基于霍尔三维结构的装配式建筑精益成本管理研究

王晓燕 林 涛

（中国十七冶集团有限公司工程设计分公司， 安徽 马鞍山 243000）

传统现浇混凝土的施工方式存在施工噪音大、环境污染严重、施工周期长、设备利用率地等缺点，已无法满足可持续发展的要求。2017 年3 月住建部发布了《“十三五”装配式建筑行动方案》，提出改善当前困境的方式是走建筑工业化道路——大力推广装配式建筑。此后，国务院、住建部和各地陆续发布多条推广装配式建筑相关政策及法律法规，装配式建筑在我国发展前景可期。

与传统施工工艺相比，装配式建筑项目的整体成本仍然偏高，这也成为了制约装配式建筑在我国发展的一个重要因素。因此，对装配式建筑项目的成本进行分析，探究降低成本的方法，对推进装配式建筑在我国的发展具有重要意义。目前，已有许多学者对装配式建筑的成本进行研究，赵亮等[1]从装配式建筑成本影响因素角度进行分析，针对设计因素、管理因素、技术因素和政策因素四个方面的成本管理提出了建议；王颖等[2]以某实际住宅楼为研究对象，对比分析了传统建造施工方式和装配式建筑施工方式的成本差异，针对装配式建筑成本较高的阶段，提出了相应的建议；陈艳等[3]则建立了装配式建筑成本控制的系统动力学模型，利用VENSIM 软件进行仿真分析，探究影响成本因素之间存在的关系，并给予了相关建议；常春光等[4]则认为装配式建筑的构件生产阶段成本是其影响整体成本最重要的阶段，因此对于构件生产阶段的构件加工图设计、模具设计、模具生产及使用、构件现场生产等角度归纳成本高的原因，并提出了相关控制措施。

通过大量的文献梳理可以发现，现有文献主要从宏观上针对目前阶段我国装配式建筑成本较高的原因进行探究，缺乏理论支撑与微观层面的具体措施建议。因此本研究基于霍尔三维模型，从时间角度、知识角度和逻辑角度探究装配式建筑成本构成及管控方法。

1 装配式建筑的成本构成、霍尔三维结构理论与精益成本管理思想

1.1 装配式建筑的成本构成

装配式建筑成本指的是在装配式建筑工程项目生命周期内涉及的全部费用，按照工程项目的时间阶段可以分为以下四类：规划设计成本、建造生产成本、仓储物流成本、施工安装成本。因此，对这些过程进行精益管理是降低装配式建筑成本的关键。各阶段装配式建筑成本构成见图1。

1.2 霍尔三维结构理论

图1 装配式建筑项目成本构成

二十世纪六十年代，美国系统工程专家霍尔（A. D.Hall） 提出了一种三维空间结构的理论方法，该方法旨在解决某些大型复杂项目规划、组织、协调等管理问题。霍尔三维结构理论将系统工程研究的对象根据不同阶段、所用知识和逻辑方法分为知识维、时间维和逻辑维。运用相关专业知识，为求解大型复杂项目提供了有效的分析工具。刘畅等[5]分析了PPP 项目存在的风险及其特征,探究了社会资本在PPP项目风险管理中的研究现状。利用霍尔三维结构模型知识，从时间维度、知识维度和逻辑维度三个方面，构建了PPP 项目风险集成框架；刘娟[6]针对某炼化建设项目管理存在的问题，开展了霍尔三维结构的项目进度影响因素分析，提出了基于霍尔模型的进度控制措施。

1.3 精益成本管理思想

与传统建筑工程项目成本管理方法相比，精益管理更注重项目全过程的成本管理，因此使用精益管理的思想进行成本管理更为全面。精益成本管理在建设工程项目的招标、设计、施工、物流等多个方面进行研究，针对各阶段影响成本的因素进行分析，进而提出针对性的成本管理方法，从而达到提高效率，降低成本的目的。

2 霍尔三维结构模型的构建与分析

依据霍尔三维结构理论，本文构建的装配式建筑精益成本管理霍尔三维结构模型如图2 所示。

图2 精益成本管理霍尔三维结构模型图

2.1 时间维度

1） 规划设计阶段成本管理，装配式建筑项目成本构成的开始阶段是规划设计阶段，通常情况下在此阶段应加强前期工作，根据相关知识与法规做出规划与设计，以求用最小的投资获得最大收益。根据精益成本管理思想在深化设计时提出以下两点方法：方法一是推行并行设计，在装配式建筑规划设计阶段，让各阶段相关主体派出技术人员共同参与。方法二是基于BIM 的精细化管理，各专业协同作业；运用BIM 技术查找疏漏，进行碰撞检查，有利于降低由设计变更产生的成本[7]；利用BIM 技术搭建的信息平台，建立标准构件族库，实现标准化设计，减少了后期设计成本[8]。

2） 建造生产阶段成本管理，生产阶段的成本是装配式建筑生命周期成本中占比最大的部分。装配式预制构件在生产阶段运用以下精益成本管理方法：方法一是实行标准化生产，指的是搜集生产信息、确保原材料供应、根据构件信息库中的信息进行标准化量产。方法二是进行精益供应链管理，建立BIM 原材料供应信息共享平台。

3） 仓储运输阶段成本管理，仓储运输阶段的成本管理主要通过实行准时制生产和加强构件运输保护来实现。实行准时制生产，主要指是合理规划预制构件的生产与完成时间，对一次性完成的产量进行把控，从而有效利用储存空间，降低库存成本。加强构件运输保护指的是预制构件在工厂完成生产后由物流运输至施工现场，对出场装车阶段、运输阶段进行严苛的质量把关，降低二次修复成本。

4） 施工装配阶段成本管理，装配式预制构件运输至施工现场后就要进行组装，在这个阶段需要对施工现场进行有序管理，组织协调各项施工信息，确保正常作业[9]。基于精益管理方法对施工装配阶段的成本管理提出以下方法：方法一进行5S 现场施工管理，这种方法对装配式建筑项目现场管理非常高效，通过将各方面信息进行整合进行同步把控。方法二制定合理预制吊装计划，装配式预制构件运输至施工现场，应及时进行组装，否则会占用现场场地，增加现场储存成本。5S 现场管理方法在装配式建筑项目施工装配阶段的应用如表1。

表1 5S 管理在装配式建筑现场的做法

2.2 逻辑维度

逻辑维指的是在时间维的每个阶段中索要执行的工作内容都应遵循的思维程序，也就是指精益管理思想进行成本管理的每个阶段应有的思维过程。运用系统工程思想解决工程项目问题时，逻辑维度一般可分为以下几个步骤，如表2 所示。

表2 逻辑维度的步骤

2.3 知识维度

装配式建筑精益管理的知识维度主要包括项目知识、财务知识、法律知识和管理知识。项目知识指的是要熟悉配式建筑项目的设计、生产、运输及装配阶段的流程。财务知识指的是探讨装配式建筑项目各阶段的成本构成，分析影响成本的主要因素，从微观角度和宏观角度分析成本管理的内容，协调各参与主体的利益关系。法律知识指的是装配式建筑工程项目的生命周期中，从招标阶段到项目完工阶段，要规避各种法律风险。管理知识指的要灵活运用精益管理理论，包括精益价值管理理论和精益管理特点。

3 基于霍尔三维结构的装配式建筑精益成本管理模型

3.1 装配式建筑项目成本管理霍尔三维结构模型的活动矩阵

霍尔三维结构模型通过将时间维、逻辑维与知识维的有效结合，可能清楚的洞悉空间中某一点状态，并有针对性的研究成本管理模式与方法。三维结构模型还可以选取其中两个维度简化为二维平面结构，能够更加直观的了解两个维度不同节点之间的联系。根据矩阵理论，选取时间维和逻辑维两个维度，将这两个维度交叉形成的平面以m*n 各元素构成的矩阵呈现：

运用系统工程理论知识，将装配式建筑生命周期内时间维的4 个阶段与逻辑维的7 个步骤组合，构成了28 个元素的各阶段下装配式建筑精益成本管理活动矩阵，如表3 所示，其中aij（i=1，2，…，5；j=1，2，3，…，7） 表示精益成本管理在各阶段的具体活动。

3.2 基于霍尔三维结构的装配式建筑成本管理模型

基于以上霍尔三维结构从时间维、逻辑维、知识维三个维度对装配式建筑工程项目的成本管理思路，将各要素有机结合，构建相应装配式建筑项目精益成本管理模型，如图3所示。

表3 装配式建筑精益成本管理活动矩阵

图3 装配式建筑项目精益成本管理模型图

从图3 可以看出，装配式建筑项目涉及参与主体多，具有复杂不确定性的特点，随着装配时间生命周期内各阶段的推进，成本管理工作的主体及对象也相应发生了改变，因而需要更丰富广阔的知识支撑。精益成本管理思想通过知识维和时间维将各分散的阶段紧密联系到一起，逻辑维贯穿于装配式建筑工程项目的各个阶段，针对不同时间维的成本管理对象，结合各个阶段的参与主体，循环使用7 个逻辑步骤，不断分解细化成本管理目标与操作，以达到对整体成本管控的目标。

4 结语

与传统施工工艺相比，装配式建筑项目的整体成本仍然偏高，这也成为了制约装配式建筑在我国发展的一个重要因素。本文通过从时间维、逻辑维、知识维三个维度建立霍尔三维结构装配式建筑成本管理模型，搭建了精益成本管理模式，从装配式建筑设计规划、建造生产、仓储运输、施工装配阶段提出了成本管理措施，以期能够有效降低装配式建筑成本。