绿色供应链视角下装配式建筑可持续性评价研究

石振武，王金茹

（东北林业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040，E-mail：1179398605@qq.com）

为了加快建筑业产业升级，促进建筑业健康可持续发展，为新型城镇化提供支撑，2017 年2 月国务院办公厅发布《国务院办公厅关于促进建筑业可持续健康发展的意见》，要求大力发展装配式混凝土和钢结构建筑，不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。同年7 月国家住房和城乡建设部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》，提出要统筹发展装配式建筑设计、生产、施工及设备制造、运输、装修和运行维护等全产业链，增强产业配套能力。

目前我国中央及各级地方政府都在采取积极措施推进装配式建筑的研究和应用，但是由于装配式产业链成熟度不高、装配式建筑各参与方信息不对称、缺乏装配式建筑全过程管理等问题，导致我国装配式建筑可持续化、产业化发展受阻。因此，为了促进装配式建筑的可持续发展与应用，有必要对装配式建筑可持续性进行科学的评价研究。

当前，对于装配式建筑可持续发展的研究成为学术界研究的热点与主流。国外研究方面，X. Hu[1]从设计商、生产商、供应商等装配式建筑利益相关者视角分析了装配式建筑的可持续性。Y. Chang[2]从环境可持续和资源角度分析了预制建筑的优缺点，同时识别了绿色装配式建筑发展的阻碍因素。国内研究方面，徐雨濛[3]从经济、资源消耗、环境、社会4 个方面构建了装配式建筑可持续发展评价指标体系，运用灰色聚类模型对装配式建筑可持续发展等级进行了评价。任晓宇等[4]从经济、环境、社会、资源4 个方面建立全生命周期视角下的装配式建筑可持续发展评价指标，通过对比分析验证了评价体系的有效性。基于装配式建筑工厂化生产特点，也有学者从供应链角度对装配式建筑可持续性进行了一定的研究，高德生等[5]研究分析了供应链领导者关键管理行为对装配式建筑可持续发展竞争优势的影响机理。

纵观现有研究结果，大多学者或从经济、社会、环境、资源等基本可持续特征角度对装配式建筑进行可持续发展研究[6~9]，或片面地从某装配式建筑某阶段对装配式建筑可持续性进行分析[10，11]。鲜有学者从供应链整体性出发，将绿色供应链与装配式建筑相结合来研究装配式建筑的可持续性。装配式建筑采用工厂化方式生产预制构件，与制造业的生产特点相似，其核心是集成化，其生产的各个阶段环节紧密联系，任何一个阶段或者环节出现问题都会影响到整个装配式建筑项目的交付；而绿色供应链以全过程环境管理模式进行动态运作，能够为装配式建筑的可持续开发与利用提供良好的实施路径。装配式建筑与绿色供应链结合具有供应链条长、涉及企业多、寿命周期阶段多、供应链整体性和协同性要求高等特点。如何通过装配式绿色供应链的全生命周期管理，来提高装配式建筑可持续性成为目前的研究重点与难点。基于这一问题，本文从绿色供应链全寿命周期角度构建装配式建筑绿色供应链结构模型及装配式建筑可持续性评价指标体系，识别装配式建筑绿色供应链关键节点问题并提出具体建议，为装配式建筑绿色供应链全寿命周期管理及装配式建筑可持续性发展提供参考。

1 装配式建筑绿色供应链结构模型构建

目前国内外对装配式建筑绿色供应链的研究处在初级阶段，对于装配式建筑绿色供应链的定义并没有统一的说法，本文参考绿色供应链[12~15]相关概念，结合装配式建筑供应链运作机制将装配式建筑绿色供应链定义为：装配式建筑绿色供应链是指以可持续发展和绿色生态理念为指导，在装配式建筑产品全寿命周期内最大限度地控制资源占用、降低能源消耗、保护环境、减少污染，综合设计方、采购方、生产方、运输方、施工方、回收方等装配式建筑各参与方实现高效节能、绿色环保、互惠共赢的动态闭环网链结构，其结构模型如图1 所示。

图1 装配式建筑绿色供应链结构模型

装配式建筑绿色供应链将传统制造业的供应链引入装配式项目中，同时融入“可持续、生态环保”理念，旨在实现各参与方装配式供应链主体的行为活动与环境协调可持续，整合装配式建筑从绿色设计到绿色回收整个生命周期内的物流、资金流、技术流，同时更加注重装配式建筑供应链运作活动中的逆向物流以及上下游参与方之间的信息共享与风险分担机制，强调整个装配式建筑供应链绿色管理和动态闭环运转。

2 装配式建筑可持续性评价指标体系构建

由于装配式建筑供应链整体性较强，各个环节紧密相连，因此本文以供应链整体性为基础，根据构建的装配式建筑绿色供应链结构模型中各个供应链节点，从绿色供应链全寿命周期视角对装配式建筑的可持续性进行研究分析，确定绿色规划设计、绿色采购、绿色生产、绿色运输与仓储、绿色装配、绿色销售运营、绿色回收等7 个指标。同时由于装配式建筑的制造集设计、生产、安装于一体，涉及到设计方、供货方、生产方、施工装配方等多个单位、多个专业，装配式建筑各参与方通过绿色供应链进行信息流、物质流等的交互传递，供应链上下游企业成为一个有机联系的整体而非孤立的单一主体，供应链成员之间的信息不对称、风险分担机制缺失等会影响装配式建筑的正常生产与顺利交付，因此装配式建筑绿色供应链上下游各方的协同配合至关重要，本文考虑装配式建筑绿色供应链实际运作情况添加绿色供应链协同指标。

本文通过梳理分析国内外相关重要文献，研究总结国内外对装配式建筑供应链及可持续发展的 研究成果，综合相关领域专家调研意见初步确定可持续影响因素。之后分别向装配式建筑供应商、设计商、生产商、采购商、物流商以及装配式建筑绿色供应链研究领域专家发送影响因素调查问卷。经德尔菲法进行筛选确定具体影响因素，最终构建的装配式建筑可持续发展评价指标体系如表1 所示。

表1 基于绿色供应链的装配式建筑可持续发展评价指标体系

3 装配式建筑可持续性综合评价模型

3.1 可持续评价体系指标权重确定

根据本文所建立的可持续评价指标体系的特点，采用层次聚类分析法来确定评价体系指标权重。层次聚类分析法[16~18]又称系统聚类分析法，该方法根据层次结构关系对评价指标进行分层聚类组合，通过指标权重与专家权重的确定将主观权重与客观权重相结合，既考虑了装配式建筑绿色供应链运作机制特征，同时兼顾了指标的客观性，降低了指标赋权的主观随意性。

（1）利用分级标度法（见表2）构建比较判别矩阵A。

表2 判别矩阵9 标度含义

（2）利用Matlab 软件计算出近似权重，构造6 位专家的权重矩阵B。

（3）利用SPSS 软件对权重矩阵B 进行相似性判别，并依据判别结果进行聚类分析，如表3 和图2 所示。

表3 聚类表

图2 专家系统聚类图

专家聚类结果为：

（4）计算专家类间权重。

（5）计算专家类内权重。

（6）计算综合权重。

同理可得到所有二级指标的综合权重如下：

3.2 装配式建筑可持续性综合评价

TOPSIS[19，20]（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）法是多目标决策分析法，装配式建筑可持续影响因素诸多，利用TOPSIS可以计算确定装配式可持续影响因素与可持续理想目标的趋近度来评价装配式建筑可持续水平，同时还可以利用TOPSIS 趋近度排序识别装配式建筑绿色供应链关键节点问题，为供应链管理优化提供决策依据。利用TOPSIS 进行可持续综合评价的步骤如下：

（1）对原始矩阵C 进行规范化处理，求出规范化决策矩阵D。

（2）根据权重向量计算加权规范化决策矩阵K。

（3）确定装配式建筑可持续性的正理想目标和负理想目标K+、K-。

（4）计算装配式建筑可持续发展水平与正负理想目标的差距G。

（5）确定装配式建筑可持续性与理想目标的相对趋近度N。

（6）评定装配式建筑可持续性水平等级。根据相对趋近度大小来对装配式建筑可持续性进行排序并识别装配式建筑供应链关键节点问题，Ni越接近于1 表明装配式建筑可持续性水平越高。根据已有研究成果将装配式建筑可持续性水平划分为5个等级，如表4 所示。

表4 绿色供应链全寿命周期视角下装配式建筑 可持续性水平等级表

4 实证研究

本文以住总万科某二期装配式住宅为例进行实例分析，验证评价体系的科学性与实用性。该工程地下2 层、地上27 层，总建筑面积11838m2，总高度79.85m，单层面积395.05m2，层高2.9m。该装配式住宅项目采用装配式剪力墙结构，预制率为18.87%，装配率为54.30%。通过调研收集了该装配式项目的设计施工等工程资料，同时走访项目相关参与方总结了项目各阶段相关材料。

4.1 评价数据获取

选择装配式建筑研究领域、建筑供应链研究领域及在装配式建筑行业从业多年的经验丰富的6 位专家发送调查问卷和该项目工程资料及各阶段总结材料，收集各个专家对24 个指标的评分结果，如表5 所示。

表5 评价指标得分表

4.2 计算加权规范化决策矩阵

根据专家对该工程各指标项评分结果构建原始数据矩阵C，并计算加权规范化决策矩阵K。

4.3 计算相对趋近度，确定评价等级

由加权规范化决策矩阵得到装配式建筑可持续性的正理想目标和负理想目标K+、K-，从而计算出装配式建筑可持续评价体系二级指标与正负理想目标的差距G。

根据二级指标与正负理想目标的欧式距离G计算二级指标的相对趋近度Nij：

装配式建筑可持续评价体系一级指标相对趋近度Ni：

则装配式建筑综合趋近度N 为：

4.4 装配式建筑可持续水平评价结果分析及建议

由装配式建筑综合趋近度N=0.4233 可知，该装配式建筑可持续性等级为Ⅲ级，其可持续性综合水平为中等水平。根据权重结果分析可知装配式绿色建筑供应链的关键节点为绿色规划设计、绿色供应链协同及绿色生产。趋近度分级结果表明该装配式建筑绿色供应链全生命周期内关键运作问题节点为绿色供应链协同（N8=0.3213）、绿色规划设计（N1=0.3751），具体来说其设计阶段构件设计标准化、构件集成化设计水平较低（N11=N15=0.309）， 绿色供应链协同环节其供应链成员信息共享协同与风险分担机制不尽完善（N81=N82=0.309）。

我国装配式建筑及其绿色供应链尚处于发展上升阶段，缺乏相关模数化标准化，同时设计集成度不高，应该加快研发制定全面完善的装配式建筑规范标准体系，构建集成化设计机制，促进设计—生产—装配—回收一体化核心技术的发展。企业和政府要积极推进装配式建筑供应链运作信息共享平台的构建，集成各个运作环节的实时动态信息，实现绿色供应链信息共享协同；建立完善有效的风险防范与风险分担机制，提高装配式建筑绿色供应链整体稳定性和安全性。同时该装配式建筑在绿色生产方面表现不错（N3=0.4995），可为其他装配式建筑的建设提供参考。

5 结语

本文构建了装配式建筑绿色供应链结构模型，建立了包含绿色规划设计、绿色采购、绿色生产、绿色运输与仓储、绿色装配、绿色销售运营、绿色回收及绿色供应链协同8 个方面的装配式建筑可持续发展评价指标体系，基于层次聚类-TOPSIS 评价模型对装配式建筑的可持续进行了综合评价，研究表明装配式建筑绿色供应链的关键节点为绿色规划设计、绿色供应链协同、绿色生产、绿色运输与仓储。通过绿色供应链全寿命周期研究分析对装配式建筑可持续水平进行评价，提供了装配式建筑可持续发展研究的新视角，为提高装配式建筑的可持续性提供理论支撑。