淺析集成化建筑生產(chǎn)方式

邱玉磊

摘 要：汽車、造船和航天等制造業(yè)，由于利用集體的智慧及非層級(jí)化的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，形成了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)與高效，達(dá)到了產(chǎn)品的高品質(zhì)。相比之下，當(dāng)代建筑業(yè)卻仍然停留在19世紀(jì)的建造技術(shù)和模式中，無論是設(shè)計(jì)還是施工，都仍然還是一個(gè)線性的過程。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法制約了建筑業(yè)的發(fā)展。在此前提下，探索集成化建筑實(shí)施的可能性成為21世紀(jì)最前沿的課題之一。

關(guān)鍵詞：集成化；工業(yè)化；批量生產(chǎn)；并行式；短時(shí)高效

一、建造方式

（一）手工制造與機(jī)器制造

工程師們將全部精力都集中在建筑的目的性和經(jīng)濟(jì)性上。富有美感和創(chuàng)造性的建筑外觀和建筑方案，只有在經(jīng)濟(jì)成本和建造施工方式得到滿足之后才會(huì)加以考慮。他看到了建筑工業(yè)機(jī)械化大生產(chǎn)的巨大希望，尤其是在住房建造上，工業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)為住房這一社會(huì)問題提供了解決辦法，就像解決社會(huì)產(chǎn)品需求一樣。在他對(duì)鄉(xiāng)土建筑建造方式的憧憬中，一個(gè)建筑物的設(shè)計(jì)和施工是與這一建筑以外的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多因素結(jié)合在一起的。被當(dāng)作工業(yè)產(chǎn)品來生產(chǎn)的建筑，將自然而然地變成一種新建筑。諸多理論、實(shí)踐表明，建筑成為藝術(shù)品的途徑是借助于生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變。

（二）要整合，不要分離

現(xiàn)代主義所造成的最具毀滅性的后果，就是把設(shè)計(jì)者同建造者、建筑設(shè)計(jì)師和建筑承包商分離開來，不僅如此，它還把材料科學(xué)家從產(chǎn)品工程師中獨(dú)立出來。然而，汽車業(yè)、造船業(yè)和飛機(jī)制造業(yè)已經(jīng)形成了整合的工作模式，即把所有的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活動(dòng)整合到一起。在一些大型組織，尤其是日本和美國的一些大型跨國公司，設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門已經(jīng)不再作為一個(gè)獨(dú)立的職能部門而存在。設(shè)計(jì)者和制造者屬于同一個(gè)團(tuán)隊(duì)，共同解決問題，制造的流程也已經(jīng)不再完全是線性的了。制造者參與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師參與制造。從一開始組裝人員就與設(shè)計(jì)人員一起工作，制造成為設(shè)計(jì)過程中的一部分；而設(shè)計(jì)人員則可以畫出產(chǎn)品是怎樣制造還有組裝的順序以及節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。材料科學(xué)家與產(chǎn)品工程師、設(shè)計(jì)師直接對(duì)話，一起解決問題。所有相關(guān)專業(yè)的智慧匯聚在一起，形成靈感的集合；通過整合，可以發(fā)現(xiàn)單個(gè)專業(yè)內(nèi)部很難被發(fā)現(xiàn)的建造中可能會(huì)遇到的問題。

二、建造過程中的各個(gè)角色

（一）建筑師：首席建造師

如今，不再會(huì)有哪個(gè)建筑師認(rèn)為自己是首席建造師了。整個(gè)建造過程所包含的各種元素被分割、重組。而且這種分割重組在過去的幾個(gè)世紀(jì)已經(jīng)被制度化。這些制度包括各自分離的培養(yǎng)體系，獨(dú)立的教學(xué)計(jì)劃。各自獨(dú)立的執(zhí)業(yè)資格證和職業(yè)責(zé)任要求，以及各自獨(dú)立的專業(yè)機(jī)構(gòu)等（之前在國外很多著名大學(xué)建筑專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后就能拿到建筑師執(zhí)業(yè)資格證）。在發(fā)達(dá)社會(huì)大多數(shù)建筑材料的生產(chǎn)都已經(jīng)工業(yè)化，這就使得產(chǎn)品工程不再成為建筑師關(guān)注的要點(diǎn)。大多數(shù)建筑物不再只是一副簡單的、只具有單一用途的骨架與外殼，它變成了一部巨大而又復(fù)雜的機(jī)器，里面隱藏著數(shù)目眾多的設(shè)備系統(tǒng)。這些系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著控制建筑物內(nèi)部的環(huán)境以及把建筑物與外部世界聯(lián)系起來的職能。建筑要求控制，深入地控制。對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)這個(gè)構(gòu)思所需要的各種材料進(jìn)行控制。

現(xiàn)在，房屋應(yīng)該如何建造是由建造師來決定的，這里的建造包括建造的手段、方法和先后順序等，而這一切都會(huì)影響到建筑的外觀。究竟適用哪些建筑產(chǎn)品，是由產(chǎn)品工程師通過控制建筑材料市場(chǎng)來決定的；如何選用建筑產(chǎn)品的構(gòu)成成分和物理屬性是由材料科學(xué)家來決定的。在過去，首席建造師同時(shí)控制建筑材料、產(chǎn)品和建造方法，因而建造過程所包含的各種元素能夠做到緊密結(jié)合，甚至于天衣無縫。建筑物的建造過程正在發(fā)生改變。面對(duì)這種形勢(shì)，建筑師除了基于功能和場(chǎng)地條件進(jìn)行建筑構(gòu)思之外，還必須將興趣伸展到組裝、產(chǎn)品和材料等領(lǐng)域去。

（二）材料科學(xué)家：從目的出發(fā)而不是從造型出發(fā)

目前與以往任何時(shí)候相比，新材料的數(shù)量與類型都有了巨大的增長，研發(fā)的步伐持續(xù)加速。新的、完整的材料門類被開發(fā)出來：有機(jī)合成材料如凱夫拉（Kevlar）、高泰克斯（Gore-tex）、乙烯——四氟乙烯共聚體（ETFE）等；泡沫材料包括聚氨酯、金屬和許多新的膠粘劑；其他的門類也有了轉(zhuǎn)變和擴(kuò)展，如陶瓷，鋁和鈦等。通過對(duì)原來各種分開的材料進(jìn)行有目的的組合從而開發(fā)出合成材料，一個(gè)新的、巨大的天地浮現(xiàn)在我們面前：硬塑料、玻璃纖維聚合物、芳香尼龍聚合物或碳聚合物以及適于紡織的薄膜等。

材料科學(xué)家與產(chǎn)品工程師融入建筑設(shè)計(jì)的過程，將會(huì)成為一個(gè)開端，開啟對(duì)建筑材料進(jìn)行有目的的創(chuàng)新。雖然一些新材料已經(jīng)在建筑領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，但是大多數(shù)新材料技術(shù)卻還沒有滲透到目前的建設(shè)實(shí)踐中。造成這種狀況的最重要的原因是，從建筑師、承包商和產(chǎn)品工程師的角度，缺乏一種引導(dǎo)新材料應(yīng)用的長遠(yuǎn)眼光。

（三）產(chǎn)品工程師：建筑零部件的重新組裝

產(chǎn)品工程師探索、發(fā)掘材料的用途，將原來應(yīng)用于其他領(lǐng)域（如產(chǎn)品設(shè)計(jì)，造船，汽車生產(chǎn)以及飛機(jī)制造等）的材料引入建筑業(yè)，尋求它新的用途。這些工程師將許多零散的建筑材料變?yōu)橐粋€(gè)集成化的組件，這種集成化的組件具有多種功能，可以直接進(jìn)行最后的組裝。產(chǎn)品工程師是建筑師與建筑材料之間的紐帶。

產(chǎn)品工程師為一些公司研發(fā)建筑產(chǎn)品，由公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)和銷售。其需要將注意力集中到各元素的排列組合上，而不是僅僅關(guān)注單個(gè)的零部件或材料。

產(chǎn)品工程師一項(xiàng)新的、至關(guān)重要的責(zé)任，就是要開發(fā)出集成化的組件，如模塊（modules）、組塊（chunks）、大的區(qū)塊（block）等。這些組件將跨越原來彼此分離的材料和功能類別，將它們整合起來。

產(chǎn)品工程師可以領(lǐng)導(dǎo)編寫新的針對(duì)集成化組件而設(shè)計(jì)的建筑構(gòu)造說明。眾多的零部件將被集成為一個(gè)組件，我們需要為集成化組件提供新的目錄，這種分類系統(tǒng)要促進(jìn)而不是阻礙集成化。產(chǎn)品工程師需要進(jìn)行多學(xué)科的協(xié)同工作，才能將不同學(xué)科有效地集成。

（四）承包商：組裝工藝的復(fù)興

幾乎所有的工程承包商都僅僅扮演著一個(gè)“采購員”的角色，很少有承包商真正承擔(dān)施工任務(wù)。承包商的任務(wù)是采購各項(xiàng)分包工程的零部件，然后按照合同監(jiān)督完成。將來，承包商的工作范圍將介于產(chǎn)品工程師和建筑師之間。這兩者之間的連接處存在著工藝和質(zhì)量等工作內(nèi)容需要承包商來完成。作為集成者與組裝者，承包商負(fù)責(zé)將建筑物的各個(gè)零部件集中起來。而且，承包商會(huì)盡可能多地采用場(chǎng)外預(yù)制的組件，從而爭(zhēng)取盡可能地減少現(xiàn)場(chǎng)組裝的工作量。這些組件都是在專門進(jìn)行集成化組件裝配的工廠里完成的。從這個(gè)意義上來說，大的建筑承包商類似于初始設(shè)備制造商，尤其是汽車業(yè)的初始設(shè)備制造商。

那些大型承包商，類似于汽車業(yè)中的初始設(shè)備制造商，把所承接工程的大部分任務(wù)分包給其他的專業(yè)承包商或制造商。這些大型承包商已經(jīng)放棄了傳統(tǒng)的制作工藝，轉(zhuǎn)而依賴于現(xiàn)代的裝配流程。

比起汽車行業(yè)的初始設(shè)備制造商，建筑承包商、建筑師以及產(chǎn)品工程師仍然停留在19世紀(jì)。建筑物的施工建造方式還停留在汽車業(yè)未進(jìn)行大批量生產(chǎn)方式的水平，在施工現(xiàn)場(chǎng)將一個(gè)個(gè)的構(gòu)件進(jìn)行組裝。建筑業(yè)的革新在哪兒？為什么大部分構(gòu)件不能采用在工廠那種可控環(huán)境下生產(chǎn)出來的，那種集成化組件的形式？希望這種生產(chǎn)方式能夠成為一種標(biāo)準(zhǔn)，而不僅僅是只適用于汽車業(yè)的一個(gè)特例。希望建筑承包商能夠像初始設(shè)備制造商那樣，變成一個(gè)組裝者，從紛繁的事務(wù)中解脫出來，把更多的精力集中在質(zhì)量和速度上。

三、結(jié)語

參考汽車，船的建造過程和方法，工業(yè)制造業(yè)，大規(guī)模定制材料、部件，可以在保持高效的生產(chǎn)的同時(shí)使新的設(shè)備系統(tǒng)靈活地滿足不同對(duì)象的不同需要；而非線性并行的構(gòu)件預(yù)制裝配過程，可以對(duì)應(yīng)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的復(fù)雜系統(tǒng)，以及相應(yīng)的施工，通過預(yù)生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)裝配的技術(shù)和工藝，在更短的時(shí)間損耗內(nèi)、以更低的價(jià)格、獲取更高的回報(bào)。集成化的建筑生產(chǎn)方式將是大勢(shì)所趨。

（作者單位：江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院）