基于AISM的建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素研究

王敬東，張 茗

(1.中鐵一局集團市政環(huán)保工程有限公司,甘肅 蘭州 730050; 2.中國鐵路蘭州局集團公司,甘肅 蘭州 730030)

0 引言

在21世紀,建筑業(yè)的發(fā)展對我國持續(xù)性經(jīng)濟發(fā)展、提高城鎮(zhèn)化、保證進城務工人員就業(yè)率起著重大影響作用。但同時資源利用率低、環(huán)境污染嚴重、勞動力老齡化、建造工期長等壓力也在圍繞著傳統(tǒng)建筑市場,故推進建筑產(chǎn)業(yè)化成為了建筑業(yè)勢不可擋的發(fā)展趨勢。建筑產(chǎn)業(yè)化是指構(gòu)建一條完整的資源更優(yōu)化的建筑生產(chǎn)方式,從標準化設(shè)計、工業(yè)化生產(chǎn)構(gòu)建到裝配式建筑施工和信息化管理等。而在建筑產(chǎn)業(yè)化中,最為主要的部分即為裝配式建筑[1]。裝配式建筑在施工時保證了建筑全過程的質(zhì)量、進度、成本三大可控,真正地做到節(jié)水、節(jié)能、節(jié)時、節(jié)材、節(jié)地的五節(jié)環(huán)保。但近年來,從我國建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢和市場占有率來看,由于受到多方制約因素影響,我國建筑產(chǎn)業(yè)化相較于發(fā)達國家相對落后[2]。在此背景下,我國眾多研究人員亦對建筑產(chǎn)業(yè)化、裝配式建筑發(fā)展作了眾多研究。

錢坤[3]對裝配式結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化進行了研究,梅彬[4]對裝配式建筑發(fā)展的制約因素進行了研究,范云翠[5]基于PEST分析法對裝配式建筑發(fā)展的制約因素進行了研究,邊晶梅[6]基于主成分分析法對裝配式建筑發(fā)展制約因素進行了研究。這些研究取得了一定成果,但對于制約因素間的相互關(guān)系與層級關(guān)系沒有更系統(tǒng)的詮釋,故相關(guān)研究應繼續(xù)廣泛的開展下去。

本文基于文獻分析法篩選選取因素,結(jié)合專家咨詢結(jié)果建立關(guān)系矩陣,采用AISM對抗解釋結(jié)構(gòu)模型對建筑產(chǎn)業(yè)化各制約因素進行對抗層級分析,得出各制約因素間的相互關(guān)系和層級關(guān)系。

1 主要影響因素識別

為了保證論文數(shù)據(jù)的科學性與學術(shù)性,本文在大量閱讀研究相關(guān)文獻后,采用文獻研究法識別建筑產(chǎn)業(yè)化(裝配式建筑)發(fā)展制約因素。以CNKI作為文獻查找的數(shù)據(jù)庫,檢索主題“裝配式建筑發(fā)展因素”“建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑”,初步檢索到81條結(jié)果,為保證文獻的科學性與學術(shù)性,再次篩選并確定出25篇進行制約因素統(tǒng)計,按照市場因素、技術(shù)因素、成本因素、政策因素及人才因素五個方面,結(jié)合專家調(diào)查法將主要的研究影響因素進行歸納、整理并繪制因素統(tǒng)計表和因素雷達圖,如表1,圖1所示。

表1 裝配式建筑的主要制約因素

2 建筑產(chǎn)業(yè)化(發(fā)展)制約因素AISM建模

解釋結(jié)構(gòu)模型法(Interpretative Structural Modelling Method,簡稱ISM),是系統(tǒng)工程中結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)的一種,可對層面、相互關(guān)系模糊復雜的因素進行有效分析,得到直觀的,具有良好結(jié)構(gòu)關(guān)系的模型。而本文采用的核心方法是2020年黃煒在解釋結(jié)構(gòu)模型法(ISM)與博弈解釋結(jié)構(gòu)模型法(GISM)的基礎(chǔ)上,融入了博弈論中的博弈對抗思想(Adversarial)的對抗解釋結(jié)構(gòu)模型法AISM。AISM的核心是在ISM層級抽取的基礎(chǔ)上,加入與ISM結(jié)果優(yōu)先原則相反的原因優(yōu)先原則,建立兩組相對立的有向拓撲圖,即對抗層級拓撲圖。通過結(jié)果優(yōu)先(優(yōu)要素)與原因優(yōu)先(劣要素)層級抽取的方式所得的對抗層級拓撲圖,可將各因素制約程度進行層級劃分,確定各制約因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。

AISM應用有兩類判別:第一類是對系統(tǒng)中因素的優(yōu)劣好壞進行比較排序應用;第二類是對系統(tǒng)中因素的因果、可達邏輯排序應用。而本文是對裝配式建筑的制約因素進行研究,故應用第二類方法。據(jù)此,對抗解釋結(jié)構(gòu)模型(AISM)的基本建模過程如下所示,A為專家評價結(jié)果的關(guān)系矩陣;I為單位矩陣;B為相乘矩陣;R為可達矩陣;S為骨架矩陣。

2.1 建立關(guān)系矩陣

在確定對建筑產(chǎn)業(yè)化制約的18個因素后,根據(jù)AISM原理組建評價專家小組,邀請裝配式建筑相關(guān)研究學者、項目建設(shè)方、項目施工方、監(jiān)理方負責人等65位專家,使用德爾菲法采用李克特五級量表進行專家咨詢打分,對18個因素進行兩兩比較評價,通過5次集中反饋,得出結(jié)論,確定出建筑產(chǎn)業(yè)化的制約因素的相互關(guān)系,建立18行×18列的關(guān)系矩陣A,評價方式如式(1)所示,得到關(guān)系矩陣如式(2)所示。

(1)

(2)

2.2 建立可達矩陣

可達矩陣用矩陣形式來描述系統(tǒng)中各元素可達到的路徑程度,描述各元素之間的相對位置的關(guān)系[7]。布爾方陣即關(guān)系矩陣A加上單位矩陣I得相乘矩陣B(式(3)),再通過布爾矩陣規(guī)則連續(xù)自乘直至得式(4),其中R為所建立的可達矩陣R(式(5))。

B=A+I

(3)

BK-1≠BK=BK+1=R

(4)

(5)

2.3 對抗層級抽取

對于布爾方陣,有可達集合R(Si),先行集合Q(Si),共同集合T(Si),三者關(guān)系為T(Si)=R(Si)∩Q(Si)。在原始關(guān)系矩陣A中,對于其要素Si:

Si的可達集合記作R(Si),即要素對應行值為1的所有要素;Si的先行集合記作Q(Si),即要素對應列值為1的所有要素;Si的共同集合記作T(Si),即R(Si)∩Q(Si)。

由于T(Si),R(Si),Q(Si)只能表示要素之間的相互關(guān)系而無層級關(guān)系,故進行對抗層級抽取確定要素層級,抽取過程如表2所示,抽取結(jié)果如表3所示。

1)UP型層級圖:以結(jié)果優(yōu)先,T(Si)=R(Si)為劃分抽取規(guī)則的層級圖。將每次抽取出的元素按由上而下的順序放置,每抽出一層,刪除后繼續(xù)抽取,直至所有元素抽取完畢。

2)DOWN型層級圖:以原因優(yōu)先,T(Si)=Q(Si)為劃分抽取規(guī)則的層級圖。將每次抽取出的元素按由下而上的順序放置,每抽出一層,刪除后繼續(xù)抽取,直至所有元素抽取完畢。

表2 對抗層級抽取過程

對抗層級抽取結(jié)果如表3所示。

表3 對抗層級抽取結(jié)果

2.4 建立一般性骨架矩陣

關(guān)系矩陣A只有唯一可達矩陣R,但可達矩陣R對應的關(guān)系矩陣A有許多。而對實現(xiàn)可達矩陣R且具有最小二元關(guān)系個數(shù)的鄰階矩陣稱為R的骨架矩陣S,其特點是矩陣具有最少的有向邊,具體操作如下所示:

第一步,對可達矩陣R進行縮減處理,得到縮減矩陣R′。

第二步,將縮減矩陣R′有回路系統(tǒng)中的越級二元關(guān)系刪除,得到進一步簡化的新矩陣R″。

第三步,去除R″中自身的二元關(guān)系,即去除單位矩陣。

骨架矩陣S如式(6)所示:

(6)

2.5 對抗層級拓撲圖繪制

根據(jù)對抗層級抽取結(jié)果,可用有向線段在拓撲圖中直觀、清晰的表示建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素之間的相互關(guān)系和層級關(guān)系。在拓撲圖中,按各因素制約程度將層級劃分為三層、分別是:根源層,間接層和直接層因素。層數(shù)越下則表示因素制約性越大,具有根源性,層數(shù)越上則代表因素制約性越小,具有直接性,對抗層級拓撲如圖2,圖3所示。

3 結(jié)果分析

3.1 AISM影響因素層級分析

由圖2,圖3的UP和DOWN型的有向拓撲層次圖分析可知系統(tǒng)中的建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素共分為4層結(jié)構(gòu),其中S13行業(yè)政策法規(guī)不完善、S14激勵政策體系不完善、S15缺乏健全的管理體制、S16標準規(guī)范體系不完善四種因素屬于根源性制約因素,是目前我國建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路上首先要解決的問題,且對我國建筑產(chǎn)業(yè)化后續(xù)發(fā)展起著長遠影響。間接層制約因素為S8缺乏,此因素對于根源性、直接層制約因素起著承上啟下的作用,是不可忽視的一個因素。S6部品部件標準化、集成度低、S5模數(shù)體系不協(xié)調(diào)、S1缺乏市場、S2公眾認知有偏差、S3配套產(chǎn)業(yè)鏈不完善、S4企業(yè)轉(zhuǎn)型意愿不足、S7信息技術(shù)BIM應用不足、S10生產(chǎn)投入大、S9缺乏技術(shù)引進、S11科研投入不足、S12運輸成本過高、S17缺乏專業(yè)人才培養(yǎng)、S18專業(yè)施工隊伍缺乏為直接制約因素,對建筑產(chǎn)業(yè)化起著直接影響。

3.2 影響因素間關(guān)系分析

從根源性制約因素、間接性制約因素、直接性制約因素中分析可發(fā)現(xiàn),我國建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路上首先要進行改善的是政策方面,如對行業(yè)政策法規(guī)、激勵政策體系、管理體制、標準規(guī)范體系進行制定和改善,之后需對裝配式建筑的安裝標準和質(zhì)量驗收標準進行科學嚴格的制定,從而對余下因素產(chǎn)生正面影響,促進建筑產(chǎn)業(yè)化。

4 結(jié)論

2020年9月4日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等9部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》[8],2022年《國家及各地區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》[9]中明確提出大力發(fā)展裝配式建筑,但我國對建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素缺乏一定研究。本文通過文獻分析、專家打分、AISM對抗解釋結(jié)構(gòu)模型等方法得出建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素的DOWN型和UP型有向拓撲層級圖,再據(jù)此對建筑產(chǎn)業(yè)化制約因素進行相互關(guān)系和層級關(guān)系的分析,明確制約的根源因素、直接因素、間接因素,可更好有序的促進建筑產(chǎn)業(yè)化。本文采用的AISM模型雖相較于ISM模型可展示逆向抽選層級圖,更具說服力,但仍屬定性分析范疇,在以后的研究還有很大的進步空間。