基于精益建造的装配式建筑可持续发展方向分析
作者：无忧期刊网 来源：期刊论文 日期：2023-04-28 08:37人气：
摘 要：基于扎根理论研究方法，通过对装配式建筑精益施工案例资料与半结构化访谈数据的逐级编码，得出实现装配式建筑可持续发展的优化着眼点，即生产效率、经济效益、实施方法、管理方式、企业环境。在此基础上，对装配式建筑可持续发展的实现路径进行解析，为装配式建筑在我国的持续高质量发展提供理论依据。
关键词:装配式建筑;精益建造;扎根理论;可持续发展;
Analysis of Sustainable Development Direction of Prefabricated Building Based on Lean
Construction
YANG Hongxiong LIU Yiying WANG Yunpeng NIU Ruiyuan
School of Management,Tianjin University of Technology
Abstract：Based on the research method of grounded theory,through the step-by-step coding of the prefabricated building lean construction case data and semi-structured interview data,the paper obtaines the optimization focus of realizing the sustainable development of prefabricated building,namely,production efficiency,economic benefit,implementation method,management mode and enterprise environment. On this basis,analyzes the realization paths of prefabricated building,provides theory basis for continued high quality development of prefabricated building in our country.
Keyword：prefabricated building; lean construction; grounded theory; sustainable development;
1 引言
联合国环境规划署负责成立的全球建筑建设联盟（Global ABC）发布的《2021年全球建筑建造业现状报告》显示，2020年建筑行业能源消耗占全球总量的36%，建筑与施工导致的碳排放占全球能源类碳排放总量的37%，建筑物成为能源消耗总量的头部贡献者，是建筑业实现可持续发展的主要威胁。随着建筑业转型需求的日益增长，国家开始大力发展装配式建筑，从建筑技术层面应对建筑业可持续发展带来的挑战。然而，随着装配式建筑的发展，其造价成本偏高导致经济效益低下、技术应用不成熟导致生产效率不高、管理体系不健全导致建造进度和质量与预期不符等问题逐渐暴露，成为阻碍装配式建筑可持续发展的重要因素。在此背景下，如何提升装配式建筑管理水平，使其在一定经济效益、环境效益、社会效益与较高的生产效率下，发展成为促进传统建造模式转型升级的重要方式是本文研究的目标。
基于联合国《关于可持续发展的声明》中对可持续发展的界定，本文的装配式建筑可持续发展指以节约能源资源、减少建筑全生命周期资源投入为基础，能体现现代社会较高的生产效率、实现经济效益，并将可持续发展融入建造流程，有较为标准的实施方法和有效的管理手段，在企业外界环境受到干扰时可以及时调整与动态迭代新的装配式建筑产品的建筑发展模式。其要求相应的建筑理论、方法与技术同时具备可持续性特征，能推进装配式建筑向工业化、数字化发展。
2 精益建造理论在装配式建筑中应用的适配性分析
从中国精益建造技术中心对精益建造的定义中可以发现，由精益生产延伸而来的精益建造理论将建筑产品的全生命周期纳入建造初期的考量体系，是以准时制生产JIT为核心并加以改进的一种先进的建筑管理理论。其以生产管理效率为基本出发点的做法契合了装配式建筑经济层面可持续发展的需求。其对工程项目管理过程进行重新设计，保障全过程施工质量和最短工期的做法契合了装配式建筑社会层面可持续发展的需求。其在消耗最少资源的条件下移交项目的目标管理模式契合了装配式建筑生态层面可持续发展的需求。可见运用精益建造理论探讨装配式建筑可持续发展，是推进建筑领域向清洁低碳转型的重要路径，既有理论意义又有实践价值。
2.1 装配式建筑精益建造理论要点
基于装配式建筑生产过程与一般产品工厂化生产过程的高度相似性，精益生产理论在装配式建筑中得到了较好的应用，演化为精益建造理论，推动了装配式建筑向更高水平发展。精益建造把装配式建筑的多主体满意当作总目标，对项目进行综合性管理，同时将精益生产的TFV理论运用到建筑业中，以达到降低建造成本、节约建设工期、增加项目价值收益的目的。精益建造指导下的装配式建筑实施需要多项辅助技术配合，比如要求基于现场条件进行短周期计划以保障吊装工作流的顺畅可靠，并行工程强调要同时开展多个施工工序以缩短项目建造周期，准时生产制要求仔细安排构配件的使用情况与供货商交货时间，达到零库存与浪费最小化的目标。精益建造理论指导下的装配式建筑全面质量管理常用的统计分析表法、措施计划表法、排列图法等工具可以帮助装配式建筑管理人员快速发现生产与吊装中的质量问题，及时诊断并排除。
2.2 精益建造理论与装配式建筑的适配性分析
精益建造思想在装配式建筑建造过程中的运用降低了装配式建筑在设计、建造过程中由于并行工程引发的返工与浪费，同时装配式建筑构配件的预制性特征与现场装配的要求又为精益施工提供了适宜的工作环境，可见两者之间的关系既契合又兼容。精益建造强调结合项目特点依据精益生产的思想改造建造过程，该做法较为全面地实现了客户对于装配式建筑的成本更降低、质量更优质、进度更加快、经济更提升、社会更和谐、生态更美好的期待，从多个方面体现了精益建造理论对装配式建筑发展的指引。
首先，精益建造管理思想能有效对装配式建筑项目的全过程实施管理。装配式建筑采用BIM技术进行精细化设计，运用精益供应链管理方法与准时生产手段进行装配式建筑构配件的生产管理，既缩短了构配件运输距离又加强了运输保护，实现了精益物流。实施5S现场施工管理并采纳合理的预制吊装计划实现了精益装配，有效达到了在装配式建筑项目建设的各个阶段降本提质的目标。精益建造与全面质量管理和六西格玛管理策略的协同，解决了装配式建筑质量的可持续发展问题。其次，精益建造管理要求装配式建筑吊装方与构配件生产商建立良好的合作关系。装配式建筑建造过程采用精益建造并行工程做法优化施工时间，缩短了项目开发过程与各工序、分项工程之间的转换时间，提高了建造效率并保障了项目进度。最后，精益建造理论中的生产转换观、流程观、价值生成观、全生命周期理论与技术满足减少浪费与增加顾客价值的目标，这与装配式建筑节能环保、节约资源、绿色可持续发展的特点相呼应。
综上所述，将精益建造的管理理论与技术手段应用到装配式建筑可持续发展中具有高度的可行性和适配性。下面采用扎根理论的分析方法对国内外装配式建筑精益建造施工案例展开研究，并对相关领域的专家展开深入访谈，挖掘基于精益建造的装配式建筑可持续发展的影响因素，并分析其作用路径。
3 精益建造视角下装配式建筑可持续发展的影响因素与作用路径识别
在质性研究中，扎根理论被认为适合用来研究理论尚需进一步完善的领域，具体操作主要依据程序化扎根理论学派的方法。本文原始数据一部分来源于筑龙网、天工网、建筑畅言网以及Archdaily等众多中外建筑网站上的精益施工案例，另一部分是对2位具有丰富施工经验的装配式建筑行业工作者的访谈记录。通过对原始数据的开放式编码辨识出了47个初始范畴，继续进行主轴编码提炼出了15个主范畴，各个范畴提炼归类的依据是它们的作用对象、作用方式以及产生的作用结果。最后通过选择式编码得到了“在生产效率、经济效益、实施方法、管理方式、企业环境的共同作用下实现装配式建筑的可持续发展”这一核心范畴，以及生产效率、经济效益、实施方法、管理方式、企业环境和可持续发展这六个主要因素，这些影响因素串联成了促进装配式建筑可持续发展的实现路径。
借助Mind Manager2018版思维导图软件将主范畴、初始范畴放回施工案例及访谈资料，通过一系列的研究对比，逐渐找出存在于主范畴中的逻辑关系，最终得到如下故事线：在装配式建筑企业运用精益建造理论的过程中，通过精益思想的理论指导作用，往往能够提高装配式建筑生产效率，给建筑企业提供更高的经济效益，同时通过加强精益管理方式，可以规范工人的施工操作，合理组织人员结构，完善管理体系。但是由于装配式建筑业行业施工技术复杂，工种繁多，牵涉较多的管理协作关系，所以在进行新技术或新管理方法的推广时，还应该综合考虑企业环境，这样才能保证发展的可持续性。具体内在逻辑如图1所示。
4 精益建造理论下装配式建筑可持续发展影响因素的优化路径
实现装配式建筑的可持续发展重点是要把可持续理念和做法融入流程，即对装配式建筑可持续发展影响因素实施优化，同时匹配可持续管理理念和技术方法的变革。鉴于精益建造理念与装配式建筑项目的适配性，精益建造理论下的装配式建筑可以从生产效率、经济效益、实施方法、管理方式、企业环境五个方面进行优化，以此来实现装配式建筑的可持续发展。
4.1 精益建造理论下装配式建筑生产效率的可持续发展优化路径
基于精益建造理论的装配式建筑生产效率的可持续发展优化路径包括施工方法优化和生产效率优化两个途径。
施工方法优化首先要对装配式建筑项目施工进度计划进行精细拆分，采用精益进度管理体系将项目施工主计划拆分为总体计划体系与末位者计划体系。总体计划体系由上至下对项目进行长周期计划划分；末位者计划体系自下而上根据现场情况进行短周期进度划分。主计划保障体系则根据装配进度安排划分为构配件生产供应计划、运输计划、现场吊装工人使用计划等。其次，要对施工工序进行优化，装配式建筑精益建造要求明确项目的柱施工、叠合板施工、预制楼梯施工、预制剪力墙施工、灌浆施工等具体工作内容及流程，保障工作的延续性，减少停工与延误造成的时间浪费。在合理安排施工顺序、保证建筑质量的前提下，进行多层次、多维度的穿插施工，依据精益建造的快速切换理论采用运筹技术实施并行工程，在装配式建筑项目流水施工的同时，对前期已完工吊装部分进行下一步屋面分仓缝的施工，有效减少施工中由于工序衔接或工序繁杂造成的工期浪费现象。
生产效率优化首先要掌握装配式建筑项目施工过程中大量的构配件生产、运输与堆放信息。精益建造的TFV生产理论中的转化观点认为，原材料转化成装配式建筑构配件、施工场地的建筑成品需要花费时间与成本，为消除不增值的活动需要提高活动转换效率，利用装配式建筑技术设备、BIM技术、网络通信等办公设施，建立装配式建筑信息全流程综合诊断平台，减少效率损失。其次，依据精益思想，较少的可变性可以提高生产效率，因此装配式建筑除了进行模式化设计外，还需合理规划构配件生产车间和施工现场功能布局，通过减少输入流的变动保持工作环境的稳定，进而提高输出流的效率。最后，优化施工工艺，结合事前施工方案模拟减少现场人员、材料、机械投入，在保障施工安全前提下优化施工措施投入。
4.2 精益建造理论下装配式建筑经济效益的可持续发展优化路径
装配式建筑要实现经济效益的可持续竞争力，始终是质量一定下成本最低、成本一定下质量最高，所以基于精益建造理论的装配式建筑经济效益的可持续发展优化路径包括成本管理优化和质量管理优化。
质量一定的前提下成本最低体现在运用精益采购理念控制采购成本、规范企业采购活动，约束采购人员依据设计图纸按需采购装配式建筑构配件数量。现场管理人员保障装配式建筑构配件验收、及时供应、现场有序放置，精细化操作吊装现场设备，同时提高吊装现场设备与工具的使用次数、减少临时设备投入，减少施工过程中故障出现的概率，降低现场设备投入成本和维修成本。此外在精益管理思想指导下，运用BIM技术提前模拟施工现场、预演装配施工流程、检测结构碰撞等，可以找出施工中的漏洞，提前深化设计方案，避免项目效益损失的产生。
实现成本一定下的前提下质量最高，一是建立云端构配件进场检验、验收、堆放数据库，二是实施质量看板管理。即将装配式建筑项目生产过程中的构配件质量信息，临时支撑、预制外墙板防水、构件拼装定位等质量信息整理分析及时反馈给管理者，使其掌握实时质量信息，从而达到精益质量管理中持续改进质量的要求。质量看板管理减少了不合格品的比例，有质量预警功能，也有产品质量的分析和预测功能，帮助施工现场管理人员根据预制构件的管理需要将生产和储存区域的温度与湿度控制在合理范围内，杜绝装配式建筑的预制构件强度受到影响，免于其在安装阶段无法达到设计强度的问题。
4.3 精益建造理论下装配式建筑实施方法的可持续发展优化路径
装配式建筑实施方法的可持续发展优化路径包括目标规划体系优化与人员绩效优化两条路径。
目标规划体系优化即依据项目目标对装配式建筑项目实施过程展开规划优化。区别于传统的推动式生产方式，基于精益建造的装配式建筑采用各条工序拉动式生产方式，以客户的绿色低碳舒适需求为目标，将需求分解形成装配式建筑可持续发展的目标规划体系，从子体系出发进行施工。
此外，精益建造理念强调建造过程中要充分发挥人员在项目建设组织中的主观能动性，构建量化考核机制，用数据与指标反映员工业绩，从而激励员工的工作积极性。建立精益协同组织，将员工力量合理地排序与组合，重视组织机构之间人员的协作。合理分配施工工作面以保障装配式建筑现场投入资源的科学分配与调度，确保施工工序与人员专业相匹配。为保证人员良好的绩效表现，装配式建筑施工人员必须严格按照施工规范和操作说明使用建筑施工机械，高度关注施工效果，尽量避免人员操作不当带来的损失。相较于现浇式建筑施工，装配式建筑所需的构配件组装工艺较为繁琐，对施工人员的操作技巧和技术水平要求较高，施工现场的工作人员需要全员达到装配式建筑施工目标水平。
4.4 精益建造理论下装配式建筑管理方式的可持续发展优化路径
从管理方式的角度出发促进装配式建筑的可持续发展，包括完善管理体系、推行管理规范和进行关系管理三条路径。
采用8S现场管理、可视化管理与看板管理建立装配式建筑施工现场管理系统，保障现场的规范化与标准化。利用IT系统建立装配式建筑项目参与者的统一交流平台，使设计、生产、运输、吊装的指挥人员更好掌握施工现场的信息，实现管理上的透明化、可视化。将精益生产中的准时制生产、标准化作业、快速切换、多技能员工、单件流、全员生产保全、全面质量管理、持续改善手段应用到装配式建筑项目的建设各阶段，对项目的设计、构配件生产运输、吊装施工、人员安排等进行全面的标准化规范管理。此外，区别于传统建造中的追求企业利益最大化，装配式建筑精益生产的目标是实现顾客价值最大化，通过对项目的利益相关方进行分析，开展项目前期策划并及时进行信息沟通，根据客户反馈改进项目设计，满足客户需求的同时创造并传递顾客价值。同时要对施工方和构配件供应商之间的利益分配偏好进行维护，重视可持续合作关系管理，最终实现生产上精心组织，管理上精雕细刻，工艺上精益求精，操作上精耕细作，精神上精诚团结。
4.5 精益建造理论下装配式建筑企业环境的可持续发展优化路径
基于精益建造理论的装配式建筑企业环境的可持续发展可以从企业外部的政府政策与内部企业文化两个途径进行提升。政府给予的建筑工业化、数字化政策支持以及建筑领域清洁低碳转型推广与财政补贴可以为企业在装配式建造过程中采用精益建造的新模式提供外部环境的支撑。将精益建造的思想与生产技术融入企业经营过程中，培养员工拥有精益建造的价值观，同时对员工进行精益生产技能培训和专业知识的普及，塑造企业管理层和员工对精益建造的文化认可。当装配式建筑企业拥有良好的内外部发展环境时，有利于实现精益建造管理，使装配式建筑技术获得更好的发展平台，有助于在企业环境逐步优化的同时促进装配式建筑可持续发展。
4.6 精益建造理论下装配式建筑实现可持续发展的优化路径
基于精益建造理论，装配式建筑对以上五个方面展开优化并实现可持续发展，从经营环境、社会认可、收益增加三个方面得到体现。首先，任何事物的产生与发展都源于市场需求，优化后的装配式建筑建造过程更加绿色低碳、省时省力、节约成本。装配式建筑外在环境与口碑的提升可以吸引更多的业主加盟，为其可持续发展带来契机。同时，行业中率先尝试装配式建筑并取得成功的企业也为其他企业对装配式建筑技术的采用起到了良好的示范作用，有助于提升装配式建筑的推广率。更进一步，装配式建筑本身在减少建筑垃圾、减少施工现场浪费、净化施工环境等方面的优点也增强了公众的好感度，使公众接受并愿意为装配式建筑买单。最后，通过精益建造技术的迭代更新，不断减少浪费、节约资源，缩减一切不产生效益的工序，创造最大化项目价值，实现环境效益、社会效益、经济效益的和谐统一，最终达到装配式建筑的可持续发展目标。
5 结语
由于成本、质量、施工技术等各方面的原因，装配式建筑时常被排除在项目建设方式的选择之外，但精益建造为装配式建筑在我国的推广带来了希望。文章分析精益建造、装配式建筑与可持续发展之间的关联性，阐述精益建造理论运用到装配式建筑中的适配性，通过扎根理论的层层编码，得到了精益建造影响装配式建筑可持续发展的五大因素，阐明各因素情境下装配式建筑实现可持续发展的优化路径，得出在生产效率、经济效益、实施方法、管理方式、企业环境的共同作用下实现装配式建筑可持续发展的故事线，为推动装配式建筑实现可持续发展提供了方向。
参考文献
[1] WEI PAN,HELEN GARMSTON.Compliance with building energy regulations for new-build dwellings[J].Energy,2012(1):11-22.
[2] CHEN Y.Sustainable development of prefabricated buildings from the perspective of green supply chain management[J].Conver ter,2021:37-44.
[3] SHUQUAN LI,XIUYU WU,YUAN ZHOU,etal.A study on the evaluation of implementation level of lean construction in two Chinese firms[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016(5):846-851.
[4] BABALOLA O,IBEM E,EZEM A I.Implementation of lean practices in the construction industry:A systematic review[J].Building&Environment,2019(148):34-43.
[5] 袁振民，张琦，常远，等.耦合协调度视角下装配式建筑精益施工能力与效益关系评估研究[J].系统工程理论与实践，2022(9):2540-2550.
[6] YUAN Z M,ZHANG Z Y,NI G D,etal.Cause analysis of hindering on-site lean construction for prefabricated buildings and corresponding organizational capability evaluation[J].Advances in Civil Engineering,2020(2):1-16.
[7] 周建晶.基于BIM的装配式建筑精益建造研究[J].建筑经济，2021(3):41-46.
[8] FERNG J,PRICE A D F.An exploration of the synergies between Six Sigma,total quality management,lean construction and sustainable construction[J].International Journal of Six Sigma and Competitive Advantage,2005(2):167-187.
[9] MATTHEWS J,PHUA F,PELLEW L,etal.Quality relationships:partnering in the construction supply chain[J].International Journal of Quality&Reliability Management,2000(4-5):493-510.
[10] 牛占文，褚菲，张洪亮.基于因子分析的生产过程维度下精益实施能力分析及评价研究[J].科学学与科学技术管理，2011(9):111-116.
[11] 陈玲燕.基于BIM的装配式建筑智慧建造可持续发展研究[J].中国建筑金属结构，2023(1):184-186.
[12] 李敏.基于WSR方法论的装配式装修推广影响因素研究[D].济南：山东建筑大学，2022.
[13] 张文龙，邱国林.装配式建筑可持续发展评价指标体系现状及展望[J].江西建材，2022(1):12-13.
[14] 江振松可持续建设视角下装配式建筑产业链形成机理及其发展机制研究[D].南昌:华东交通大学，2021.
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