基于CiteSpace的装配式建筑成本影响因素研究综述*

刘华 吴梦真

(西安建筑科技大学管理学院，陕西 西安 710311)

0 引言

从全生命周期视角分析，装配式建筑成本包括运行维护成本、处置成本和设计前准备、设计、生产、运输安装、施工等项目实施阶段所发生的建造成本[1]。目前，我国装配式建筑处于大发展时期，随着全产业链的基础条件逐步完备，装配式建筑产业化发展日趋成熟，推动着装配式建筑从“场”(现场)到“厂”(工厂)的转变。但是，高成本仍是制约装配式建筑开发的重要障碍[2]。研究显示，造价组成中单土建项目成本支出，装配式比现浇式建造高12.26%[2]。参建企业发展的核心是追求经济效益，而成本控制是提升经济效益的主要途径。基于此，装配式建筑成本成为研究热点。目前，缺乏对我国装配式建筑成本影响因素的系统性综述研究，也并未对学术研究中涉及的相应影响因素及其作用效果进行整体性归纳，因此，本文结合波特钻石模型理论对装配式建筑成本的内外部影响因素展开文献述评。

1 研究现状

1.1 装配式建筑成本问题研究现状

1.1.1 发文量趋势

本研究以CNKI数据库为数据源，以“装配式建筑”和“建筑成本”为关键词，对2016年1月—2023年5月的期刊文献进行检索，共检索到文献145篇。由于该关键词所检索得的期刊数量较少，不足以反映装配式建筑成本研究领域文献的全貌，本文适当扩大关键词范围，在上述检索结果的基础上，增加了在同时段内关键词为“装配式建筑”、主题为“装配式建筑”和“成本”的896篇期刊文献。用CiteSpace清洗数据，剔除两次检索中的重复文献，发现第二次检索结果涵盖第一次检索出的全部文献，侧面验证了第二次检索主题的有效性，故针对CNKI数据库中检索的896篇装配式建筑成本领域相关文献，借助CiteSpace软件以知识图谱形式分析国内外学者在该领域的研究现状。CNKI数据库检索信息见表1。

表1 CNKI数据库检索信息

对筛选所得的896篇相关文献按发文年度统计发文量，以分析总体发文趋势。2016—2023年装配式建筑成本发文量趋势图如图1所示。

图1 2016—2023年装配式建筑成本发文量趋势图

自1978年张琰[3]发表了我国装配式建筑成本领域的首篇文献，此后各年发文量均未突破个位数，直至2016年国家开始政策性推广装配式建筑，该领域发文量出现上浮，至今研究数量总体呈上升趋势，表明该领域研究热度持续升温。其中2016—2018年间发文量增长迅猛，近8年发文量排名前三位依次为2019年、2018年、2020年，发文量占比分别为19.0%、17.5%、17.5%。截至存稿日期，数据库中2023年5月的相关论文还未收录完整，因此图1只显示了截至2023年5月的统计数据。

1.1.2 研究热点演进的时序分析

装配式建筑成本领域基于关键词共现的时序知识图谱如图2所示，以Q值(Modularity)和S值(Silhouette)分别反映时序图聚类结构和效果，本文时序知识图谱Q值为0.512 3>0.3，S值为0.835 9>0.5，均超过标准值，故该时序图的聚类结构显著，聚类效果可以信服。综合关键词在各年的出现频数(由节点大小表示)及关键词间的联系(由连线表示)，得出装配式建筑成本知识域的关键词时序变化路径，即造价管理→预制构件→标准化→施工技术→数字化。

图2 装配式建筑成本领域基于关键词共现的时序知识图谱(截图)

1.1.3 关键词聚类分析

将关键词按相似程度聚类，相同颜色反映同一主题，呈现出装配式建筑成本研究领域的重点主题和研究特征，学者们多是采用仿真分析、演化博弈、ISM模型等定量分析方法，从成本对比、增量成本、成本控制等角度展开探究，目的是得出各影响因素的重要性排序，以提出降本增效的有效对策。2016—2023年装配式建筑成本研究领域的关键词聚类图如图3所示。

图3 2016—2023年装配式建筑成本研究领域的关键词聚类图

1.1.4 关键词突显分析

2016—2023年装配式建筑成本研究领域关键词突显图如图4所示，揭示出该领域的前沿热点变化情况。“经济性”这一关键词首次出现于2016年，即国家政策性推广装配式建筑的开局之年，直至2018年研究热度减退；“发展瓶颈”“钢结构”关键词分别于2017、2018年开始出现，均于2019年突显消失；近三年，“成本管控”这一关键词研究活跃度高，反映了现阶段项目参与各方对成本控制的实践需求。

图4 2016—2023年装配式建筑成本研究领域关键词突显图(截图)

1.1.5 研究作者及合作网络分析

2016—2023年装配式建筑成本研究作者合作共现图谱如图5所示。整个图谱网络分布较为零散，各节点间的连线不密集，说明该研究领域的学者间联系不紧密，且多为2～3人的小规模合作，少数学者长期保持独立研究，同该领域其他。第一作者发文数据量的统计结果显示，发文量前4位的作者分别是刘美霞(7篇)、陈伟(5篇)、叶浩文(5篇)，周冲(4篇)，是该领域的重要研究学者。通过对作者职业归类整理，发现他们多为建筑业从业人员，其中叶浩文和周冲来自同一科研团队，在该领域合作发文3篇，合作较为紧密。

图5 2016—2023年装配式建筑成本研究作者合作共现图谱

1.2 装配式建筑成本影响因素研究现状

1.2.1 关键词共现网络可视化分析

为进一步探究学者们对装配式建筑成本影响因素的研究现状，在上述装配式建筑成本研究文献的检索基础上，以主题为“装配式建筑”和“成本”、关键词为“影响因素”筛选出期刊文献，共计43篇。

现有研究多是从成本管理、PC构件、增量成本等内容上对装配式建筑成本影响因素进行探讨，讨论的重点是围绕成本控制提出对策。2016—2023年装配式建筑成本影响因素关键词共现图谱如图6所示。

图6 2016—2023年装配式建筑成本影响因素关键词共现图谱

1.2.2 关键词抽取与词频分析

采用CiteSpace软件计算装配式建筑成本影响因素相关文献中关键词共现频次，剔除共现频数少于2次的关键词，关键词共现频次表见表2。8个共现频次较高的关键词中，“成本”和“成本控制”的中介中心度较高，说明学者着重关注对成本控制措施的探讨。

表2 关键词共现频次表

1.2.3 发文期刊分布

现有文献所属期刊总体呈零散分布、集中化程度低，载文数量较多的期刊包括《建筑经济》《价值工程》《工程管理学报》等。期刊级别总体不高，共10篇文献发表于核心期刊，未见权威性的顶级期刊，反映出现有研究深度不足，在研究的宽度、广度及创新程度上有待提高。

2 装配式建筑成本影响因素的相关研究

基于上述对装配式建筑成本及其影响因素研究领域的现状分析，系统阅读装配式建筑成本影响因素典型性文献43篇，发现多数研究针对影响因素维度划分的理论视角与波特的钻石模型理论高度适配，相关文献与钻石模型理论的匹配如图7所示。经分析认为该匹配现象产生的原因在于，钻石模型理论在分析国家(或产业)竞争优势上有较强说服力[4]，而维持产业竞争优势的关键在于成本控制，这使得成本影响因素研究与钻石模型具有内在相通性。同时，基于钻石模型理论的要素划分方式能体现各因素作用方式的差异性，还能明确针对某一因素实施相应控制手段的主体，使参建者提前预测可能的成本增加风险，以缓解企业对于开展装配式建筑成本高昂的压力。因此，本文采用钻石模型作为整理分析装配式建筑成本影响因素的理论框架，总结各影响因素的作用特点，探究现有研究成果的现状和不足。

图7 相关文献与钻石模型理论的匹配

根据钻石模型理论，产业内部四要素(生产要素条件、需求条件、行业结构与同业竞争、相关及支持性产业的表现)及外部要素(政府与机遇)是决定一个国家或产业能否取得竞争优势的关键要素[5]。将归纳出的学界认可度较高的17个装配式建筑成本影响因素按钻石模型理论的要素定义进行归类，统计结果见表3。

表3 装配式建筑成本影响因素统计结果

2.1 内部影响因素的研究

2.1.1 生产要素条件维度

劳动力作为初级生产要素，在装配式建筑项目中的成本占部件生产成本的20%以上[6]，足以体现劳动力的合理使用对降本的重要性。一方面，由于现阶段工人的技术水平同装配式建筑操作工序的技能要求间存在矛盾[7]，工人难以适应装配式施工方式，劳动生产率维持在低水平；另一方面，工人受教育水平限制了其对信息技术的接受能力，故实施BIM平台进行协同管理的效果不理想[8]。

管理水平被普遍认为是高级生产要素，管理人员既需控制施工成本，又要立足于动态变化的施工现场，串联各工序，故管理水平的提高可保证各专业工种的协同工作效率[8]，而缺乏项目管理经验和不完善的管理制度将无法保证项目建设的正常进度[9]，最终导致建设成本的增加。李芊[10]认为，目前装配式建筑管理主要侧重于外围问题，忽视了核心流程的标准化管理，导致现阶段的管理体系难以满足装配式建筑全流程协同、一体化施工的建造要求。此外，多数管理人员未意识到装配式建筑与传统现浇建筑在管理流程、方式及内容等多方面存在差异[11]，传统管理模式不能满足装配式建造管理需求，这种管理方式上的不匹配会造成决策延误，甚至失误，造成成本增量。

综上，工人操作技能和管理水平等人才要素是影响项目正常运行的动力因素，以确保施工质量、安全、进度，进而实现降本优势，但现有研究重在探讨项目施工过程中的管理重要性，较少考虑设计阶段的协同管理因素对装配式建筑成本的影响程度。

2.1.2 需求条件维度

建筑业高质量发展要求建筑业工业化转型，而工厂批量化生产预制是建筑工业化实现的基础，促使预制率与装配率成为国家和行业的共同需求，也是各地对装配式建筑发展情况的重要考核指标。

部分学者认为预制率、装配率与施工成本变化值间存在“倒U型”关系[12-13]，以65%的装配率为拐点，当装配率在20%～65%时，与施工成本呈明显正相关；当装配率超过65%时，施工成本出现下降趋势。Lu[6]通过对比现浇和预制施工方式中各项成本，发现若将现浇件与预制件适当结合使用，人工成本可降低42.5%。学界普遍认同预制率与装配率是影响装配式建筑成本的深层导向因素[14]，与其他因素间有强联系和高依赖性，可通过影响施工进度、工期[15]，以减少负面影响或增强积极影响来控制项目经济性能。

在设计前期经方案比选，科学确定现浇构件和预制构件比例，是实现装配式建筑项目降本增效的重要一环。而现有研究止步于探究最优预制率，缺少在不同预制率与装配率情况下，对项目质量、成本、进度进行均衡分析，在加快项目进度和实现整体降本间寻求平衡点。

2.1.3 行业结构与同业竞争维度

就行业结构而言，目前，我国装配式建筑正处于起步探索阶段，产业链仍不完善，关联产业及资源无法有效整合，还未形成规模化的市场环境和成熟的产业链，造成了各环节的成本增加。由于装配式建筑推广度不高，构件用量不大，构件生产厂固定资产投入远大于流动成本[16]，无法形成规模效应，以使增量成本稳定在可控范围内，凸显装配式建筑降本优势。

在同业竞争中，建筑形式的差异性与规模适宜性是竞争优势的体现。但建筑形式复杂程度与构件生产难度、生产成本呈正相关[17]。复杂的建筑体型构造，意味着按标准化拆分构件的难度越大，使得拆分设计与构件加工设计等深化设计成本会进一步增加。李卫东等[7]认为，构件的标准化程度和建筑规模决定了构建生产的模板费，随着项目规模的增大，模板周转率提高，模板摊销费用就越低。此外，异形结构构件对模具和人工操作的精确度都有较高要求，目前标准构件生产效率约为1工日/m3；异型构件，生产效率为2工日/m3[18]，生产成本显著增加。

在探究建筑形式和规模这一因素时，现有文献多是对不同建筑形式或建造规模进行方案对比，经实证数据采集分析，证实了装配式建筑所带来的规模效益，以及建筑形式的选择对降本的重要性，但缺少对该因素与其他因素间关系结构、互动机制的探究。

2.1.4 相关与支持性产业维度

2.1.4.1 设计产业

设计阶段是装配式建筑项目的龙头，起着基础性、先导性作用，此阶段影响项目成本的因素众多，其中，PC构件设计及拆分的合理性和集成化设计水平[19]两个影响因素被学界广泛讨论。

在PC构件设计及拆分影响因素的研究中，张阳阳等[13]对比各因素的中心度，得出PC构件拆分的合理性对其他影响因素控制程度较高，且该因素稳定性差，是装配式建筑建造过程中急需关注的因素。一方面，PC构件拆分不合理，如构件拆分尺寸较大，会加大构件生产和运输的难度，从而增加建造成本[3，20]；另一方面，严格控制构件标准化种类，能减少生产过程中所需模具的种类和规格，增加模具的循环利用率，从而降低模具费[21-22]。

装配式建筑设计普遍先采用等同现浇方式设计施工图，后按构件的生产及装配要求进行构件拆分，这种逆向设计方式效率低、协同性差[23]。一方面，我国装配式建筑设计不够成熟，需要咨询经验丰富的国内外设计公司，造成设计咨询费增加[24]；另一方面，装配式建筑的容错能力低，在设计阶段需考虑模块吊装、运输等特性[25]，同时要求各专业参与协同设计，增加了设计阶段的成本和时间。

综上，在与设计产业协调过程中，关于PC构件设计及拆分的合理性，可通过构建精细化、标准化的构件库，采用“少规格，多组合”的拆分原则，达到规模化生产目的，实现经济效益。由于装配式建筑设计前置的特点，在设计阶段就需考虑生产、运输、施工等各环节的可操作性，集成化设计水平也是装配式建筑成本控制的重要因素之一，但该因素在现有文献中出现频次较低，学者对施工过程中的协同管理重要性达成共识，对于协同设计的影响关注较少。

2.1.4.2 生产运输产业

与构件生产运输产业相协调也是装配式建筑建造过程中不可缺少的一部分。构件需用量大的特点使得学界在进行成本控制研究时重点关注PC构件造价。Luyan等[26]认为，构件生产成本高的主要原因是其深化设计的不充分，深化设计方案将直接影响后续的生产、运输和施工[27]，例如在构件设计时未考虑预埋件或构件伸出钢筋在连接部位的空间关系，则会发生构件、管线、设备空间位置的碰撞，导致构件安装困难，甚至构件返工、报废。此外，PC构件的使用增加了注浆和坐浆费用，且PC构件和灌浆料成本较高，增加了分部分项工程费，进一步导致以分部分项工程费为计算基数的安全文明施工费和其他措施费增加[28]。

构件运输成本占构件总成本的11%[29]，部分学者基于实证数据得出，在建筑全生命周期内，运输距离、构件运输保护、车辆类型、二次搬运等是影响装配式建筑成本主要因素[30]；还有研究认为，运载方案的选择和对运输效率的把控可决定运输成本是否超支[31]，运载方案的选择直接影响构件运输成本[6]。一方面，目前构件生产厂数量和产能在区域布局上不合理，因此，难以将运距控制在最优范围之内[26]，长途运输易造成构件损毁，增大了构件运输费用；另一方面，构件运输过程的保险费、交易手续费、环境条件变化或其他不受控因素也会产生运输消耗费用[20]。

PC构件的安装是装配式建筑核心技术之一[32]，既需保证安装质量，又要考虑安装效率，安装质量决定是否返工，安装效率直接影响用工工日、机械台班及工期进度。Mao等[24]认为，构件安装成本、连接成本、内置装配和支撑成本等费用的控制不当导致装配式建筑成本较高；Hong等[32]通过建立协同效益分析框架，发现预制施工大量的额外成本产生于现场安装和组件等额外工程上，如水平运输和垂直吊装。

综上，与生产运输产业关联的因素在现有文献中出现频次均较高，多数学者认为该类因素具有显性特点，对装配式建筑成本的影响最为直接，如构件生产成本、构件运输及吊装等，在整个施工过程均涉及，若控制不当，可导致额外工作量及工程成本的增加。但现有文献多是在宏观层面指明可能存在的问题，较少针对某一因素提出微观操作层面的专业性建议。

2.2 外部影响因素的研究

政府与机遇等外部宏观环境既可调控市场和经济，又可直接对产业进行支持或限制。本文使用PEST分析工具对外部影响因素进行分析，从政策、经济、社会和技术4个方面进行归纳总结。

2.2.1 政策因素

政策条件、税收等因素会影响PC构件生产成本[20]。林彦[33]通过DEMATEL-ISM模型测度，得出国家相关政策和标准处于各因素中的较深层级，其对装配式建筑成本控制效果的影响程度通过作用于其他因素来体现；周景阳等[14]发现原材料价格上涨会使税费增加，间接使成本增加，另外，国家税率上涨，供应商会上调价格来获取经济利润，也使得成本增加；陈昱廷等[34]通过对比“营改增”前后装配式建筑工程造价增减情况，发现“营改增”后，由于可抵扣的增值税额度增加，建安工程费用会随预制率的增高而降低。

2.2.2 经济因素

经济环境变化是影响装配式建筑成本的表层因素。李丽红等[35]通过探讨人材机价格波动对典型预制构件造价的影响，得出在构件生产、运输和安装阶段，材料费、柴油价格波动和人工费对造价影响最大。随着新工艺、新技术的不断运用，我国在构件价格、计量规范和相关定额上的缺陷日益显露，难以满足实践中装配式建筑工程造价管理的需要[36]。在采购成本方面，由于材料、设备价格受市场供需影响，具有波动性，在不同时间节点对同一材料的采购价格有着一定的差异[20]，若项目所用主材为价格敏感性材料，则会造成采购成本的不确定性。

2.2.3 社会因素

传统认知观念使得人们更愿意信任和接受现浇式建筑，对装配式建筑的销售价格及安全质量等存在顾虑，在一定程度上限制了装配式建筑的推广。罗艺鑫等[37]研究得出，影响装配式建筑采纳意愿的主要因素为意识转变因子，即消费者对装配式建筑的认知和需求会直接影响其购买意愿，进而影响利益相关方对是否采纳装配式建筑的决策。传统思维转型困难使得装配式模式停留在理论层面，难以实现规模性发展[38]，导致目前装配式建筑的市场接受程度较低。构件生产厂数量不足、分布较广，难以实现构件的批量化生产[39]，低产量的构件生产需求无法享受费用摊销后的红利，造成了构件生产成本的居高不下。

2.2.4 信息技术因素

信息技术应用贯穿于装配式建筑全生命周期。在国外，一些创新技术，例如：预制混凝土建筑施工参数三维建模、利用射频识别技术和全球定位系统在预制堆场进行跟踪定位[40]等，这些创新性信息技术的应用能缓解建筑工业化模拟的复杂性和动态性，降低成本。国外的装配式建筑通过将建筑信息建模(BIM)和传感和跟踪技术集成，从而提高各专业协作效率[41]。Li等[42]引入BIM和VE来控制和管理项目成本，发现其有助于修改设计和成本数据等提取信息，且可节省10%的项目成本和持续时间。而我国的BIM技术难以执行更高层次的模块化项目，项目绩效难以实现[38]。

综上所述，在装配式建筑成本的外部影响因素中，政策因素具有深层导向作用，通过影响市场规模、行业标准和规范等因素间接控制成本；而经济因素属于表层因素，直接影响人工费、材料费、机械费、管理费等成本费用；社会、信息技术因素属于动力因素，促进装配式建筑的推广，有助于各利益相关者在全生命周期内实现协同管理、高效施工，发挥装配式建筑降本优势。

3 结语

本文从科学计量的角度出发，采用CiteSpace软件对研究装配式建筑成本研究领域文献的关键词聚类分析，结合文献进行总结后，分别从设计、技术、管理3个内部因素及政治、经济、社会和信息技术4个外部因素，对装配式建筑成本的影响因素进行总结，发现经济因素、工人技能水平、构件运输、存储及安装等是对装配式建筑成本产生直接作用的表层因素，政策因素、设计因素等对装配式建筑成本有深层导向作用。现有研究仍有以下三点不足：

(1)在涉及的因素中，现有研究对内部影响因素的探讨较多，对于经济政策、材料市场价格等外部影响因素的研究较少。此外，就管理因素而言，现有研究重在探讨项目施工过程中的管理重要性，较少考虑设计阶段各专业的协同管理对装配式建筑成本的影响程度。

(2)在研究方法上，已有研究既有定性探讨，又有定量分析，主要采用的研究方法包括结构方程模型、结构层次分析法和熵值法等，大多通过问卷、访谈的形式收集专家意见，对于各影响因素的打分具有主观性；或是选取某一具体案例实证分析，但根据项目所在地政策、参建单位BIM运用程度及协同度等具体情况的不同，所获数据不具有普适性，故不同文献得出的影响因素重要程度有所差异。

(3)在作者分布上，多是同机构、同行业的作者合作发文，未有学校教授与建筑业从业者的合作交流。在研究内容上，现有研究大多是对各影响因素的重要性程度排序，未考虑各因素间可能存在的相互作用。在研究目的上，多是针对关键因素提出经验性建议，较少从操作层面提出具体的专业性建议，也未有研究对建议的实施效果进行验证。

装配式建筑的建造是一个复杂的系统工程，其中影响成本的因素很多，各因素间可能存在相互作用，未来研究可考虑因素间的相互影响。国内在对装配式建筑成本影响因素研究时，大多数选择项目生命周期中多阶段的影响因素作为研究对象，缺少对某一因素的深入研究。对于研究方法，未来可考虑使用不同地区的多案例进行实证，使研究结果具有普适性。对于作者分布，未来可进行作者群之间、跨行业、跨机构之间的合作交流，为装配式建筑成本影响因素的研究提供更为丰富的理论参考。未来还可多探索外部影响因素的作用，对内部影响因素分类别进行细化研究，且多考虑因素间相互影响作用，提出实用性控制手段。