利益相关者视角下模块化建筑质量风险管控研究.pdf

建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 S1 期2023 年 7 月Vol.44 No.S1Jul.2023摘要：模块化建筑作为先进的建筑工业化生产方式，相较于传统现浇施工方式与普通装配式建筑，有更多的利益相关者参与，为项目质量管控带来新的风险挑战。本文系统研究模块化建筑项目的设计、生产、运输、安装及运维阶段的利益相关者及风险因素，形成风险因素清单。基于实际案例，采用社会网络分析方法构建质量风险网络模型，确定涉及到每个阶段的关键质量风险因素，并提出管控路径。关键词：模块化建筑；利益相关者；社会网络分析；质量管控中图分类号：TU712.3文献标识码：A文章编号：1002-851X（2023）S1-0143-07DOI：10.14181/ki.1002-851x.2023S1143Research on Quality Risk Control of Modular Integrated Construction from Stakeholder PerspectiveLI Zhengdao1，LI Shuo1，SONG Xingling2，ZhANG Fan2，XUE Zhihong2，WU Hengqin1，TENG Yue1（1.College of Civil and Transportation Engineering，Shenzhen University，Shenzhen 518060，China；2.China Construction Fourth Engineering Bureau Civil Engineering Co.，Ltd，Shenzhen 518000，China）Abstract：As an advanced industrial production mode of building，modular building has more stakeholders than traditional cast-in-place construction and ordinary prefabricated building，bringing new risk challenges to project quality control.This study systematically considers stakeholders and risk factors in the design，manufacture，transportation，installation and operation and maintenance phases of modular integrated construction projects to form a list of risk factors；based on a case study，a quality risk network model is established using a social network approach to identify the key quality risk factors involved in each phase.Finally，control measures are proposed for the key quality risks.Keywords：modular integrated construction；stakeholders；social network analysis；quality control1引言模块化建筑是将在预制工厂生产的模块运输到现场，通过单元的组合和拼接最终完成建筑整体生产的过程，故模块化建造方式也被称为“组装合成建筑法”。作为工业化建造的重要生产方式，高效地实施模块化建筑将显著提高建设项目的质量和效率，尤其是对于高层、高密度建筑的建设。然而，伴随着建筑方式的改变，模块化建筑的质量管控也遇到更多挑战。生产过程不够精细、运输储存过程管理不协调、质量检测系统不够完善造成的材料浪费、模块返工、工期延误等问题。这些仍是制约我国大规模推广模块化建筑的突出问题，并且缺乏应对措施。社会网络分析可以较好地研究各个风险因素的作用机制，因此在工程管理领域中被广泛应用，并且站在利益相关者视角可以更好地进行风险评估，可以提出更*基金项目：国家自然科学基金委员会项目（52078302）；广东省自然科学基金项目（2021A1515012204）；广东省教育厅项目（2021ZDZX1004）；深圳市科学技术创新委员会项目（JCYJ20190808174409266、GJHZ20200731095806017、SGDX20201103093600002 和 JCYJ20220818102211024）作者简介：李政道，特聘研究员，主要研究方向：智能建造及智能建筑运维。李硕（通讯作者），硕士研究生，主要研究方向：智能建造及智能建筑运维。利益相关者视角下模块化建筑质量风险管控研究*李政道1，李硕1，宋杏玲2，张帆2，薛志红2，吴恒钦1，滕越1（1.深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518060；2.中建四局土木工程有限公司，广东 深圳 518000）建 筑 经 济2023年144切合实际的风险管控措施。模块化建筑兼具建筑业和制造业的特点，其质量形成的阶段性更为明显，故本研究创新性地对每个阶段的质量风险因素进行分析。本研究结合案例分析和文献研究，基于社会网络分析构建模块化建筑质量风险网络模型，诠释不同阶段利益相关者及风险因素的关联特征，对网络密度、点度中心度、接近中心度、中间中心度等指标进行分析，得出关键质量风险因素，进而提出管控措施，以期为模块化建筑质量管控策略提供参考。2模块化建筑质量风险管控研究流程为满足实际需求，本研究基于利益相关者视角，使用社会网络分析法将模块化建筑质量风险与利益相关者结合分析，并构建模块化建筑质量风险网络模型，明确各风险的影响机制，识别出关键质量风险因素，图1为本研究的流程图。3模块化建筑质量特征分析模块化建筑是建筑工业化发展的高级形态，具有集成化与工业化程度高的特点。从全生命周期的角度看，模块化建筑的质量形成过程比传统现浇建筑、普通装配式建筑都更为复杂。模块化建筑项目质量管控体系如图2所示，普通装配式建筑没有“模块”层次。从供应链角度看，模块化建设的一个关键环节是场外物流，涉及复杂的模块制造、存储和运输过程。在设计阶段，与普通装配式建筑注重于预制构件的标准化设计不同，模块化建筑更侧重于模块化设计，强调模块设计的标准化与模块间组合拼装的一致性。在生产阶段，模块化建筑将更多的工作转移到预制工厂内完成，包括预制构件和模块。预制构件、机电、装修材料组装成模块，这就需要根据不同的性能要求使用不同的材料，质量管控风险因素也随之变化的同时，需要更精准的进行质量管控。在运输阶段，模块化建筑减少了预制构件堆放运输损坏的风险，模块化的运输状态可以对组件进行更好的质量保护。在安装阶段，由于模块间组合拼装的便利性，可以大大减少安装过程的时间，实现更少的返工风险，从而提高建筑的建设质量。此外，相比普通装配式建筑，模块化建筑对现场条件适应图1模块化建筑项目质量风险管控研究流程图2模块化建筑项目质量管控体系第 44 卷第 S1 期145李政道，等利益相关者视角下模块化建筑质量风险管控研究性更强，受温度、湿度的影响相对较小。4模块化建筑质量风险因素识别及网络构建4.1利益相关者视角下质量风险因素识别由于目前对模块化建筑的研究较少，故本文基于普通装配式建筑文献、专家访谈并结合模块化建筑项目特点，初步确定了11个利益相关者，然后根据实际情况对上述利益相关者进行筛选，具体如表1所示。基于筛选出的利益相关者视角确定了51个质量风险因素，并将质量风险因素与利益相关者相结合进行分类，形成质量风险因素清单，如表2所示。其中大写英文字母表示利益相关者，小写英文字母表示风险因素。4.2确定关系网络的检测指标为更精准地识别出关键风险因素，本文选取如下指标对质量风险网络进行量化：（1）整体网络密度网络密度反映了节点之间的密集程度。如果各节点之间连线越多，那各节点之间的关系越紧密，网络密度越大，网络就越稳定。（2）点度中心度选择出度且度差较大的风险因素作为关键质量风表1模块化建筑项目全生命周期阶段相关利益者筛选项目阶段政府投资方业主方咨询方工厂方原材料供应方运输方安装方监理方物业方社会公众设计阶段生产阶段运输阶段安装阶段运维阶段表2模块化建筑项目质量风险因素清单项目阶段 利益相关者风险因素设计阶段政府A缺乏模块化建筑项目标准和规范a法律法规不健全b质量问题应急、跟踪机制不健全c缺乏统一的模数标准d业主方B对模块化建筑开发经验不足a开发资金不足b缺乏建筑全生命周期质量数据协同平台c前期策划不合理d设计方C设计人员缺乏模块化设计经验a设计深度不规范b设计可施工性差c设计标准化能力不足d设计变更过多e各专业设计不协同f关键节点交接部署不到位g生产阶段工厂方D预制构件、模块生产工艺落后a缺乏有经验的生产人员b结构、机电、装修等各专业生产人员沟通不到位c生产任务变更d人为偷工减料e预制构件养护不合理f模块养护不合理g预制构件堆叠不合理h模块仓储不规范i原材料保管不合格j模具质量不合格k预制构件生产设备自动化程度低l缺乏高效的预制构件及模块质量检测与复检工具m原材料供应方E原材料供应不充足a原材料质量不过关b运输阶段运输方F运输保护措施不合理a装车顺序不合理b运输路线规划不合理c运输设备安排不合理d安装阶段安装方G模块安装方案不合理a模块安装工艺未按标准b模块间组装技术不成熟c灌浆套筒定位不准确d模块安装精度不足e缺乏有经验的现场安装人员f吊装机械设备落后g安装机械设备选型、位置规划不合理h现浇部分施工质量低i统筹管理不到位j现场环境影响k监理方H质量监督不到位a验收标准、流程不明确b运维阶段物业方I结构健康监测设备落后a运维工作发现质量问题不及时b质量问题处理不及时c社会公众J模块化建筑质量安全意识a险因素，因为此类风险因素对网络中其它节点的影响较大，但不易受到其它节点的影响，属于“传播源”。（3）接近中心度接近中心度反映了节点之间的距离。出接近中心度建 筑 经 济2023年146数越大表明该节点更易影响其它节点，入接近中心度数越大表明该节点受其它节点影响程度越大。（4）中间中心度中间中心度是衡量节点对网络资源的控制能力，表示一个节点作为其它两个节点之间最短路的桥接次数。作为“桥接”的次数越多，该节点的中间中心度值越大、作用越明显。5实例验证5.1模块化建筑项目概况本研究选用深圳市龙华区观湖街道一在建模块化建筑项目，总建筑面积22.97万m2，总用地面积3.59万m2，最高层数29层，建筑高度90m，为国内首个采用预制混凝土模块化体系建设的高层住宅类项目。5.2项目质量风险网络模型构建及分析5.2.1风险邻接矩阵构建根据上文识别出的11个利益相关方和51个质量风险因素形成调查问卷，以收集风险节点之间的影响可能性和影响程度，对两者的乘积采取80%原则。将影响可能性和程度分为15共五个等级，1最小，5最大。由于目前模块化建筑并没有大规模推广，故为保证本研究数据来源的可靠性，本问卷只发放给专业相关的研究生、老师、有相关工作经验的专家及管理人员，以上人员均来源于深圳市。本次共发放62份问卷，共回收46份有效问卷。其中，政府方2份，业主方4份，设计方7份，生产方8份，运输方2份，安装方9份，监理方1份，物业方1份，社会方12份（表3）。收集到的问卷经过信度分析检验后，转化为风险邻接矩阵，如表4、表5、表6、表7、表8所示。5.2.2质量风险网络关系图建模本研究使用UCINET软件将邻接矩阵转化为质量风险网络图，旨在可视化风险因素之间的网络关系，如图3、图4、图5、图6、图7所示。5.2.3项目质量风险网络分析在UCINET6软件中，对邻接矩阵进行分析。首先得出设计、生产、运输、安装、运维阶段的网络密度分别为0.828，0.667，0.820，0.845，0.667，这说明质量风险因素表3问卷填写人员基本信息项目背景样本数/个比例/%接触模块化建筑或普通装配式建筑项目年限/年11430.43%（1，21123.91%（2，31021.74%（3，4510.87%（4，536.52%536.52%学历博士613.04%硕士1532.61%本科2043.48%专科及以下510.87%表4设计阶段质量风险邻接矩阵编号 Aa Ab Ac Ad Ba Bb Bc Bd Ca Cb Cc Cd Ce Cf CgAa001100011100000Ab100000000000000Ac100110100000101Ad000000101110000Ba000000010000000Bb000010111000000Bc001110010000011Bd001000000000100Ca000100000111111Cb000000000000110Cc000101100101111Cd000000001100011Ce000000000000000Cf000000000010000Cg000000000000000表5生产阶段质量风险邻接矩阵编号 Da Db Dc Dd De Df Dg Dh Di Dj Dk Dl Dm Ea EbDa000001111001100Db001001110100000Dc100101111000010Dd001000011000000De000000000010001Df000000100000000Dg000000001000000Dh000100001000000Di000100000000000Dj101110000000001Dk000100000000000Dl101000000010000Dm110100011011000Ea000100000000000Eb000101100100000表6运输阶段质量风险邻接矩阵编号FbFbFcFdFa0000Fb1000Fc0001Fd1100第 44 卷第 S1 期147表7安装阶段质量风险邻接矩阵编号 Ga Gb Gc Gd Ge Gf Gg Gh Gi Gj Gk Ha HbGaGa0011100110000Ga0Gb0011100010010Gb0Gc1001100011001Gc1Gd0100000010000Gd0Ge0001000010000Ge0Gf0100000011010Gf0Gg0011100101000Gg0Gh0000101000000Gh0Gi0000100000000Gi0Gj0001010100001Gj0Gk0001000010000Gk0Ha0101100011001Ha0Hb0000000001010Hb0表8运维阶段质量风险邻接矩阵编号IaIbIcJdIa0110Ib0010Ic0000Jd0010图3设计阶段质量风险因素网络关系图4生产阶段质量风险因素网络关系图5运输阶段质量风险因素网络关系图6安装阶段质量风险因素网络关系图7运维阶段质量风险因素网络关系李政道，等利益相关者视角下模块化建筑质量风险管控研究风险因素；对接近中心度分析选择出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于系统网络中心的风险因素，因为这些风险因素的制约能力较强；对中间中心度分析选择高于平均值的风险因素，因为这些节点在风险网络中有明显的桥接作用，对资源有较强的控制能力。指标分析结果如表9、表10、表11、表12、表13所示。综上本研究将三个指标的交集推荐为关键风险 因素。（1）设计阶段1）出度较大的因素有Cc、Ca、Bc、Ac；度差较大的因素有Cc、Aa、Ac、Bb、Ca。2）出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于网络中心的因素有Ac、Bb、Bc、Ca、Cc。3）15个节点的中间中心度平均值为13.333，中间中心度高于平均值的因素有Aa、Ac、Ad、Bc、Bd、Ca、Cc、Cf。的关联性较强，信息交互较大。本研究对点度中心度分析选择出度且度差较大的建 筑 经 济2023年148故设计阶段的关键质量风险因素推荐为：Ac质量问题应急、跟踪机制不健全，Ca设计人员缺乏模块化设计经验，Cc设计可施工性差。（2）生产阶段1）出度较大的因素有Dc、Dm、Da、Db；度差较大的因素有Dm、Db、Dc、Dj。2）出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于网络中心的因素有Db、Dc、De、Dj、Dm、Eb。表9设计阶段质量风险网络中心度分析编号点度中心度接近中心度中间中心度出度 入度 度差 出接近中心度 入接近中心度Aa52337.83821.21217.333Ab10138.8896.6670.000Ac63337.83824.561 34.000Ad45-136.84227.45122.233Ba13-224.138 24.1380.333Bb41336.84221.5385.467Bc64237.83825.92625.950Bd24029.78725.000 14.500Ca74335.89725.00020.950Cb25-325.45526.9232.583Cc83541.17625.45540.517Cd42229.16722.9511.000Ce05-56.66737.8380.000Cf15-430.43526.41515.133Cg05-56.66735.8970.000表10生产阶段质量风险网络中心度分析编号点度中心度接近中心度中间中心度出度 入度 度差 出接近中心度 入接近中心度Da64251.62741.17675.333Db51453.84624.13834.667Dc74345.16150.00085.356Dd38-533.31365.66780.833De21135.89719.1783.000Df14-318.42146.6670.000Dg15-421.21251.85214.167Dh25-325.92651.8521.000Di16-525.45560.870 25.320Dj52358.33322.95138.500Dk13-226.92329.1672.500Dl32141.17630.4356.667Dm71658.33329.78747.333Ea11025.92635.0000.000Eb42246.66719.444 10.667表12安装阶段质量风险网络中心度分析编号点度中心度接近中心度中间中心度出度 入度 度差 出接近中心度 入接近中心度Ga51437.50031.5794.333Gb53235.29452.17441.650Gc63350.00044.44430.450Gd28-627.90775.00034.150Ge27-523.52970.58812.533Gf41336.36431.5792.617Gg51438.71026.6677.467Gh23-130.76935.29412.667Gi18-719.67275.0001.833Gj45-135.29444.44427.900Gk20230.0007.6920.000Ha63338.71041.37917.500Hb23-132.43240.0002.900表11运输阶段质量风险网络中心度分析编号点度中心度接近中心度中间中心度出度 入度 度差 出接近中心度 入接近中心度Fa02-225.00075.0000.000Fb11033.33342.8570.000Fc10160.00025.0000.000Fd21150.00033.3332.000表13质量风险网络中心度分析编号点度中心度接近中心度中间中心度出度 入度 度差 出接近中心度 入接近中心度Ia20250.00025.0000.000Ib11033.33333.3330.000Ic03-325.000100.000.000Ja10133.33325.0000.0003）15个节点的中间中心度平均值为28.356，中间中心度高于平均值的因素有Da、Db、Dc、Dd、Dj、Dm。故生产阶段的关键质量风险因素推荐为：Db缺乏有经验的生产人员，Dc结构、机电、装修等各专业生产人员沟通不到位，Dm缺乏高效的预制构件及模块质量检测与复检工具。（3）运输阶段1）出度较大的因素有Fb、Fc、Fd；度差较大的因素有Fc、Fd。2）出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于网络中心的因素有Fc、Fd。3）4个节点的中间中心度平均值为0.5，中间中心度高于平均值的因素有Fd。第 44 卷第 S1 期149故运输阶段的关键质量风险因素推荐为：Fd运输设备安排不合理。（4）安装阶段1）出度较大的因素有Gc、Ha、Ga、Gb、Gg；度差较大的因素有Ga、Gg、Gc、Gf、Ha。2）出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于网络中心的因素有Ga、Gk、Gc、Gg、Gf。3）13个节点的中间中心度平均值为15.077，中间中心度高于平均值的因素有Gb、Gc、Gd、Gj、Ha。故安装阶段的关键质量风险因素推荐为：Gc模块间组装技术不成熟，Ha质量监督不到位。（5）运维阶段1）出度较大的因素有Gc、Ha、Ga、Gb、Gg；度差较大的因素有Ga、Gg、Gc、Gf、Ha。2）出接近中心度大且入接近中心度相对较小，且处于网络中心的因素有Ga、Gk、Gc、Gg、Gf。3）4个节点的中间中心度值均为0.000，故不使用此指标作为依据。故运维阶段的关键质量风险因素推荐为：Ia结构健康监测设备落后。5.3关键质量风险管控路径设计阶段的关键风险因素有三个，对应两个利益相关者主体：Ac政府、Ca和Cc设计方。Ac质量问题应急、追溯机制不健全，反映了政府层面上的管理不足，政府方应采取以下措施：制定适用于模块化建筑的质量管控机制，并根据实际情况不断完善。Ca设计人员缺乏模块化设计经验和Cc设计可施工性差，反映了设计人员在技术能力上的不足，因为模块化安装对精度要求高且容错空间小，设计方应采取以下措施：定期开展对设计人员的技能培训，学习模块化建筑全过程的工艺流程；应结合现场情况，充分考虑可能出现的工艺障碍，优化设计内容。生产阶段的关键风险因素有三个，对应一个利益相关者主体：Db、Dc和Dm生产方。Db缺乏有经验的生产人员结构、Dc机电、装修等各专业生产人员沟通不到位，这与设计阶段的关键质量风险类似，都是面对模块化建筑这一新型建筑方式，缺乏相关的技术和经验。Dm缺乏高效的预制构件及模块质量检测与复检工具，目前预制构件及模块质量检测都是手动检测，精度差、效率低，且仅限于抽查采样过程。因此，生产方应采取以下措施：加强以三维激光扫描技术为代表的信息技术的应用，克服生产精度低的粗放式生产问题；学习涉及全过程的精益质量理念，不断优化生产流程。运输阶段的关键风险因素有一个，对应一个利益相关者主体：Fd运输方。Fd运输设备安排不合理，运输方应采取以下措施：1）对车辆运输能力和数量充分进行评估，必要时要组织模拟运输。安装阶段的关键风险因素有两个，对应两个利益相关者主体：Gc安装方、Ha监理方。Gc模块间组装技术不成熟，模块间连接错位，导致预留孔洞无法完全对齐，安装方应采取以下措施：严格检查起重设备驾驶者的上岗资格证，加强培训；联合有关方面研发可视化吊装定位系统。Ha质量监督不到位，对此监理方应采取以下措施：加强员工的质量安全意识，定期考察员工对相关施工标准的熟悉程度以及执行度。运维阶段的关键风险因素有一个，对应一个利益相关者主体：Ia物业方。Ia结构健康监测设备落后，物业方应采取以下措施：引进先进的传感器结构健康监测系统，实现智能化自动运维，充分发挥模块化建筑的优势。6结论本研究基于利益相关者视角识别模块化建筑设计、生产、运输、安装、运维阶段的质量风险因素，并建立质量风险网络模型，得出以下结论：（1）本研究得出了包括10类利益相关者和51项风险因素的风险清单。与传统建筑、普通装配式建筑相比，模块化建筑的质量风险因素的不同之处集中于模块的各专业集成生产及安装过程。（2）基于风险清单和质量风险网络，揭示不同利益相关者及风险之间的相互关系，计算点度中心度、接近中心度、接近中心度三个指标，确定了各阶段的关键质量风险因素。（3）针对识别出的关键质量风险因素，从利益相关者的角度出发，提出了详细的管控路径，可大大降低质量风险的扩散。参考文献1 陆荣秀，卿科，谭宇昂，等.开发商视角下的装配式建筑发展的主要问题和应对策略J.建筑结构，2021（S2）：1134-1138.2 张驰，张文杰，何坤，等.装配式建筑绿色供应链的利益分配研究J.建筑经济，2023（3）：79-87.3 陈伟，孙翔，王朝晖，等.装配式建筑预制构件质量链管控SD模型J.土木工程与管理学报，2020（6）：14-20.李政道，等利益相关者视角下模块化建筑质量风险管控研究