基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的裝配式建筑精益成本管理研究

王曉燕 林 濤

（中國十七冶集團有限公司工程設計分公司， 安徽 馬鞍山 243000）

傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土的施工方式存在施工噪音大、環(huán)境污染嚴重、施工周期長、設備利用率地等缺點，已無法滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。2017 年3 月住建部發(fā)布了《“十三五”裝配式建筑行動方案》，提出改善當前困境的方式是走建筑工業(yè)化道路——大力推廣裝配式建筑。此后，國務院、住建部和各地陸續(xù)發(fā)布多條推廣裝配式建筑相關政策及法律法規(guī)，裝配式建筑在我國發(fā)展前景可期。

與傳統(tǒng)施工工藝相比，裝配式建筑項目的整體成本仍然偏高，這也成為了制約裝配式建筑在我國發(fā)展的一個重要因素。因此，對裝配式建筑項目的成本進行分析，探究降低成本的方法，對推進裝配式建筑在我國的發(fā)展具有重要意義。目前，已有許多學者對裝配式建筑的成本進行研究，趙亮等[1]從裝配式建筑成本影響因素角度進行分析，針對設計因素、管理因素、技術因素和政策因素四個方面的成本管理提出了建議；王穎等[2]以某實際住宅樓為研究對象，對比分析了傳統(tǒng)建造施工方式和裝配式建筑施工方式的成本差異，針對裝配式建筑成本較高的階段，提出了相應的建議；陳艷等[3]則建立了裝配式建筑成本控制的系統(tǒng)動力學模型，利用VENSIM 軟件進行仿真分析，探究影響成本因素之間存在的關系，并給予了相關建議；常春光等[4]則認為裝配式建筑的構(gòu)件生產(chǎn)階段成本是其影響整體成本最重要的階段，因此對于構(gòu)件生產(chǎn)階段的構(gòu)件加工圖設計、模具設計、模具生產(chǎn)及使用、構(gòu)件現(xiàn)場生產(chǎn)等角度歸納成本高的原因，并提出了相關控制措施。

通過大量的文獻梳理可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有文獻主要從宏觀上針對目前階段我國裝配式建筑成本較高的原因進行探究，缺乏理論支撐與微觀層面的具體措施建議。因此本研究基于霍爾三維模型，從時間角度、知識角度和邏輯角度探究裝配式建筑成本構(gòu)成及管控方法。

1 裝配式建筑的成本構(gòu)成、霍爾三維結(jié)構(gòu)理論與精益成本管理思想

1.1 裝配式建筑的成本構(gòu)成

裝配式建筑成本指的是在裝配式建筑工程項目生命周期內(nèi)涉及的全部費用，按照工程項目的時間階段可以分為以下四類：規(guī)劃設計成本、建造生產(chǎn)成本、倉儲物流成本、施工安裝成本。因此，對這些過程進行精益管理是降低裝配式建筑成本的關鍵。各階段裝配式建筑成本構(gòu)成見圖1。

1.2 霍爾三維結(jié)構(gòu)理論

圖1 裝配式建筑項目成本構(gòu)成

二十世紀六十年代，美國系統(tǒng)工程專家霍爾（A. D.Hall） 提出了一種三維空間結(jié)構(gòu)的理論方法，該方法旨在解決某些大型復雜項目規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)等管理問題?；魻柸S結(jié)構(gòu)理論將系統(tǒng)工程研究的對象根據(jù)不同階段、所用知識和邏輯方法分為知識維、時間維和邏輯維。運用相關專業(yè)知識，為求解大型復雜項目提供了有效的分析工具。劉暢等[5]分析了PPP 項目存在的風險及其特征,探究了社會資本在PPP項目風險管理中的研究現(xiàn)狀。利用霍爾三維結(jié)構(gòu)模型知識，從時間維度、知識維度和邏輯維度三個方面，構(gòu)建了PPP 項目風險集成框架；劉娟[6]針對某煉化建設項目管理存在的問題，開展了霍爾三維結(jié)構(gòu)的項目進度影響因素分析，提出了基于霍爾模型的進度控制措施。

1.3 精益成本管理思想

與傳統(tǒng)建筑工程項目成本管理方法相比，精益管理更注重項目全過程的成本管理，因此使用精益管理的思想進行成本管理更為全面。精益成本管理在建設工程項目的招標、設計、施工、物流等多個方面進行研究，針對各階段影響成本的因素進行分析，進而提出針對性的成本管理方法，從而達到提高效率，降低成本的目的。

2 霍爾三維結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建與分析

依據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)理論，本文構(gòu)建的裝配式建筑精益成本管理霍爾三維結(jié)構(gòu)模型如圖2 所示。

圖2 精益成本管理霍爾三維結(jié)構(gòu)模型圖

2.1 時間維度

1） 規(guī)劃設計階段成本管理，裝配式建筑項目成本構(gòu)成的開始階段是規(guī)劃設計階段，通常情況下在此階段應加強前期工作，根據(jù)相關知識與法規(guī)做出規(guī)劃與設計，以求用最小的投資獲得最大收益。根據(jù)精益成本管理思想在深化設計時提出以下兩點方法：方法一是推行并行設計，在裝配式建筑規(guī)劃設計階段，讓各階段相關主體派出技術人員共同參與。方法二是基于BIM 的精細化管理，各專業(yè)協(xié)同作業(yè)；運用BIM 技術查找疏漏，進行碰撞檢查，有利于降低由設計變更產(chǎn)生的成本[7]；利用BIM 技術搭建的信息平臺，建立標準構(gòu)件族庫，實現(xiàn)標準化設計，減少了后期設計成本[8]。

2） 建造生產(chǎn)階段成本管理，生產(chǎn)階段的成本是裝配式建筑生命周期成本中占比最大的部分。裝配式預制構(gòu)件在生產(chǎn)階段運用以下精益成本管理方法：方法一是實行標準化生產(chǎn)，指的是搜集生產(chǎn)信息、確保原材料供應、根據(jù)構(gòu)件信息庫中的信息進行標準化量產(chǎn)。方法二是進行精益供應鏈管理，建立BIM 原材料供應信息共享平臺。

3） 倉儲運輸階段成本管理，倉儲運輸階段的成本管理主要通過實行準時制生產(chǎn)和加強構(gòu)件運輸保護來實現(xiàn)。實行準時制生產(chǎn)，主要指是合理規(guī)劃預制構(gòu)件的生產(chǎn)與完成時間，對一次性完成的產(chǎn)量進行把控，從而有效利用儲存空間，降低庫存成本。加強構(gòu)件運輸保護指的是預制構(gòu)件在工廠完成生產(chǎn)后由物流運輸至施工現(xiàn)場，對出場裝車階段、運輸階段進行嚴苛的質(zhì)量把關，降低二次修復成本。

4） 施工裝配階段成本管理，裝配式預制構(gòu)件運輸至施工現(xiàn)場后就要進行組裝，在這個階段需要對施工現(xiàn)場進行有序管理，組織協(xié)調(diào)各項施工信息，確保正常作業(yè)[9]。基于精益管理方法對施工裝配階段的成本管理提出以下方法：方法一進行5S 現(xiàn)場施工管理，這種方法對裝配式建筑項目現(xiàn)場管理非常高效，通過將各方面信息進行整合進行同步把控。方法二制定合理預制吊裝計劃，裝配式預制構(gòu)件運輸至施工現(xiàn)場，應及時進行組裝，否則會占用現(xiàn)場場地，增加現(xiàn)場儲存成本。5S 現(xiàn)場管理方法在裝配式建筑項目施工裝配階段的應用如表1。

表1 5S 管理在裝配式建筑現(xiàn)場的做法

2.2 邏輯維度

邏輯維指的是在時間維的每個階段中索要執(zhí)行的工作內(nèi)容都應遵循的思維程序，也就是指精益管理思想進行成本管理的每個階段應有的思維過程。運用系統(tǒng)工程思想解決工程項目問題時，邏輯維度一般可分為以下幾個步驟，如表2 所示。

表2 邏輯維度的步驟

2.3 知識維度

裝配式建筑精益管理的知識維度主要包括項目知識、財務知識、法律知識和管理知識。項目知識指的是要熟悉配式建筑項目的設計、生產(chǎn)、運輸及裝配階段的流程。財務知識指的是探討裝配式建筑項目各階段的成本構(gòu)成，分析影響成本的主要因素，從微觀角度和宏觀角度分析成本管理的內(nèi)容，協(xié)調(diào)各參與主體的利益關系。法律知識指的是裝配式建筑工程項目的生命周期中，從招標階段到項目完工階段，要規(guī)避各種法律風險。管理知識指的要靈活運用精益管理理論，包括精益價值管理理論和精益管理特點。

3 基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的裝配式建筑精益成本管理模型

3.1 裝配式建筑項目成本管理霍爾三維結(jié)構(gòu)模型的活動矩陣

霍爾三維結(jié)構(gòu)模型通過將時間維、邏輯維與知識維的有效結(jié)合，可能清楚的洞悉空間中某一點狀態(tài)，并有針對性的研究成本管理模式與方法。三維結(jié)構(gòu)模型還可以選取其中兩個維度簡化為二維平面結(jié)構(gòu)，能夠更加直觀的了解兩個維度不同節(jié)點之間的聯(lián)系。根據(jù)矩陣理論，選取時間維和邏輯維兩個維度，將這兩個維度交叉形成的平面以m*n 各元素構(gòu)成的矩陣呈現(xiàn)：

運用系統(tǒng)工程理論知識，將裝配式建筑生命周期內(nèi)時間維的4 個階段與邏輯維的7 個步驟組合，構(gòu)成了28 個元素的各階段下裝配式建筑精益成本管理活動矩陣，如表3 所示，其中aij（i=1，2，…，5；j=1，2，3，…，7） 表示精益成本管理在各階段的具體活動。

3.2 基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的裝配式建筑成本管理模型

基于以上霍爾三維結(jié)構(gòu)從時間維、邏輯維、知識維三個維度對裝配式建筑工程項目的成本管理思路，將各要素有機結(jié)合，構(gòu)建相應裝配式建筑項目精益成本管理模型，如圖3所示。

表3 裝配式建筑精益成本管理活動矩陣

圖3 裝配式建筑項目精益成本管理模型圖

從圖3 可以看出，裝配式建筑項目涉及參與主體多，具有復雜不確定性的特點，隨著裝配時間生命周期內(nèi)各階段的推進，成本管理工作的主體及對象也相應發(fā)生了改變，因而需要更豐富廣闊的知識支撐。精益成本管理思想通過知識維和時間維將各分散的階段緊密聯(lián)系到一起，邏輯維貫穿于裝配式建筑工程項目的各個階段，針對不同時間維的成本管理對象，結(jié)合各個階段的參與主體，循環(huán)使用7 個邏輯步驟，不斷分解細化成本管理目標與操作，以達到對整體成本管控的目標。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)施工工藝相比，裝配式建筑項目的整體成本仍然偏高，這也成為了制約裝配式建筑在我國發(fā)展的一個重要因素。本文通過從時間維、邏輯維、知識維三個維度建立霍爾三維結(jié)構(gòu)裝配式建筑成本管理模型，搭建了精益成本管理模式，從裝配式建筑設計規(guī)劃、建造生產(chǎn)、倉儲運輸、施工裝配階段提出了成本管理措施，以期能夠有效降低裝配式建筑成本。