基于AHP-熵权法的海外工程装配式技术适用性影响因素分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 02 日 作者简介：姜田甜（1995），女，汉族，北京人，硕士研究生，国住人居工程顾问有限公司，助理工程师，模块化建筑信息化。-134-基于 AHP-熵权法的海外工程装配式技术适用性影响因素分析 姜田甜1（通讯作者）易国辉1 许程光2 何俊彪2 1.国住人居工程顾问有限公司，北京 100044 2.中国港湾工程有限责任公司，北京 100027 摘要：摘要：通过对文献分析、标准规范总结以及专家调研，对海外工程装配式技术适用性影响因素进行识别梳理后，甄选出工业化水平、技术成熟度、地域适用性及经济社会环境效益 4 个和维度 20 个影响因素，构建了海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系，并且运用 AHP-熵权法研究确定出技术适用性影响因素指标权重，提出了相应的对策和建议，以供参考。关键词：关键词：海外工程；装配式技术；AHP-熵权法；适用性影响因素 中图分类号：中图分类号：TU714 0 引言 随着国内建筑市场的日渐饱和，海外市场逐渐成为越来越多国内建筑企业的新赛道。但由于国内外市场形式的差异化，如海外市场人力成本高、绿色环保施工要求高、社会条件、环境条件及材料供应等方面存在较多不确定性，对海外工程建设造成较大困难。相较于传统建造方式，装配式建筑是工厂生产的预制部品部件通过现场装配而成，具有施工质量高、施工工期短、受施工现场环境影响小、建筑能耗低等优势，能很大程度上减少不确定因素对海外工程的影响。但不同装配式建筑技术体系间存在较大差异，对项目所在地环境及资源的依赖度也不尽相同，为判定项目所选用的装配式技术是否会“水土不服”，开展海外工程装配式技术适用性影响因素的研究显得尤为必要。目前国内学者对海外工程装配式技术适用性影响因素的相关研究主要集中于装配式技术推广制约因素、建筑工业化发展水平影响因素、技术适用性影响因素及海外工程风险因素等方面。古秋香1-3等从政策法规、技术体系、市场环境、产业组织、经济成本、人才培养等方面对我国装配式技术推广制约因素进行探讨。段庆贺4-6等从政策市场环境、项目应用水平、构配件生产水平、产业效益水平、相关规范制度及装备配套程度等方面构建建筑工业化发展水平影响因素指标体系。梅洪元7认为技术适应性是指在使用该项技术时，针对具体功能对象获得最佳综合效益，并与当时当地的自然环境、人文环境和经济效益相关；丁超8从经济适用性、环境适用性、管理适用性进行区域匹配性评价，得到各项技术的适用范围。贺婷9-10等提出海外工程在项目评估、项目决策到项目建设阶段过程中面临着诸多风险因素，提出国家风险、法律风险、项目风险及金融风险是新时期海外工程项目管理面临的主要风险。综上所述，现有相关研究缺乏针对装配式技术自身的适用性影响因素研究，更鲜有涉及海外工程中装配式技术适用性相关研究。鉴于此，本文通过文献分析、相关标准规范总结及专家调研问卷打分等方式，识别并提取影响海外工程装配式技术适用性的要素，构建影响因素指标体系，同时结合 AHP-熵权法确定各要素的相对重要性，并提出相应的对策建议，为国内建筑企业开拓海外建筑市场提供数据与决策支撑。1 海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系构建 1.1 影响因素识别与分析 海外工程装配式技术适用性是指装配式技术的选择与应用是否适用于海外工程的地域特征、现实条件和发展需求。当前对技术适用性研究主要围绕技术与当地自然和社会环境、技术性能要求以及经济效益的匹配度展开，由于本文研究对象是装配式建筑技术，其生产施工方法接近于工业化，为此还需考虑技术本身的工业化水平。综上，本文初步选定从工业化水平、中国科技期刊数据库 工业 A 技术配套性、环境与施工条件匹配度以及经济社会环境效益四个方面对海外工程装配式技术适用性的影响因素进行分析。（1）工业化水平。装配式建筑技术是实现建筑工业化的重要手段，是以工业化发展水平为基础、融合现代信息技术，通过精益化、智能化生产施工，全面提升工程质量性能和品质，达到高效益、高质量、低消耗、低排放的发展目标，因此，技术自身的工业化水平是技术符合装配式建筑技术要求的前提。1）装配率是工业化程度最为直观的体现，数项国家政策及标准规范11也均将装配率作为衡量工业化水平的重要依据。2）建筑工业化作为一种新型建造方式，通过标准化设计实现部品构件在工厂预制生产，然后在施工现场装配化施工，并通过信息化手段进行管理，是一种促进传统工人向产业化工人转化、以机械化施工代替手工作业的建造方式。因此，工业化水平的影响因素包括：装配率、构件标准化程度、构件厂年产能保障程度、产业化工人比率、机械化施工水平、信息化管理程度。（2）技术配套性。由于不同国家遵循的标准不统一，采用的技术体系也不尽相同，为满足当地建设标准，无论采用何种技术体系均需满足技术配套性，因此，技术配套性是装配式技术应用于海外工程中适应性的保障。1）由于各工程的项目背景和建设需求不同，对于强震地区（如南美洲）则应着重考虑建筑的抗震性能，对于绿色环保和生态保护有较高要求的海外工程则应更加注重建筑的绿色性能，对于酒店或医院等特殊建筑则应更加注重建筑的隔音和防火性能。由此为使项目所应用的技术具有更好的适用性，在技术选用时应优先考虑技术性能与项目需求的匹配程度。2）相较于国外发达国家，我国工程建设标准发展较为缓慢且国际认可度不高，以致国内建筑企业参建海外工程时多采用欧美标准，即使采用国内标准也需要以当地遵循的标准进行校对，而国内外各项标准规范的差异化势必会给国内建筑企业在海外项目中带来诸多不可控的风险与挑战12。因此，技术配套性的影响因素包括：技术性能匹配度、配套规范统一性、相关图集完善程度、相关施工管理规范完善程度。（3）环境与施工条件匹配度。海外自然环境、社会环境及资源配套均与国内存在较大差异，海外工程在实施过程中很容易因此受到影响，为此，环境与施工条件匹配度是海外工程中装配式技术应用是否可行的重要因素。1）海外项目在建设过程中时，政治不稳定、经济较为落后或者波动较大、市场需求量小，均会造成项目不确定因素的增加，完善的政策法律体系、较高经济水平和大众接受度可为装配式技术在海外工程中的应用提供良好的外部支撑，起到引导作用。2）不同的国家和地区地理位置不同，气候条件也是千差万别，如中亚等较寒冷地区对于建筑性能要求也会有所不同。3）项目所在地的资源也会影响项目的实施，如材料采购的难易度、海陆运输条件及施工水平等因素会对供货和施工进度产生直接影响。因此，环境与施工条件匹配度的影响因素包括：相关政策与制度完善程度、经济水平、大众认可度、气候条件、运输便利性、材料易取性、施工复杂程度。（4）经济社会环境效益。采用装配式技术的目的是实现项目全生命周期内综合效益最大化。为更好使技术融入项目所在地，须同时站在当地和建设方的角度，综合考虑建筑技术对当地社会、环境、经济等各方面产生的综合影响力，实现双方效益共赢。1）经济效益最大化是企业追求的目标，建设工期对于项目成本具有重要影响，尤其对于酒店公寓等运营类项目影响更甚，此外由于海外工程不确定风险因素较多，合理的投资回收期也是投资者尤为关注的因素。2）为与当地能有长远合作发展，企业除了追求经济效益，还应担负其相应的社会责任以及对当地社会经济发展做出贡献。3）建筑业是能源消耗很大的行业，各国都十分重视建筑的节能减排工作，一些国家更是提出了高标准建设要求，绿色建筑评价标准也对可再循环材料用量提出了相应要求。因此，经济社会环境效益的影响因素包括：可循环材料用量、建设工期、投资回收期、产业带动作用、对区域经济贡献度。1.2 影响因素指标筛选与修正 综上，初步识别分析出包含 4 个一级指标和 22 个二级指标的影响因素指标体系。为使指标体系科学合理、可操作性及通用性强，在文献研究、标准规范梳理及课题组讨论的基础上，通过专家打分对指标进行优化。调研对象主要包括建筑企业管理人员和资深从业 135中国科技期刊数据库 工业 A 表 1 海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系 一级指标 二级指标 指标解析 工业化水平 B1 装配率 C11 项目所采用工厂生产的建筑部品的装配化程度。构件标准化程度 C12 构件的结构要素、尺寸、材料性能、设计方法、制图要求的标准程度。产业化工人比率 C13 当地经过培训且固定长期从事建筑产业化生产的工人占建筑从业工人总人数的比率。机械化施工水平 C14 建筑企业在施工生产中使用机器操作来代替手工操作的程度。信息化管理程度 C15 项目在设计、生产、施工及运维阶段采用 BIM 等信息化手段进行项目管理的程度。技术成熟度 B2 研究成果支撑程度 C21 所评价的建筑工业化技术所获得的理论、试验、建造等研究成果的支撑程度。构件厂年产能保障程度 C22 当地构件厂年产能可满足工业化建筑项目所需构件的能力。相关标准规范完善程度 C23 当地对于所评价技术的标准规范配套程度。相关图集完善程度 C24 当地对于所评价技术的图集配套程度。技术应用程度 C25 所评价的工业化建筑技术在当地项目的应用推广情况。地域适用性 B3 相关政策体系完善程度 C31 当地对所评价技术制定的发展规划、指导文件、支持政策以及监管类政策的情况。技术性能匹配度 C32 所评价技术的性能是否满足当地抗震、隔音、防火以及节能等相关标准要求。运输便利性 C33 所评价技术在当地所需的运输距离、运输时间以及可选择的运输方式等情况。材料易取性 C34 所评价技术的所需材料在当地施工现场周边可采购的情况。经济水平 C35 当地经济水平与所评价技术的建安成本的匹配情况。经济社会环境效益B4 可循环材料用量 C41 应用所评价技术的建筑拆除后可循环材料占总材料用量的比例情况。建设工期节省程度 C42 应用所评价技术与传统现浇建筑相比所节省的建设工期情况。投资回收期 C43 应用所评价技术的项目投产后获得的收益总额达到该项目投入的投资总额所需要的时间。产业带动作用 C44 除带动自身产业发展外，还能对当地其他产业产生的促进作用。对区域经济贡献度 C45 应用所评价技术促使当地个人、企业和地方财政增长的作用。人员、高校相关研究学者等。采用 5 级量表：非常合理、比较合理、一般合理、比较不合理、非常不合理，通过纸质版和电子版问卷相结合的方式，按照五分制原则进行打分13。在数据处理时，分别通过计算专家评分结果的平均值和变异系数，得出“意见集中度”和“意见协调度”，并以意见集中度2.5 和意见协调度0.2 作为筛选标准14，同时结合各位专家提出的建议对指标体系进行修正。根据专家评分计算结果，其中一级指标意见协调度0.2 的有 2 个，即技术配套性和环境与施工条件匹配度，同时专家提出两个指标表述存在交叉性，因此分别将其修改为“技术成熟度”和“地域适用性”，以作为装配式技术在海外工程中应用的支撑和可行性依据；其中二级指标意见集中度2.5 的指标有 3 个，即大众认可度、气候条件、施工复杂程度，意见协调度0.2 的有 2 个，即配套规范统一性和相关施工管理规范完善程度，因此，删除 3 个低集中度指标，对 2 个意见协调度较高的指标进行合并，即将配套规范统一性和相关施工管理规范完善程度合并为相关标准规范完善程度。同时根据专家意见，修改表述不准确因素（将建设工期修改为建设工期节省程度），增加必要性因素（研究成果支撑程度和技术应用程度是反映技术成熟度的关键因素），并根据修正后的一级指标对归类不恰当的二级指标进行重新分类（构件厂年产能保障程度、技术性能匹配度）。最终确定出包含 4 个一级指标和 20个二级指标的海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系，如表 1 所示。2 海外工程装配式技术适用性影响因素指标权重确定 2.1 指标权重确定方法的选择 目前，指标权重确定的主要方法有德尔菲法、主成分分析法、熵权法及层次分析法，每种方法各有优缺点，德尔菲法是基于专家打分的方法，不受指标是否有数据影响，简单直接，但评价结果主观性较强，可信度较低；主成分分析法和熵权法客观性较强，但需要样本数据，对数据依赖性比较大，并且主成分分析法进行权重计算时，只能得到各个因子的权重，无法得到具体每个分析项的权重；层次分析法是将定性与定量相结合，将复杂问题分解成多个子目标，可解决多准则、多目标的复杂问题，且缺乏数据时适用性136中国科技期刊数据库 工业 A 很强，但易产生判断模糊。海外工程装配式技术适用性评价指标体系较为繁杂，且指标体系中同时包含定量和定性指标，另外由于评价主体是针对于海外工程，能获得的样本数据有限，且此方面经验较少，这要求专家对评价主体有较高的知识储备。经过综合考虑，本文采用主观与客观相结合的AHP-熵权法确定指标权重。通过层次分析法求得的指标主观权重与熵权法求得的专家自身权重进行加权融合，计算出指标组合权重，可有效避免单一赋权法存在的偏差15。2.2 AHP-熵权法确定指标权重 2.2.1 权重计算过程 根据表 1 所构建的指标体系，通过线上线下相结合的方式邀请 8 位相关领域专家对指标重要程度进行 表 2 准则层指标主观权重计算结果 专家 判断矩阵 一致性检验 权重 专家 1 10.50.51.51.51111.5111.50.510.51 max=3.8385 CR=0.0605 0.1 0.2188 0.2813 0.3125 0.1875 专家 2 10.50.511.510.511.51.511.5110.51 max=3.7717 CR=0.0855 0.1 0.1875 0.2500 0.3438 0.2188 专家 3 10.50.51.51.5111.51.5111.50.50.50.51=3.7 CR=0.1124 0.1 0.2188 0.3125 0.3125 0.1563 专家 4 10.50.50.51.510.51.51.51.511.51.50.50.51=3.6687 CR=0.1241 0.1 0.1563 0.2813 0.3438 0.2188 专家 5 10.50.511.5110.51.5111.511.50.51=3.8708 CR=0.0484 0.1 0.1875 0.2500 0.3125 0.2500 专家 6 10.50.51.51.510.521.51.5120.5001=3.640 CR=0.3506 0.1 0.2188 0.3125 0.3750 0.0938 专家 7 10.50.50.51.510.511.51.511.51.510.51=3.7034 CR=0.1111 0.1 0.1563 0.2500 0.3438 0.2500 专家 8 110.51111.50.51.50.51211.5101=3.9022 CR=0.0366 0.1 0.2188 0.2500 0.3125 0.2188 137中国科技期刊数据库 工业 A 表 3 专家自身权重计算结果 专家 熵值Ej 权重cj 专家 1 0.3846 0.1185 专家 2 0.3021 0.1344 专家 3 0.4139 0.1129 专家 4 0.3650 0.1223 专家 5 0.3842 0.1186 专家 6 0.3992 0.1157 专家 7 0.3650 0.1223 专家 8 0.1927 0.1555 表 4 准则层指标组合权重计算结果 指标 B1 B2 B3 B4 组合权重 0.1957 0.2680 0.3278 0.2086 表 5 指标体系组合权重计算结果 一级指标 权重 二级指标 相对权重 绝对权重 B1 0.1957 C11 0.1810 0.0354 C12 0.2514 0.0492 C13 0.1726 0.0338 C14 0.2005 0.0392 C15 0.1945 0.0381 B2 0.2680 C21 0.2189 0.0587 C22 0.2109 0.0565 C23 0.2021 0.0542 C24 0.1494 0.0400 C25 0.2186 0.0586 B3 0.3278 C31 0.2367 0.0776 C32 0.2401 0.0787 C33 0.1685 0.0552 C34 0.1496 0.0490 C35 0.2050 0.0672 B4 0.2086 C41 0.1287 0.0269 C42 0.2044 0.0426 C43 0.2388 0.0498 C44 0.2134 0.0445 C45 0.2146 0.0448 打分，并按照 AHP-熵权法的计算步骤计算出各指标权重。由于篇幅限制，本文以一级指标为例阐明计算过程。首先构造判断矩阵，计算各指标主观权重并进行一致性检验，计算结果如表 2 所示。然后，将上述主观权重计算结果构建评价专家水平的熵模型，计算专家自身权重，计算结果如表 3 所示。最后，将主观权重与专家自身权重加权组合，得到一级指标组合权重，计算结果如表 4 所示。同理，逐层计算指标体系中各指标组合权重，计算结果如表 5 所示。2.2.2 结果分析 通过自上而下逐层计算指标权重，一级指标对海外工程装配式技术适用性影响程度由大到小依次为地域适用性、技术成熟度、经济社会环境效益及工业化水平。二级指标位居总层次排序前五名的依次为技术性能匹配度、相关政策体系完善程度、经济水平、研究成果支撑程度及技术应用程度，但整体来看，二级指标权重系数相差不大，说明海外工程装配式技术适用性不是受某几个因素影响，而是由多个因素共同作用，这也符合海外工程建设施工较为复杂的工程特点，同时也说明本文选取的指标质量较高，均为需关注的要素。为此，依据计算结果本文结合整个影响因素指138中国科技期刊数据库 工业 A 标体系全面提出提高海外工程装配式技术适用性的对策建议。3 对策及建议（1）研判所选用技术的地域适用性 根据计算结果，地域适用性的权重为 0.3278 居于首位，为此在项目开始前就需重点研判所选用技术的地域适用性。由于海外市场环境复杂，法律法规、施工条件、风土人情等与国内不尽相同，所选用的装配式技术是否满足当地建设需求，是保障国内装配式技术“走出去”的前提，如一些海外工程处于严寒或海边等特殊地理位置，这就需要着重考虑抗寒、防腐性能好的技术体系。此外，由于政府对技术发展有着带动作用，因此在项目投标阶段企业就应该开始着手前期调研工作，对当地相关政策、海关要求、税务等进行咨询了解，同时还需考虑项目所在地的资源，如材料采购的难易程度、运输便利性等因素，以判定当地环境及资源是否适宜所选用技术的实施应用。另外，各地区经济水平不同，不能单纯追求高新技术，需根据当地经济水平对技术建安成本的接受能力进行选择，使技术的应用与当地特定需求和现实条件相结合。（2）加强技术支撑能力建设 根据计算结果，技术成熟度的权重为 0.268 居于第二位，健全的技术支撑体系是装配式技术在海外工程中应用的保障。由于标准规范的差异化，企业应加速制定相关配套技术标准规范和图集，逐步完善技术标准体系。同时企业应积极加大装配式技术在项目中的应用程度，并寻找产能有保障的构件厂进行长期合作，而不能仅依靠政府强制推行制度，应主动加强技术研究和科研投入，研发可以适应不同地区、不同气候条件的通用性较强的技术体系。此外企业应加强与高等院校、科研机构及国外装配式建筑发展较好的城市间的合作交流，积极学习并引进先进的技术及标准规范等，并结合项目所在地的环境和经济水平，对引进技术标准加以吸收融合，从而促进国内装配式技术加速发展。（3）促进综合效益最大化 根据计算结果，经济社会环境效益的权重为0.2086 居于第三位，综合效益是项目的经济、社会及环境等多方面效益的有机结合，是决定技术方案选择的主要依据。在满足技术地域适用性的前提下，企业应优先考虑经济合理，且能兼顾企业、当地政府及社会三方利益综合效益最大的方案，不能仅注重企业经济效益，还需关注对当地带来的 GDP 增长、就业率等方面的贡献，如在合同和规范等条件允许下，可在当地招聘和采购部分工人和原料，发挥产业带动作用。另外，由于海外工程普遍对于绿色施工的要求比国内更高，因此在海外工程建设过程中应尽可能提高预制率，减少现场施工作业，减少建筑垃圾和噪音粉尘的排放，同时提高构件标准化程度，降低材料损耗，以符合当地对环境效益的要求。（4）提高建筑工业化产业配套能力 根据计算结果，工业化水平的权重为 0.19 居于第四位，建筑工业化水平的高低很大程度上取决于能否解决构件标准化与建筑多样化、个性化之间的矛盾，因此在项目实施前，就需从设计阶段全面考虑构件的标准化设计与划分，从“定制型”设计方式向设计标准化转化。其次，应加大对装配式建筑专业人才的教育投入，定期组织组织专业技能培训，不断提高工人操作水平和整体素质，促进农民工向产业化工人转化。与此同时，需改变人工比机械便宜的传统观念，推行机械化施工，施工现场尽量减少手工作业操作，发展施工机械化，并尽快完善适用于装配式建筑的施工设备与机具，提升机械设备技术性能，做好设备齐全配套，以适应不同用户需求。企业还应加大 BIM 的应用，尤其是设计阶段的协同设计和施工阶段的施工模拟，可针对国内外施工的差异化，事先对建筑性能和施工流程进行计算分析与模拟仿真，进而进行合理的方案调整优化和差异性对比分析，以减少施工过程中的设计变更。4 结语 本文对影响海外工程装配式技术适用性的因素进行归纳整理，建立了海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系，并结合 AHP-熵权法计算指标权重，得出如下研究结论：（1）通过文献研究、相关规范标准梳理及专家访谈，对影响海外工程装配式技术适用性的主要因素进139中国科技期刊数据库 工业 A 行识别分析，系统归纳出以工业化水平、技术成熟度、地域适用性、社会环境经济效益 4 个维度、20 个指标构建的海外工程装配式技术适用性影响因素指标体系。（2）由于指标权重确定是判断关键因素的重要环节，为使权重更加合理有效，本文采用 AHP 法和熵权法结合建立赋权模型，并通过邀请专家打分对模型进行应用验证，研究结果表明，20 个影响因素指标体系中的关键因素为技术性能匹配度、相关政策体系完善程度、经济水平、研究成果支撑程度；4 个维度中每个维度的关键影响因素分别为构件标准化程度、研究成果支撑程度、技术性能匹配度、投资回收期。（3）针对评价结果得出的各关键影响因素并结合整个影响因素指标体系，从 4 个维度提出对策建议：研判所选用技术的地域适用性、加强技术支撑能力建设、促进综合效益最大化及提高工业化建筑产业配套能力，为相关企业研判国内装配式技术是否适用于海外工程提供决策依据，从而进一步推进拓展装配式技术在海外市场的应用，取得更好的效益。参考文献 1古秋香.我国装配式建筑推广实施障碍因素分析及对策研究D.广州:广州大学,2020.2赵月溪.装配式建筑发展制约因素与影响路径研究D.西安:西安建筑科技大学,2020.3边晶梅,王震龙,刘霞.基于主成分分析的装配式建筑发展制约因素研究J.建筑经济,2021,42(02):76-80.4段庆贺.重庆市建筑工业化发展水平评价及对策研究D.重庆:重庆大学,2017.5 马 新 同,卢 鹏 里,李 永 福.基 于 层 次 分 析 法 的 装 配 式 建 筑 发 展 影 响 因 素 研 究 J.科 学 技 术 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