国内外建筑工业化研究进展与趋势——基于Cite Space的可视化分析

马 辉， 董美红， 王炜文， 黄冰倩

(天津城建大学 经济与管理学院， 天津 300384)

“建筑工业化”是一种通过现代化工厂制造、运输、安装和科学管理的建筑建造方式，具有标准化、规模效应等的工业化生产特点[1]。凭借其显著的优点，建筑工业化成为国内外建筑领域的发展热点，近年来得到了国家的大力推广，同时也受到了学者们的广泛关注，随之而来的是该领域学术研究的蓬勃发展。随着相关文献的增加，越来越多的学者开始探讨工业建筑中被忽视的关键领域，因此有必要了解近年来国内外建筑工业化的发展现状和研究热点，从而找出该领域的发展趋势及发展方向，这将对该领域的理论研究及我国建筑工业化的实践应用起到积极的指引和促进作用。

本文通过“科学知识图谱”的方法，对近年来的研究现状进行客观和定量的审查，从全知视角绘制和识别工业建筑领域研究的热点和趋势，以期为工业建筑领域的理论研究与实践应用提供指导和借鉴。

1 研究方法及数据来源

1.1 研究方法

本文采用定性和定量相结合的方法进行研究，定性分析主要是对文献的相关内容进行梳理。定量分析是利用Cite Space作为研究的分析工具[2～4]，绘制有关关键词、作者、机构、和时序的网络图谱，从而分析建筑工业化领域的研究热点和演进趋势。

1.2 数据来源

本文采用Web of Science(SCI)数据库和中国知网(China National Knowledge Infrastructure，CNKI) 数据库作为主要的数据检索平台，检索期刊为核心及以上期刊，检索时间定义为2009—2018年(其中2018年的数据不全)。考虑到由于国内外文献检索的差异性及数据的有效性，在数据库中剔除了有关生物、物理、化学、医学等不相关领域的文献，在CNKI数据库中删除了相关的会议新闻、征稿通知等方面的文献。最终确定了255篇外文文献和347篇中文文献。数据来源情况见表1。

表1 数据来源

2 国内外建筑工业化研究的时空分布特征

2.1 时间分布特征

科学文献的数量反映了科学知识的发展情况，科学文献数量的增长速度则反映了该领域的研究水平及发展速度[3]。通过分析2009—2018年国内外有关建筑工业化研究文献的时间分布，发现建筑工业化领域的研究工作整体呈现上升趋势。根据文献数量增长变化情况，大致可以分为三个阶段：

(1)2009—2011年，该阶段的文献数量较少，同时每年的发文数量几乎没有变化。2009年前后装配式建筑、建筑产业化等概念再一次被提起，但该领域的研究仍未引起学者们的广泛关注。

(2)2012—2015年，该阶段的研究态势呈现出震荡上升的趋势，在2012年发文量大幅提高，而2013年的发文量又有所下降。说明建筑工业化已经开始取得学者们的关注，但仍未形成稳定的研究群体，发文数量难以得到保证。直到2013年全国建设工作会议首次提出“促进建筑产业现代化”的发展要求，以建筑业转型升级为目标的发展理念，一些有远见的企业与学者加大了对建筑工业化研究领域的重视，关于建筑产业现代化逐渐增多。

(3)2016年至今，该阶段建筑工业化领域的文献呈迅猛增长的趋势，其主要原因在于国家对于环境问题的关切，同时在国家层面出台了许多有关建筑工业化的政策，如：2016年9月颁布的《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》；2017年2月颁布的《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》，随后各地相继出台了相应的激励政策与法律法规。在国家政策的引导下，建筑工业化引起了广大企业和研究学者们的重视，从而相应的研究迅猛增长。

图1为2009—2018年SCI和CNKI中有关建筑工业化研究文献的年代分布。

图1 2009—2018年SCI和CNKI中有关建筑工业化研究文献的年代分布

2.2 空间分布特征

2.2.1 作者分布

研究者是推动学科发展的主体，核心作者是指某学科中发文较多，影响力较大的作者集合，而核心作者群是指那些发文量较多，影响较大的作者集体。核心作者乃至核心作者群的出现可从侧面反映该领域的研究热度与研究成熟度[5]。通常发展较为成熟的研究领域会出现多个核心作者群，而新兴的研究领域往往呈现热点散乱，核心作者数量较少的特点，同时非核心作者的数量则反映了该研究领域的发展潜力。

(1)中文作者分布

图2 我国建筑工业化作者合作分布情况

表2 我国建筑工业化领域主要作者

序号作者文章总数/篇总被引次数/次1纪颖波92142薛伟辰6323杨嗣信6874李忠富5615齐宝库53036刘禹41047王爱兰4148冯大阔3299刘学春31310姚福义39

(2)外文作者分布

通过作者间的科学图谱可以反映出作者之间的合作及共被引关系，如图3所示，其中PAN W，YAM VWY，ARASHPOUR M，MAO C等为其中最大的群体，各作者之间有较强的合作关系，这也说明了国外工业建筑领域方面的学者之间联络关系较强。但是在排名前10的作者当中，中国研究学者的占比较大，这同样和最近几年中国政府重视建筑工业化有关。

图3 国际建筑工业化作者合作分布情况

表3 国际建筑工业化领域主要作者

序号作者文章总数/篇总被引次数/次1PAN W11372YAM VWY8463ARASHPOUR M6344MAO C6225HONG JK5196JAILLON L5497ZHANG XL4138PONS O369LI ZD21810AYE L29

2.2.2 机构分布

除了确定建筑工业化领域研究的主要作者及研究方向之外，还需要确定对建筑工业化有高兴趣投资的机构，特别是关注有哪些机构之间存在合作关系。

如图4所示，从高产机构和发文情况看，发文数量较多的为我国建筑专业在全国高校中排名较靠前的学校，分别为同济大学、东南大学、重庆大学及沈阳建筑大学，他们形成了国内对建筑工业化领域的主要研究机构。在机构之间用线连接的表明有合作关系，从图中可以看到具有合作关系的机构群有9个，其中节点最多并最大的是东南大学和南京工业大学；同时有些机构也和社会团体之间形成了协作关系，这也是近年来我们所倡导的。然而有些节点独立存在，之间没有连线的则说明这些研究机构的活跃程度较低，反映了这些机构具有一定的孤立性，即表明这些机构研究人员之间缺乏知识的沟通与交换，这也是当前建筑工业化领域中发现的一大问题。

图4 我国建筑工业化领域研究机构合作情况

与国内机构相比，国外机构之间的合作相对紧密和集中，从图5中可以看到，其中发文量最多、连接最紧密的群体为Univ Hong Kong，Chongqing Univ，Shenzhen Univ，Univ Auckland等组成的群体，这说明国外建筑工业化领域的研究越来越注重国家之间的知识交流，从另一个角度也说明国了我国建筑工业化发展之快。但在图5中，没有观察到涉及建筑工业化的主要知名机构及其之间的合作情况，这反应了这些主要的研究机构具有孤立性，同时机构的研究者之间缺乏一定的知识交流。

图5 国际建筑工业化领域研究机构合作情况

3 国内外建筑工业化的研究热点与演进趋势分析

3.1 研究热点分析

关键词代表了所发表文献的核心内容，描述了在该领域的研究范围及作者所表达的核心思想[8～12]。本文根据文献所研究对象以及研究背景作为划分依据，将文献划分为研究国内建筑工业化相关问题和研究国外建筑工业化相关问题两大类别，通过运用Cite Space软件分别绘制国内外建筑工业化研究问题的关键词共现网络，并在此基础上进行研究热点的分析。

(1)国内研究热点

对以国内建筑工业化为研究对象的文献关键词进行词频与相关关系分析，如图6所示。根据分析结果可见与装配式建筑相关的关键词有：企业信息化、EPC、建筑产业化、工业化、BIM、设计、施工技术等；与住宅产业化相关的关键词包括：可持续发展、钢结构、施工技术、抗震性能、装配式、保障性住房等；与建筑工业化相关的关键词有：绿色建筑、物联网、抗震性能、预制构件等。通过Cite Space热点图从整体上看，除建筑工业化、住宅产业化、工业化建筑等具有相同或相近含义的关键词外，反映研究热点的关键词主要集中在装配式建筑、建筑信息模型、预制构件、抗震性能、钢结构、深化设计及施工技术等方面。

图6 我国建筑工业化领域的关键词共现图谱

通过对建筑工业化领域关键词出现的频次、中心度以及出现时间等信息进行综合分析(见表4)，发现在该领域的研究初期国内学者们主要以抗震性能、预制构件、施工技术等硬技术研究为主。后来随着国家对装配式建筑的大力推动，学者们开始提出将装配式建筑与BIM、建筑信息模型等现代信息技术联系起来，同时认识到设计工作在装配式建筑中的重要作用，成为近几年新的研究热点，推动着该领域相关研究的不断深入与拓展。

表4 我国建筑工业化领域研究高频词

(2)国外研究热点分析

对以国外建筑工业化为研究对象的文献关键词通过Cite Space进行词频与相关关系分析，得到国外建筑工业化的关键词共现网络图谱，如图7所示。该图谱由97个节点和264条连接线组成，体现了国外建筑工业化的主要研究领域。

图7 国际建筑工业化领域的关键词共现图谱

从图7中可以看出，国外对建筑工业化的研究早期主要集中在预制、预制建筑、设计、持续性和性能等方面，现阶段的关注点在预制结构、模块化结构、方法、BIM等方面。

从知识图谱中可以看到有关建筑工业化领域的研究已经拓展到了不同的研究方向，但仔细观察又会发现不管是国内还是国外学者们对建筑工业化的研究主要集中在硬件方面的研究，而对建筑工业化战略等方面的关注较少。从本质上说，与建筑工业化的硬技术相比，其管理和战略方面的影响要大得多，这也表明在现有的文献中缺少对这些领域的关注，即现有的研究主要集中在建筑工业化的“产品”和“硬件”特性上，而不是在“操作”和“过程”方面。项目管理、资源调度、优化、供应链、安全和项目规划排在网络图的边界，而预制、工业化等在网络的中心位置[10]。这也在一定程度上说明了国内外建筑工业化研究的方向，但Hosseini[10]认为由于知识体系的局限性及脆弱性使得文献计量方法很难去触及到如何促进建筑工业化的可持续发展和融入行业主流所需的未来方向及行业适应性等长期问题。

表5列出了国际建筑工业化领域的研究高频词。

表5 国际建筑工业化领域研究高频词

3.2 研究趋势分析

将Cite Space中的关键词图谱页面以“Timezone”的方式打开，得到建筑工业化领域关键词的时序图，如图8所示。时序图是从时间维度展示建筑工业化领域的研究热点及演进趋势。从图8中可以看出，国内的建筑工业化领域近10年的发展大致可以分为理论分析、应用、深化研究三个阶段。

图8 国内建筑工业化领域研究热点词演进

第一阶段为2009—2011年，此阶段处在装配式建筑的理论分析时期，由于节约型社会的转型升级，建筑业为了减少劳动力及建筑垃圾的排放，提高建筑效率及品质，建筑业再一次开始了建筑工业化的尝试，随之学术界开展了建筑工业化可行性的理论研究。该阶段发表的高被引文献的主要代表有蒋勤俭、杨嗣信等人。蒋勤俭[13]总结分析了国内外装配式混凝土建筑的发展状况，提出了未来中国装配式建筑行业发展的技术路线和思路；杨嗣信[14]指出我国实现建筑工业化的必要性和紧迫性，并提出了相应的措施以求加快建筑产业化的发展；王建廷等[15]提出以绿色建筑为目标的住宅产业化的发展途径。

第二阶段为2012—2015年，该阶段学术界主要针对装配式建筑技术、预制结构及应用方面的研究，万科和远大等地产在北京、上海、深圳等城市进行装配式建筑试点工程，经过几年的实践和探索取得了相应的成果。该阶段发表的高被引文献的主要代表有陈建伟、纪颖波等人。陈建伟等[16]主要从装配式建筑的整体性和抗震性方面考虑，提出了装配式结构的研究方向及研究重点；纪颖波等[17]论述了BIM在建筑工业化中的重要作用；李丽红等[18]用混合方法分析了装配式建筑和传统建筑之间的成本差异，并提出其成本居高不下的原因。

第三阶段为2016—2018年，2016年国务院颁发了《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》，积极推广应用装配式建筑。之后两年国家在建筑工业化上的支持力度不断增加，也使得建筑工业化的发展向各个方面拓展[19]。从图9中可以看到，2016年的关键词主要为深化设计、产业链、BIM；2017年进一步演进为信息化、建筑信息模型、EPC、可持续发展和协同创新；2018年研究范围扩展到施工管理、BIM、装配式与物联网及大数据的结合应用、经济效益及评价体系方面。

图9 国际建筑工业化领域研究热点词演进

反观国外的热点研究趋势，如图9所示， 2009—2010年为建筑工业化领域的爆发阶段，该时期有关装配式建筑文献量急剧增加，其文献研究几乎都集中在装配式建筑的创新性及理论研究方面，但也有学者开始关注装配式建筑的可持续性、精益生产和供应链等方向。从高被引文献中发现，Sacks等[20]在该阶段提出了装配式建筑精益生产的概念，同时提出运用信息技术“KanBIM”建立一个可控的信息交流及工作平台；Chen等[21,22]确定了基于三重底线和可持续性指标体系，并应用于施工方式决策中；Eriksson[23]将精益思想引入供应链中并加以验证。2011—2013年，“model”“design”“system”“simulation”等关键词突现，同时“construction management”“behavior”等关键词也相应出现，说明该阶段国外除了更加注重产品性能和可持续性等方面的研究之外，也开始了管理方面的研究。2014—2015年，突现“management”“supply chain”“performance”，在该阶段施工管理、装配式建筑供应链等开始成为了重点研究趋势，可持续性和精益生产也开始被学者们重视，同时开始关注中国建筑工业化的发展情况。其中Bonamente等[24,25]对装配式建筑全寿命周期的能源消耗进行分析；Arashpour等[26]用仿真方法优化了非现场施工的集成策略和多技能资源的使用；Nenad等[27]讨论了工业化建筑供应链中的信息流集成问题。2016—2018年，突现“BIM”“implementation”“greenhouse gas emission”“energy efficiency”“off site construction”，如Abanda等[29]探讨了BIM对非现场制造的影响，这是国外在建筑工业化领域研究的新方向，结合了现代信息技术，并将装配式建筑的绿色环保纳入研究行列。

通过对国内外建筑工业化的热点演进趋势进行比较分析，发现国外在建筑工业化方面的研究较为进步且成果丰富，而中国研究脚步主要是跟随发达国家。从国内外建筑工业化关键词的演进趋势来看，研究热点已经从建筑工业化建造技术应用切换到以信息技术为基础的现代建造技术的研究中，BIM、深化设计、精益生产、供应链、现代施工技术等研究热点皆体现出设计、供应链、物流与施工等多环节的集成，而以BIM技术为代表的现代信息技术成为集成的关键。由此可以预测，建筑工业化未来几年的研究方向可能会集中在BIM集成、大数据分析等信息技术与装配式建筑设计、预制构件生产、施工等过程的深度融合，同时，在建筑工业化发展过程中，新技术、新工艺与新模式也给传统的施工项目管理技术带来了巨大的挑战，结合信息技术的施工项目管理、可持续协同创新等方面的研究也将受到更多学者的关注。

4 结 语

本文运用Cite Space软件对2009—2018年建筑工业化领域的国内外文献进行可视化对比分析，绘制了国内外建筑工业化领域的知识图谱，并从时空视角和热点趋势视角进行分析，主要结论如下：

(1)从文献数量的年代分布来看，国内外的文献分布趋势大致相等，并且从2013年呈现出迅猛增长的趋势，这说明从2013年开始在建筑工业化领域的研究已经成为国内外的研究热点，且我国近几年的发文量增长明显。

(2)从研究作者情况来看，核心作者以高校老师为主。从作者的合作情况来看，不管是国内还是国外都表现为群体内合作频繁，但群体间的合作少见的特点。

(3)从研究机构来看，国外机构之间的合作较为紧密和集中，国内还没有形成具有国际影响力的研究机构，且机构间合作较为分散，因此我国应该加强各高校与国际相关研究机构之间的合作，以提高我国在建筑工业化领域的研究深度。

(4)从研究热点来看，国际建筑工业化领域的高频关键词之间的联系比较紧密，形成了较多交叉研究领域，相关文献持续关注对基本理论的深入探讨和研究，同时侧重应用功能、信息技术、项目管理、可持续建设等方面的探讨。而国内现阶段的研究热点还主要局限于施工技术、抗震性能、BIM等技术研究，表现为对国际研究热点的追随。

(5)从研究趋势来看，建筑工业化的研究经历了理论探讨、技术应用以及系统集成等阶段。未来，大数据、BIM等信息技术与建筑工业化的进一步融合，将逐渐成为新的研究方向，同时伴随着建筑工业化的不断发展与创新而不断涌现的相关管理与安全问题，也将受到学者们的更多关注。

针对以上研究结论，本文提出以下建议：首先，不论是学术界还是企业都应密切关注国外的发展状况及研究动向，并加强信息管理及集成应用研究；再者，应形成以企业为主体，以政策为导向的行业发展，加强管理和技术创新，逐步实现建筑工业化向信息、集成、协同、多角度等方面发展。由于本文数据主要来源于Web of Science数据库和CNKI数据库，无法完全覆盖建筑工业化领域的相关研究，因此可能会存在一定的纰漏；另外在研究热点和研究趋势方面仅选取相应有代表性的关键词进行分析，具有一定的局限性。这些将在今后的研究中继续完善，提高研究的客观性。