的配套设施不齐全，生产力水平不高，生产工艺也不成熟，并未形成规模化制造。为了达到预制构件的生产精度，需要投入更多的资源。

1.3 运输成本影响因素

预制构件运输对道路要求严格，道路太窄或路面不平不满足运输要求，构件厂与现场的距离关系到运输费用与运输时间，构件不能按计划到场，会造成现场窝工。车辆装载方案制定不合理会造成运输次数增多，运输车辆的速度控制不好则会使得构件损坏，增加成本。

1.4 管理成本影响因素

装配式项目通常多个单体同时施工，预制构件数量较多。构件进场后需要对其型号、数量、位置进行管理，增加工作量。在构件吊装过程中，吊装预制构件选用的塔吊型号较传统建筑施工时增大，这会使得机械使用量增加。若发生吊点不合理或吊装路线冲突，构件有损坏风险。另一方面，由于预制构件的使用，模板、支撑、脚手架等用量减少，现场抹灰、砌筑工程量也减少，节省了现场人力物力。

1.5 社会环境影响因素

目前，我国装配式建筑方面的政策和标准还不完善，实施情况也不理想，虽然部分省市出台了相关鼓励政策和补贴方式，但是由于装配式建筑建造技术的复杂和市场认可度不高等原因，企业往往更偏向传统的建造方式[2]。

通过以上分析，找出影响装配式建筑成本的五方面因素，并分析这五方面费用的具体组成情况，见表1。

2  DEMATEL基本原理

为了确定关键影响因素和分析各因素之间的相互影响关系，接下来利用DEMATEL方法辅助分析计算。DEMATEL（Decision Making and Trial Evaluation Laboratory），即决策试验与评价实验室法，主要运用图论和矩阵工具来研究系统因素，通过系统中各因素之间的逻辑关系构建直接影响矩阵，计算每个因素对其他因素的影响程度和被影响程度，然后计算每个因素的中心度和原因度，并对因素的类型进行分类，用因果关系图直观地描述各因素之间的影响关系[3]。具体步骤如下：

2.1 确定直接影响矩阵

式中n为影响因素的个数，xij为因素对因素的直接影响程度，i，j均为整数（1≤i≤n，1≤j≤n）。

2.2 规范化直接影响矩阵

规范化直接影响矩阵X，得到标准化直接影响矩阵Y

2.3 计算综合影响矩阵

2.4 计算各因素的影响度和被影响度

fi为因素i的影响度，是该因素对其他因素的综合影响值，等于T中的行之和。ei为被影响度，是该因素受其它因素的综合影响值，等于T中的列之和。计算式为：

2.5 计算各因素的中心度和原因度

中心度pi代表该因素在系统中的重要性程度，等于T中的行和与列和之和。原因度qi代表该因素与其他因素的因果关系程度，等于T中的行和与列和之差。如果它是正数，意味着这个因素对其他因素有很大影响，称为原因因素;如果它是负数，则意味着该因素受其他因素的影响很大，称为结果因素[4]。计算式为：

3  实例分析

为保证专家数量及构成的合理性，选择参与装配式建筑建造的业主方7人，设计方9人，构件生产方6人，施工方6人，监理方2人作为专家组。使用1-5标度对因素间的直接影响程度进行打分。分数“1”“2”“3”“4”“5”分别表示“无影响”“影响力很弱”“影响力弱”“影响力强”“影响力很强”。最后取相应分数的平均值组成直接影响程度，如表2所示。

根据前述方法，运用MATLAB7.0软件编程，计算规范化影响矩阵和综合影响矩阵，在此基础上汇总得到各因素的综合关系，见表3。

根据表3的数据，利用MATLAB7.0软件编程，可绘制如图1所示的装配式建筑成本影响因素原因-结果图。

根据表3和图1可以得出如下结论：中心度排名前5位的因素是预制率c3、技术成熟度c7、构件拆分情况c1、项目规模c12和运输效率c10，说明这5个因素对装配式建筑的成本影响很大。原因度排名前5位的因素是技术成熟度c7、国家政策和标准c15、市场发育程度c16、产业链完整程度c17和项目管理者及施工人员水平c11，说明这5个因素容易影响其他因素，是原因因素;原因度为负的前五个因素为预制率c3、构件拆分情况c1、运输效率c10、构件标准化程度c2、资源配置效率c14，说明这些因素容易受其他因素影响，是结果因素。

4  相关对策建议

从上述对装配式建筑成本影响因素的综合分析可知，应在加强装配式技术学习、优化构件拆分设计、合理确定预制率、提高运输效率、完善国家政策和标准、健全建筑市场环境发育等方面降低建筑成本，为此提出如下建议。

4.1 社会方面

发挥政府的决定性作用，给予相关的政策支持，协调落实装配式建筑产业发展的各项工作，适应市场需求，完善装配式建筑相关标准规范，引导企业开发并应用先进技术和设备，提高项目建造效率。加大推广力度，开展更多的试点城市来促进装配式建筑的发展[5]。

4.2 设计方面

提高设计人员对装配式建筑的理解，加强培训，有效解决由于技术不掌握而导致的设计成本增加问题。由于预制构件的综合性强，各专业要积极配合进行协同设计。可利用BIM技术进行碰撞检查，发现设计问题并修改。进行标准化与多样化统一设计，在满足业主需求的同时减少构件规格和类型，提高模具的重复利用率。构件拆分需要满足“多组合、少规格”及生产运输要求[6]。为了减少施工难度，节点连接需要标准化。

4.3 生产方面

强调标准化生产和清洁生产，优化构件生产工艺，使用流水线生产。合理选择材料供应商，制定详细的生产计划，做到规模化生产。预制构件加工时对预埋预留考虑全面，避免返工。构件堆放场地平整，分类、分规格堆放整齐，下垫枕木，叠层堆放，防止变形损坏和倾覆。预制构件在厂内运输和吊装时，应加强成品保护，防治被污染和破坏，保证构件质量。

4.4 运输方面

根据预制构件的形状、数量、重量以及施工现场的进度需求，选择合适的运输车辆和起重设备，可利用BIM、RFID等技术辅助监管构件，勘察路程路况，选择最优运输路线。构件运输时，均采用运输架，运输时捆扎牢固，对构件的外立面进行保护，做好防倾覆措施。吊运时合理布置吊点，防止吊点变形过大[7]。为避免二次搬运，构件卸车应严格按吊装平面布置图堆放。

4.5 管理方面

选派专业水平高、协调能力强、管理经验丰富的人员对施工现场进行调控。现场交叉作业时，由于专业较多，需要紧密合作沟通，分工明确，做好成本动态管理，进行阶段性成本分析，当计划成本与实际成本产生较大偏差时，需要分析原因并及时进行纠偏。相关人员应对安全和质量情况进行跟踪管理，保证施工质量。

5  结语

目前，我国装配式建筑的建造成本是制约其蓬勃发展的重要因素。本文通过对装配式建筑成本及其影响因素进行分析，发现预制率、技术成熟度、构件拆分情况、项目规模、构件运输效率、国家政策和标准、市场发育程度等是影响装配式建筑成本的关键因素，且各因素间的相互影响程度较高，需着重从这些因素下手，对装配式建筑的成本进行控制。本文虽然在调研的基础上完成了对装配式建筑成本影响因素的选取，并对其进行综合分析，但是研究深度不够，之后应继续分析各因素的影响路径，更有针对性地提出科学的措施和建议。

参考文献：

[1]陈莉.装配式混凝土建筑建安工程造价研究[D].浙江：浙江大学，2018.

[2]陈艳，王宇，贾磊.基于系统动力学的装配式建筑成本控制研究[J].价值工程，2017，36（32）：1-5.

[3]解涛瑞，佘健俊，宋家仁.基于关键成本影响因素分析的BIM应用推进对策[J].土木工程与管理学报，2018，35（01）：152-157，163.

[4]劉楠杰.基于改进DEMATEL的南京市出租车管理影响因素研究[D].河南：郑州大学，2018.

[5]徐雨濛.我国装配式建筑的可持续性发展研究[D].武汉：武汉工程大学，2015.

[6]周明慧.装配式住宅项目设计阶段造价控制方法研究[D].天津：天津大学，2014.

[7]刘鹏.基于BIM技术的装配式建筑施工组织设计[D].山东：聊城大学，2017.