装配式建筑全生命周期成本影响因素评价

魏滟欢，霍海娥，邓晓雪，刘知博，刘明蓉

(西华大学 建筑与土木工程学院,四川 成都 610039)

发展装配式建筑是推动我国建筑工业化的必然途径。2020年8月，我国印发了《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》[1]，其中指出，“要大力推广装配式混凝土建筑，以新型建筑工业化带动建筑业全面转型升级”。但作为新兴的产业模式，装配式建筑的发展并不顺利，其在实行过程中受到成本过高、技术标准和行业规范不完善等因素制约，导致很多企业对发展装配式建筑的积极性不高，业主购房意愿低。

因此，选择有效的方法找出装配式建筑关键影响因素，进而针对性地研究降低成本的策略显得尤为重要。吴梦菂[2]以某装配式住宅小区为研究对象，发现装配式建筑投入成本过高，通过AHP法对影响装配式建筑经济效益的因素进行分析，得出新型管理技术、大机械设备用量增加、投入预制构件是其成本过高的主要因素。马明兴[3]基于熵权-TOPSIS法对网络分析法指标进行赋权，之后采用熵权法结合专家打分法求得影响因素指标熵权，得到物化阶段关键影响因素有材料费、设计变更、工程签证以及标准化程度。张艺媛等[4]利用熵权法结合灰色关联度分析法得到装配式建筑物化阶段的主要影响因素有装配方案及装配率、标准和规范的完整度、构件生产方案和生产规模。田侑林[5]以同一类型建筑为例，将装配式建筑和现浇建筑的建设及使用成本进行对比，得出前者的施工成本比后者的施工成本增长了约9.8%，造价增加了约320 元/m2，但装配式建筑使用成本较现浇工程减少了约17%。文献[6-8]也得到了类似结论。因此，仅对装配式建筑物化阶段成本过高的原因进行分析有失偏颇，应该以全生命周期为研究对象更为客观。彭军龙等[9]构建了基于FISM-ANP的装配式建筑全寿命周期成本影响因素分析模型，并找出环境恢复、物业管理能力和工程建设标准是关键影响因素。

综上所述，目前对装配式建筑物化阶段成本影响因素的研究较多，但由于运营维护和报废拆除阶段时间跨度较大、影响因素众多以及成本远高于其他阶段等原因，致使从全生命周期角度出发的相关研究较少，且全生命周期影响因素的研究方法局限于1种或两种，并未对其适用性和有效性进行分析，也很少尝试两种以上的组合方法进行综合评价。因此，本文从全生命周期角度出发，通过收集文献资料和专家意见，在建筑全生命周期不同阶段选取25个因素，运用AHP-熵权法确定权重，再结合灰色关联度分析法进行经济效益综合评价，找出对装配式建筑全生命周期成本影响最大的因素，以期为装配式建筑的成本管理提供借鉴。

产业升级。因所研究问题的不同，产业升级的测度方法会有很大差异。国外主要用标准结构法（钱纳里）、霍夫曼系数等来测度产业升级［11］，国内主要是从产业增加值、产业结构层次、产业发展方向等方面进行测度［12，13］。基于数据的可获得性以及本文研究的问题，选择产业增加值占比这种测度方法，即以三产增加值与二产增加值之比测度产业升级［12，14，15］。 当该指标的数值增大时，表明三产增加值相对二产增加值有所上升，说明产业升级。

综上所述，目前关于装配式建筑物化阶段成本影响因素的研究较多，但由于运营维护和报废拆除阶段时间跨度较大、影响因素众多以及成本远高于其他阶段等原因，致使从全生命周期角度出发的相关研究较少。在现有文献中，全生命周期视角下的装配式建筑成本影响因素研究方法局限于1种或两种，并未对其使用方法的适用性和有效性进行分析，也很少尝试将两种及以上的方法组合在一起进行综合评价。因此，本文从全生命周期角度出发，通过收集文献资料和专家意见，在建筑全生命周期不同阶段选取25个因素，运用AHP-熵权法确定权重，再结合灰色关联度分析法进行经济效益综合评价，找出对装配式建筑全生命周期成本影响最大的因素，以期为装配式建筑的成本管理提供借鉴。

1 装配式建筑成本因素指标体系及评价模型建立

1.1 装配式建筑成本因素指标体系构建

对近几年来的文献资料进行梳理，初步筛选出一些因素后，再结合专家访谈法从设计阶段、生产阶段、运输阶段、施工安装阶段、运营维护阶段、拆除报废阶段以及其他因素7个方面确定了25个因素，建立了装配式建筑的成本影响因素指标体系，结果如表1所示。

表1 装配式建筑的成本影响因素指标体系

1.2 评价模型构建

其中，RI平均随机一致性指标取值如表2所示。

吃完面，颜晓晨去洗刷锅碗，沈侯站在她桌子前，浏览她的书架。颜晓晨切了点苹果和香蕉，放在饭盒盖子里，端给他。

(1)结构层次化。确定评价指标，按照各指标的隶属关系，将装配式建筑的成本影响因素指标分为目标层、准则层及指标层。

(2)两两比较，构造判断矩阵。邀请15位专家用“1-9”标度法对指标进行两两对比后打分，得到每一层的比较判断矩阵。

(4)计算判断矩阵的最大特征值λmax。

总而言之，为了促进木兰溪百里风光带的建设，需要加强资源的整合力度、提高合理规划的重视程度，从而更好的促进莆田市旅游经济的发展，进而带动莆田市的可持续发展。

(1)

(3)计算相对权重wi。用行元素几何平均法求得权重并归一后得各个影响元素的权重值。

(2)

(5)一致性检验。因为得到的矩阵是通过专家判断出来的，具有主观性，为了使矩阵满足一致性指标，需要用最大特征值进行一致性检验。

式中:A是所对应的特征向量A=[a1,a2,…,am];ai为特征向量A的第i个分量。

智能工程建造的收尾阶段主要是指对已经建造好的各个智能子系统进行测试和调节，了解所建造的各子系统是否可以按照要求实现其功能作用，以满足业主需求。对收尾阶段的智能工程建造来说，最主要的影响在于建造施工人员对于产品设备的认知情况。首先，政府办公楼在工程设备安装调试阶段对一些终端设备做出了必要的调整。其次，政府办公大楼应用了许多现代先进技术和设备，工程人员在应用这些先进设备和技术之前，需要展开必要的培训，这些培训需要花费较长的时间才能完成。最后，政府办公大楼应用到的技术领域较多，需要不同专业技术人员进行配合衔接才能使建设的各子系统得到有效连接[2]。

我国发展初期，林业资源总量比较丰富，北方森林覆盖率相当可观。为了促进国民经济水平的发展，发展林业资源已成为重要途径。随着更新造林的逐步利用，我国林业资源总量大幅度减少，主要分布在北方林区，林区总面积迅速减少。森林面积的减少破坏了我国北方原有的生态状况，对我国的进一步发展和建设产生了负面影响。目前，我国已逐渐认识到生态环境对未来发展的重要性，正在积极开展退耕还林工作。

1)计算一致性指标CI：

CI=(λmax-n)/(n-1)

(3)

2)计算满意一致性比例CR：

(4)

1.2.1 层次分析法计算指标主观权重值

表2 平均随机一致性指标RI值

若CR<0.1,则判断矩阵通过一致性检验;若CR≥0.1,则判断矩阵不合理,数据需要做适当调整。

这是2001年起实施的中国新一轮数学课程改革的主要发展线索，即由传统的“双基”过渡到了“三维目标”，然后又有所谓的“四基”（“数学基础知识”“基本技能”“基本数学思想”“基本活动经验”），以及近期提倡的“核心素养”．以此为背景即可理解以下一位小学数学教师的亲身感受，包括为什么应当特别重视“理论的实践性解读”：

为避免专家打分法的主观性太强，在此引入客观赋权方法——熵权法，根据指标数据的离散程度计算熵权，从而得到较为客观的权重。

其中Δ0i(k)=|x0’(k)-xi’(k)|为绝对差，Δmin=minimintΔoi(k)为两极最小差，Δmax=maximaxtΔoi(k)为两极最大差，ρ∈(0，1)为分辨系数，一般取值为0.5。

1.2.2 熵权法计算指标客观权重值

(1)构造原始矩阵。

15位专家按照李克特量表“1-5”的分值进行打分，其中，5分表示的是影响程度非常大，1分则代表的是影响程度非常小，得到原始决策数据的决策矩阵F=(fij)n×m。

在调研、总结现有人才培养模式的基础上，探索复合型信息与计算科学人才多方协同培养的模式，分别研究协同式知识传授方式、协同式能力训练模式、协同式素质培养措施等3个方面的内容．

2)计算各项指标的熵值Hi：

(5)

转换后可得标准化矩阵B=(bij)n×m,min(fj)为指标序列fij最小值,max(fj)为指标序列fij最大值。

(3)求各指标权重。

1)计算第j个指标下第i个专家的指标比重Pij:

(6)

式中：Bij为标准化矩阵。

(2)对数据进行标准化处理。

近日，2018年第二批广西创新小镇培育名单公布。据了解，创新小镇是指相对独立于城市中心区，具有明确产业定位、科技创新、文化内涵、生态特色、旅游特征和一定社区功能的创新发展空间平台。

为期一周的观摩学习结束后，考察团学员们还召开了总结交流会，大家纷纷表示，此次赴援疆省市考察学习拓宽了连队、社区“两委”的工作视野，为今后改进工作方法、丰富工作内容提供了宝贵的经验，增强了振兴乡村工作的方向感。

(7)

3)确定各指标的熵权W’i：

(8)

确定指标权重的方法有主观赋权法和客观赋权法，但这两种赋权方法都不能既反映决策者的主观意见又反映客观事实。为了将主客观结合，在此使用博弈论组合赋权法得到装配式建筑的成本影响因素指标体系的最终权重值。

1.2.3 博弈论组合赋权

博弈论组合赋权可将层次分析法得到的主观权重和熵权法得到的客观权重进行线性组合，使各个方法得到的权重和最终的综合权重之间的偏差达到最小，综合权重的结果更科学合理，避免了两种赋权方法的弊端。具体过程如下：

(1)根据矩阵微分性质，将对策模型变换为最优化一阶导数条件的线性方程组。

(9)

式中：β1为层次分析法计算出的权重值；β2为熵权法计算出的权重值；θ1、θ2为待求线性组合系数。

(2)对θ1、θ2进行归一化处理。

(10)

(3)计算博弈论组合赋权的综合权重。

(11)

1.2.4 确定灰色加权关联度

(1)确定比较对象和参考序列。设评价对象m个，评价指标有n个，参考数列为x0={x0(k)|k=1,2,…,n},比较数列为xi={xi(k)|k=1,2,…,n},i=1,2,…,m。

(2)对包括参考数列和比较数列的原始数据进行无量纲化处理，设无量纲化后参考数列为x0’={x0’(k)|k=1,2,…,n},xi’={xi’(k)|k=1,2,…,n},i=1,2,…,m。

(3)计算关联系数。

(12)

为了大量生产壳聚糖酶以满足其商业化需求，培养基配方以及发酵工艺条件的优化非常重要。为优化发酵条件，Zhou 等对碳源、氮源、金属离子、pH值、温度等因素进行了经典的单因素研究。这些多重生长参数间的交互作用使我们很难控制发酵结果。响应面方法学(RSM)是一种非常有用的统计学技术，可用于优化复杂的化学、生物和食品的加工过程，在微生物酶生产的研究中也得到了广泛关注，2012年，Zhang等人报道了利用统计学方法优化壳聚糖酶的生产，结果显示采用Aspergillus sp. QD-2发酵生产壳聚糖酶，经响应面法优化，壳聚糖酶活性从26.5 U/mL提高到了85.8 U/mL 。

(4)计算灰色加权关联度。

(13)

3.5 现制现售食品。在门店的加工区域内，对食品进行切割、榨汁、腌制、烹饪（或蒸、烤、炸、烙等）加工后，可以直接食用的食品，或消费者购买后不需要清洗直接加工的食品。包括各种熟食、面包、点心、冷菜、凉菜、切割果蔬、现榨果蔬汁、调理半成品等。

2 算例分析

选择四川省成都市某装配式建筑住宅楼为例，邀请15位参与装配式建筑项目建设的专家和技术人员进行两轮打分，第一轮用“1-9”标度法对因素的重要程度进行两两对比后打分，第二轮按照因素的影响后果进行打分，分值范围为1～5分。

2.1 层次分析法指标权重确定

邀请15位专家依据各自的经验为影响装配式建筑成本的因素的重要程度打分，并运用AHP法分析数据得到AHP指标权重计算结果和指标层AHP层次分析法W2j权重值，分别如表3、4所示。

表3 AHP指标权重计算结果

表4 指标层AHP层次分析法W2j权重值

2.2 熵权法确定权重

15位专家按照李克特量表“1-5”的分值对影响装配式建筑成本的因素进行打分，1分表示影响程度非常小，5分表示影响程度非常大，打分结果汇总后得到装配式建筑成本影响程度指标评价数据如表5所示。

表5 装配式建筑成本影响程度指标评价数据

根据表5数据及公式(5)、(6)、(7)、(8)，可计算出装配式建筑成本的各影响因素的熵值和熵权，如表6所示。

表6 各因素的熵值和熵权

2.3 博弈论组合赋权法

影响装配式建筑成本因素的综合权重由式(9)、(10)、(11)计算得到，结果如表7所示。

表7 AHP-熵权法综合权重

2.4 灰色加权关联度计算

由公式(12)，(13)计算出各影响因素的灰色加权关联度为(0.170 0.066 0.035 0.018 0.027 0.023 0.064 0.009 0.017 0.017 0.002 0.010 0.007 0.040 0.018 0.038 0.038 0.012 0.023 0.005 0.022 0.011 0.010 0.015 0.033)。

由结果可得到排序：r01>r02>r07>r014>r016>r017>r03>r025>r05>r06>r019>r021>r015>r04>r010>r09>r024>r018>r022>r012>r023>r08>r013>r020>r011。

由灰色关联法计算每项指标的关联系数后，根据表7中的指标综合权重，即可得到装配式建筑各影响因素的灰色加权关联度，进而可知对应各影响因素的重要程度排名前5位的分别为：装配率和预制率0.170、设计的标准化程度0.066、模具的周转次数和机械设备的利用率0.065、施工人员水平0.040、工程签证0.038、计划性管理维护0.038。

3 装配式建筑成本控制对策及建议

(1)设置合理的装配率和预制率。过高或过低的装配率和预制率都不利于成本的把控。企业在设计阶段不应一味地增加装配率或者只是满足国家规定的最低预制率，要使它们在合理范围内且应综合考虑项目需求设置最优值。

(2)提高设计的标准化程度。标准化的设计理念是降低成本的有效方式之一。在设计户型时力求方正与统一，对不同类型的构件进行合理拆分，加大通用部件的生产规模，减少异形模具的使用种类。提高设计的标准化程度可使设计生产效率提升、减少模板摊销费和材料费、降低施工难度。

这天晚上，妻子平复心情后，问我一个其实已经不存在的问题。妻子问，我要真得了红斑狼疮，你说我该这么办？我推脱说，我没想过这个问题。妻子说，你现在就给我想一想。我说，想问题总要有一定的时间吧。我不想跟妻子纠缠这件虚无的事。

(3)增加模具的周转次数和机械设备的利用率。可以采用工厂标准化生产，减少模具的种类并使模具的形式简单化，实现常规构件的量产来提高模具的周转次数以降低模具摊销费用。机械设备的利用率可通过提高生产企业的管理能力来增加，流水线生产的方式可减少因操作不当带来的成本损失。

(4)提高施工人员水平。装配式建筑施工安装精度要求更高、技术更复杂，施工单位应重视对施工人员的培养，不断提高施工人员的专业水平。避免操作失误或后期返工造成不必要的成本浪费。

式中:Bkr与Bkt分别表示磁通密度的径向和轴向分量,μ是磁导率。M表示电流所产生磁矩的幅值,可由下式确定

(5)减少工程签证的发生。减少工程签证发生的最有效方法是降低合同风险带来的影响。在合同签订之前，就要进行细化谈判，对隐藏的风险进行识别并制定对策，有利于对成本的把控并降低无效成本。

(6)提前制定管理维护计划。装配式建筑由于使用了新材料或新技术，导致后期的管理维护费比现浇建筑要高得多。不同部品使用寿命不同，计划性的管理维护可提高建筑的耐久性，有利于材料的回收和重复利用，在有效控制成本的同时满足建筑绿色发展需求。

4 结 论

文章从全生命周期的角度对影响装配式建筑成本的因素进行识别，通过文献研究法和专家访谈法最终确定25个影响因素，建立了装配式建筑全生命周期成本影响因素指标体系，采用主客观权重相结合的博弈论组合赋权法和灰色关联度分析法相结合的评估方法，得到影响因素最高的成本因素指标并提出针对性的建议。结果表明，文中采用的方法可充分发挥各赋权方法的优势，对装配式建筑全生命周期成本的影响因素进行真实客观评价。装配率和预制率、设计的标准化程度、模具的周转次数和机械设备的利用率、施工人员水平、工程签证和计划性管理维护这6个因素是影响装配式建筑成本的最关键因素，在实际工程中应加强对这6个关键因素的控制，进而促进装配式建筑的高质量发展。