装配式建筑推广障碍与解决策略研究
装配式建筑推广障碍具有非线性和不断涌现的特征,如何识别和克服装配式建筑的推广障碍得到广泛关注,当前研究主要是采用基于实证研究方式识别不同国家的推广障碍,对不同障碍因素进行排序。但大部分相关研究是根据某个国家或地区的情况展开,具有个例性,缺乏基于系统集成视角的研究,这给提出合理的解决策略带来局限性。系统的文献综述可以划定关于某一主题现有研究的界限,还能加强分析的客观性。因此,本研究将对国内外装配式建筑推广障碍的相关文献进行回顾,从系统性文献综述的角度对装配式建筑推广障碍进行深入发掘和识别,根据不同障碍提出有针对性的解决策略。
1 研究方法
本研究综合运用文献综述、系统科学和PEST分析模型等理论和方法,首先,选取SCI、SSCI、EI以及CSSCI、CSCD和北大核心数据库,考虑到主题词“装配式建筑”和“障碍”在不同的文献中有不同的称谓,“装配式建筑”包括industrialized construction、industrialized building、modern construction method、modular construction、off-site construction等,“障碍”包括barriers、challenges、hindrances、problems、obstacles、constraints等,在各个数据库对主题词进行交叉组合检索;通过对文献进行多次筛选,去除会议文章、简报、书评等,得到102篇密切相关的有效期刊文献,对相关文献的装配式建筑推广障碍及其解决策略研究成果进行深入的剖析综述。其次,遵循系统科学思想,将装配式建筑的不同推广障碍视为一个系统整体。鉴于PEST模型在分析行业和企业发展影响因素的优势以及工程项目管理在装配式建筑项目开发中的重要性,以PEST模型为基础,从政策、技术、社会、经济和管理(Policy,Economy,Society,Technique,Management;PESTM)维度分别识别装配式建筑推广障碍,为提出有针对性的解决策略奠定基础,以增强对装配式建筑推广障碍及其解决策略认识和理解的系统性。
2 障碍识别
2.1 政策维度障碍
装配式建筑的顺利推广取决于全国范围内的标准化、定义良好的模块化政策集,主要体现在扶持政策和技术标准两个方面。目前,缺乏相关支持性政策是中国装配式建筑发展路径的主要障碍;即便是新加坡、日本和瑞典等发达经济体,其在装配式建筑推广过程中也颁布了大量的政策措施。具体来看,激励性政策缺失是主要的政策障碍表现之一;在Yuan(2018)的研究中,激励性政策不足被认为是排名第四的障碍因素。另一方面,统一的技术标准缺失是重要障碍之一,在设计阶段,不完善的技术标准难以使得构件设计实现标准化,影响拆分设计的进行;在生产阶段,目前预制构件缺乏生产技术标准和质量检验标准,直接影响构件质量;在施工阶段,主要障碍是缺乏确定的验收规范。同时,技术标准的缺乏也会引起不同构件制造商之间的兼容性问题,影响施工人员的信息和经验积累。
2.2 经济维度障碍
项目建造成本和商业开发模式是影响装配式建筑项目开发的关键。装配式建筑项目较高的建造成本是主要的可感知障碍之一,分布在生产、采购、运输、设计和安装全过程。高成本来源可归结为对成本构成认识的模糊性、项目成本数据和信息认识不及时等以及与技术成本、研发成本和固定资产成本有关的高初始成本,还包括构件的运输成本和损坏成本。除了技术因素外,激烈的竞争、市场需求不足等市场因素也引起成本上升。另一方面,装配式建筑项目开发需要各个环节的紧密交流和配合,而中国目前的房地产项目商业开发模式并不适合不同角色之间的交流,在“设计-投标-建造”的建设过程中忽略了承包商和其他利益相关者,使得承包商和制造商间的联系和和作用弱化,影响交付系统的整合和协调,从而不能满足装配式建筑开发的需求,被认为是限制装配式建筑推广的障碍之一。
2.3 社会维度障碍
公众认知、市场需求和人才供给是装配式建筑发展社会维度的主要影响因素。目前公众对装配式建筑的看法仍然比较保守,往往只关心是不是为社会低收入群体建造,甚至对装配式建筑的安全性能还存在怀疑。从行业供给端来看,建筑业的技术体系创新往往受到抵制,这跟建筑业的风险厌恶文化有关。供给端和需求端主体对装配式建筑的认识不足导致市场需求不稳定,加剧了装配式建筑开发商初期成本投入压力,难以形成工业化规模经济效应,造成投资回收期过长和相应的投资风险,影响了装配式建筑的可行性,导致消费者的怀疑和抵制态度,形成装配式建筑产品供给与消费者需求之间的恶性循环。同时,装配式建筑的每个环节都需要很强的专业知识,很多技术问题的产生是工人技术水平不足导致的,比如,具有标准化设计能力的工程师数量太少,需要大量人才填补缺口。此外,BIM技术人才缺口也影响装配式建筑的进程。
2.4 技术维度障碍
项目前期技术准备、技术经验以及设计、生产和施工技术一体化直接影响装配式建筑项目开发的成败。装配式建筑开发需要更细致的项目前期技术准备,比如构件的安装需要事先场地的配合,而项目流程固化是影响项目前期准备不足的主要因素。技术经验不足是公认的装配式建筑发展障碍之一,比如构件生产制造、运输和装配施工都存在经验不足的情况,而且绝大多数参与主体都缺乏基于专业知识的经验。鉴于设计、生产和施工过程的一体化要求,装配式建筑需要不同过程之间的复杂接口、更长的导入时间和高度限制性公差;核心构件连接点设计不准确将导致建筑性能差和返工率高,构件组装对尺寸和几何变化的容忍度较低,这些特点导致装配困难、难以纠正和较高的返工成本。设计更改不灵活、模块制造能力不足、无法尽早确定设计标准等严重影响一体化建造能力。
2.5 管理维度障碍
装配式建筑项目管理的各种不确定性因素应该被纳入工程管理的范围,表现为现场管理、供应链管理和信息化管理三个方面。装配式建筑的现场管理不足应该引起足够重视,其中协调不足是最大限制。同时目前能够对现场进行有效管理的项目经理缺乏,导致现场规划和协调能力不足,影响最终产品的质量。其次,装配式建筑供应链运作过程中构件的生产、运输、供应必须准确融入工程项目的需求和安装时间表中,参与主体行为活动的不同步性使得整个供应链在工期、质量和成本等多方面产生不确定性和动态性。因此,预制构件不能有效供给、参与方合作不畅等供应链运作问题是阻碍装配式建筑发展的主要瓶颈,进而会增加运输成本、影响生产效率以及使得后期的维护与修理过程变得更加复杂。最后,装配式建筑项目的正常进行依赖于庞大的信息流,而现有的信息化管理能力严重不足。BIM技术被认为应在装配式建筑项目管理中发挥更大的作用,比如预制配件和管线碰撞检查、进度监测和规划。BIM技术的应用障碍主要有信息收集错误、信息的不完备性和事故的不可预见性以及专业理解不足和缺乏行业标准。
3 解决策略
3.1 针对政策维度障碍
首先,面向产业界建立一个具备系统性和详尽性的政策体系框架,以解决长远发展目标、市场准入机制、项目流程方法等问题,设计包含强制性采纳、税收、信用贷款、补贴、科研支持、消费者补助等措施的装配式建筑激励机制。同时,相关管理部门要对整个装配式建筑产业链进行监管,并提供更多的惩罚性激励措施。其次,通过政府和企业合作,为不同参与主体提供完善的装配式建筑产业链技术规范、标准和技术指导。最后,要充分发挥政府投资装配式建筑的示范性作用,现有研究证明装配式建筑在政府项目中具有良好的可行性,在香港、新加坡、马来西亚等已得到广泛采用。
3.2 针对经济维度障碍
首先,要合理计算和衡量装配式建筑开发成本。开发一个综合性的装配式建筑效益成本分析框架,考虑能耗和全生命周期以及装配式建筑建设的灵活性和适应性等因素,以定量识别装配式建筑不可直接感知的隐性优势。其次,要加强金融机构与装配式建筑参与方的合作。与商业银行合作创新设计金融支持模式;开设专门贷款机构,改变银行针对传统承包商的贷款政策。同时建议大学等机构设计考虑装配式建筑特征的贷款项目和成本管理方法。第三,要为装配式建筑项目提供创新性的融资方案,比如给装配式建筑开发商或者承包商提供长期贷款、采用PPP融资模式等。
3.3 针对社会维度障碍
首先,要培育龙头骨干企业和试点项目。推动政府支持的保障性住房、医院和学校等项目积极采用装配式建筑技术,培育市场主体,让装配式建筑的隐含价值更加明确。其次,政府要和行业领导者合作发起提高社会公众意识的装配式建筑项目;研究者要开发促进割裂性产业文化转变的框架和策略;不同参与主体协同传达装配式建筑的好处。最后要大力推进装配式建筑职业教育和培训。日本、新加坡等国家已建立较完善的装配式建筑全过程知识教育框架。像中国这样正在推进装配式建筑的国家,人事教育和训练需求非常迫切,在对已有学科体系进行充分借鉴的基础上,通过企业和大学等机构的协同配合完成。
3.4 针对技术维度障碍
首先,要加大技术创新力度。装配式建筑技术体系包括标准化设计、构件工厂化生产、适宜性运输、吊装组织等技术;其中信息技术是装配式建筑技术体系良好运行的润滑剂,自动化技术是建造“工业化”的具体体现,包括标准化设计、生产工厂机器人、虚拟现实模拟、进度自动化提示和调整以及基于传感器的自动化控制等。第二,整合装配式建筑的产业技术链。基于技术和市场的不确定性原因,要引导构件生产供应商、构件检验和设计咨询服务机构等主体的培育,通过产业技术链的社会整合,实现不同主体的衔接集成、协同创新和风险共担。第三,要形成一般性的具体工作指导手册。尽管中国出台了一系列的技术标准和规范,但各地的施工水平、产业基础、市场培育等情况不尽相同,需要对装配式建筑技术进行具体化,弥补企业经验和技能不足的障碍。
3.5 针对管理维度障碍
首先,要深入实施供应链管理方法。供应链管理可提高施工过程的预制水平,促进构件在不同建造环节之间的良性运转,保证不同参与方之间建立良性的合作关系。其次要采用先进生产交付方式。JIT能减少构件供应延迟,确保构件生产运输和装配进度一体化安排。实施IPD模式,促进不同项目参与者之间的协调。第三,要做好前期的规划。在设计、劳动力、运输和技术措施等方面做好事先计划,比如,预制构件和模块需要在施工装配之前进行生产。最后,要推进新型信息技术的应用。BIM技术能保证在构件制作之前更好地理解构件尺寸和结构,使得不同专业的协调过程变得更容易;还可以运用电子文件转换、临时电子占用执照等技术满足额外的计划和协调要求。
4 结 语
发展装配式建筑是引领我国建筑业从劳动密集低效型建造向现代建造技术方法转变的重要抓手,在其推广过程中面临各种各样的复杂挑战。本研究通过对2000-2020年国内外相关文献进行系统性回顾,基于PESTM维度识别了影响装配式建筑发展的具体障碍,针对不同维度障碍提出了解决策略,实现了装配式建筑推广障碍识别及其解决策略设计过程在产业和项目层面以及项目外部和内部的统一,加深了对国内外装配式建筑推广障碍识别及其解决策略的系统性认识,对中国装配式建筑的顺利推广和发展具有借鉴意义。不可否认,不同国家的产业经济制度差异以及装配式建筑的不同发展阶段使得推广障碍呈现不同的时空特征,还要针对不同时空条件下的推广障碍进一步挖掘和探索。
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