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装配式建筑产业生态成熟度影响因素研究

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时间: 2024-01-03 19:09:34 |   作者: 工业厂房 1

  摘要:装配式建筑产业生态成熟度是装配式建筑产业生态发展程度的总体评估,也是认识装配式建筑产业生态发展状况的关键,对于促进装配式建筑产业可持续发展具备极其重大意义。该文通过文献分析法和专家访谈,从经济、技术、政策、产业环境等4个维度选取了29个关键影响因素,运用ISM—MICMAC模型构建了影响因素的5级递阶结构模型并对其进行分类,揭示影响因素间的内在逻辑关系,并提出提升装配式建筑产业生态成熟度建议措施。

  伴随40余年的城市化进程,中国建筑业快速地发展成为国民经济的支柱产业。然而,当前中国的建筑行业仍处于高投入、高消耗、高排放的发展时期,造成巨大的资源浪费和环境污染。无论是从生态环境、建筑业发展需求还是国家宏观层面来看,发展低耗能、高效率的装配式建筑产业都是必由之路。但由于目前我国装配式建筑产业生态成熟度等级较低,整体效益优势还未能很好地反映出来。因此在装配式建筑产业高质量发展的初级阶段,结合装配式建筑产业和其所处的发展环境,弄清装配式建筑产业生态成熟度的影响因素及其内在关系至关重要。

  目前,对于装配式建筑产业生态方面的研究多集中在可持续性发展和环境效益2个层面。SHEN等[1]通过构建基于工艺生命周期评估的装配式生态足迹估算模型,对装配构件的可持续性进行研究。ZAIRUL[2]提出了采用循环经济的装配式建筑研究趋势的新框架。刘耀丹[3]采用了生态足迹作为生态环境的评价指标,为装配式建筑全生命周期的资源消耗提供了新的量化参考。目前,国内外关于成熟度研究的重点是成熟度模型目的、建立和应用等。XAVIER等[4]提出了生态创新成熟度模型,一个支持生态创新整合和组织成熟度演化的框架。EDIRISINGHE等[5]提出了全生命周期BIM成熟度模型,该模型在理论基础和社会技术的支持下,能最大限度地考虑整个资产生命周期。GüNG?R等[6]提出了生态效率成熟度模型,指导管理人员从绩效、结构和意识的角度明白他们在生态效率方面的现状。

  目前对装配式建筑产业生态成熟度的研究已成为该领域的一个重要课题和热点,但仍存在一定的缺陷:未将装配式建筑产业生态与成熟度进行相对有效融合,具有单一性、主观性和片面性等特征,且缺乏对其影响因素间的内在联系的深入研究。本文通过对装配式建筑产业生态成熟度的影响因素进行识别,在解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)的基础上,通过对不同影响因素的层级关系进行系统的梳理,利用交叉影响矩阵相乘法(Matrices Impacts Croises-Mul-tiplication Appliance Classement,MICMAC)对影响因素进行驱动力-依赖性分析,揭示其交互作用机制,为构建适合我国国情的装配式建筑产业生态体系提供科学依据。

  影响我国装配式建筑产业生态成熟度的因素有很多,其中既包括技术、市场、政策等外部因素,也包括企业内部管理、人员素质等内部因素,而且这一些因素之间往往存在着错综复杂的联系,相互影响和制约。为了明确影响我国装配式建筑产业生态成熟度各因素之间的相互关系,笔者采用文献概要法进行梳理和分析,并在此基础上结合专家访谈,归纳发现影响装配式建筑产业生态成熟度的因素共有4个维度,即经济、技术、政策、产业环境,并得到29个有代表性因素,依次用S1,S2,…,S29表示,具体如表1。

  解释结构模型(ISM)最早于1973年提出,是一种解释系统影响因素结构关系的方法,它通过将复杂的系统分解为多个子系统,并在此基础上,利用研究人员自身的理论知识,并借助计算机辅助手段,对各因子间的关联进行分析,最终得到一种多层次的结构模型。具体实施步骤为:基于对影响因素集合的分析,识别影响因素,判定要素之间的交互作用,构造邻接矩阵,结合相关程序进行可达矩阵的求解,基于可达矩阵,建立多层次递阶结构表格,并绘制解释性结构模型。

  根据相关文献并结合专家意见,得出装配式建筑产业生态成熟度因素之间的相互关系,构建装配式建筑产业生态成熟度驱动力因素间邻接矩阵:

  邻接矩阵表示因素间的逻辑关系。“11”为因素Si对Sj有影响,“0”为因素Si对Sj无影响。按照29个因素间的联系,建立邻接矩阵A,表示为:

  可达矩阵能够以方阵形式表达系统内部各影响因素间的可达关系,从而揭示各重要的因素对装配式建筑产业生态成熟度的直接影响与间接影响。利用布尔运算规则,对邻接矩阵进行计算,将邻接矩阵A与单位矩阵I之和(A+I),即邻接相关矩阵对某一整数n基于布尔代数运算规则做幂运算,如式(4)所示,直至满足式(5),即得可达矩阵R=(A+I)a。其中,a为最长传递路程。此过程可使Matlab软件完成计算,得到可达矩阵R:

  可达矩阵R的分解包含层级划分和区域划分,可达集R(Si)是可达矩阵R行元素为“1”的列的集合,先行集A(Si)是可达矩阵R列元素为“1”的行的集合,共同集T(Si)为R(Si)与A(Si)交集即T(Si=R(Si)∩A(Si),在可达矩阵R中寻找只受其他因素影响而不影响其他因素的因素并将其抽取,该类因素所构成的集合为终止集E(Si)即T(Si)=R(Si)的因素。根据该规则对终止集要素进行顺序逐层提取,并完成层级结构的划分,从而得到可达集、先行集、共同集及层级,见表2。

  运用解释结构模型厘清装配式建筑产业生态成熟度影响因素的层级关系及作用路径,找出关键影响因素。由图1能够准确的看出29个影响因素被分为5个层级。第1层级(L1)有S6,S13,S21,S28,第2层级(L2)有S3,S4,S5,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S15,S22,S23,S24,S26,S27,S29,第3层级(L3)有S14,S18,S19,S25,第4层级(L4)有S2,S16,S17,第5层级(L5)有S1,S20。按照各层级要素的逻辑关系将相关联因素连接起来,形成装配式建筑产业生态成熟度解释结构模型,如图1所示。

  政府推进装配式建筑产业生态成熟度机制S20、区域经济水平S1为基础性影响因素。政府的工作机制对所有政策的制定和执行产生特别大的影响,政府在促进装配式建筑产业生态成熟度的工作机制尚不完善,这可能会引起政策支持力度、生态财政政策和科研经费投入无法跟上行业发展的步伐。装配式建筑产业的特点是数量多、范围广、产业链长、产业分支众多等,是今后建筑业的重要发展趋势,其发展离不开与其相联系的相关配套行业齐步向前。另外,因装配式建筑产业的设计需投入建厂、制作及安装,因此,对地方经济水平要求较高。

  第4层的影响因素包括科研经费投入S2、政策支持力度S17、生态财政政策S16;第3层影响因素为辅助性产业支持程度S18、强制性标准和技术法规S19、企业生态转型意愿S25、专业人才数量S14。我国还处于装配式建筑产业加快速度进行发展初期,政府的主导作用显著,政策支持力度会影响辅助性产业支持程度、强制性标准和技术法规的完善以及企业生态转型意愿。生态财政政策主要对装配式建筑产业的生态产品做税收优惠,会影响辅助性产业支持程度和企业生态转型意愿。由于装配式建筑产业目前面临专业人才缺乏的问题,要求我们增加科研经费的投入,扩大专业人才队伍,提高其专业和创造新兴事物的能力,从而促进装配式建筑产业生态成熟度的提升。

  具体包括装配式建筑产业市场规模S6、环境平衡度S28、产业链完整性S21、科研创造新兴事物的能力S13、预制率S7、装配率S8、构件厂产能S9、前期准备投入S4、预先制作的构件费用S5、装配式建筑项目数量S22、装配式建筑新开工面积S23、构件厂公司数S24、资源消耗程度S26、环境保护程度S27、消费者认知和认同度S29、融资能力S3、信息技术平台构建S15、产业技术生态化创新S10、技术产业创新联盟数量S11、产业化基地数量S12。

  环境平衡度受资源消耗程度和环境保护程度的影响,对装配式建筑产业生态成熟度评价具有关键性意义。装配式建筑产业市场规模方面构件厂产能直接作用最大,就当前装配式建筑的供需市场而言,经常有构件厂供不应求,直接证明了现有构件厂产能所确定的装配式建筑发展规模的上限,消费者认知和认同度对装配式建筑产业市场规模亦有至关重要的影响。通过拓展专业人才队伍,能够在一定程度上促进信息技术平台的建设,提高产业技术生态化创新水平,加大技术产业创新联盟的组建力度,建设产业化基地,继而影响科研创新能力。

  目前,有关公司能轻松的获得的融资渠道非常有限,要想搭建部品构件预制厂的流水线,有必要进行巨大的投资,这不仅提高了企业的机会成本,同时,也增加了企业的风险。除此之外,上下游之间还缺少实质的联系,这对产业链的完整性造成了很大的不良影响。

  MICMAC分析可使用简便的计算方式研究影响因素的反应路径,并分析因素间的关联程度及依赖程度。MICMAC大多数都用在对装配式建筑产业生态成熟度各个影响因素依赖性与驱动力做评估,每个因素根据依赖性与驱动力可分为自治簇、依赖簇、联系簇与独立簇[7]。

  可以通过可达矩阵元素的行求和与列求和得到各影响因素的驱动力及依赖性,影响因素驱动力较高代表大部分别的问题可以通过它的问题的解决而被解决,而影响因素依赖性较高则代表必须先将别的问题解决,才能对其采取行之有效的办法[8]。

  以可达矩阵R为基础,利用MICMAC分析了各影响因素之间的结构关系。可达矩阵R依赖性为各列数值求和,驱动力为各行求和,如表3所示;以依赖性及驱动力作为横纵轴建立坐标系,并均等分割标记为4个区域:自治簇、依赖簇、联系簇与独立簇,如图2所示。

  图2 装配式建筑产业生态成熟度影响因素驱动力-依赖性矩阵(来源:作者自绘)

  对装配式建筑产业生态成熟度驱动力因素进行MICMAC分析能够获得以下结论:

  1)属于自治簇(第Ⅰ象限)的影响因素有融资能力S3,预先制作的构件费用S5,消费者认知和认同度S29,信息技术平台构建S15。这一些因素的依赖性和驱动力都较低,有承上启下的作用,与系统的关联性较强。

  2)属于依赖簇(Ⅱ象限)的影响因素有前期准备投入S4,装配式建筑产业市场规模S6,预制率S7,装配率S8,构件厂产能S9,产业技术生态化创新S10,技术产业创新联盟数量S11,产业化基地数量S12,科研创造新兴事物的能力S13,产业链完整性S21,装配式建筑项目数量S22,装配式建筑新开工面积S23,构件厂公司数S24,资源消耗程度S26,环境保护程度S27,环境平衡度S28。依赖簇的因素通常具有较高的依赖性和较低的驱动力,ISM模型的第一层和第二层因素位于此象限,因此在解决依赖簇问题时,往往需要其他因素来协助解决。

  3)联系簇(第Ⅲ象限)的影响因素,为高依赖性—高驱动力因素区,选取的29个装配式建筑产业生态成熟度的影响因素没有分布在该区域,且各因素之间不存在较强的相互作用与反作用关系,表明因素选取的比较具有稳定性。

  4)属于独立簇(第Ⅳ象限)的影响因素有区域经济水平S1,科研经费投入S2,专业人才数量S14,生态财政政策S16,政策支持力度S17,辅助性产业支持程度S18,强制性标准和技术法规S19,政府推进装配式建筑产业生态成熟度机制S20,企业生态转型意愿S25。在这一象限内各要素驱动力较大但是依赖度较小;ISM模型的第3层,第4层和第5层要素都分布在这一范围内,对于高层影响因素具有较强的驱动力。可以认为是促进装配式建筑产业生态成熟度的源头,若应对措施不当将影响较大。

  鉴于目前我国装配式建筑产业的发展状况,必须继续加强政府对其的政策环境的扶持,培育装配式建筑产业的企业,营造良好的市场环境。逐渐完备政府推动装配式建筑产业生态成熟度的工作机制,强化行业监督管理。同时,要将装配式建筑产业生态成熟度发展规划贯彻执行,对其进行动态调整,各个地区要因地制宜,从而逐步提升装配式建筑产业生态成熟度。

  应建立健全生态技术创新体系,促进技术创新融合,营造良好环境。通过自然资源和社会资源的使用、交易及补偿等经济活动,能够在一定程度上促进自然资源和社会资源的合理配置,提高资源利用效率,充分的发挥生态技术的作用,利用其优势和特点,更好地实现经济社会可持续发展。强化装配式建筑产业相关人才的培养和技术培养和训练,培养符合产业生态发展需求的人才队伍,增加高素质人才的数量,提高劳动生产率。

  区域经济水平是发展装配式建筑产业生态成熟度的经济基础,具有很强的间接作用,所以,在发展装配式建筑产业生态成熟度的同时,还应注重其他辅助产业的协同发展,以达到对区域经济水平的増强,从政府主导向市场主导的良性转变。加快完善产业链、壮大市场公司集团、塑造品牌等措施,通过种种渠道为提升装配式建筑产业生态成熟度补充必要人才储备。同时,加大宣传力度,让我们消费者对生态建筑产品有更多的了解,对营销模式来优化,提升装配式建筑产业生态成熟度的社会认知度。

  本文将装配式建筑产业生态与成熟度相结合,通过文献分析法和专家访谈识别出29个装配式建筑产业生态成熟度主要驱动力因素,在识别装配式建筑产业生态成熟度影响因素的基础上通过综合应用解释结构模型和MICMAC方法构建了ISM模型和驱动力-依赖性矩阵,以深入分析各因素之间的影响关系,最终得到了表象层、中间层和根本层3个阶层的影响因素,并对其提出了提高装配式建筑产业生态成熟度的相关对策,以期为我国装配式建筑产业生态的发展提供管理和决策支持。

  【基金项目】湖南省社会科学基金项目:建筑企业工业化建造的商业模式创新及发展策略研究(No.18YBA463)。

  [3]刘耀丹. 装配式建筑全生命周期生态足迹预测研究 [D]. 雅安:四川农业大学,2020.

  [7]秦旋,李奥蕾,张榕,等. 建筑工业化影响因素层级结构关系研究:来自厦门的调查 [J]. 重庆大学学报(社会科学版),2017,23(6):30-40.

  [8]刘猛锐,孙峤,夏洪春. 基于ISM-MICMAC的装配式建筑多空间调度影响因素分析 [J]. 土木工程与管理学报,2021,38(3):146-52.

  通讯作者:沈良峰,中南林业科技大学土木工程学院;袁俊,中南林业科技大学土木工程学院。

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