装配式建筑全产业链成本管控研究

宋晓刚，刘耀华，张 敏

（1.河北经贸大学 管理科学与工程学院，河北 石家庄 050061，E-mail：shbsongxiaogang@126.com；2.石家庄铁道大学 经济与管理学院，河北 石家庄 050043）

面对智能建造时代的需求、碳达峰与碳中和的政策、劳动力人口减少等社会因素，发展绿色可持续的装配式建筑是建筑业转型升级的必然趋势。而目前我国装配式建筑还没有形成与之配套的全产业链成本管理体系，使得各参与主体协同管理效率较低，成本较高，产业无法快速良好发展。

目前，国内外学者对装配式建筑的成本管理开展了大量的研究。许志权[1]分析了装配式建筑全产业链的成本构成和影响因素，基于BIM技术提出了管理措施。赵艳丽等[2]基于房地产企业视角，按照外部纵向链和内部横向链分解装配式建筑的成本链，进而提出装配式建筑成本链优化策略。宫培松等[3]以构件拆分方案为初始条件，从管理和技术两方面建立全流程成本确定模型。申金山等[4]基于精益思想提出装配式建筑设计、生产、物流、装配等环节成本的控制措施。贾宏俊等[5]基于AHP法研究装配式建筑成本的关键影响因素，并从企业角度给出管理对策。朱静[6]分析了装配式建筑的成本构成，提出了成本控制策略。张杰辉等[7]采用专家调查法识别影响装配式建筑成本的风险因素，应用G1-FUZZY法构建了成本风险评价模型。罗祥等[8]构建了基于ISM的装配式建筑成本影响指标体系，并结合层次分析法和熵值法得出各影响因素的权重。张敏等[9]分析了BIM技术在建筑全生命期成本管理中的主要做法和具体应用。

综上所述，目前装配式建筑成本管理从承包商的角度进行全产业链的管控模式研究还不足。本文从承包商的视角，对影响装配式建筑全产业链的成本因素进行定量分析，找出关键影响因素，从而提出成本管理对策提升产业链价值，对我国装配式建筑的推广具有理论与实践意义。

1 装配式建筑全产业链管理模式的内涵与优势

1.1 装配式建筑全产业链管理模式的内涵

装配式建筑全产业链管理是指涉及装配式建筑整个产业链中的上中下游各企业，以风险共担、利益共享为导向，为实现项目最大增值而分工合作、信息共享、协同运行，从而提高整个产业链的运作效能，形成相互依存的动态增值链[10]。从建设的角度分析，装配式建筑全产业链应包括前期策划、设计、生产、运输、施工安装、运营维护六大环节。从本质上看，产业链是一个具有技术经济关联的网状结构，包含价值链、企业链、供需链和空间链4个维度，如图1所示。产业链中大量存在着上下游关系和相互价值的交换，上游环节向下游环节输送产品或服务，下游环节向上游环节反馈信息，各产业环节相互依存。

图1 装配式建筑全产业链内涵

1.2 装配式建筑全产业链管理模式的优势

目前装配式建筑产业还存在各环节衔接性不够，信息沟通不足，相互合作渗透度低，缺乏强大配套企业支撑等管理脱节造成成本较高问题，所以国家政策提出构建全产业链的管理模式。装配式建筑全产业链成本管理模式有如下优势：

（1）有助于产业链中的各相关企业目标统一，形成一个有机的系统，从而实现项目的总体增值和总目标的实现。

（2）产业链中的各相关企业通过信息共享、有效沟通，协同运行，减少流程冲突和资源浪费，有助于项目降本增效。

（3）产业链各环节通过专业化分工协作，找出关键因素加以控制，可有效提升项目的价值链。

（4）有助于企业不断创新发展，逐渐规范化、社会化，从而推动产业的良性发展。

（5）有助于扩大构件生产规模，形成规模效益，提高生产率，降低产业链成本。

本文的全产业链管理模式为从承包商建设的角度，实施承包商主导的设计—生产—运输—施工安装管理的全产业链管理，从而实现全产业链成本控制。该模式在EPC总承包管理的基础上进一步延伸产业链，形成涵盖设计、生产、运输、安装、管理阶段内容的EPCM全产业链创新管理模式，从而使建设阶段各环节产业高度协调、分工合作形成有机整体。随着BIM技术的进一步发展，参建各方信息高度共享、利益高度统一时，业主和承包商关系壁垒破除，彼时可实现业主主导的从前期策划到运营维护的全产业链管理，从而可为装配式建筑全寿命期集成化的成本管理带来重利。

2 装配式建筑全产业链成本影响因素分析

2.1 设计生产阶段成本影响因素

相对于传统建筑，装配式建筑还需要在设计图的基础上，进行合理的构件拆分与节点设计，所以其更高的设计要求使得设计费用比传统建筑更高。在设计阶段，构件的标准化程度是影响成本的主要因素。标准的构件能够批量流水线生产并适用到多数项目，同时有利于后期施工安装阶段的正常运行。在构件生产阶段，影响成本的主要因素有：

（1）构件的标准化程度。构件高标准化能够使构件大规模批量化生产，提升构件的生产效率，使各环节衔接流畅，不仅能有效降低成本，而且能够提升质量，缩减总工期。

（2）原材料采购。原材料，如水泥、钢筋等大宗材料的采购占据构件生产成本中的较高比重。原材料质量的不合格也会导致构件及后期工程质量不合格而返工，所以生产商可与上游材料供应商形成战略联盟，根据设计方案，在保证原材料质量的前提下，控制原材料价格[11]。

（3）生产工人的专业技能。构件生产工人专业技能的高低影响着预制构件的生产质量。当前装配式建筑尚未成熟推广之前，构件生产工人的技能对整个产业链的成本影响占较大比重。

（4）机械利用率。预制构件生产中会用到很多的大型机械及构件模具，如果预制构件生产规模扩大，其模具的种类及周转次数都会随之增加，机械化生产程度的提升引起生产效率的提高，从而有利于装配式建筑成本的降低。

2.2 运输阶段成本影响因素

运输阶段是装配式建筑产业链中的重要环节。预制构件在运输过程一旦损坏将影响后续的装配，并且由于预制构件异形、重量大、体积大等特点，需配合政府对路段限高、限重的管辖。因此对运输方案、路线的要求很严格，运输费用在装配式建筑成本中也占较大比重。该阶段成本主要影响因素有：

（1）运输方案。预制构件大多体积较大且不规则，增加运输难度，选择合适的运输方案也是运输阶段的关键。运输方案包括运输车辆车型的选择、车辆装配的方式、特殊物流工具的选择及运输线路的要求。

（2）运输距离。预制构件工厂距离施工场地运输距离越长，则构件运输费用越高，在运输过程中对构件的损伤风险越大。

（3）二次运输。在预制构件运输到施工现场后，由于现场还不具备构件安装条件而在附近临时保管存放，因此产生的二次运输费也占运输成本的一定比重，同时还会对构件造成二次损伤。

（4）装卸合理性。主要包括预制构件装卸过程中对构件造成损伤程度及辅助材料使用的合理性。

2.3 安装施工阶段影响因素

（1）安装工人技术水平。在我国，装配式建筑还处于起步阶段，使用范围与规模都比较局限，高技能的装配式建筑施工工人比较缺乏，而装配式建筑的精细化施工对工人技能要求较高，所以安装工人技术水平对全产业链成本影响较大。

（2）安装顺序合理性。由于安装施工阶段涉及的人员、构件、机械均繁杂，所以合理的安装顺序与施工组织对降低安装成本也很重要。

（3）吊装机械性能。装配式建筑预制构件都比较大，并且要保证在吊装的过程中构件的完整无损，因此对吊装机械的性能质量和吊装人员的操作技术要求较高，此外有时还需要多台机械同时工作，所以吊装机械性能对产业链成本影响也较大。

（4）节点连接。装配式建筑预制构件的节点连接合理，也是保证工程质量和安全的重要因素。通过采取钢筋、套筒、预埋件、现浇混凝土等合理的节点连接措施，对简化施工过程，提高安装质量和效率，从而降本成本也有重要作用。

3 基于AHP分析法确定成本关键因素

根据上文分析，从装配式建筑全产业链的各个阶段调研，初步识别出影响成本的主要因素，构造了目标层、准则层、指标层的层次分析模型，如图2所示。

图2 装配式建筑全产业链成本目标层次模型

3.1 构造判断矩阵

建立影响装配式建筑成本因素的层次分析模型后，通过调查问卷的形式向本领域的专家学者、企业及现场管理人员进行咨询，并通过李克特九级量表对比打分法邀请专家进行判断打分。为提高问卷的有效率，本文采用专家现场咨询与打分的方式，访问了对装配式建筑十分熟悉的专家20位，并邀请专家先对指标按重要性进行排序，然后从大到小两两对比重要程度，从而增加了问卷的有效性和降低了问卷回收和统计的难度。最终收回有效问卷数据20份，并以问卷打分中的众数为指标判断得分依据进行统计分析，构建了每个层次的判断矩阵如表1~表4所示。

表1 准则层判断矩阵

表4 安装施工阶段判断矩阵

3.2 影响因素权重分析

通过计算相应评价体系内各个判断矩阵的最大特征值及特征向量，并检验一致性是否满足要求。以表2设计生产阶段为例。

表2 设计生产阶段判断矩阵

（1）根据专家评分表构建判断矩阵。

表3 运输阶段判断矩阵

（2）对矩阵进行行归一，得到权重。

（3）进行一致性检验。

根据A1ω1=λmaxω1得λmax=4.0687。已知判断矩阵的阶数是4，由式得CI=0.0229，查询得知四阶矩阵RI的值为0.90，CR=0.024<0.1，通过一致性检验。

表5是准则层、设计生产阶段、运输阶段、安装施工阶段的矩阵判断结果及一致性检验，表6为各影响因素的权重。

表5 判断矩阵的最大特征值、特征向量及一致性检验结果

表6 各影响因素权重

本文按照ABC分类法原则，选取数量占比30%左右，累计权重占比70%的指标作为关键指标。由准则层计算结果可以看出，对装配式建筑成本影响最大的是设计生产阶段，其次是安装施工阶段，最后是运输阶段，说明产业链的上游环节对整个产业链的影响较大，在管理中应让上游企业充分认识到总价值增值对自身的效益，从而使产业链各环节目标统一。从指标层来看，设计阶段的关键因素是构件的标准化程度，可通过下游产业的信息反馈及时优化设计，说明全产业链管理中信息共享、协同运作的优势。生产阶段，关键因素是生产工人的技能和机械利用率，说明全产业链管理中各相关企业首先要专业化分工，将自身的优势做精做优，并不断革新提升专业技能。此外，全产业链管理有助于形成产业集群，形成规模效益，提升机械利用率，降低产业链成本。在运输阶段，关键影响因素是运输方案和二次运输，说明运输单位作为产业链的中间环节，从全产业链管理的角度做到信息及时共享、企业高度合作对成本管理的重要作用。安装施工环节，关键影响因素为安装工人技术水平和构件安装顺序合理性，说明全产业链管理中的分工合作的优势，只有上游产业提供有效的产品或服务且自身的专业化程度较高，才能保证全产业链的价值最大，此外通过产业链的协同，保证信息的有效传递和共享，也是产业链降本增效的有效措施。从总权重结果来看，关键影响因素有构件的标准化程度、生产与安装中的工人技能，机械利用率及运输方案，其中构件的标准化程度最为重要，其次是生产与施工工人的技能水平，说明从全产业链管理的角度，使各关联企业保持总目标一致，各环节节点分工合作、优势互补、协同运作、信息共享，形成系统整体对装配式建筑的目标实现有重要作用，同时对于装配化建筑，全产业链的源头“提升构件的标准化程度和人员的技能素质”是提质降本增效最为关键的要素。

4 装配式建筑全产业链成本管控措施

4.1 设计生产阶段

（1）提高预制构件设计的标准化程度。标准化是建筑工业化的基础，可通过逐步完善装配式建筑行业内预制构配件的通用标准化设计和生产体系，减少预制构件的种类和模块类型，以少量规格的部品部件，通过多种排列组合多样化的产品，满足不同的使用需求，从而从设计源头贯彻构件的模数化、模块化、集成化、通用化，提高构件的通用率和标准化程度，形成多样化、适应性强的建筑功能和建筑形态[12]。装配式建筑可推行以设计为龙头EPC工程总承包管理模式，并利用BIM技术构建装配式智能建造管理平台，实现建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业之间的协调，以及与生产、运输、施工全产业链一体化协同设计与管理，信息高度共享，提升设计团队的专业知识和管理能力，提高生产工效，降低成本。

（2）提高生产工人的专业程度。装配式施工将一部分传统现场浇筑的作业转移到工厂完成，将工人从繁重的重复工作中解放出来，投入操作机器、优化工厂生产线，信息化管理流程控制工作中，把人工转移到更多的管理、操作、控制、调度的岗位中，需要工人在技术控制、机器操作、流程控制、信息化和智能化方面具有更高的素质和技能，去从事控制性、开创性和调度性强的智能化岗位。因此企业应加强内部培训，以装配式产业基地、装配式企业实践为基础，结合国家、行业、企业标准，从装配式建筑构件及连接节点构造、制作设备及工装系统、预制构件生产、构件质量控制、职业素养等内容全面培养专业化技术工人，优化构件生产流程，提升构件生产的质量和精度，从而实现产业链生产环节的提质降本增效和价值增值。

（3）扩大生产规模，提高机械利用率。从全产业链的内涵看，只有产业链的价值增值，才能有效推动装配式建筑的良好发展，同时整个装配式建筑市场预制构件的生产规模才会相应扩大，从而降低生产设备、生产模具的摊销费用，实现生产效率的提升和生产成本的降低。为扩大装配式建筑的规模，政府可加强源头控制，市域保障性住房、政府投资项目新建项目原则上全部落实装配式建筑，高架桥梁、轨道交通等市政工程领域大力推广预制拼装技术，并将装配式建筑面积比率和预制装配率规定写入土地出让合同，从而统筹发挥区域相对集中的规模效应。同时政府也应出台相应的政策和奖励激励措施，如在预售制度、容积率、墙材专项基金减免、工程验收或项目奖补等方面予以政策倾斜，制定从装配式建筑设计、施工安装、构件生产到竣工验收全过程的标准规范体系，解决企业在技术方面的问题，有效减少企业建设运维成本，调动企业积极性。此外，还应积极宣传装配式建筑质量安全、健康舒适、节能环保等方面的优势，减少人们对装配式建筑的忧虑，从而全面提升装配式建筑规模，提升机械利用效率[13]。此外，通过全产业链管理，各环节企业可形成战略联盟，通过协同创新不断提升预制构件的标准性与规范性，从而扩大生产规模，提升机械利用率。

4.2 运输阶段

（1）制定合理的运输方案。预制混凝土构件如果在存储、运输、吊装等环节发生损坏将会很难补修，既耽误工期又造成经济损失，因此大型预制混凝土构件的存储与运输环节也非常重要。从全产业链的角度，运输单位作为产业链的中间环节，应加强与上下游企业的信息有效沟通，掌握好生产、运输及与施工进度的匹配，争取在预制构件出厂、运输至施工场地的同时，恰好可以与吊装、装配或者存储等作业合理衔接。由于预制构件的体积与重量大，在运输途中容易出现形变、破损等问题，而且有的生产厂家同时服务于多个建筑工程，由此就可能在某时间段内出现为各个施工现场运输预制构件的高峰期，因此尽量选择与施工现场最近的周边生产厂家，尽量缩短运输距离。运输单位也应关注沿途限高、限行规定、路况条件等，做好实际线路勘查，避免由于道路原因造成运输降效。此外，运输单位可将构件运输的限制因素有效反馈到构件设计与生产环节，同时根据构件的形状、体积、数量、重量，装卸车现场及运输道路的情况，施工单位或当地的起重机械和运输车辆的供应条件及经济效益等因素综合考虑，提前合理安排运输车辆、装卸方式、辅助工具及运输线路，减少运输成本及运输对构件造成的损伤。

（2）合理规划布置现场，减少二次运输。在构件运输前，生产厂与运输单位可积极沟通，通过合理安排生产批次，做好构件出厂与运输的有效衔接，减少构件的存放与二次搬运。在预制构件到达现场前，运输与安装施工方应积极沟通、互相良好配合，同时根据安装的先后顺序，对预制构件进行科学编码和摆放，确定构件合理的堆放位置，在节约使用堆场的同时要方便使用，尽量将构件平放或立放，减少构件二次运输；对于超大超重型构件，运输到施工现场前还应该根据构配件的面积和重量，结合地基承载能力，对场地进行夯实、碾压、硬化等处理，确保装配式建筑的构配件能够安全平稳存放在合理的位置。在数字化物流操作中可以给每个建筑构件都贴上一个二维码或者埋入RFID芯片，其包含的所有信息均与BIM模型同步对应，这样施工员可根据BIM模型知道每天施工的内容需要哪些构件，同时要求运输单位每天只需把当天需要的构件运送进场并堆放在相应的场地，这种分批有目的运送既能解决施工现场材料堆放问题，又可降低运送成本。因为不用一次安排大量的人力物力，只是定期小批量的运送，构件工厂也不需要加工完所有构件才施工，这样就缩短了构件加工、出厂、运输与施工的流水间隔时间，争取实现构件生产、运输与安装的无缝对接，从而通过产业链的信息共享提升了工程效率、降低了企业成本。

4.3 安装施工阶段

（1）通过培训，不断提升安装工人技术水平。装配式建筑现场，由于大部分的构件均已在工厂预制加工完成，运至现场固定位置存放，安装时直接吊装安装即可，因此现场工人涉及的工作就变为现场大型运输机械调度，现场预制构件堆放及成品保护，吊装机械精度控制，构件定位、就位、安装、支撑及其他与装配式建筑相关的细节处理等。自动化建筑放线测绘、借助移动互联技术实现构件吊装高精度控制，利用高效检测技术实现构件安装质量检测，实现预制和现浇部位结合强度检测等技术手段，均要求产业工人必须具有相当高的信息化管理水平，能够完成数据采集、基础数据库创建、优质建筑材料甄别、质量检测、管理指令接收等现代装配式建筑项目的需要。因此装配式建筑对于现场操作工人的机械化、信息化与智能化水平要求更高，需要加强培养产业工人队伍组织十分迫切。对于安装施工工人，可通过BIM、VR等信息化的技术手段进行系统的培训交底，提高安装人员的专业技术水平，提升安装质量，提高劳动效率，减少返工成本，通过专业化分工不断提升安装环节的价值，从而提升产业链的价值。

（2）合理部署构件安装顺序。装配式建筑施工现场构件繁多，施工机械与设备较多，工序复杂，并且施工精细化程度要求更高，所以从全产业链的角度管理，通过BIM技术加强各方协同运作与信息共享，合理安排构件安装顺序，提高项目的施工效率和安装质量，可有效降低产业链成本。施工员在现场领取构件时，可对照BIM模型里自己的工作区域和模型里构件的信息，就可以通过扫描实际构件上的二维码或RFID芯片迅速领到对应构件，并把构件吊装到正确的安装区域。在安装构件时，只需用手持设备扫描构件上的二维码或RFID芯片，对照BIM模型，就能知道构件的安装位置及复杂节点的构件安装方法与顺序，从而减少因构件外观相似而安装出错，造成成本增加、工期延长。

5 结语

面对国际国内新的发展形势，发展可持续的装配式建筑是建筑业转型升级的必然趋势。本文从承包商全产业链成本管控的角度，剖析内涵与本质，调研分析装配式建筑产业链中预制构件的设计生产、运输和安装施工阶段的主要成本影响因素，并通过层次分析法确定关键影响因素，从而有针对性地提出降低成本的管理对策，可为促进装配式建筑发展提供参考。