裝配式建筑產業生態成熟度影響因素研究

李逸霞 沈良峰 袁 俊

伴隨40 余年的城市化進程，中國建筑業迅速發展成為國民經濟的支柱產業。然而，當前中國的建筑行業仍處于高投入、高消耗、高排放的發展時期，造成巨大的資源浪費和環境污染。無論是從生態環境、建筑業發展需求還是國家宏觀層面來看，發展低耗能、高效率的裝配式建筑產業都是必由之路。但由于目前我國裝配式建筑產業生態成熟度等級較低，整體效益優勢還未能很好地體現出來。因此在裝配式建筑產業發展的初級階段，結合裝配式建筑產業和其所處的發展環境，弄清裝配式建筑產業生態成熟度的影響因素及其內在關系至關重要。

1 裝配式建筑產業生態成熟度研究現狀

目前，對于裝配式建筑產業生態方面的研究多集中在可持續性發展和環境效益2 個層面。SHEN 等[1]通過構建基于工藝生命周期評估的裝配式生態足跡估算模型，對裝配構件的可持續性進行研究。ZAIRUL[2]提出了采用循環經濟的裝配式建筑研究趨勢的新框架。劉耀丹[3]采用了生態足跡作為生態環境的評價指標，為裝配式建筑全壽命周期的資源消耗提供了新的量化參考。目前，國內外關于成熟度研究的重點是成熟度模型目的、建立和應用等。XAVIER 等[4]提出了生態創新成熟度模型，一個支持生態創新整合和組織成熟度演化的框架。EDIRISINGHE 等[5]提出了全生命周期BIM 成熟度模型，該模型在理論基礎和社會技術的支持下，能充分考慮整個資產生命周期。GüNG?R 等[6]提出了生態效率成熟度模型，指導管理人員從績效、結構和意識的角度了解他們在生態效率方面的現狀。

目前對裝配式建筑產業生態成熟度的研究已成為該領域的一個重要課題和熱點，但仍存在一定的缺陷：未將裝配式建筑產業生態與成熟度進行有效融合，具有單一性、主觀性和片面性等特征，且缺乏對其影響因素間的內在聯系的深入研究。本文通過對裝配式建筑產業生態成熟度的影響因素進行識別，在解釋結構模型（Interpretative Structural Modeling，ISM）的基礎上，通過對不同影響因素的層級關系進行系統的梳理，利用交叉影響矩陣相乘法（Matrices Impacts Croises-Mul-tiplication Appliance Classement，MICMAC）對影響因素進行驅動力-依賴性分析，揭示其交互作用機制，為構建適合我國國情的裝配式建筑產業生態體系提供科學依據。

2 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素識別

影響我國裝配式建筑產業生態成熟度的因素有很多，其中既包括技術、市場、政策等外部因素，也包括企業內部管理、人員素質等內部因素，而且這些因素之間往往存在著錯綜復雜的聯系，相互影響和制約。為了明確影響我國裝配式建筑產業生態成熟度各因素之間的相互關系，筆者采用文獻綜述法進行梳理和分析，并在此基礎上結合專家訪談，歸納發現影響裝配式建筑產業生態成熟度的因素共有4 個維度，即經濟、技術、政策、產業環境，并得到29 個具有代表性因素，依次用S1，S2，…，S29表示，具體如表1。

表1 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素

3 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素解釋結構模型構建

解釋結構模型（ISM）最早于1973 年提出，是一種解釋系統影響因素結構關系的方法，它通過將復雜的系統分解為多個子系統，并在此基礎上，利用研究人員自身的理論知識，并借助計算機輔助手段，對各因子間的關聯進行分析，最終得到一種多層次的結構模型。具體實施步驟為：基于對影響要素集合的分析，識別影響要素，判定要素之間的交互作用，構造鄰接矩陣，結合相關程序進行可達矩陣的求解，基于可達矩陣，建立多層次遞階結構表格，并繪制解釋性結構模型。

3.1 構建鄰接矩陣

根據相關文獻并結合專家意見，得出裝配式建筑產業生態成熟度因素之間的相互關系，構建裝配式建筑產業生態成熟度驅動力因素間鄰接矩陣：

鄰接矩陣表示因素間的邏輯關系。“ 1”表示因素Si對Sj有影響，“0”表示因素Si對Sj無影響。按照29 個因素間的聯系，建立鄰接矩陣A，表示為：

3.2 計算可達矩陣

可達矩陣能夠以方陣形式表達系統內部各影響因素間的可達關系，從而揭示各主要因素對裝配式建筑產業生態成熟度的直接影響與間接影響。利用布爾運算規則，對鄰接矩陣進行計算，將鄰接矩陣A與單位矩陣I之和（A+I），即鄰接相關矩陣對某一整數n基于布爾代數運算規則做冪運算，如式（4）所示，直至滿足式（5），即得可達矩陣R=（A+I）a。其中，a為最長傳遞路程。此過程可使Matlab軟件完成計算，得到可達矩陣R：

3.3 影響因素層級劃分

可達矩陣R的分解包含層級劃分和區域劃分，可達集R（Si）是可達矩陣R行元素為“1”的列的集合，先行集A（Si）是可達矩陣R列元素為“1”的行的集合，共同集T（Si）為R（Si）與A（Si）交集即T（Si）=R（Si）∩A（Si），在可達矩陣R 中尋找只受其他因素影響而不影響其他因素的因素并將其抽取，該類因素所構成的集合為終止集E（Si）即T（Si）=R（Si）的因素[13]。根據該規則對終止集要素進行順序逐層提取，并完成層級結構的劃分，從而得到可達集、先行集、共同集及層級見表2。

表2 可達集、先行集、共同集以及層級

3.4 解釋結構模型構建

運用解釋結構模型厘清裝配式建筑產業生態成熟度影響因素的層級關系及作用路徑，找出關鍵影響要素。由圖1 可以看出29 個影響因素被分為5 個層級。第1 層級（L1）有S6，S13，S21，S28，第2 層 級（L2）有S3，S4，S5，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S15，S22，S23，S24，S26，S27，S29，第3 層級（L3）有S14，S18，S19，S25，第4 層級（L4）有S2，S16，S17，第5 層級（L5）有S1，S20。按照各層級要素的邏輯關系將相關聯因素連接起來，形成裝配式建筑產業生態成熟度解釋結構模型，如圖1 所示。

圖1 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素層級圖（來源：作者自繪）

3.5 ISM結果分析

3.5.1 根本層

政府推進裝配式建筑產業生態成熟度機制S20、區域經濟水平S1為基礎性影響因素。政府的工作機制對所有政策的制定和執行產生很大影響，政府在促進裝配式建筑產業生態成熟度的工作機制尚不完善，這可能導致政策支持力度、生態財政政策和科研經費投入無法跟上行業發展的步伐。裝配式建筑產業的特點是數量多、范圍廣、產業鏈長、產業分支眾多等，是今后建筑業的重要發展方向，其發展離不開與其相聯系的相關配套行業齊步向前。另外，因裝配式建筑產業的設計需投入建廠、制作及安裝，因此，對地方經濟水平要求較高。

3.5.2 中間層

第4 層的影響因素包括科研經費投入S2、政策支持力度S17、生態財政政策S16；第3 層影響因素為輔助性產業支持程度S18、強制性標準和技術法規S19、企業生態轉型意愿S25、專業人才數量S14。我國還處于裝配式建筑產業快速發展初期，政府的主導作用顯著，政策支持力度會影響輔助性產業支持程度、強制性標準和技術法規的完善以及企業生態轉型意愿。生態財政政策主要對裝配式建筑產業的生態產品進行稅收優惠，會影響輔助性產業支持程度和企業生態轉型意愿。由于裝配式建筑產業目前面臨專業人才缺乏的問題，需要我們增加科研經費的投入，擴大專業人才隊伍，提高其專業和創新能力，從而促進裝配式建筑產業生態成熟度的提升。

3.5.3 表象層

具體包括裝配式建筑產業市場規模S6、環境平衡度S28、產業鏈完整性、科研創新能力S13、預制率S7、裝配率S8、構件廠產能S9、前期準備投入S4、預制構件費用S5、裝配式建筑項目數量S22、裝配式建筑新開工面積S23、構件廠企業數量S24、資源消耗程度S26、環境保護程度S27、消費者認知和認同度S29、融資能力S3、信息技術平臺構建S15、產業技術生態化創新S10、技術產業創新聯盟數量S11、產業化基地數量S12。

環境平衡度受資源消耗程度和環境保護程度的影響，對裝配式建筑產業生態成熟度評價具有關鍵性意義。裝配式建筑產業市場規模方面構件廠產能直接作用最大，就當前裝配式建筑的供需市場而言，經常有構件廠供不應求，直接證明了現有構件廠產能所確定的裝配式建筑發展規模的上限，消費者認知和認同度對裝配式建筑產業市場規模亦有至關重要的影響。通過拓展專業人才隊伍，可以促進信息技術平臺的建設，提高產業技術生態化創新水平，加大技術產業創新聯盟的組建力度，建設產業化基地，繼而影響科研創新能力。

目前，有關公司能夠獲得的融資渠道非常有限，要想搭建部品構件預制廠的流水線，需要進行巨大的投資，這不僅提高了企業的機會成本，同時，也增加了企業的風險。除此之外，上下游之間還缺少實質的聯系，這對產業鏈的完整性造成了很大的不良影響。

4 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素驅動力和依賴性分析

4.1 MICMAC分析方法

MICMAC 分析能夠使用簡便的計算方式研究影響因素的反應路徑，并分析因素間的關聯程度及依賴程度。MICMAC 主要用于對裝配式建筑產業生態成熟度各個影響因素依賴性與驅動力進行評估，每個因素根據依賴性與驅動力可分為自治簇、依賴簇、聯系簇與獨立簇[7]。

可以通過可達矩陣元素的行求和與列求和得到各影響因素的驅動力及依賴性，影響因素驅動力較高代表大部分其他問題可以通過它的問題的解決而被解決，而影響因素依賴性較高則代表必須先將其他問題解決，才能對其采取行之有效的辦法[8]。

4.2 MICMAC模型的建立

以可達矩陣R 為基礎，利用MICMAC 分析了各影響因素之間的結構關系。可達矩陣R 依賴性為各列數值求和，驅動力為各行求和，如表3所示；以依賴性及驅動力作為橫縱軸建立坐標系，并均等分割標記為4 個區域：自治簇、依賴簇、聯系簇與獨立簇，如圖2 所示。

圖2 裝配式建筑產業生態成熟度影響因素驅動力-依賴性矩陣（來源：作者自繪）

表3 影響因素驅動力、依賴性數值

4.3 MICMAC結果分析

對裝配式建筑產業生態成熟度驅動力因素進行MICMAC 分析可以得到以下結論：

1）屬于自治簇（第Ⅰ象限）的影響因素有融資能力S3，預制構件費用S5，消費者認知和認同度S29，信息技術平臺構建S15。這些因素的依賴性和驅動力都較低，有承上啟下的作用，與系統的關聯性較強。

2）屬于依賴簇（Ⅱ象限）的影響因素有前期準備投入S4，裝配式建筑產業市場規模S6，預制率S7，裝配率S8，構件廠產能S9，產業技術生態化創新S10，技術產業創新聯盟數量S11，產業化基地數量S12，科研創新能力S13，產業鏈完整性S21，裝配式建筑項目數量S22，裝配式建筑新開工面積S23，構件廠企業數量S24，資源消耗程度S26，環境保護程度S27，環境平衡度S28。依賴簇的因素通常具有較高的依賴性和較低的驅動力，ISM 模型的第一層和第二層因素位于此象限，因此在解決依賴簇問題時，往往需要其他因素來協助解決。

3）聯系簇（第Ⅲ象限）的影響因素，為高依賴性—高驅動力因素區，選取的29 個裝配式建筑產業生態成熟度的影響因素沒有分布在該區域，且各因素之間不存在較強的相互作用與反作用關系，表明因素選取的比較具有穩定性。

4）屬于獨立簇（第Ⅳ象限）的影響因素有區域經濟水平S1，科研經費投入S2，專業人才數量S14，生態財政政策S16，政策支持力度S17，輔助性產業支持程度S18，強制性標準和技術法規S19，政府推進裝配式建筑產業生態成熟度機制S20，企業生態轉型意愿S25。在這一象限內各要素驅動力較大但是依賴度較小；ISM 模型的第3 層，第4 層和第5 層要素都分布在這一范圍內，對于高層影響要素具有較強的驅動力。可以認為是促進裝配式建筑產業生態成熟度的源頭，若應對措施不當將影響較大。

5 裝配式建筑產業生態成熟度提升建議

5.1 政策法規方面

鑒于目前我國裝配式建筑產業的發展狀況，必須繼續加強政府對其的政策環境的扶持，培育裝配式建筑產業的企業，營造良好的市場環境。不斷完善政府推動裝配式建筑產業生態成熟度的工作機制，強化行業監管。同時，要將裝配式建筑產業生態成熟度發展規劃貫徹執行，對其進行動態調整，各個地區要因地制宜，從而逐步提升裝配式建筑產業生態成熟度。

5.2 技術創新方面

應建立健全生態技術創新體系，促進技術創新融合，營造良好環境。通過自然資源和社會資源的使用、交易及補償等經濟活動，可以促進自然資源和社會資源的合理配置，提高資源利用效率，充分發揮生態技術的作用，利用其優勢和特點，更好地實現經濟社會可持續發展。強化裝配式建筑產業相關人才的培養和技術培訓，培養符合產業生態發展需求的人才隊伍，增加高素質人才的數量，提高勞動生產率。

5.3 產業環境方面

區域經濟水平是發展裝配式建筑產業生態成熟度的經濟基礎，具有很強的間接作用，所以，在發展裝配式建筑產業生態成熟度的同時，還應注重其他輔助產業的協同發展，以達到對區域經濟水平的増強，從政府主導向市場主導的良性轉變。加快完善產業鏈、壯大市場企業集團、塑造品牌等措施，通過各種渠道為提升裝配式建筑產業生態成熟度補充必要人才儲備。同時，加大宣傳力度，讓消費者對生態建筑產品有更多的了解，對營銷模式進行優化，提升裝配式建筑產業生態成熟度的社會認知度。

6 結語

本文將裝配式建筑產業生態與成熟度相結合，通過文獻分析法和專家訪談識別出29 個裝配式建筑產業生態成熟度主要驅動力因素，在識別裝配式建筑產業生態成熟度影響因素的基礎上通過綜合應用解釋結構模型和MICMAC 方法構建了ISM 模型和驅動力 依賴性矩陣，以深入分析各因素之間的影響關系，最終得到了表象層、中間層和根本層三個階層的影響因素，并對其提出了提高裝配式建筑產業生態成熟度的相關對策，以期為我國裝配式建筑產業生態的發展提供管理和決策支持。