《Developments in the Built Environment》：A public service platform for multi-stakeholder collaborative carbon emission management of buildings across the whole life cycle: a Design Science Research
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建筑全生命周期碳排放管理要求碳记录、管理决策和利益相关方责任在生命周期各阶段之间保持衔接。现有数字工具虽已推进了碳核算与追踪，但通常局限于特定阶段，且未能与维持利益相关方持续参与所需的制度安排充分整合。本研究探讨公共服务平台如何实现协同式全生命周期建筑碳排
建筑全生命周期碳排放管理要求碳记录、管理决策和利益相关方责任在生命周期各阶段之间保持衔接。现有数字工具虽已推进了碳核算与追踪，但通常局限于特定阶段，且未能与维持利益相关方持续参与所需的制度安排充分整合。本研究探讨公共服务平台如何实现协同式全生命周期建筑碳排放管理的可操作化。遵循设计科学研究（Design Science Research, DSR）方法，本研究结合文献综述、政策与行业分析以及三阶段专家参与，以推导设计目标并迭代开发与评估一个概念性人工制品（artefact）。最终形成的六维实施框架整合了信息系统支持、碳排放管理、数据核对与协调、利益相关方责任、平台治理和平台激励六个维度。通过形成性（formative）和总结性（summative）专家访谈的迭代优化与评估，该平台贡献了规范性设计知识，为组织建筑全生命周期碳排放管理这一社会-技术安排提供了可迁移的概念参考，并为原型开发与特定情境的实施奠定了基础。
**论文解读**
**一、研究背景与问题提出**
建筑领域是全球应对气候变化的关键领域。根据联合国环境规划署（UNEP）最新发布的《2024—2025年全球建筑与建造状况报告》，2023年该领域消耗了全球32%的能源并贡献了34%的全球CO
2排放。建筑相关碳排放贯穿从建材生产、施工、使用到报废的整个生命周期，涵盖隐含碳（embodied carbon）和运营碳（operational carbon），且两者之间常存在此消彼长的权衡关系，因此开展覆盖全生命周期的综合性碳排放管理而非仅关注孤立阶段，对于实现实质性减排至关重要。
当前已涌现出多种面向建筑碳排放管理的数字工具：在规划设计阶段，基于建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）和生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）的分析工具被广泛用于碳排放预测与低碳设计优化；在施工阶段，融合物联网（Internet of Things, IoT）、数字孪生（Digital Twins, DT）和BIM的系统实现了碳排放的动态时空追踪；在运营阶段，商业化的智能碳与能源管理解决方案已向终端用户推广。然而，尽管数字工具日益丰富，现有系统大多仍以评估为导向且局限于特定阶段，未能形成贯穿建筑全生命周期、连接目标设定、实施控制和跨阶段反馈的连续管理闭环。
更关键的是，各阶段之间存在碳排放数据不连续与性能偏差问题：设计阶段的脱碳决策往往基于对施工和运营影响的不完全理解，而下游出现的问题很少反馈至上游进行修正；由于缺乏具有约束力的监管要求，设计阶段的碳排放预测与竣工后的实测结果很少进行比对，偏差往往未被察觉，导致碳核算有流于形式的风险。这些阶段间的不连续性扩大了预测与实际碳排放之间的性能差距（performance gap），使全生命周期碳核算的可靠性受损，项目团队难以判断是否需要采取补救措施或调整合规方案，最终阻碍了建筑全生命周期碳排放管理的成功实施。此外，建筑行业还存在典型的正外部性问题：脱碳措施需要大量前期投入，而长期收益（如降低运营能耗、改善空气质量、增强气候韧性）主要归于居民、使用者或社会公众，若企业承担了成本却无法充分获取收益，便缺乏主动参与全生命周期碳排放管理的动力。
**二、研究内容与意义**
为应对上述挑战，研究人员采用设计科学研究方法论（Design Science Research, DSR），具体遵循Hevner的三周期视图（Three-Cycle View），通过关联性周期（relevance cycle）、严谨性周期（rigor cycle）和设计周期（design cycle）开展研究。在关联性周期中，研究人员通过文献综述、政策与行业分析以及2023年3月开展的两小时面对面焦点小组访谈，获取利益相关方对平台的详细期望，并定义了11项设计目标。在严谨性周期中，研究人员回顾了相关理论与先前研究以构建设计的知识基础。在设计周期中，平台经历了初始设计、形成性评估（2023年6月，12位专家参与的焦点小组访谈）和总结性评估（2025年9月至10月，四次一对一深度访谈及一次焦点小组讨论）的迭代开发与优化。
研究的核心成果是一个六维平台实施框架，包括：（1）信息系统维度，即三层功能架构；（2）碳排放管理维度，即跨阶段管理流程；（3）数据核对与协调维度，即四层数据协调模型；（4）利益相关方责任维度，即全生命周期角色与责任分配；（5）平台治理维度，即准公共服务定位与服务边界界定；（6）平台激励维度，即政府赋能合规辅助与市场联动价值实现双重路径。该平台贡献了可迁移的规范性设计知识，处于DSR贡献层级中的第二级——新兴设计理论（nascent design theory），为在不同地区和制度情境下组织建筑全生命周期碳排放管理提供了概念参考与实施基础。
**三、主要关键技术方法**
本研究采用设计科学研究方法，以Hevner三周期视图为指导框架。研究综合运用了文献综述、政策与行业分析以及三轮专家参与（包括焦点小组访谈和一对一深度访谈）。参与者通过目的性抽样选取，涵盖建筑碳排放、绿色建筑和信息技术领域的专业人士（样本分别来自2023年3月7人、2023年6月12人、2025年9—10月7人，主要来自中国建筑行业，集中于江苏省）。平台设计采用统一建模语言（Unified Modeling Language, UML）类图描述四层数据协调模型，并依据Venable等提出的FEDS评估框架区分形成性评估与总结性评估。创新生态系统理论被用作组织分析视角，新公共管理理论为平台的准公共服务定位提供了理论依据。
**四、主要研究结果**
**（一）六维平台实施框架的构建**
研究人员提出了一个整合六维度的实施框架：信息系统维度、碳排放管理维度、数据核对与协调维度、利益相关方责任维度、平台治理维度与平台激励维度。六个维度在分析层面相互区别，在操作层面相互依存——管理流程、信息系统功能和数据协调三者互为支撑，而利益相关方责任、治理安排与激励机制则为操作层面的运行提供制度保障。
**（二）信息系统维度——三层功能架构**
平台采用三层功能架构：第一层为共享碳管理模块，包含碳核算、排放因子管理、全生命周期数据存储、基线管理、偏差核对与协调、核查及绩效监管七项核心功能（C1–C7），不绑定于任何单一项目阶段；第二层为阶段导向应用与增值服务模块，包含六个阶段应用模块（A1–A6）和两个增值服务模块（V1–V2），作为不同阶段用户调用核心功能的接口；第三层为技术基础层，定义互操作性、可追溯性和平台安全所需的最低技术基础（T1–T4）。
**（三）碳排放管理维度——施工阶段管理用例**
研究人员以施工阶段为代表性场景展示了管理逻辑：平台不将现场实际数据与设计阶段生成的未分化全生命周期碳总量直接比对，而是提取存储的设计阶段全生命周期碳评估（Whole Life Carbon Assessment, WLCA）基线包，派生具有协调边界和对齐数据结构的施工控制基线，在同类可比基础上进行偏差核对与协调。实际施工记录按偏差来源和责任人分解，区分经批准的设计变更与不受控偏差，并将主要偏差驱动因素映射至相应纠正措施路径（材料替换、运输优化或施工工艺调整等）。竣工后，经验证的竣工记录作为更新的项目基准存档，从而将设计阶段预测、施工阶段控制和竣工后审查串联为一个可追溯的管理过程。
**（四）数据核对与协调维度——四层协调模型**
研究人员从概念设计角度引入四层数据协调模型：项目元素（Project Element）层为不同阶段记录提供持久锚点；标准化层（参考目录与边界剖面）统一项目身份、单位、分类和核算范围；核算与协调层（基线核算项与执行记录）保留原始计划和实际数据，协调链接（Reconciliation Link）记录匹配、标准化和比对方式；排放因子版本层保存每次计算所用的排放因子版本及选择依据。以现场采购的一批钢材为例，系统通过执行记录、边界剖面、因子应用记录和协调链接实现碳足迹的闭环追溯，清晰分离因材料替换、运输距离增加或超额损耗引起的碳偏差。
**（五）利益相关方责任维度**
平台明确界定了全生命周期六阶段中各利益相关方的责任与记录交接：材料生产商和供应商负责产品相关记录，设计团队负责设计假设与计算，承包商负责施工记录，设施运营商负责运营记录，拆除或回收承包商负责报废记录。记录准备与管理审批、独立审查相分离：业主或授权决策者批准项目目标、基线变更和纠正措施；认可第三方机构在需要独立核查时核验碳结果；主管当局在指定审查节点作出合规决定。阶段交接通过已接受或已核验的记录完成，前一阶段的接受输出成为下一阶段的参考基准。
**（六）平台治理维度——准公共服务定位**
依据新公共管理（New Public Management）理论，平台被定位为准公共服务平台（quasi-public service platform），而非纯公共服务系统或纯商业数字平台。研究人员构建了基于主要目的、系统运行必要性、治理与问责要求、资金与运营安排四个维度的服务边界澄清框架。第一层核心碳管理模块更适合公共服务或准公共服务形式；第二层阶段应用模块可理解为公共服务或准公共服务；而涉及高级监测和数字孪生数据采集的增值服务模块更适合准公共服务或商业服务形式。制度责任在主管当局、平台运营商、项目参与方、认可第三方机构和合格服务提供商五类主体间分离。
**（七）平台激励维度——双重激励路径**
平台支持两条相互关联的激励路径：一是政府赋能的合规辅助机制（Government-enabled compliance assistance），政府先向企业提供标准化方法、数字工具和报告模板等合规能力支持，再基于平台生成的证据实施差异化监管反馈，对可信参与者实行较轻监管，对高风险主体加强审查，这契合响应性监管理念；二是市场联动机制（Market-linked use of verified outputs），包括隐含碳导向的采购机制、碳价响应的运营与改造机制以及核查披露与绿色金融信号机制，将可追溯碳数据转化为绿色信贷评估、绿色债券报告和环境-社会-治理（Environmental, Social and Governance, ESG）披露中的可信依据。基于上述激励机制，平台将项目层面协作提升为更持久的制度安排，形成项目层与制度层双层协作生态系统。
**（八）平台评估结果**
形成性评估中，专家反馈被追溯组织至六个实施维度，并映射为最终设计的修改依据。总结性评估中，专家对DO2有效性（Effectiveness）在概念层面予以支持，尤其认可平台将碎片化的碳核算活动连接为连贯的全生命周期管理流程；DO5敏感性（Sensitivity）和DO6技术可行性（Technical Feasibility）仅获得部分支持，因为敏感信息保护与异构系统集成在缺乏原型测试的情况下无法充分评估。此外，总结性评估比较了纯公共服务模式、混合准公共服务模式和市场驱动商业模式三种平台定位，多数专家认为在当前中国背景下混合准公共服务模式是近中期最适宜的方案。
**五、讨论与研究结论**
与已有研究相比，本研究的主要贡献不在于引入全新的碳核算功能，而在于将碎片化的数字支持重组为一个连贯的全生命周期管理安排。现有基于LCA、BIM、区块链和数字孪生的工具多为功能特定、阶段特定或以评估为导向，而本平台明确围绕连接目标设定、实施控制、性能验证和跨阶段反馈的共享管理主干进行设计。同时，平台将碳管理嵌入更广泛的社会-技术安排中，通过整合合规辅助、标准化和激励相关接口，将正环境外部性转化为切实的私人收益，从而增强利益相关方参与动力。
本研究贡献了可迁移的设计知识：研究定位于DSR知识贡献框架中的“改进”（Improvement）象限，产出属于DSR贡献层级的第二级——新兴设计理论，涵盖构造、模型、方法和设计原则等形式化的设计知识组件。但需注意，部分设计要素仍具情境敏感性——研究的实证基础主要来自中国建筑行业（集中于江苏省），平台中治理、服务和激励安排在引入其他辖区时可能需要调整。例如，在有正式全生命周期碳报告要求的辖区，可嵌入更多强制性合规检查节点；而在以LEED为导向的市场环境中，同一分层架构可以用于自愿基准对比、供应商比较和信息披露。
本研究存在以下局限：人工制品仍为概念设计，尚未进入原型实现阶段。未来研究应：（1）推进统一建筑碳数据标准、接口协议和数据调用规则的开发，以及数据中间件或中台架构在支持跨阶段数据识别、传输、存储和复用方面的作用；（2）在使能条件明确后，从概念设计推进至原型开发、纵向测试和跨情境比较；（3）采用分阶段模块化试点策略，先在特定区域和用例中部署高价值入口功能，再纵向扩展至其余项目阶段和模块以验证闭环偏差反馈机制的可行性，随后横向拓展至更多项目类型、区域和用户群体。
研究结论如下：本研究通过遵循设计科学研究方法论，结合文献、政策和行业证据与三轮专家参与，开发并评估了一个建筑全生命周期碳排放管理的六维公共服务平台实施框架。该框架整合了信息系统支持、碳排放管理、数据核对与协调、利益相关方责任、平台治理和平台激励六个维度。其主要贡献在于展示了如何将碎片化的技术和制度要素组织为可实施的全生命周期管理安排。专家评估在概念层面支持了人工制品在连接以往分散的碳管理活动方面的有效性，但信息敏感性保护和技术可行性仅获部分支持，有待实现层面的进一步验证。
