装配式建造过程返工风险管理体系研究

沈楷程，李小冬，曹新颖，张智慧

（1. 清华大学 建设管理系，北京 100084；2. 海南大学 工程管理系，海南 海口 570228，E-mail：cxynews@outlook.com）

装配式建筑将建筑的部分或全部的部品构件转移到工厂内预制，然后在现场施工过程中进行组装[1]。与传统的现浇建造模式相比，装配式建造可以同时进行构件生产和现场施工工作，具有提高建造效率、提升质量均好性、缩短工期、降低成本等方面的优势[2，3]。然而，目前我国装配式建筑的优势还不显著，其并行工作的依赖关系较多，且影响强度大，一旦上游工作信息发生变化，就会引起下游工作的返工，或者下游工作信息变化，造成与之并行的上游工作返工[4，5]。在确定返工和风险定义的基础上[6~8]，本文认为返工风险为在建造过程中，由于自身或其他过程的管理、技术、信息等原因需要重新执行某项过程所带来的影响的不确定性，其影响越大，说明返工风险越大。

目前关于返工因素和影响的研究比较多[9，10]，却鲜有对返工风险管理体系的研究，关于风险管理体系的研究也主要在金融、石油、IT等行业[11，12]，而装配式建造不同于这些行业，其具有工程和工业化的特点。在实践中，装配式建造沿用以往的项目管理经验，被动地处理返工事件，缺乏体系化管理，缺少提前识别和评估返工风险的方法，各责任主体之间的关系不明确，缺少统一的协作平台及时监控和处理，导致成本上升、工期延误。返工作为装配式建造过程中重要的管理问题之一，会给整个项目带来不必要的损失，构建装配式建造过程返工风险管理体系有利于管理人员提高对项目建造的总体掌控能力，提高项目管理的系统性和科学性。

1 构建原则与维度

1.1 原则

管理体系是一个涉及多方面的系统，包括环境、过程、主体等各方面的因素，这些因素相互联系形成一个有机的整体。装配式建造全过程返工风险管理体系构建原则主要有以下几点：

（1）系统性。装配式建造过程是一个系统的过程，其返工风险管理体系作为一个系统应具有动态稳定的要素构成，并且能够适应变化、不断改进。返工风险管理体系也应该是多层次的结构，内部各独立的子系统相互联系形成一个有机的整体。

（2）目标性。返工风险管理是基于一个明确的管理目标，并从管理目标出发，对建造过程的返工风险进行评估、应对和监控。

（3）过程性。装配式建造是以过程为单位进行管理，每一个过程都会涉及各方面的因素，因此返工风险管理应面向建造过程；并且返工风险管理也应该按照一定的管理过程进行。

（4）组织性。装配式建造过程是由人来管理，应从责任主体的角度来管理建造过程的返工风险。

1.2 维度

美国 COSO委员会[13]提出了COSO风险管理框架作为一个概念性指南提供理论指导，并且与不同领域的理论相结合并得到改进[14]。基于装配式建造的特点，本文认为装配式建造返工风险管理主体是供应链上的利益相关者；管理目标就是降低返工风险，减少损失；管理过程就是风险的管理过程，如图1所示。

（1）目标维度。目标是建造管理的方向，工程项目管理的三大目标是质量、成本和工期，引起返工问题的根本原因就是工程质量没有达到要求，其产生的影响就是增加返工成本和工期。在建设过程中发现质量问题需要返工，增加了不必要的成本和工期，因此返工风险管理目标就是要控制质量，减少不必要的成本和工期。

图1 装配式建造返工风险管理体系维度

（2）主体维度。装配式建造的各个过程由各利益相关者协同参与，并且各利益相关者之间存在着复杂的网络关系。返工风险需要有一个合理、稳定的组织结构来运行返工风险管理体系（见图2）。各专业部门的管理人员需要承担起返工风险的最终责任，制定预防返工风险的措施方案，定期检查返工风险因素，及时解决返工事件并更新返工记录，确保项目具有足够的人力、物力、信息、技术来有效识别、应对、监控返工风险。除了管理组织内部的返工风险，各专业部门之间也要加强沟通，尤其是在设计阶段需要统筹各专业需求，生产和施工阶段相辅相成也需要互相监督以及时发现问题。

图2 返工风险管理主体维度

（3）过程维度。过程维度是按照常规的风险管理的过程实施，包括风险评估、应对和监控等。风险评估确定返工的风险水平；风险应对是根据评估结果采取风险自留、转移、降低等策略来处理返工风险；风险监控是监控已有的返工风险因素，通过评估其发展变化及时做出预防控制措施。

（4）外部环境。返工风险管理的外部环境是项目建造的外部宏观环境，主要包括规章制度和标准，是项目建造过程合规性的重要基础。外部环境是建造管理的重要前提，在此环境下项目才能有理有据地开展，满足外部环境要求可以降低一部分不确定性，减少返工风险。目前装配式建造的标准规范还不完善，尤其标准化、一体化与用户多样化的需求无法平衡。

（5）内部环境。内部环境要求各主体明确返工风险管理的责任，统一管理目标和战略，各主体之间互相监督协作，各主体内部也要形成有效的管理监督环境。内部环境的监督就是跟踪返工因素，提供应对返工发生的时机和依据，及时反馈、调整和改进。返工风险监控分为对各工作的监控和各专业部门之间的监督两部分，如图3所示。结合管理组织职能的安排，部门内部做好工作监控，各部门之间做好相互监督沟通，确保生产规范性和有效性，形成一个全面、循环的风险监控过程。

图3 内部环境监督

2 返工风险管理体系框架构建

精益建造要求以最少的资源消耗、成本和时间来获得最大价值的新型管理模式，该理论认为非增值的活动属于“浪费”，包括返工浪费。精益建造的目标就是满足客户需求，持续改善消除浪费，最大化价值，实现建造过程最优[15，116]。装配式建造作为建筑与制造业的结合，精益建造的理念在装配式建造中发挥很大作用。精益建造理论提出了精益项目交付体系，强调各主体共同参与，通过控制管理生产过程和工作结构输出有价值的产品[17]。本文基于建造过程，通过改进精益项目交付体系，构建适用于装配式建造风险管理的体系框架。根据返工风险管理体系多个维度的分析和构建原则，本文构建装配式建造过程返工风险管理体系如图4所示。

图4 装配式建造返工风险管理体系框架

装配式建造返工风险管理体系主要包括建造的过程、责任主体和返工风险管理模块，明确返工风险管理目标，在内外管理环境下各主体通过信息平台对返工风险进行监控，并对返工事件采取应对方案。从装配式建造各利益相关者之间的责任和联系的角度看，在政策标准的外部环境下，为实现提高质量、减少返工成本和工期的目标，各参与主体需要对建造全过程进行返工风险监控，各部门之间相互监督，通过管理措施和事后处理并学习的方式来解决返工问题，降低返工风险。装配式建造返工风险管理体系针对装配式建造全过程涉及的参与主体，精益建造理念使得每个部门内部优化生产质量，各部门之间协调整合、相互监督，最终实现产品价值最大化，减少返工浪费，发挥精益建造的真正效果。整个体系框架分为以下3个层次：

（1）管理对象。本文针对装配式建造全过程进行返工风险管理，所以管理对象为整个建造过程，包括设计、生产、施工装配等，相应的由各个主体部门分别管理不同阶段建造过程。

（2）管理支撑。装配式建造的组织结构和职能应与返工风险管理配套，各主体之间需要信息平台支撑协同管理。信息平台应具备信息集成的特点，并且具备通信交流、信息存储与获取、信息发布、多专业整合、模拟仿真等基本功能[18]。

（3）管理过程。返工风险管理在风险识别的基础上，按照一般风险管理的过程，对返工风险进行详细的评估并采取应对措施，同时对返工因素进行监控，最后通过学习完善返工风险管理。

3 返工风险管理过程

3.1 返工风险评估

风险评估一般包括定量分析和定性分析两种方法，定量分析基于实际数据，其结果较准确，但是数据比较难获取；定性分析操作较容易，但是结果会因为经验偏差而产生误差。结合装配式建造的特点，很多因素无法用具体数据来描述，更多基于经验来判断，因此，考虑方法的复杂程度和研究的需求，本文采用模糊综合评价法。

首先确定风险标准判断集为V={很低，较低，一般，较高，很高}，而返工风险因素集为A={a1，a2，…，an}。专家对各因素进行打分，得到模糊矩阵U，各因素的权重为W，则综合评价为B=W×U，通过归一化可以得到整个建造过程的返工风险总体评价B’。总体评价得到的是判断集中的每个标准的占比，最后通过加权平均来确定其风险水平，其中判断风险水平的等级为 A=[0.8，1]，B=[0.6，0.8），C=[0.4，0.6），D=[0.2，0.4），E=[0，0.2）。A 级表示返工风险水平很高，是急需处理和监控的对象，B级表示风险水平较高，C级表示风险水平一般，D级表示风险水平较低，E级表示风险水平很低，对整个建造过程基本没有影响。

本文的对象是装配式建造过程，所以设建造过程集A={a1，a2，…，an}中的某个过程ai得到的评价由很低到很高依次占比为ui1，ui2，ui3，ui4，ui5，则可以得到模糊矩阵如下：

各因素得到的权重为 W={w1，w2，…，wn}，则综合评价B如下所示，再通过归一化处理得到B'。

3.2 返工风险应对

各主体针对返工风险水平，制定合理的应对方案。在应对返工风险的过程中，首先要确定应对策略，主要包括降低、转移、回避、自留和预防等[19]。降低是通过采取措施来降低风险的概率和影响；转移是通过转移或分担一部分风险给其他主体；回避是通过退出风险较大的活动来避免与之相联系的风险；自留是通过自身的能力来承担风险，不采取前面的任何措施；预防是风险较低的情况下可以自身处理并采取预防措施进一步降低返工风险。选择这些应对策略的标准就是要看风险水平是否超出了可接受水平范围，如果超出，则项目有无法避免的损失，应该立即停止或取消项目，即回避策略。如果在可接受水平之内，并且风险水平一般或较大，则可以采取控制措施来降低返工风险的发生或影响；如果返工风险水平很大，主体本身不具有应对此所分担的风险的能力，可以将风险转移给其他主体；如果风险水平较低，则可以选择自留策略。

确定返工风险应对策略之后，就要制定详细的应对方案。应对方案应该包括对返工风险的描述，得到评估结果；然后，针对每项返工风险提出应对策略和相应措施，并明确责任主体；确定返工风险处理完成的标准，并对处理结果进行评价；最后，对已识别的返工风险采取应急计划，一旦发生返工可以及时采取应对措施。

返工风险应对需要在建造过程中做好灵活应变的措施，如果建造过程中发生了未预料到的返工事件，已有的应对方案不足以解决该问题，并且会带来很大的影响，此时需要进行重新评估返工风险，制定新的风险应对方案。

3.3 返工风险监控与学习

返工风险监控是对整个过程的控制监督和返工风险发展的掌握，保证返工风险管理达到要求。返工风险监控主要分为事前、事中和事后监控。

（1）事前监控。这是为了预防返工事件的发生而提前做的准备，通过一定手段来预防已有的返工因素，提高产品质量。生产管理理论[20]将影响质量的因素分为人工、材料、机械、工艺和环境五大方面，是保证质量的关键。返工的根本原因是质量没有达到要求，解决返工的最终目标也是为了项目符合预期的质量目标。基于此理论，返工风险事前监控应从这五个方面进行管理。一是人工，管理人员监督管理不当和工人素质不高会造成返工，所以管理人员和工人的数量、管理人员的管理水平、工人的技术水平等是关键；二是材料，装配式建造生产的预制构件比一般的现浇构件要厚一些，结构要求更高，并且构件内部有各种预埋件，现场安装还需要一些特殊的连接材料，事前要对所需的材料进行严格的控制；三是机械，装配式建造对机械设备的依赖性比较大，比如养护设备、运输设备等，现场则对塔吊的要求比较高，所以事前控制要选择合适的机械，合理安排机械的使用；四是工艺，主要是建造过程中所采用的技术方法，构件生产和安装工艺因构件的特点而不同，大量复杂的技术和不确定性也增加了返工的风险，所以需要对特定技术进行研究，确保各项工艺能满足生产需求，可以通过实验检测各项工艺的生产水平；五是环境，装配式建造将一部分构件生产活动转移到工厂，减少了工作环境对生产的影响，现场场地规划也会对吊装产生影响，所以需要严格控制构件堆放时间，详细规划平面布置图，明确塔吊和构件堆放位置。

（2）事中监控。实时控制返工风险应对的情况，监控应对措施是否按照计划实施，是否达到预期的效果，责任主体是否明确，是否需要重新采取制定新的应对方案，实时分析返工风险的发展变化，记录风险中已发生、正在发生和未发生的状态，及时采取措施分析其发展趋势。

（3）事后监控。对应对方案的实施效果进行评价，以免某些风险未完全消除而再次发生返工，从而带来二次损失，需要及时更新方案，制定更有效的应对措施。

事后对风险应对的评价和新风险的处理其实也是学习的过程，通过学习将新的返工问题和措施分别加入返工因素和方案中，针对未消除的返工风险提出改进方案，提升返工风险管理能力（见图5）。

图5 返工风险学习

4 案例分析

案例以北京某保障房项目公租房地块为原型，通过调研访谈确定了项目的建造过程。

4.1 风险评估及应对

根据上述返工风险评估的方法，本文对项目的41个建造过程从返工频率、成本和工期3个维度进行评估，案例的建造过程返工频率的整体风险水平为D级（较低），返工成本和工期的风险水平为C级（一般），说明整体的返工风险水平在可接受范围内，可以进一步分析每个建造过程的风险水平。根据上述的返工风险评估，在总体返工风险可接受的情况下具体分析每个建造过程的返工风险，并提出相应的应对策略，如表1所示。

表1 案例应对策略

4.2 返工风险监控与学习

本文从人工、材料、机械、工艺和环境对项目案例的事前监控进行分析。

（1）人工。由于产能不足，构件厂管理人员和工人都比较少，基本一条流水线就1~2个管理人员，产业工人平均在150人次。该项目现场共有管理人员61人，平均从业年限为6~10年，并且通过项目优化人才培养机制，开展多途径培养模式。然而项目缺少对工人的培训，除了灌浆工人要求持证上岗，其余工人基本是由老带新，导致了工人操作不规范、态度不认真等问题。

（2）材料。材料进场有严格的验收制度构件验收要求首件验收和首段验收，并且每次验收的时间也比较长。整体看来构件验收合格率大概为90%，构件厂的材料验收合格率在95%左右。

（3）机械。现场机械主要是塔吊，平面布置和塔吊规格基本满足吊装范围和构件吊装重量。构件厂的机械设备比较多，包括厂内的起重机、叉车、电动平板运输车、混凝土罐车等，以及厂外的汽车吊、运输车等，再加上全自动构件生产线，这些机械能够满足构件生产需求。

（4）工艺。构件装配结合了产业化工艺和传统工艺，现场还强化了结构验收流程。构件厂有较丰富的生产研发经验，有着独特创新的工艺技术。

（5）环境。构件厂生产构件基本都在室内进行，受环境的影响比较小，但是由于场地限制，生产完的构件都会堆放在室外。构件倒运、堆放、运输的次数比较少，减少了构件破损的风险，但是堆放时间比较长。现场从场地大小、车辆运输等要求优化了场地布置方案。

事中监控是项目建造过程中最普遍的做法，在返工事件发生时各主体能够及时采取相应的应对措施，并监督整个建造过程，处理效率比较高。

项目的返工风险事后监控比较弱，事件处理完就不再关注，直到下一个类似的问题出现。项目负责人会定期汇报总结，但是没有明确的书面报告并定期更新应对方案，不会共享总结和方案，都是各自发现问题各自解决，也不会主动监控未知返工风险来采取预防措施。

4.3 案例返工风险管理方案

整体来看，整个项目提出了一些创新的施工方案，但是缺少详细的文件记录，被动地解决问题，并且管理措施准备不到位，缺少完善的返工处理方案。根据返工风险分析，本文提出了相应的改进方案，如图6所示。

图6 返工风险管理方案

首先整个项目团队需要建立一个综合的信息平台促进各主体协同管理。其次，项目需要增加管理人员和工人以提高产能和验收进度，加强对工人的系统培训和管理，合理安排构件进场，减少构件堆放时间和倒运次数，尽量做到即送即用。最后，针对各阶段的返工问题，项目负责人应建立完善的解决方案，并且通过信息平台共享交流，学习新问题并改进解决方案，在处理和学习的过程中提高解决效率。在此基础上，返工风险管理体系可以指导责任主体参与装配式建造的规范管理，整个项目可以集中优势资源，提高实施效率，降低返工风险。

5 结语

本文基于风险管理理论和精益建造理论，通过改进精益项目交付体系，从管理对象、管理过程和管理支撑3个层次构建了装配式建造返工风险管理体系。该管理体系分别从装配式建造全过程、管理目标、内外环境、主体、返工风险评估、应对、监控、学习等方面进行分析，要求事前对人工、材料、机械、工艺、环境5个方面来监控风险，事后对发生的返工事件及时做出有效的应对措施，学习新的返工问题并改进方案，并共享给其他主体。目前关于装配式建造的研究主要集中于技术的研发与应用，缺乏全过程的管理控制体系。本文构建的管理体系明确了返工风险管理目标，以精益建造的思想减少返工浪费，实现产品价值最大化。该体系作为各责任主体管理装配式建造项目的参考，有助于指导装配式建造全过程的规范管理。