加速的建筑工業(yè)化

■ 本刊記者 葉昌元

未來(lái)城鄉(xiāng)

加速的建筑工業(yè)化

■ 本刊記者 葉昌元

建筑工業(yè)化說(shuō)起來(lái)并不新鮮，有好幾千年歷史了。秦磚漢瓦難道不是在工廠—窯廠里生產(chǎn)出來(lái)的嗎？只不過(guò)工業(yè)化率不高，在施工現(xiàn)場(chǎng)還有大量的鋪砌工作。再說(shuō)，古代的磚瓦建筑也未普及，農(nóng)舍中就有大量的夯土墻、茅草屋頂?shù)取?/p>

現(xiàn)代的建筑工業(yè)化在施工現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量大為減少的同時(shí)，還要增加信息化、智能化、自動(dòng)化。施工圖除了要指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安裝外，還要向上游的生產(chǎn)環(huán)節(jié)延伸，指導(dǎo)工廠制作。

建筑施工的全自動(dòng)化已露端倪

上世紀(jì) 80 年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）已在我國(guó)萌芽，到了 90 年代已普遍推行：工程設(shè)計(jì)人員甩掉了圖板、計(jì)算器，把繁重的繪圖、計(jì)算任務(wù)交給了計(jì)算機(jī)，把更多的精力花在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、建筑創(chuàng)作上。當(dāng)時(shí)，技術(shù)人員開(kāi)始憧憬：計(jì)算機(jī)輔助施工（CAC）、計(jì)算機(jī)輔助管理（CAM）也將呼之欲出，這類事情指日可待，比如：在工地上，電腦指揮數(shù)控機(jī)床，完成鋼筋加工；在設(shè)計(jì)圖與施工圖完成后，電腦直接打出工程量清單、構(gòu)件清單。

遺憾的是，由于科技水平之外的各種原因，CAC、CAM沒(méi)有像CAD一樣迅速推廣應(yīng)用。

上海張江高新區(qū)用 3D 打印機(jī)打印出來(lái)的混凝土構(gòu)件樣板?！坝湍庇没厥盏慕ㄖ瞥?/p>

美國(guó)明尼蘇達(dá)州一個(gè)承包商用3D打印機(jī)打印中世紀(jì)城堡。就這么個(gè)小城堡還是打印與裝配相結(jié)合的產(chǎn)物。下圖是分別打印的構(gòu)件

這時(shí)候，3D 打印卻橫空出世。應(yīng)該說(shuō)，它是 CAD、CAC、CAM的綜合產(chǎn)物，是高新技術(shù)的集成，是建筑施工自動(dòng)化的小高潮。3D打印建筑從一誕生就受到廣泛關(guān)注，就是因?yàn)樽屓藗兏Q測(cè)到建筑業(yè)的未來(lái)。

但是，3D 打印的局限性也是明顯的：一是由于“打印機(jī)”自身的體量有限，只能打印小型建筑、模型、用具或工藝品等，不可能建造大型建筑；二是對(duì)“油墨”的要求苛刻，只能是混凝土、樹(shù)脂一類的可塑性物質(zhì)。

因此，至少?gòu)哪壳皝?lái)說(shuō)，3D打印還處于“觀賞”階段，并未撼動(dòng)建筑業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)、施工方式。

計(jì)算機(jī)輔助管理的應(yīng)用

如果說(shuō)3D打印對(duì)應(yīng)的是物質(zhì)波動(dòng)說(shuō)—物質(zhì)連續(xù)不可分，裝配式建筑對(duì)應(yīng)的是物質(zhì)粒子說(shuō)—物質(zhì)可分?？此仆耆煌耐緩?，但3D打印對(duì)于裝配式仍有很強(qiáng)的借鑒意義，那就是“想清楚了再表達(dá)”—想，就是做好設(shè)計(jì)、施工和管理的軟件；表達(dá)，就是施工方式。

當(dāng)一座裝配式建筑的施工圖確定后，應(yīng)該說(shuō)，這座建筑的所有構(gòu)件，包括其種類、數(shù)量、規(guī)格、材質(zhì)也都確定下來(lái)了；構(gòu)件生產(chǎn)的順序也同時(shí)確定—先生產(chǎn)一層的還是先生產(chǎn)二層的，先生產(chǎn)柱還是先生產(chǎn)梁。然后，電腦生成任務(wù)單，交給各生產(chǎn)車間。這樣龐雜的統(tǒng)計(jì)、管理工作完全應(yīng)該交給計(jì)算機(jī)，可以減少人為的失誤。這就是CAM的用處。

這樣的管理下，生產(chǎn)構(gòu)件的預(yù)制廠基本不需要成品倉(cāng)庫(kù)—根據(jù)施工進(jìn)度確定生產(chǎn)速度。比如，施工速度是三天一層，制梁車間在三天內(nèi)生產(chǎn)出一層內(nèi)所需的梁，制柱車間也是如此。生產(chǎn)出來(lái)的構(gòu)件直接吊裝到往工地輸送構(gòu)件的卡車上。

往卡車上吊裝構(gòu)件時(shí)，需要遵守嚴(yán)格的程序，即先裝什么，后裝什么，由工地上的安裝順序決定—需要先安裝的放在上層，后安裝的放在下層?？ㄜ噷?gòu)件運(yùn)到工地后不需卸車，直接供給安裝工人，直到車上構(gòu)件用完，再返回預(yù)制廠。

這就需要開(kāi)發(fā)工地施工與構(gòu)件生產(chǎn)一體化的CAM軟件。只有這種精細(xì)化的管理才能更好地發(fā)揮裝配式建筑高效、綠色的優(yōu)勢(shì)：不浪費(fèi)材料，不積壓產(chǎn)品，縮短裝卸流程，工廠與施工現(xiàn)場(chǎng)都不需要倉(cāng)庫(kù)或堆場(chǎng)。

不僅如此，CAM還可以用于優(yōu)化施工流程，進(jìn)行工期管理，對(duì)人、財(cái)、物統(tǒng)籌安排等。

開(kāi)往工地的卡車。上面構(gòu)件的堆放順序由安裝順序決定

代替預(yù)制工廠的造樓機(jī)問(wèn)世

就在我國(guó)大力發(fā)展裝配式建筑的戰(zhàn)略出臺(tái)的同時(shí)，一種新型建造技術(shù)問(wèn)世了，那就是深圳市卓越工業(yè)化智能建造開(kāi)發(fā)有限公司發(fā)明的“空中造樓機(jī)”。他們聲稱，“將工廠搬到施工現(xiàn)場(chǎng)”。這個(gè)機(jī)器實(shí)際上就是一個(gè)集構(gòu)件生產(chǎn)與施工為一體的設(shè)備平臺(tái)，既取代預(yù)制廠，又取代工地腳手架。在將要施工的高層或超高層建筑周圍，由該公司培養(yǎng)的團(tuán)隊(duì)搭起這樣一個(gè)平臺(tái)，進(jìn)行安裝調(diào)試后，以每五天一層的速度澆筑混凝土。施工完畢，他們?cè)僦饘硬鹦丁Ｗ允贾两K，這個(gè)團(tuán)隊(duì)只需要56名技術(shù)與管理人員。據(jù)他們測(cè)算，用工是傳統(tǒng)生產(chǎn)、施工方式的八九分之一。

這種平臺(tái)可以根據(jù)不同的建筑平面而組裝，可以用租賃的方式循環(huán)使用，一年一個(gè)使用周期，可用十年。據(jù)說(shuō)，五年即可收回設(shè)備成本。

在北京市順義區(qū)馬坡鎮(zhèn)用“空中造樓機(jī)”進(jìn)行北京市公租房足尺試驗(yàn)建造

施工中的“空中造樓機(jī)”局部

就在各地為推行裝配式建筑，為預(yù)制廠選址時(shí)，卓越公司說(shuō)“不用建廠”。非但如此，所有的建筑材料不需拉到預(yù)制廠、制成構(gòu)件后再運(yùn)到工地，而是直接拉到工地，少了周折，還避免了大型構(gòu)件運(yùn)輸會(huì)碰到的難題。

在建筑工業(yè)化的道路上，又多了一名長(zhǎng)跑選手。至于誰(shuí)的成績(jī)更好，還需要一定時(shí)間的檢驗(yàn)。

建筑工業(yè)化明顯加速

今天與秦磚漢瓦時(shí)代的建筑工業(yè)化，區(qū)別不在于用粘土做原料，還是用鋼材、玻璃做原料，而在于發(fā)展速度明顯不同。在以往的幾千年中，磚瓦的工業(yè)化幾乎是一潭死水、波瀾不驚。今天的建筑工業(yè)化不到十年即上一個(gè)大臺(tái)階，每一個(gè)臺(tái)階上都有標(biāo)志性、突破性的產(chǎn)品問(wèn)世，如爬模、CAD、3D 打印機(jī)。“空中造樓機(jī)”會(huì)不會(huì)成為標(biāo)志性的產(chǎn)品，我們將拭目以待。

空中造樓機(jī)”支模俯瞰。模板可以按標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化設(shè)計(jì)，可以組合出不同平面

近些年的建筑工業(yè)化表現(xiàn)為：機(jī)器設(shè)備的科技含量、用量快速增長(zhǎng)；人均生產(chǎn)率、產(chǎn)值大幅提高；繁瑣而重復(fù)的勞動(dòng)盡量交給電腦或機(jī)器；建筑產(chǎn)品的施工難度越來(lái)越大，建筑物的高度、跨度等也越來(lái)越大。

樓面混凝土澆筑，可能看不到一個(gè)人了

順著這種發(fā)展趨勢(shì)，我們不難判斷建筑業(yè)將會(huì)出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

一、工人更多地被機(jī)器取代。人工費(fèi)用的不斷提高，刺激了代替人工的機(jī)器的研發(fā)。而新型機(jī)器設(shè)備的投入，將進(jìn)一步“擠掉”工人。由于工廠化生產(chǎn)，一些崗位將被機(jī)器人占據(jù)。在某些方面，企業(yè)負(fù)責(zé)人更愿意使用機(jī)器，可以避免工傷補(bǔ)償、人為失誤、高額勞保等。

二、技術(shù)人員職業(yè)分化。無(wú)論是設(shè)計(jì)、施工，還是監(jiān)理，不需要現(xiàn)在這么多工程師。他們中的一部分人操作儀器、機(jī)器，就像醫(yī)院里有些被稱作大夫的，只負(fù)責(zé)操作B超、CT；一部分人從事結(jié)構(gòu)創(chuàng)作、方案優(yōu)化，以便改善建筑功能、降低施工成本、節(jié)能節(jié)材；還有一部分人從事新型材料、設(shè)備、軟件的研發(fā)。

如果這三種技能都不具備的、傳統(tǒng)意義上的工程師，可能面臨下崗。

三、建筑企業(yè)資質(zhì)管理、招投標(biāo)等一系列制度將會(huì)受到?jīng)_擊，因而改弦更張。將來(lái)，對(duì)企業(yè)技術(shù)人員的數(shù)量、設(shè)備的數(shù)量不必作要求。企業(yè)的業(yè)績(jī)和信用將是透明的，這些東西決定自己能不能攬到活、攬什么樣的活。招標(biāo)的要求更加靈活，鼓勵(lì)不同的途徑解決工程問(wèn)題。

四、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的立項(xiàng)、更新、修訂的密度加大，其分類也越來(lái)越多、越來(lái)越細(xì)。新產(chǎn)品、新材料、新工法的不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的快速更新。如何讓規(guī)范內(nèi)容的剛性、彈性相輔相成，將是一個(gè)值得深入探討的問(wèn)題。

建筑企業(yè)、從業(yè)者只有看清建筑工業(yè)化的加速發(fā)展趨勢(shì)，才能更有利地應(yīng)對(duì)它帶來(lái)的沖擊。政府主管部門(mén)更應(yīng)該看到相關(guān)企業(yè)和從業(yè)者的活力、創(chuàng)造力，才能主動(dòng)服務(wù)行業(yè)，引導(dǎo)而不是束縛生產(chǎn)力的釋放。