基于AHP-DEMATEL-ISM 模型的装配式建筑供应链风险因素研究

武群丽，田懿晨

（华北电力大学（保定） 经济管理系，河北 保定 071000，E-mail：805196322@qq.com）

与传统现浇方式相比，装配式建造方式不仅可以改善提高施工效率，还能有效降低施工过程中建筑垃圾排放，减少扬尘和噪声的产生[1]。装配式建筑供应链则是以网链的形式将各参与方整合在一起，对于高效推动我国新型城镇化建设，经济社会绿色发展有着不可或缺的作用。

为减少装配式建筑风险，学者们对其影响因素从不同角度进行了探究。王乾坤等[2]从装配式建筑供应链弹性表现入手，结合理论与实际，构建装配式建筑弹性供应链影响因素指标体系。李乃旭等[3]在总承包商的视角下，通过调查问卷、实地走访调查的方式构建了风险预警指标体系。黄桂林等[4]基于利益相关者和全生命周期角度进行风险识别，分析研究装配式建筑绿色供应链中风险因素及其相互作用。侯延香等[5]借鉴波特钻石模型识别出12 项影响因素。魏宏亮等[6]从成本影响因素出发，构建使预制构件成本的关键影响因素一目了然的指标体系。周校培等[7]基于供应链运作参考模型，从计划、采购、运输、退货及工程施工5 个环节分析建筑供应链风险来源。齐宝库等[8]基于装配式建筑的发展现状及其自身特点，经文献阅读、实地调研和专家访谈，构建装配式建筑的风险清单。刘凯等[9]通过具体项目案例，对装配式建筑设计过程中的风险事件进行识别、归纳。罗祥等[10]从设计、技术、管理、环境4 个维度进行总结归纳，确立了13 个装配式建筑成本影响因素。

综上，关于装配式建筑供应链影响因素研究取得了一定的成果，但由于国内装配式建筑的应用尚未完全成熟，仍存在风险因素不清晰、模型构建单一导致评价结果失准的问题。因此，本文基于现有研究成果，通过参考相关文献资料，归纳整理出频次较高、具有普遍性的风险影响因素，构建风险因素指标体系，再通过建立AHP-DEMATEL 组合模型的方式对装配式建筑的供应链风险影响因素进行探索[11,12]。通过运用ISM-AHP-DEMATEL 组合模型的方法，对各因素的权值不断运算和调整，深入剖析供应链上各因素对我国装配式建筑风险的影响程度，从而制定相应的风险规避策略。

1 影响因素识别及指标体系构建

通过参考相关文献中的风险指标，分析装配式建筑特点，结合装配式建筑施工现场实际调研，从外部、经济、组织、装配、设计、生产运输6 个方面对装配式建筑供应链的风险因素进行归纳分析。

1.1 外部风险

（1）政府政策调控。在政府政策方面，近年来虽然加大了对装配式建筑的支持力度，对于符合高新技术条件的装配式建筑部件生产企业，可享受相关优惠政策。但政策出台并不代表可操作性和监管力度能与之同步进行，我国的社会和经济环境对装配式建筑的全面开展有一定约束条件，需要对政策引导机制进一步完善，加强政府的强制力作用。

（2）恶劣气候影响。由于建筑项目的装配施工多为户外作业，运输至现场的预制构件也会暂存于室外，如遇到洪水、暴雨、地震等自然灾害，会使堆放在户外的预制构件受损，也严重拖延建筑工程项目进度，对整个供应链都会产生影响。

1.2 经济风险

（1）人、材、机价格波动。人、材、机价格波动是装配式建筑造价变化的主要原因。建筑工程体型庞大，建设周期较长，且耗材品类复杂多样，所以人工费、材料费和机械费价格都处于动态变化之中，单价浮动会极大地影响成本。在构件生产阶段，材料费占据较大比重，是主要成本支出；安装阶段，人工费在劳动生产率的影响下浮动变化，机械台班价格受设备优化更新的影响，占比不断增大，无论是租用还是自有机械，均受价格波动影响显著。

（2）成本预估偏差较大。目前我国的装配式建筑发展还尚未成熟，许多建设单位装配式建筑成本预算经验不足，对材料价格预估不合理或产生项目费用疏漏，导致实际费用远远高于计划费用，成本预估偏差较大，对项目资金供应链的稳定性产生较大影响。

（3）通货膨胀、利率变动。由于装配式建筑对进口设备、材料的需求量较大，使之对国际汇率的变化十分敏感，通货膨胀造成物价上涨，货币贬值，加上还需承担进口材料的贷款利率波动，对经济风险也会产生一定影响。

1.3 组织管理风险

（1）利益分配不均。装配式建筑供应链里会涉及到各参与方的利益，在利润总额一定的前提下，各利益相关者之间是一个此消彼长的关系，若利益分配不均，会激化各参与方的矛盾，产生消极情绪，甚至退出供应链，不利于维持供应链的稳定。

（2）现场管理人员水平不足。施工现场各环节的工作效率都受到相关管理水平的制约。由于承包商对装配式建筑的认知有限，缺乏有装配式建筑项目工作经验的现场管理人员，且可供参考借鉴的本土项目施工经验较少，无法正常控制现场施工秩序，在应对突发状况时往往无法合理处置，都会对组织管理造成很大风险。

（3）工序衔接不合理。工序衔接状态合理与否与建设工期紧密相关。设计—生产—装配在协同管理平台的支持下有序衔接，才能使工程项目按照施工组织设计的进程执行，如果工序之间的衔接出现问题，则会大大降低施工效率，导致供应链不连续，延误施工进度。

（4）各参与方信息不对称。建筑业项目庞大，信息涉猎广泛，涉及的参与方较多。比如业主方无法识别建设施工单位的优劣信息，或者承包商与监理方在项目实施过程中为实现共同牟利，信息造假，从而损害业主利益的行为。每一个节点的信息误差，在整个供应链的信息传递过程中都会被不断放大，产生若干不确定性因素，对项目参与各方的决策造成困难。

1.4 装配风险

（1）装配技术不成熟。装配式建筑施工对操作人员的技术水平有较高要求，在一定程度上，具有专业技术的工程师数量可以间接反映出该工程的专业程度。若专家数量较少，大多数施工人员不具备熟练的操作水平，在装配过程中，极可能出现构件位置产生偏差的状况，就会因施工质量而导致安全事故的发生。

（2）装配工期控制不合理。施工组织设计是对工期控制的指导性文件。在施工组织设计的编制过程中，不仅要参考相关规范要求，更要结合工程项目的实际结构特点、工作人员效率等情况，严格控制工期进度。忽略其一，都会对工期的控制产生负面影响。

（3）安全事故风险。装配式建筑多为高空作业，所以要在施工作业前进行有针对性的安全技术交底，非工作人员不得进入作业区域；施工过程中，应在临边搭设定型化工具式防护栏杆，并规范佩戴相应的安全防护用品，也要防止高空坠物的发生，避免对施工人员的安全造成威胁。

（4）返工风险。装配过程中经常会遇到钢筋或结构预埋件尺寸偏差过大、混凝土强度不足等问题，简单者可以在现场进行二次处理，若现场无法处理则要面临二次返厂加工的风险。我国装配式建筑施工过程中，并行的参与者较多，上游作业发生变化，必定对下游产生影响，造成返工，增大供应链风险的不确定性。

（5）机械故障。在装配过程中，很大程度依赖起重机等吊装设备，无论是租赁机械还是自有机械，由于机械设备复杂、零件繁多，即使在定期维护的状态下，也不排除会出现机械故障的风险。

1.5 设计风险

（1）设计变更。在项目施工过程中，会遇到因业主需求改变、时间变动发生的设计变更，或在项目深化设计环节，因生产流程、设备条件无法满足设计要求，在时间节点的约束条件下不得不发生的设计变更。基于以上诱因，首先要保证设计的合理性，并对装配标准和需求进行科学优化，避免在后期因此环节而对项目的正常运行造成影响。

（2）产品设计与标准不符。由于装配式建筑的规则体系尚未完善，衍生出的设计版本多样化，部分构件个性化与标准化发生冲突，会产生产品设计与标准不符的情况。

（3）设计技术水平不成熟。由于我国装配式建筑的发展尚未完全成熟，设计基础薄弱，国内设计师的经验不充足，导致设计施工的可操作性差，缺乏技术创新和集成设计经验，对预制构件后期运维及外部环境影响的考虑欠缺，所以在成功案例的经验吸取方面仍需进一步加强。

1.6 生产运输风险

（1）预制构件产品质量不合格。构件质量是工程项目质量的基础，构件产品质量不合格也会导致整个项目无法通过最终的质检验收。在进行预制混凝土构件和钢构件的生产过程中，预制构件厂家是否能够提供质检合格的预制构件产品，以及在此过程中，驻厂监理工程师能否进行全面的监督检查，都是保证生产质量的关键。

（2）预制构件交货延期。供应商的能力决定构件的生产效率，能力越强，供应商准时交货率越高。但其中不乏由于构件供应商能力问题，所导致生产厂人员调配率低，无法保证作业人数，原材料供应不及时等问题，产生预制构件交货延期的风险。

（3）产品运输规划不合理。我国装配式建筑发展较晚，尚未形成完善的配套体系，供应商厂址较为分散。若产品运输规划不合理，没有安排地理位置最佳的厂址负责生产运输，不仅浪费人力物力，还会浪费运输时间，无法保证时效性。

（4）预制构件运输途中损坏。在装货运输的过程中，容易因摆放方式错误而导致底部结构承受过大压力，出现构件损坏的情况，加之运输过程道路颠簸，车速不稳或遇到极端气候和交通事故等一些不可抗力的条件下，均可能对预制构件造成影响，甚至导致安全事故的发生。

（5）缺乏满足标准的预制构件供应商。目前我国装配式建筑尚未形成较大规模，符合标准的预制构件供应商数量不充足。加之没有构件标准化，协同合作效率低下，无法做到最大限度地合理利用资源配置，难以根据地理位置优势和生产厂商特点进行多渠道供应。

针对上述确定出的22 个影响指标，构建风险影响因素指标体系，如表1 所示。

2 构建模型

2.1 构建AHP－DEMATEL 模型计算权重

由于AHP 法忽略了因素之间的相互作用，而DEMATEL 法可对其加以弥补。以AHP-DEMATEL组合模型的方式构建综合影响程度，弱化二者单独使用时的片面性问题，较为客观地计算出影响因素对装配式建筑供应链风险的贡献度，实现对装配式建筑风险影响因素的研究。

（1）计算AHP 权重W1。通过运用1～9 标度法，对一级指标B1～B6，二级指标C1～C22进行两两比较，分别确定该层级的判断矩阵，计算AHP 权重W1，并进行一致性检验。

（2）构建AHP-DEMATEL 模型，计算影响因素的综合权重W。再利用专家打分，将0～3 分别定义为两两指标之间的影响程度，0 代表“没有影响”，1 代表“有影响”，2 代表“有较大影响”，3 代表“有很大影响”，随后对不同指标分别进行比较，得到直接影响矩阵A：

式中，aij表示驱动因素i对驱动因素j的影响程度。

根据归一化公式，求解标准矩阵：

确定综合影响矩阵，其中I为单位矩阵：

为进行综合权重求解，分别计算各个影响因素的影响度（Di）、被影响度（Ri）、原因度（Ni）和中心度（Mi），皆为因素间相互作用的重要体现。

影响度（Di）表示各行影响因素对其他因素的综合影响值：

被影响度（Ri）表示各列影响因素受到其他因素的综合影响值：

原因度（Ni）表示因素之间产生的影响。当原因度大于0 时，说明该因素对其他因素产生影响；小于0 则说明该因素受其他因素影响。

中心度（Mi）是该因素的地位与作用的体现，当中心度越大时，说明该因素的重要度越强。

根据下列公式计算影响因素的综合权重：

2.2 构建ISM 模型

运用ISM 模型的目的在于建立揭示系统因素层次关系，将AHP-DEMATEL 模型的综合权重值与ISM 模型的层次化因素相结合，探究影响装配式建筑供应链风险的关键所在。

（1）构建邻接矩阵。通过专家讨论的方式，对各因素之间的关系进行评价打分，构建邻接矩阵B。

可达矩阵是通过矩阵的形式来描述某一因素经过一定长度的通路后是否可达到另一因素。邻接矩阵B加上单位矩阵I后得到矩阵（B+I），对（B+I）进行布尔运算，直至(B+I)k-1≠(B+I)k=(B+I)k+1，则称(B+I)k为可达矩阵。

（2）分解可达矩阵。将可达矩阵B中第Si行所有矩阵元素为1 的列集合，称之为可达集R（Si）；可达矩阵B中第Sj列所有矩阵元素为1 的行集合，称之为先行集X(Sj)。再根据下列公式求出二者的共同集C(Si)。

（3）确定因素的层级。先获取的集合C(Si)中元素为表层直接影响因素，后获取的集合C(Si)中元素为根源因素，根据层级重复步骤直至所有因素的层级确定完毕。

3 数据计算及分析

3.1 基于AHP 的初始权重计算

通过填写调查问卷的方式，向包括设计单位、施工单位、建设单位、监理单位、咨询单位和构件供应商在内的多方利益相关者发放问卷，共发放问卷130 份，有效问卷101 份，有效率77.7%。基于表1 所示的22 个风险影响因素指标，根据文中AHP算法步骤，构建装配式建筑风险影响因素判断矩阵，并计算各级指标所占权重，且满足一致性检验，如表2 所示。

表2 AHP 各级指标及所占权重

3.2 基于AHP-DEMATEL 的综合权重计算

构建AHP-DEMATEL 组合模型，计算风险影响因素影响度、被影响度、原因度、中心度、AHP 权重、综合权重，得到各影响因素的最终权重，并对所得结果进行排序，结果如表3 所示。AHP-DEMATEL组合模型优化后得到的结果表明，现场管理人员管理水平、信息对称程度、安全事故风险的综合权重排序靠前。

表3 风险影响因素影响度、被影响度、原因度、中心度、AHP 权重、综合权重

3.3 基于ISM 模型的计算与分析

根据上述确定的22 个影响因素指标，运用ISM模型构建风险影响因素的邻接矩阵，建立可达矩阵，并进行分解，计算出可达矩阵的可达集R、先行集Q、交集C，结果如表4 所示。

根据表4，绘制装配式建筑供应链风险影响因素的解释结构图，如图1 所示。由图可知，利率变动、利益分配、现场管理人员管理水平和各参与方信息对称程度占据在第五层的根本因素中。

表4 装配式建筑风险影响因素层级梳理

图1 装配式建筑风险影响因素解释结构模型

结合分析AHP–DEMATEL 组合模型的综合权重排序与ISM 模型的分层结果，现场管理人员水平与信息对称程度是影响装配式建筑风险的关键因素。

4 对策与建议

（1）现场管理水平。在实际的施工过程中，由于施工单位所聘用的作业人员大多为外来务工人员，专业技术水平参差不齐，操作规范性有待提高，经常出现施工人员不按规定进行严格的施工，缺乏安全防范意识。在进行现场管理时，不仅要做好对施工人员的安全管理和施工管理工作，定期请专家对施工人员的专业技能进行培训，提高施工熟练度。同时也要注重对管理人员管理能力的培训，管理能力得到改善，可以有效降低施工风险。定期培训可以提高施工人员对安全施工和规范施工的重视程度，规范施工人员的各项行为，使得质量管理中的各项工作更加标准规范，保障工程施工过程的安全性。

（2）信息对称程度。目前，若要有效改善装配式建筑在我国的发展进程，就需要提高各个行业部门之间的配合组织与协调能力，从预制部件的设计、供应到现场施工方及各团队的有效合作都是装配式建筑发展所必备的条件，各行业间的有序衔接为发展装配式建筑供应链提供强有力的动力。为此在装配式建筑发展的前期阶段必须充分发挥市场的主导作用，充分整合各种资源，为装配式建筑的发展提供一个便利的环境。

5 结语

本文从装配式建筑生产的六大风险因素出发，构建了影响因素的指标体系，在构建AHP-DEMATELISM 组合模型的基础上，对影响因素进行赋予权重并排序，找出影响装配式建筑供应链风险的主要影响因素，在参与方众多的装配式建筑供应链中，为其进行合理的风险评估提供解决思路，提升了风险管控水平，对装配式建筑的风险管理有一定的参考价值。