基于ISM的裝配式建筑進(jìn)度影響因素的研究

王錦洲 黃歌

摘要：隨著裝配式建筑技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的建設(shè)模式很難及時(shí)有效地解決建筑裝配化、結(jié)構(gòu)化問(wèn)題。文章梳理出進(jìn)度影響關(guān)鍵因素，運(yùn)用解析結(jié)構(gòu)模型（ISM）分析各因素之間的相互關(guān)系，通過(guò)區(qū)域和層級(jí)劃分來(lái)建立結(jié)構(gòu)模型，針對(duì)模型分階段提出合理性應(yīng)對(duì)建議，為我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展提供參考依據(jù)。

Abstract： With the development of fabricated building technology， the traditional construction mode is difficult to solve the problems of building assembly and structure in a timely and effective manner. The article sorts out the key factors affecting the progress， analyzes the relationship between various factors by using the Interpretive Structural Modeling（ISM）， establishes the structural model through regional and hierarchical division， and proposes rational response suggestions for the model in stages， which provides a reference for the the development of the project.

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;進(jìn)度;解析結(jié)構(gòu)模型

Key words： fabricated building;construction progress;Interpretive Structural Modeling

中圖分類號(hào)：TU722 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）30-0103-03

0 ?引言

2016年3月，中共中央國(guó)務(wù)院在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》（中發(fā)[2016]6號(hào)）文件中，首次提出“發(fā)展新型建造方式，大力發(fā)展裝配式建筑”，并指出力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。此后出臺(tái)一系列政策，對(duì)裝配式建設(shè)規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、發(fā)展目標(biāo)等提出了具體可行的要求。

裝配式建筑是指用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。相比較傳統(tǒng)建筑模式，裝配式建筑在質(zhì)量合格、節(jié)能環(huán)保、縮短工期、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)省人力、操作可控等方面更具優(yōu)勢(shì)。如今信息化技術(shù)與裝配式建筑有機(jī)結(jié)合，裝配式建筑的管理組織更精確簡(jiǎn)單，煥發(fā)出新的生機(jī)。

1 ?裝配式建筑進(jìn)度管理研究的必要性及其因素識(shí)別

2018年全國(guó)建筑業(yè)總產(chǎn)值235086億元，同比增長(zhǎng)9.9%，其中全國(guó)建筑業(yè)房屋裝配式房屋建筑施工面積140.9億平方米，同比增長(zhǎng)6.9%。工業(yè)化已成為建筑的發(fā)展方向，加強(qiáng)裝配式建筑的研究具有重要意義，重點(diǎn)包括進(jìn)度管理優(yōu)化，研究影響進(jìn)度計(jì)劃因素，使得合理有序地使資源與時(shí)間進(jìn)度契合，降低時(shí)間成本，優(yōu)化資源配置，提高經(jīng)濟(jì)效率。一方面，裝配式建筑的一大優(yōu)勢(shì)是建設(shè)速度快，從構(gòu)件制作到后期拼接，大部分可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，大量節(jié)省資源，從而縮短項(xiàng)目工期。但我國(guó)裝配式建筑仍處于發(fā)展階段，傳統(tǒng)管理模式向新型工業(yè)化管理模式轉(zhuǎn)型存在諸多問(wèn)題，制約了裝配式建筑的發(fā)展。

另一方面，裝配式施工階段可以劃分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段、生產(chǎn)運(yùn)輸階段、施工安裝階段，除此之外還有外界制約因素，導(dǎo)致裝配式工業(yè)化優(yōu)勢(shì)未能充分發(fā)揮。各階段諸多影響因素并不是孤立存在的，它們之間往往存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。通過(guò)解析結(jié)構(gòu)模型可以進(jìn)一步精確描述這種層級(jí)關(guān)系，理清相互聯(lián)系。

為了較為實(shí)際和全面分析問(wèn)題，筆者通過(guò)文獻(xiàn)綜述法梳理出了進(jìn)度影響關(guān)鍵因素：手續(xù)辦理、合同審批繁瑣，政策波動(dòng)影響S1;施工資金緊張S2;施工設(shè)計(jì)方案不完整，設(shè)計(jì)變更頻繁S3;施工環(huán)境變化（自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境），突發(fā)事件影響S4;構(gòu)建設(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)不及時(shí)、運(yùn)輸不合理S5;施工組織不協(xié)調(diào)（機(jī)械調(diào)度協(xié)調(diào)不科學(xué)、原料場(chǎng)地堆放不恰當(dāng)）S6;缺乏技術(shù)支持，施工人員技術(shù)不達(dá)標(biāo)S7。

2 ?基于解析結(jié)構(gòu)模型的進(jìn)度影響因素關(guān)系分析

美國(guó)學(xué)者John N.Warfield于20世紀(jì)70年代初創(chuàng)立了一種研究復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系的方法——解析結(jié)構(gòu)模型（Interpretive Structural Modeling，ISM），從理論、概念上通過(guò)恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)算把系統(tǒng)中各因素之間的復(fù)雜關(guān)系有效地構(gòu)成一幅多級(jí)遞階有向圖或網(wǎng)絡(luò)圖。

2.1 研究因素相互關(guān)系，建立鄰接矩陣

系統(tǒng)各因素之間通常存在直接關(guān)系或不存在直接關(guān)系，且這種關(guān)系具有方向性，一個(gè)具有n個(gè)因素的系統(tǒng)S={S1，S2，…，Sn}可用一n階二元矩陣表示。任意比較系統(tǒng)中兩個(gè)因素Si和Sj，如果Si對(duì)Sj有關(guān)系則？琢ij=1（i≠j），否則？琢ij=0（i≠j）。依據(jù)上述進(jìn)度關(guān)鍵影響因素進(jìn)行分析，得出各因素鄰接矩陣A。

2.2 根據(jù)鄰接矩陣計(jì)算可達(dá)性矩陣

一個(gè)元素能否通過(guò)若干個(gè)中間元素影響到另一個(gè)元素，稱為可達(dá)性問(wèn)題，并用可達(dá)矩陣來(lái)描述有向連接圖各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度通路后可到達(dá)的程度。鄰接陣A加上單位陣I后得到矩陣I∪A，經(jīng)由布爾運(yùn)算直到滿足。經(jīng)計(jì)算，K=2，可達(dá)性矩陣R為

2.3 對(duì)系統(tǒng)因素進(jìn)行區(qū)域劃分和級(jí)別劃分

在進(jìn)行區(qū)域劃分和級(jí)別劃分前需要找出可達(dá)集R（Si）和先行集A（Si），其中，可達(dá)集A（Si）是因素Si所對(duì)應(yīng)的行中，滿足？琢ij=1的列因素組成的集合，先行集A（Si）是因素Si所對(duì)應(yīng)的列中，滿足？琢ij=1的行因素組成的集合。

區(qū)域劃分是把系統(tǒng)因素集合中各因素按可達(dá)性矩陣R劃分為若干個(gè)分離的區(qū)域，使任何區(qū)域的所有因素與其他區(qū)域的單元沒(méi)有關(guān)聯(lián)或聯(lián)系。可達(dá)集R（Si）和先行集A（Si）的交集稱為共同集合T={Sj|Sj∈S，R（Si）∩A（Si）=A（Si）}，如果共同集合T中任何兩個(gè)因素Si和Sj滿足R（Si）∩R（Sj）=？準(zhǔn)，則稱因素Si和Sj不屬于同一區(qū)域。顯然，上述因素相互影響，共屬同一區(qū)域，即只有一個(gè)獨(dú)立區(qū)域。

級(jí)別劃分是把系統(tǒng)因素集合中各因素按可達(dá)性矩陣R劃分為若干層次，首先要找出頂級(jí)因素集合H={Sj|Sj∈S，R（Si）∩A（Si）=A（Si）}，然后從系統(tǒng)因素中去掉相應(yīng)因素并劃掉對(duì)應(yīng)的行和列，再?gòu)氖Ｏ碌囊蛩刂姓业叫碌捻敿?jí)因素，以此類推，最后根據(jù)級(jí)別從高到低重新排列可達(dá)性矩陣得到下三角塊矩陣。第一集因素分析如表1。

由表1可知一級(jí)因素是S5，S6，S7;剔除一級(jí)因素后繼續(xù)上述步驟，得到二級(jí)因素S2，S3，S4;三級(jí)因素為S1。根據(jù)層級(jí)關(guān)系再次排列可達(dá)矩陣，得到標(biāo)準(zhǔn)形式R1。

2.4 對(duì)進(jìn)度影響因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)形式R1繪制影響因素層次結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

可以看出，淺層因素為施工方、生產(chǎn)方、運(yùn)輸方等出現(xiàn)的工作不協(xié)調(diào)、技術(shù)不到位等問(wèn)題，同時(shí)設(shè)計(jì)方的前期準(zhǔn)備方案不完善，客觀因素的存在也制約著施工進(jìn)度，深層因素為政府和社會(huì)創(chuàng)造的環(huán)境，行政及科研機(jī)構(gòu)、相關(guān)企業(yè)應(yīng)該為裝配式建筑給予支持，加快建立產(chǎn)業(yè)體系，減弱上層因素的影響程度。

社會(huì)大環(huán)境可以為裝配式建筑提供不同的主導(dǎo)環(huán)境，部分行政機(jī)關(guān)工作效率較低、繁瑣的合同手續(xù)、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范成為了宏觀影響因素，大背景下裝配式產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)配合不協(xié)調(diào)、溝通不有效的問(wèn)題自然是難以避免，最后集中體現(xiàn)在施工環(huán)節(jié)的各種阻礙。

3 ?針對(duì)裝配式建筑發(fā)展中進(jìn)度影響因素的應(yīng)對(duì)建議

3.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

①國(guó)家應(yīng)營(yíng)造更為便捷的環(huán)境，減少手續(xù)辦理、合同審批的繁瑣程序，進(jìn)一步加大產(chǎn)業(yè)扶持力度。在健全裝配式建筑體系的過(guò)程中，具體可行的審核制度完善的同時(shí)不應(yīng)該增加裝配式建設(shè)的審批難度，行政機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)應(yīng)該加大鼓勵(lì)力度，推行優(yōu)惠政策，解決貸款方面的難題，緩解企業(yè)資金鏈壓力，提供更寬松友好的社會(huì)環(huán)境。

②注重產(chǎn)業(yè)協(xié)同化發(fā)展，穩(wěn)步建成產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)體系。裝配式發(fā)展離不開(kāi)政府機(jī)構(gòu)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)、運(yùn)輸公司、施工單位、裝修單位、售樓單位等的共同努力，行業(yè)發(fā)展初期產(chǎn)業(yè)鏈主體之間信息共享和協(xié)同工作程度較低，制約著生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。加強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)有效協(xié)調(diào)配合程度，保證各節(jié)點(diǎn)單位溝通有效，銜接有序，有利于行業(yè)生產(chǎn)力持續(xù)提升。

③完善編制施工設(shè)計(jì)方案，提早做好突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)措施。在前期準(zhǔn)備中，要考慮到施工環(huán)境形勢(shì)可能的變化，主要包括自然環(huán)境因素（地質(zhì)條件、水文氣象條件、無(wú)法預(yù)測(cè)的自然災(zāi)害等）、社會(huì)環(huán)境因素（水電供應(yīng)、交通管制、政府的停工令、周邊居民的投訴等）的改變以及安全保障不得當(dāng)出現(xiàn)事故對(duì)工程進(jìn)度的影響，使負(fù)面影響最小化。

④推廣技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的全壽命周期管理。主要體現(xiàn)在建筑信息模型技術(shù)（Building Information Modeling，BIM），它覆蓋了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、設(shè)施運(yùn)營(yíng)部門和業(yè)主等參與方，同時(shí)貫穿了設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段、生產(chǎn)運(yùn)輸階段、施工安裝階段、運(yùn)行維護(hù)階段直至建筑全壽命周期的終結(jié)。利用BIM三維模型+技術(shù)模型實(shí)現(xiàn)4D進(jìn)度模型，實(shí)時(shí)反饋控制影響因素，直觀精確反映施工進(jìn)度情況，縮短工期。BIM施工進(jìn)度模擬，對(duì)優(yōu)化資源配置、合理組織安排工序等提供了便利，基于此決策者易于選擇最優(yōu)施工方案。

3.2 生產(chǎn)運(yùn)輸階段

①健全標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)體系。目前，我國(guó)對(duì)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化方面仍存在不足，構(gòu)件信息庫(kù)還未完全建立，無(wú)法實(shí)現(xiàn)部件通用。標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)體系對(duì)預(yù)制構(gòu)件模數(shù)、工藝流程、圖紙等詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)行規(guī)范解釋，既保證了構(gòu)件的質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。

②提升物流組織管理水平，建立健全安全高效的配送倉(cāng)儲(chǔ)體系。根據(jù)實(shí)際情況選擇最優(yōu)運(yùn)輸方案、起重機(jī)械和車輛，并根據(jù)重量尺寸設(shè)計(jì)通用性較強(qiáng)的運(yùn)輸架，保證構(gòu)件滿足運(yùn)輸要求，配送過(guò)程中要時(shí)刻注意交通情況，避免出現(xiàn)安全事故。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)部分裝配式企業(yè)的運(yùn)輸方式和車輛等已不能滿足裝配式運(yùn)輸發(fā)展的需要，容易耽誤工期，造成經(jīng)濟(jì)損失，但存儲(chǔ)運(yùn)輸一體化方式逐步普及，可以減少中途損失。

③對(duì)構(gòu)件實(shí)施精細(xì)化管理，全方位涵蓋構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)保管、拼接安裝、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程。其中被應(yīng)用最廣的是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID），它是一種利用電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線電信號(hào)識(shí)別的通信技術(shù)。構(gòu)件的電子標(biāo)簽類似于個(gè)人身份證，記錄著構(gòu)件生產(chǎn)加工、運(yùn)輸出廠、儲(chǔ)存養(yǎng)護(hù)等信息，用RFID讀寫器寫入構(gòu)件信息，利用GPS對(duì)構(gòu)件進(jìn)行追蹤定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的實(shí)時(shí)監(jiān)控，構(gòu)件實(shí)時(shí)信息被共享，各施工結(jié)點(diǎn)單位可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，有利于供應(yīng)鏈的高效運(yùn)作。

3.3 施工安裝階段

①提升管理層的組織協(xié)調(diào)能力，掌握創(chuàng)新裝配式產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式，優(yōu)化施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖。現(xiàn)場(chǎng)施工工序繁瑣，工序交叉銜接復(fù)雜，管理層需要保證人材機(jī)一體充分合理運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量減少班組人員跟進(jìn)不及時(shí)、預(yù)制構(gòu)件協(xié)商供應(yīng)不及時(shí)、塔吊利用調(diào)度不合理、構(gòu)件堆場(chǎng)不科學(xué)等問(wèn)題，不斷探索學(xué)習(xí)典型案例和先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)，做到成果共享，以點(diǎn)帶面形成自己的核心團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久運(yùn)營(yíng)。