摘 要：随着建筑行业面临工业化、城市化和现代化的挑战，传统建筑方式的转型已经迫在眉睫。通过分析智能建造技术在装配式建筑中的应用，从而探究其对装配式建筑全寿命周期的各个阶段成本控制的影响。通过数据分析和案例分析，对智能建造技术在装配式建筑的应用过程中各个阶段成本的影响进行研究，并提出了成本控制的方法和措施。

   关键词：智能建造；装配式建筑；成本控制；全寿命周期成本

   0 引言

   当今，我国工业化、城市化发展迅速，传统建筑在面对应国民的住房需要时已经显露疲乏之态。因此国家目前大力推广高效率、高质量的装配式建筑。为了推动装配式建筑的发展，我国在“十四五”规划中明确提出了装配式建筑发展的有关目标[1]，并出台了一系列政策措施，如《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》等，此番政策的发布，为装配式建筑的发展提供了政策支持和市场激励。

   1 研究意义

   本研究将智能建造与装配式建筑相结合，推动建筑技术、管理科学与信息技术的交叉融合，为建筑学科的发展提供新的理论视角和研究领域。其成果可直接应用于装配式建筑项目管理实践中，为建筑企业控制施工成本、提升项目经济效益提供指导，推动建筑行业的高质量发展。并且，通过研究智能建造技术在装配式建筑中的应用，可激发行业内对新技术的探索和应用，加速技术创新的步伐。同时，该研究成果有助于降低装配式建筑的造价成本，提高项目的整体经济效益。

   2 相关概念简介

   2.1 智能建造

   智能建造是将物联网、大数据、BIM等信息技术应用在设计、施工、运营维护三个阶段，实现全产业链数据集成[2]，并且在建造过程中，以更少的人员参与，实现更安全、更高效的建造方式。

   2.2 装配式建筑

   装配式建筑是一种在工厂中就将项目所需的结构件设计、生产出来，然后再运输到施工现场，通过类似“搭积木”的方式组装而成的建筑[3]。在全球范围内，许多国家也在积极推广装配式建筑，以应对建筑业面临的挑战。与此同时，装配式建筑在我国得到了政策的大力支持，被视为建筑行业转型和升级的重要方向[4]。

   2.3 成本控制

   针对于建筑项目中的成本控制而言，其概念是指在建筑项目的全寿命周期中以减少工程造价为目标，通过一系列管理活动以及控制措施，使得工程总造价控制在计划范围内的管理活动。

   3 国内外研究现状

   3.1 国外研究现状

   在国外研究现状的探讨中，我们可以看到智能建造技术正逐渐成为建筑行业的一个重要发展方向。从Hyuna Kang团队的人本效率提升[5]，到Sitsofe Kwame Yevu团队的数字孪生技术在预制供应链管理中的应用[6]，再到Igor Shufrin对3D打印技术在材料利用和施工时间上的优化[7]，这些研究无一不表明智能建造技术在提升效率、降低成本方面的巨大潜力。

   总结来说，这些先进的智能建造技术不仅能够提高建筑生产过程中的效率，而且还能够显著降低成本。随着全球对可持续发展和环境保护意识的增强，智能建造技术在装配式建筑领域的应用研究必将继续深化，为建筑行业带来革命性的变革。

   3.2 国内研究现状

   国内学者在将智能建造技术引入装配式建筑以实现成本控制方面的研究也有一定的成果。张嘉鑫团队利用BIM技术，将预制结构件进行拆分设计，掌握了预制结构件的生产以及施工的精确管理[8]。胡鸿飞运用系统动力学分析了供应链中影响信息传递效率的因素，从而提出了优化改进的建议[9]。张丰茹从工程总承包的角度出发去探究了装配式建筑的集成管理体系[10]。

   从国内学者研究的内容上可以看出，大多数学者都认为运用智能技术是推进装配式建筑发展的一个重要因素，也是装配式建筑“降本增效”的一个重要方法，但是绝大多数学者对于成本的分析，仅仅是基于施工阶段的分析，而对于装配式建筑全寿命周期内的成本控制研究相对较少。

   4 装配式建筑成本构成分析

   本文将从装配式建筑的全寿命周期角度入手，对装配式建筑的成本构成进行分析。

   4.1 装配式建筑成本计算公式

   装配式建筑的全寿命周期包括以下几个部分，如图1所示。

 

图1 装配式建筑全寿命周期组成

   装配式建筑的全寿命周期成本（LCC）可以表示为：

   LCC=DC+PC+TC+CC+OMC+DRC

   其中：LCC=DC+PC+TC+CC+OMC+DRC

   装配式建筑全寿命周期成本组成如表1所示。

表1 装配式建筑全寿命周期成本组成表

   这些成本共同构成了装配式建筑项目的初始建设成本，是项目总成本的一个重要组成部分。

   4.2 综合评估

   通过分析装配式建筑的各个阶段成本的组成要素可以发现，装配式建筑在初始投资成本上可能略高于传统建筑，但整体成本在长期的运营维护中会低于传统式建筑。因此，在推广装配式建筑时，应充分考虑其全寿命周期成本优势，制定合理的政策和措施以降低初始投资成本并提高其市场竞争力。

   5 智能建造技术对装配式建筑的成本影响分析

   为了进一步探究智能建造技术对装配式建筑的成本影响分析，本文先采用了层次分析法将智能建造技术的影响进行量化分析，然后运用具体的案例进一步说明其影响力。

   5.1 层次分析法

   层次分析法的基本原理是将多目标决策问题看作一个系统，通过对目标构成的要素进行分解，从而形成一个复合的分析方法。

   5.1.1 构建判断矩阵

   构建一个带有上述成本要素的判断矩阵（如表2所示），邀请5名相关人士为矩阵进行独立的评价打分。评分标准为：智能建造对于各个成本要素的影响程度分为5个档次，分别为一般影响、稍微影响、较强影响、强烈影响、极端影响，量化值分别为1、3、5、7、9，2、4、6、8这四个量化值为两相邻判断值，然后将分值进行比较得出量化值。

表2 判断矩阵

   RI的参考值如下，计算CR，当CR值小于0.1时，通常认为认为一致性检验通过，其公式见式（7），然后利用方根法进行权重计算。计算步骤如下：

   计算矩阵中的行积和，其公式见式（2）

    

   计算特征向量，其公式见式（3）：

    

   将特征向量归一化得出权重，其公式见式（4）：

    

   进行一致性检验来判断权重是否合理，其公式见式（5）：

    

   计算CI值，其公式见式（6）：

    

   随即一致性指标查询如表3所示。

表3 RI（随即一致性指标查询表）[13]

   5.1.2 量化分析

   根据上述公式，可以知道各个专家对于上述成本要素的影响评分如图2所示。

图2 成本要素的影响评分表

   5.1.3 一致性检验

   一次性检验结果如表4所示。

表4 一次性检验结果表

   取平均值后可知专家们普遍认为智能建造对成本要素的影响评分如图3所示。

图3 智能建造对成本要素的影响评分图

   5.1.4 小结

   通过层次分析法可以分析出，将智能建造技术应用于装配式建筑的项目中，对于装配式建筑的成本有着不同程度的影响，其中对设计成本的影响是12.58%，对生产成本的影响是13.89%，对运输成本的影响是12.64%，对施工成本的影响是26.93%，对运营维护成本的影响是21.03%，对拆除回收成本的影响是12.92%。

   5.2 案例分析法

   5.2.1 案例简况

   以北京某安置房为例，其工程概况如表5所示。

表5 工程概况

   5.2.2 技术应用

   项目充分利用BIM技术进行全生命周期管理，从设计、施工到运维阶段都实现了信息的集成和共享。BIM技术帮助项目实现了碰撞检查、进度模拟、材料统计等功能，大大提高了管理效率和施工精度。

   5.2.3 成本分析

   设计阶段成本：在该阶段，此项目通过BIM平台将结构件所需结构件进行标准化的设计和制造，减少了模板成本和返修费。

   在模板成本中，结构件成本占比20%，模板成本占结构件成本的8%，其种类从38种减少到了26种，优化了31.58%。减少设计成本：

   DC=164347051×20%×31.58%=830412.78元

   在返修费中，预制结构件的返修率降低2%，预制结构件有10480.302m2，制造成本为3934.03元/m3。减少生产成本：

   PC=10480.302×3934.03×2%=824597.03元

   施工阶段成本：在该阶段中，运输费为每次250元/m3，平均每次运输预制结构件体积为68.4m3，运用BIM进行运输模拟，使得每车装载量从12个变为18个，降低了运输次数9次，因此减少运输成本：

   TC=9×68.4m3×250元/m3=153900元

   此外，塔吊租赁费用为58667.66元/日，工期从450天降低到了445天，因此减少了施工成本：

   CC=58667.66×(450-445)=293338.3元

   保修阶段成本：在该阶段中，项目总工期缩短了15天，占总工期（750天）的2%。管理费占总造价的2.8%，因此节约运营维护成本：

   OMC=4601717.43×15÷750=92034.35元

   综上，总共降低成本为（其中拆除回收成本暂不考虑）：

   LCC=DC+PC+TC+CC+OMC=2194282.46元

   6 结语

   6.1 结论

   通过分析智能建造技术在装配式建筑中的应用，并分析了其对全寿命周期中各个阶段成本的影响。研究结果表明，智能建造技术能够有效降低装配式建筑的全寿命周期成本，提升建筑质量和施工效率。其成果如下：

  （1）成本要素分析：通过对装配式建筑全寿命周期成本的分析，明确了整个全寿命周期中分为了三大类阶段，以及六个成本要素。

  （2）智能建造技术影响：智能建造技术在装配式建筑中的应对各个成本要素产生了不同程度的影响。其中，对施工成本的影响最为显著，其次是运营维护成本。

  （3）成本控制方法：首先，通过标准化的设计减少了预制结构件和模板的种类，降低设计和生产成本。其次，优化施工流程，缩短建造工期，提高施工精度，降低了施工阶段的成本。最后，通过BIM技术，可对保修阶段进行模拟控制。

   6.2 对未来的展望

  在国家大力支持以及智能技术迅速发展的背景下，智能建造技术在装配式建筑中的应用一定会得到更广泛的应用。以下是一些展望：

  （1）技术提升：随着各种专业技术的融合，智能建造技术必定会更加成熟，在装配式建筑中的应用将会更广泛、更高效。

  （2）成本降低：当智能建造技术提升之后，带来的是更加高效的建造效率，也就能进一步降低装配式建筑的成本。

  （3）政策支持：政府将继续出台相关政策，鼓励智能建造技术的研发和应用，推动装配式建筑的发展[15]。

  （4）产业链协同：可加强上下游产业链的协同合作，形成完整的智能建造产业链，提升整个行业的竞争力。

  （5）人才培养：加强智能建造相关人才的培养，为行业发展提供人才支持。

综上所述，智能建造技术在装配式建筑中的应用前景广阔，将为建筑行业带来革命性的变化，推动行业的可持续发展。

 

   参考文献：

   [1]住房和城乡建设部. “十四五”建筑业发展规划[EB/OL]. (2022-01-19)[2024-09-29].https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-01/27/content_5670687.htm

   [2]胡作琛.幕墙智能建造平台研究与应用[D].青岛理工大学,2019.DOI:10.27263/d.cnki.gqudc.2019.000262.

   [3]谢俊燕.基于精益建造的T装配式混凝土建筑项目实施效率评价研究[D].江西理工大学,2022.DOI:10.27176/d.cnki.gnfyc.2022.000182.

   [4]马霖.浅谈装配式建筑技术[J].智能城市,2019,5(16):30-31.DOI:10.19301/j.cnki.zncs.2019.16.014.

   [5]Kang H, Kim H, Hong J, et al. Human-centered intelligent construction for sustainable cities[J]. Automation in Construction, 2024, 168: 105788.

   [6]Yevu S K,/8 Owusu E K, Chan A P C, et al. Digital twin-enabled prefabrication supply chain for smart construction and carbon emissions evaluation in building projects[J]. Journal of Building Engineering, 2023: 107598.

   [7]Shufrin I, Pasternak E, Dyskin A. Environmentally Friendly Smart Construction—Review of Recent Developments and Opportunities[J]. Applied Sciences, 2023, 13(23): 12891.

   [8]张嘉鑫, 曹子涵, 于文飞, 霍彦祺, 周晖, 宋雪峰. 装配式建筑智能创新研究[J]. 土木工程, 2024, 13(9): 1667-1677.

   [9]胡鸿飞.装配式建筑供应链信息传递效率影响因素及提升策略研究[D].北方工业大学,2024.DOI:10.26926/d.cnki.gbfgu.2024.000709.

   [10]张丰茹.基于工程总承包模式的装配式建筑集成管理体系研究[D].郑州大学,2022.DOI:10.27466/d.cnki.gzzdu.2022.003832.

   [11]李晓莲,王鑫,吕向明.智慧城市建设中装配式建筑的发展及应用[J].建材与装饰,2019,(13):155-156.

   [12]何为,喻文振,王浩,等.水电站重大件多式联运路径优化方法[J].人民长江,2022,53(12):137-144.DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.12.021.

   [13]陈庆峰,李承军,贾尚昆,等.基于AHP理论的上行开采可行性分析[J].煤矿安全,2012,43(07):175-179.DOI:10.13347/j.cnki.mkaq.2012.07.042.

   [14]杨亚楠.基于BIM技术的装配式建筑全寿命周期成本控制研究[D].重庆交通大学,2021.DOI:10.27671/d.cnki.gcjtc.2021.000055.

   [15]崔博宁.产业链视角下装配式住宅综合效益评价研究[D].中国矿业大学,2021.DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2021.003331.