裝配式建筑成本控制研究領域文獻計量可視化分析

李 洪 楊 靜 范佳宸

(1.廣西科技大學 土木建筑工程學院，柳州 545006；2.廣西科技大學 BIM研究中心，柳州 545006)

引言

近些年，建筑業發展規模的增長速度呈現出放緩的趨勢，傳統現澆建筑的粗放型現場施工方式表現出了越來越不適應綠色可持續發展的社會形勢，而具有工期短、質量高、更綠色環保等特點的裝配式建筑逐漸進入人們的視野。為加快我國城市化發展進程，發展裝配式建筑也逐漸成為一種行業趨勢。裝配式建筑隨即也得到了我國政府部門的高度重視，國家及地方政府針對裝配式建筑出臺了許多有關的法律文件、規章制度以及優惠政策。但裝配式建筑在國內還處于起步階段，國內沒有一套標準的設計、生產、運輸、安裝流程，從而導致其成本比現澆式建筑高出20%～40%左右不等，因此不難看出，成本問題一直是制約裝配式建筑發展的重要原因。

本文通過可視化分析和社會網絡分析對國內外大量的文獻數據進行計量分析，生成關鍵詞知識圖譜，研究近年來裝配式建筑成本控制的國內外熱點與趨勢，總結出國內外研究現狀，找到主要影響裝配式建筑成本的因素，為我國建筑業的發展提供一定的參考價值。

1 研究方法及數據采集

1.1 研究方法

CiteSpace是一款能從海量的文獻數據中找到所研究知識領域最關鍵信息的軟件，能夠直觀、清晰地展示出數據信息化的知識圖譜，便于研究者們快速探索相關知識領域的研究熱點[1]。

社會網絡分析是社會網絡理論的一個具體工具，通過對人與人之間、組織之間、信息之間或知識處理實體之間的關系進行描述，從而對其價值進行估量[2]。

1.2 數據采集

本文國外研究現狀的數據來源于Web of Science數據庫(簡稱WOS)，進入數據庫，點擊WOS-清華/北大(1900年不含JCR)入口，選擇“基本檢索”與“所有數據庫”選項，搜索類型為主題并輸入“Cost control of prefabricated building”，時間跨度為最近五年，共檢索到6 304篇有關裝配式建筑成本控制的英文文獻，點擊導出并選擇“其他文件格式”，由于記錄來源一次不得超過500條，需要分次進行導出，記錄內容選擇“作者、標題、來源出版物、摘要”，文件格式選擇純文本，選擇導出并放入指定文件夾。

國內研究現狀的數據來源于中國知網(簡稱CNKI)，通過進入網站選擇高級檢索，主題輸入“裝配式建筑成本控制”，時間直至2020年5月12日，共檢索到133篇有關裝配式建筑成本控制的期刊文獻，將檢索到的文獻全選并選擇上方的“導出與分析”，導出文獻選擇Refworks格式且資源類型為全記錄、全文本，點擊導出并放入指定文件夾保存。

為了彌補國內裝配式建筑成本控制研究文獻較少的缺陷，同時采用UCINET軟件對從中國知網檢索出來的133篇有關裝配式建筑成本控制研究的文獻進行社會網絡分析，通過網絡的中心性聯系中分析其研究熱點與趨勢，找出影響裝配式成本的關鍵。

圖1為中國知網檢索裝配式建筑成本控制的計量可視化分析發文量趨勢圖，從圖中可以看到，我國研究學者發表的有關裝配式建筑成本控制的第一篇文獻出自2015年，2015年至2018年每年增長速度都有在提升，尤其在2017年至2018年這一年里上升最快，但從2018年往后直到2020年這兩年間文獻發表的速度雖然在增長但卻開始減緩，并且在這五年里有關裝配式建筑成本控制研究的文獻年發表量不超過75篇。

圖1 歷年發文量趨勢圖

2 研究熱點分析

2.1 國外研究現狀分析

圖2是通過導入數據從CiteSpace軟件運算得出的關鍵詞共現聚類圖譜。

圖2 關鍵詞共現聚類圖譜

表1所示的是裝配式建筑成本控制研究關鍵詞高頻次節點選取頻數大于等于80并剔除與本論文研究主題無關的關鍵詞所形成的從高到低排列的表格，繪制的具有高頻次的關鍵節點共15個。可以發現國外學者對于裝配式建筑成本控制的研究較早，集中在2015-2016年，研究導致成本產生的主要影響因素，并發現與構件的設計、性能、加工制造等方面緊密相連。

表1 關鍵詞共現分析列表

表2所示的是裝配式建筑成本控制研究高中心性關鍵節點選取中心度大于0.02并剔除與本論文研究主題無關的關鍵詞所形成的表格，得到高中心性關鍵節點共12個，通過整理排序，將關鍵詞按照中心度由高到低的順序依次排列。從表2中可以看出，除了檢索的關鍵詞外，“可持續性”、“性能”、“運輸”等關鍵詞出現的頻率也較高，是近幾年來各學者研究如何控制裝配式建筑成本方面的重點所在。

表2 高中心性關鍵節點列表

根據以上數據得出以下結論：

(1)Design(設計)以及Building block(構件)在高頻數和高中心度上均位于前三，可以看出其是當前裝配式建筑的研究熱點與研究方向。雖Cost(成本)問題也比較靠前，但距以上兩點還有一定的距離，這也說明目前裝配式建筑的成本問題還沒有得到足夠的重視。通過對關鍵詞的中心度進行分析，可以發現Efficiency(效益)、Cost(成本)、Sustainability(可持續性)等9個關鍵詞的中心度都為0.02，說明這幾個關鍵詞聯系比較緊密，同樣也是裝配式成本控制的研究方向。

(2)由于本文檢索的文獻數量較大，導致中心度的數值偏小。

(3)文獻的檢索年限為2015年至2020年，但整理出來的關鍵詞與中心度大部分都在2015年出現，可見國外對于裝配式建筑成本控制的研究較早。

通過知識圖譜的可視化分析，可以得出裝配式建筑成本控制在整個研究網絡中受到國外學者們關注，借鑒國外部分學者的觀點，把裝配式建筑成本研究的現狀概括為以下幾點：

(1)建筑業與信息網絡化技術相結合

“Model(模型)”、“Simulation(仿真)”等關鍵詞的高頻次數與高中心度，展現了近年來建筑業結合互聯網信息技術的發展趨勢，并且國外學者們嘗試采用各種新興技術與建筑成本控制相結合，例如，Vishal Naranje， Rajguru Swarnalatha通過在預制建筑構件上安裝射頻識別(RFID)并結合計算機輔助設計CAD模型，做到在施工過程中節省時間、降低成本[3]。

(2)建筑工程項目的施工過程方面

“Fabrication(加工制造)”、“Design(設計)”、“Transport(運輸)”等關鍵詞表明國外學者們在研究建筑成本控制時也十分注重從施工過程的角度出發。Wei Zhang， Ming Wai Lee， Lara Jaillon， Chi-Sun Poon提出后期更改設計是使用預制的主要障礙，將預制構件的實施立法和采用設計、建造采購方法可以促進預制構件的使用[4]。Rafaela Bortolini， Carlos Torres Formoso， Daniela D.Viana利用BIM4D模型與ETO預制建筑系統對現場裝配式的運輸進行規劃與控制[5]，降低運輸成本。

(3)從裝配式建筑發展歷程的角度

“Construction industry(建筑業)”、“self-assembly(裝配式)”、“Construction(建筑)等關鍵詞，各地的研究學者們在研究有關裝配式建筑成本控制內容時，也會從裝配式建筑、整體建筑業發展歷程等方面進行研究。Lara Jaillon， C.S. Poon對香港高層住宅發展中的預制技術的演變進行探討、研究。Ji Yingbo，Qi Lin，Liu Yan采用決策、試驗和評價實驗室(DEMATEL)模型和分析網絡過程(ANP)方法對中國建筑業的因果關系進行量化，并根據其重要性對關鍵延誤因素進行優先排序[6]，從而降低成本。

(4)發展可持續性，降低建筑物能耗方面

從國外的裝配式發展歷程可知，二戰以后，美國、德國、法國等發達國家的國外學者對裝配式建筑進行了大量的研究，走向裝配式結構體系逐漸代替傳統現澆體系的道路。從“Sustainability(可持續性)”等關鍵詞我們也能發現為緩解世界巨大資源、環境壓力的情況下，學者結合裝配式建筑做了許多有關可持續發展的研究，例如Yuan Chang， Xiaodong Li， Eric Masanet， Lixiao Zhang， Zhiye Huang， Robert Ries從供應鏈的角度分析預制建筑的綠色發展機遇，闡明獲得綠色利益的戰略[7]。

(5)從建筑的性能與特性角度

從“Stability(穩定性)”、“Performance(性能)”、“Impact(影響因素)”等關鍵詞的角度出發，研究者們對建筑的性能與特性方面進行研究，例如Yahyaei Behnaz，Asadollahfardi Gholamreza，Salehi Amir Masood根據ASTM和BS標準，使用硅灰、粉煤灰、礦渣、沸石以及硅灰和粉煤灰的混合物，以不同的混凝土配合比設計，利用處理后的生活廢水生產自密實混凝土(SCC)的可行性[8]。

2.2 國內研究現狀分析

圖3是將國內裝配式建筑成本控制研究檢索的文獻進行數據可視化分析。

圖3 關鍵詞共現聚類圖譜

表3所示的是裝配式建筑成本控制研究關鍵詞高頻次節點選取頻次大于2的列表。借助CiteSpace軟件運行計算，繪制的具有高頻次的關鍵節點共22個。

表3 關鍵詞共現分析列表

表4 高中心性關鍵節點列表

將133篇文獻期刊提取高頻關鍵詞通過Data數據源軟件對數據進行初步處理，并利用COOC軟件將這些數據轉化為共現矩陣，最后再將這個共現矩陣導入UCINET數據處理軟件，進行社會網絡分析，得到關鍵詞的點度中心度共現網絡圖譜。

從圖4中可以看出，對三個檢索詞“裝配式建筑”、“成本控制”、“裝配式”以外的關鍵詞進行分析，可以得到國內裝配式建筑成本控制研究熱點主要集中在“成本分析”、“成本管理”、“價值工程”、“影響因素”、“仿真”、“BIM”等方面，這些因素除了檢索詞外都處在較為中心的位置。

圖4 點度中心度共現網絡圖譜

從表5中可以看出“裝配式建筑”的點度中心性密度為106，是密度關鍵詞里最高的，成為整個網絡知識圖譜中的核心，“成本控制”、“裝配式”、“預制構件”、“成本分析”、“建造成本”、“影響因素”等其余的關鍵詞也均處于圖中的領導地位且中心性位于平均點度中心性之上。

表5 部分關鍵詞點度中心度數據

“施工階段”、“建造成本”、“成本分析”、“預制構件”和“影響因素”的中介中心度較高，說明在裝配式建筑成本控制研究的熱點問題中，這些核心關鍵詞比較明顯且與點度中心度的部分關鍵詞相同，可以發現國內裝配式建筑在施工階段的成本控制較為突出。

表6 部分關鍵詞中介中心度數據

根據表7可以看到，關鍵詞“裝配式建筑”的最小接近中心度距離為1 280，為所有高頻關鍵詞中控制最強的節點，其余關鍵詞的接近中心度水平也低于平均接近中心度，說明了這些關鍵詞與其他關鍵詞的聯系都相對密切。

表7 部分關鍵詞接近中心度數據

根據以上數據可以發現：

(1)從2015年至2020年的六年期間，各地建筑業研究學者的關注熱點逐漸向著對裝配式建筑成本的控制方面靠攏，但真正開始重視這方面的研究是在2018年至2019年。

(2)由于國內學者們對于裝配式建筑成本控制的研究成果較少，表明網絡中研究的裝配式建筑成本控制問題較分散，各關鍵詞之間的聯系不夠緊密。

結合以上CiteSpace可視化數據的分析以及社會網絡分析，并借鑒國內部分學者的觀點，可以把裝配式建筑成本控制研究現狀可分為以下幾方面：

(1)融入以BIM技術為代表的創新性技術方法

高頻次關鍵詞、高中心性數據與社會網絡知識圖譜都出現了“BIM”一詞，說明BIM技術應用已經成為一種行業趨勢，在未來一段時間內將是建筑業發展的一大熱點。羅曉峰、邢國徽以BIM為核心的信息化管理手段，研究項目從設計到施工的精細化管理，以提升整個項目的總體管理水平[9]。王天佑運用BIM技術與實際案例相結合，研究BIM技術在設計與建設階段對成本的控制[10]。

(2)從施工過程的各階段考慮對成本的控制

“生產成本”、“施工階段”等關鍵詞從全過程角度出發，階段性分析問題，針對性地提出對裝配式建筑成本的控制措施。孫磊、劉雅雅從裝配式建筑構件的生產角度出發，分析成本控制的問題，提出降低構件生產成本的措施[11]。

(3)采用前沿的研究方法，并建立合理的模型

從“系統動力學”、“價值工程”等關鍵詞可以看出目前我國研究學者在研究成本控制這塊領域知識所采取的方法，通常會結合模型來詮釋所研究的內容。方保林通過將傳統現澆與裝配式建筑在設計、施工、管理和各生產階段進行對比分析，利用價值工程法降低成本[12]。李德勝借助模糊綜合評價法，提出裝配式建筑成本影響最大的關鍵因素是標準化程度和預制率[13]。

(4)通過對比分析裝配式建筑的增量成本與影響因素

通過“影響因素”、“成本分析”、“增量成本”、“成本構成”等關鍵詞，能看出研究者們的研究思路，將從成本產生的根本出發去剖析研究，從而找到裝配式建筑成本增加的部分并確定關鍵因素。例如，趙亮、韓曲強總結了裝配式建筑全過程成本增量的主要因素，建立層次分析的模型，研究各階段控制成本的方法[14]。毛寧寧結合實際項目對工程總造價、分部工程造價進行對比研究，發現影響PC構件成本的主要因素[15]。

3 研究結論

根據以上分析所得的數據結果，可以得到我國裝配式建筑成本控制的研究雖然取得了一些成果，但仍還需要深入挖掘，得出以下幾個結論：

(1)我國對于裝配式建筑成本控制方面研究尚淺。縱觀國外裝配式建筑成本控制現狀的數據，可以清晰地發現我國在研究這塊領域時起步較晚，且國內大多針對裝配式建筑工程項目施工階段成本的控制進行研究，選擇的方向較廣，缺少對某一方面深入細致的研究。

(2)我國研究歸納出影響成本的因素少、范圍小。關鍵詞高頻數與高中心度的數據分析集中分布在2018年與2019年，說明在這兩年里我國才開始真正意識到推動裝配式建筑的發展，解決成本的障礙尤其關鍵。我國關于裝配式建筑影響因素的研究熱點僅集中體現在“BIM模型”、“增量成本”、“施工階段”方面； 國外對于裝配式建筑的控制主要影響因素體現在“網絡信息技術”、“施工”、“發展歷程的探討”、“可持續以及性能”五個方面。

(3)實用性研究不多。收集國內有關文獻以及統計分析發現，大部分論文大同小異，研究的內容主要是在分析裝配式建筑成本高的原因，但缺少有針對性且實用的方法措施研究，例如砌體穩定性、材料特性等方面，能給出有效降低成本的方法很少，因此在學術研究上還需要具有實用性的突破。

(4)研究創新性不強。在研究控制裝配式建筑成本方面多數仍采用系統動力學與價值工程的研究方法，易形成思維定勢，缺少足夠的實踐性理論與技術支持，仍需要更多的去學習國外具有創新性的裝配式成本控制方法。