ارزیابی مبادلۀ زمان ـ هزینه به‌مثابۀ معیار تصمیم‌گیریِ به‌کارگیری سیستم‌های احداث صنعتی در پروژه‌های ساختمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی مدیریت پروژه و ساخت دانشکدۀ معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر ایران، تهران، ایران

2 دانشیار دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه هنر ایران، تهران، ایران

چکیده

اهدف و پیشینه: صنعت ساخت‌وساز دهه‌هاست با چالش‌هایی در حفظ سطوح بالای بهره‌وری، که عاملی حیاتی در رشد اقتصادی است و بر عملکرد و رقابت‌پذیری این حوزه در مقایسه با سایر صنایع تأثیر می‌گذارد، روبه‌روست و با ویژگی‌هایی مانند پیچیدگی، فقدان یکپارچگی زنجیرۀ تأمین، و وابستگی به روش‌های متداول مشخص می‌شود. پیاده‌سازی سیستماتیک اصول تولید، مانند پیش‌ساختگی، استانداردسازی، و اتوماسیون، راه حلی پیشنهادی است برای مشکل صنعتی‌سازی ساخت‌وساز. بااین‌حال، موانعی مانند هزینه‌های پیاده‌سازی در مسیر استفاده از سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی، توسعۀ این راه حل را کند کرده است. سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی اغلب با مفاهیم و اصطلاحاتی مانند احداث برون‌کارگاهی، احداث پیش‌ساخته، و احداث پودمان یک‌بُعدی، دوبُعدی، و سه‌بُعدی شناخته می‌شوند که به‌طور متناقض استفاده می‌شوند و نیاز به چارچوبی شفاف‌تر بر اساس این مشخصه‌ها و تأثیر آنها بر عملکرد پروژه احساس می‌شود. این مطالعه به بررسی پیامدهای زمان ـ هزینۀ مرتبط با سیستم‌های ساخت‌وساز، که نمایانگر سطوح متفاوتی از صنعتی‌سازی هستند، اختصاص دارد. در پژوهش حاضر هدف اصلی، توسعۀ یک معیار تصمیم‌گیری قوی برای پشتیبانی از انتخاب و به‌کارگیری این سیستم‌ها در بستر پروژه‌های ساختمانی است.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه ابتدا با استخراج تعاریف مفاهیم کلیدی ساخت‌وساز صنعتی (احداث برون‌کارگاهی، احداث پیش‌ساخته، و احداث پودمان یک‌بُعدی، دوبُعدی، و سه‌بُعدی) و ایجاد تمایز دقیق این مفاهیم از ادبیات، چارچوبی مبتنی بر این مشخصه‌ها و نه سیستم‌های مجزا، ایجاد می‌شود. در مرحلۀ بعد، با بررسی تفاوت‌های بین سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی و متداول در ادبیات، فهرستی از متغیرهای مؤثر بر مبادلۀ زمان ـ هزینۀ پروژه‌های ساختمانی که تحت تأثیر تغییر در سیستم ساخت‌وساز قرار می‌گیرند، تعریف می‌شود. سپس، با تحلیل مکانیسم تأثیر این متغیرها بر مبادلۀ زمان ـ هزینۀ پروژه، با توجه به مشخصه‌های صنعتی‌سازی یادشده، در یک شبکۀ علّیت، متغیرهای بنیادی مسئله شناسایی می‌شوند.
نتایج و جمع‌بندی: نتایج نشان می‌دهند که بهبود بهره‌وری مهم‌ترین مزیت سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی در تأثیر بر مبادلۀ زمان ـ هزینۀ پروژه‌های ساختمانی برجسته است. بر اساس این نتیجه‌محوری و رابطۀ بین هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم پروژه با زمان تکمیل پروژه، رویکردی برای مقایسۀ سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی و متداول از منظر مبادلۀ زمان ـ هزینه، به‌منزلۀ یک معیار تصمیم‌گیری، تعریف می‌شود. درحالی‌که سیستم‌های صنعتی پتانسیل بالایی برای افزایش بهره‌وری و کاهش مدت زمان پروژه دارند، از تحلیل سیستم‌های یادشده چنین برمی‌آید که هزینه به منزلۀ یک چالش قابل‌توجه در توسعۀ آنها باقی خواهد ماند. به‌نظر می‌رسد که بلوغ زنجیرۀ تأمین ساخت‌وسازْ یک عامل بنیادی مؤثر بر این چالش و پذیرش کلی صنعتی‌سازی ساخت‌وساز است. مقیاس پروژه نیز عامل مهمی در ارزیابی امکان‌سنجی اقتصادی در استفاده از سیستم‌های ساخت‌وساز صنعتی قلمداد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluating the Time-Cost Trade-off as A Decision-Making Criterion in Implementing Industrialised Construction Systems in Building Projects

نویسندگان [English]

  • Mehdi Nematollah-Zadeh 1
  • Behnod Barmayehvar 2
  • Mohammad hosein Mahmoudi sari 2
1 PhD Student of Project and Construction Management, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Art, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Art, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The construction industry has long struggled with maintaining high productivity levels compared to other sectors, hindered by inherent complexity, supply chain fragmentation, and reliance on traditional practices. Industrialisation, through systematic implementation of principles like prefabrication and automation, is proposed to address this. However, significant obstacles, particularly implementation costs, have impeded the widespread adoption of industrial construction systems. Various terms such as off-site construction, prefabrication, and dimensional classifications are used, often inconsistently, to describe aspects of these systems. This study investigates the time-cost implications associated with construction systems exhibiting varying levels of industrialisation. The core objective here is to develop a robust decision-making criterion to support the selection and application of these systems in specific construction project contexts.
 
Materials and Methods: The study first establishes a framework by carefully extracting and distinguishing the definitions of key industrial construction concepts (off-site construction, prefabrication, formwork/repetition, and construction dimensions) from the literature, treating them as characteristics rather than distinct systems. Subsequently, differences between industrial and conventional construction systems were explored to define a list of variables affecting the time-cost trade-off of construction projects that are influenced by the construction system employed. The impact mechanism of these variables on the time-cost trade-off, with respect to the defined industrialisation characteristics, is then analysed using a causal network to identify the fundamental variables of the problem.
 
Results and conclusion: The findings indicate that improving productivity stands out as the most significant advantage of industrial construction systems in affecting the time-cost trade-off of construction projects. Based on this central result and the relationship between direct/indirect project costs and project completion time, an approach is developed to compare industrial and conventional construction systems from the perspective of their time-cost trade-off, serving as a decision-making criterion. While industrial systems demonstrate strong potential for increased productivity and reduced project duration, the analysis suggests that cost remains a substantial challenge to their development. It appears that the maturity of the construction supply chain is a fundamental factor influencing this challenge and the overall adoption of construction industrialisation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Construction systems
  • Industrialisation
  • Productivity
  • Time-cost trade-off
  • Construction project management

مراجع

AbdulNabi, Mohamad and Islam H. El-adaway. “Modular Construction: Determining Decision-Making Factors and Future Research Needs”. Journal of Management in Engineering, vol. 36, no. 6 (Nov. 2020): 04020085. https://doi.org/10.1061/(asce)me.1943-5479.0000859.
Arashpour, Mehrdad, Ron Wakefield, Nick Blismas, and James Minas. “Optimization of Process Integration and Multi - Skilled Resource Utilization in Off-Site Construction”. Automation in Construction, vol. 50 (February 2015): 72-80.
Ballesteros-Pérez, Pablo. “Modelling the Boundaries of Project Fast-Tracking”. Automation in Construction, vol. 84 (December 2017): 231-241.
Bertram, Nick. et al. Modular Construction: From Projects to Products. McKinsey & Company, 2019.
Blismas, Nick, Christine Pasquire, and Alistair Gibb. “Benefit Evaluation for Off‐Site Production in Construction”. Construction Management and Economics, vol. 24, no. 2 (Feb. 2006): 121-130.
Copertari, Luis F. Time, Cost and Performance Tradeoffs in Project Management. McMaster University, 2002.
Costa, Sara, Maria Sameiro Carvalho, Carina Pimentel, and Claudia Duarte. “A Systematic Literature Review and Conceptual Framework of Construction Industrialization”. Journal of Construction Engineering and Management, vol. 149, no. 2 (February 2023).
Dinsmore, Paul C. “Boosting Productivity on Projects: Building up from the Basics”. PM Network, vol. 3, no. 7 (1989): 23-25.
Eriksen, Michael D. and Anthony W. Orlando. “Returns to Scale in Residential Construction: The Marginal Impact of Building Height”. Real Estate Economics, (Aug. 2021).
Goodier, Chris and Alistair Gibb. “Future Opportunities for Offsite in the UK”. Construction Management and Economics, vol. 25, no. 6 (June 2007): 585-595.
Gosling, Jonathan, Margherita Pero, Manuel Schoenwitz, Denis Towill, Roberto Cigolini. “Defining and Categorizing Modules in Building Projects: An International Perspective”. Journal of Construction Engineering and Management, vol. 142, no. 11 (November 2016): 04016062.
Gunawardena, Tharaka and Priyan Mendis. “Prefabricated Building Systems—Design and Construction”. Encyclopedia, vol. 2, no. 1 (January 2022): 70-95.
Kaming, Peter F., Paul O. Olomolaiye, Gary D. Holt and Frank C. Harris. “Factors Influencing Craftsmen’s Productivity in Indonesia”. International Journal of Project Management, vol. 15, no. 1 (February 1997): 21-30.
Kerzner, Harold. Project Management: A Systems Approach to Planning, Scheduling, and Controlling. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2017.
Krugman, Paul. Defining and Measuring Productivity. OECD, 1994.
Lawson, Mark, Ray Ogden, and Chris Goodier. Design in Modular Construction. Boca Ratón, Crc Press, 2014.
Lawson, R. Mark, Ray G. Ogden, and Rory Bergin. “Application of Modular Construction in High-Rise Buildings”. Journal of Architectural Engineering, vol. 18, no. 2 (June 2012): 148-154.
Lee, Jeonghoon, Moonseo Park, Hyun-Soo Lee, and Hosang Hyun. “Classification of Modular Building Construction Projects Based on Schedule-Driven Approach”. Journal of Construction Engineering and Management, vol. 145, no. 5 (May 2019): 04019031.
Lim, Robert Z.C., Daniel T.W. Looi, Hing‐Ho Tsang, John L. Wilson. “A Preliminary Design Tool for Volumetric Buildings”. The Structural Design of Tall and Special Buildings, vol. 31, no. 13 (May 2022).
Liu, Yang, Jianjun Dong, and Ling Shen. “A Conceptual Development Framework for Prefabricated Construction Supply Chain Management: An Integrated Overview”. Sustainability, vol. 12, no. 5 (March 2020): 1878.
Mao, Chao, Qiping Shen, Wei Pan, and Kunhui Ye. “Major Barriers to Off-Site Construction: The Developer’s Perspective in China”. Journal of Management in Engineering, vol. 31, no. 3 (May 2015): 04014043.
Mashaqbeh, Mohammad and Khaled El-Rayes. “Minimizing Transportation Cost of Prefabricated Modules in Modular Construction Projects”. Engineering, Construction and Architectural Management, vol. 29, no 10 (2022): 3847-3867.
Miller, T.D. and P.E.E. Pedersen. “Defining Modules, Modularity and Modularization: Evolution of the Concept in a Historical Perspective”. In Proc., 13th IPS Conf. Design for Integration in Manufacturing, 1998.
Pan, Wei. A Decision Support Tool for Optimising the Use of Offsite Technologies in Housebuilding. Repository: lboro.ac.uk, 1 Jan. 2006.
Pan, Wei and Robert Sidwell. “Demystifying the Cost Barriers to Offsite Construction in the UK”. Construction Management and Economics, vol. 29, no. 11, (November 2011): 1081-1099.
Schmid, Thomas, Carlo Testa, and Henry A. Frey. Systems Building: An International Survey of Methods. London: Pall Mall Press, 1969.
Sebestyén, G. “System in Construction”. Proceedings of 8Q Congress of CIB, Building Research World Wide, CIB/Norwegian Building Research Institute, 1980, 773-776.
Si, Tongguang, Hong Xian Li, Zhen Lei, Hexu Liu, and SangHyeok Han. “A Dynamic Just-In-Time Component Delivery Framework for Off-Site Construction”. Advances in Civil Engineering, vol. 2021, no. 15 (June 2021): 1-19.
Smith, Ryan E. and John D. Quale. Offsite Architecture: Constructing the Future. London, New York: Routledge, Taylor & Francis Group, 2017.
Tavares, Alice, Dina D’Ayala, Aníbal Costa, and Humberto Varum. “Construction Systems”, in Structural Rehabilitation of Old Buildings, Springer Berlin Heidelberg, 2013, 1-35.
Teicholz, Paul. “Labor-Productivity Declines in the Construction Industry: Causes and Remedies -- AECbytes Viewpoint”. Apr. 2004, 14. www.aecbytes.com/viewpoint/2004/issue_4.html.
Thai, Huu-Tai, Tuan Ngo, and Brian Uy. “A Review on Modular Construction for High-Rise Buildings”. Structures, vol. 28, (December 2020): 1265-1290.
Thurairajah, Niraj, Akila Rathnasinghe, Mehvish Ali, and Shashwat Shashwat. “Unexpected Challenges in the Modular Construction Implementation: Are UK Contractors Ready?”. Sustainability, vol. 15, no. 10 (2023): 8105.
Vereen, Stephanie C., William Rasdorf, and Joseph E. Hummer. “Development and Comparative Analysis of Construction Industry Labor Productivity Metrics”. Journal of Construction Engineering and Management, vol. 142, no. 7 (July 2016): 04016020.
Wang, Guangbin, Huan Liu, Heng Li, Xiaochun Luo, and Jiaxi Liu. “A Building Project-Based Industrialized Construction Maturity Model Involving Organizational Enablers: A Multi-Case Study in China”. Sustainability, vol. 12, no. 10 (May 2020): 4029.
Wang, Shu, Hengchun Zhang, Chan Wang, and Yuanyuan Wu. “Cost Analysis between Prefabricated Buildings and Traditional Buildings”. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 768, no. 31 (Mar. 2020): 052090.
Warzawski, A. “System Building - Education and Research”. Proceedings of 7 CIB Congress, 1977, 113-125.
Yang, Zhongze and Weisheng Lu. “Facility Layout Design for Modular Construction Manufacturing: A Comparison Based on Simulation and Optimization”. Automation in Construction, vol. 147 (Mar. 2023): 104713.
Zhang, Wei, Ming Wai Lee, Lara Jaillon, and Chi-Sun Poon. “The Hindrance to Using Prefabrication in Hong Kong’s Building Industry”. Journal of Cleaner Production, vol. 204 (Dec. 2018): 70-81. 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 25 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری: 03 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 21 شهریور 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار