從集成化產(chǎn)品思維解讀裝配式建筑

張叢

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京100013）

1 新時(shí)期裝配式建筑的轉(zhuǎn)型方向

人們對(duì)于裝配式建筑的認(rèn)識(shí)普遍存在這3 點(diǎn)誤區(qū)：（1）裝配式建筑是針對(duì)主體結(jié)構(gòu)而言。目前，大量裝配式建筑項(xiàng)目還是按照裝配式結(jié)構(gòu)的思路在進(jìn)行，以結(jié)構(gòu)主導(dǎo)項(xiàng)目、以結(jié)構(gòu)體系作為裝配式技術(shù)實(shí)施唯一途徑。事實(shí)上，裝配式建筑在我國(guó)經(jīng)歷自20 世紀(jì)50 年代以來(lái)的大規(guī)模發(fā)展建設(shè)之后，在80 年代后進(jìn)入階段性停滯，一定程度上是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的裝配式建筑過(guò)于重視結(jié)構(gòu)主體而忽視了建筑整體，導(dǎo)致其發(fā)展的局限性和片面性。（2）裝配式是一種施工建造方式。我國(guó)項(xiàng)目建設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)的模式都是設(shè)計(jì)方主導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)和施工方主導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，導(dǎo)致面對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目時(shí)，設(shè)計(jì)方對(duì)其一知半解、施工方對(duì)其毫不重視，僅將裝配式看作是施工建造方式，最多是一種技術(shù)手段。而縱觀國(guó)際建筑工業(yè)化發(fā)展，以及發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)成熟的裝配式建筑，“裝配式”不再是單一的技術(shù)手段，而是作為“建筑”一詞的定語(yǔ)，貼近于組件式、系統(tǒng)化與集成化，可見(jiàn)“裝配式建筑”是基于工業(yè)化生產(chǎn)建造方式的系統(tǒng)集成體。（3）裝配式建筑就是預(yù)制化裝配化。即便對(duì)于專業(yè)人士，提到裝配式建筑時(shí)，大多數(shù)人首先都會(huì)聯(lián)想到“工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配”這8 個(gè)字，其作為裝配式建筑的特征表現(xiàn)，也是裝配式建筑全流程中的2 個(gè)環(huán)節(jié)，但卻造成人們從認(rèn)知上直接誤其以為“PC 構(gòu)件+組裝”就是裝配式建筑。根本上來(lái)說(shuō)，裝配式建筑的基礎(chǔ)一定是工廠化生產(chǎn)，全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)方式才是觸及建筑行業(yè)徹底變革的根本。

目前，我國(guó)正處于“十四五”開(kāi)局時(shí)期，裝配式建筑作為目前建筑行業(yè)發(fā)展的重要板塊，也將站在新的起點(diǎn)。近些年，國(guó)家大力發(fā)展裝配式建筑，從轉(zhuǎn)變生產(chǎn)建造方式的總體方針、實(shí)施力度以及國(guó)家頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上看，裝配式建筑不再是裝配式結(jié)構(gòu)、裝配式技術(shù)、裝配式施工的單一概念，而是強(qiáng)調(diào)其整體定位和思路。GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》2.1.1 和GB/T 51232—2016《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》2.0.1 中定義裝配式建筑：“結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)的主要部分采用預(yù)制部品部件集成的建筑。”從國(guó)家政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、學(xué)術(shù)研究的層面對(duì)裝配式建筑界定的不斷調(diào)整，也說(shuō)明了對(duì)裝配式建筑集成化的理解認(rèn)識(shí)、研究深度和發(fā)展趨勢(shì)都在同步調(diào)整。

2 裝配式建筑的系統(tǒng)集成

2.1 集成建筑

集成概念源于自動(dòng)化領(lǐng)域，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)，誕生了大規(guī)模集成電路概念。集成不是簡(jiǎn)單的集合，簡(jiǎn)單的集合是關(guān)聯(lián)部分之間的物理連接，集成則是除了物理連接以外，建立一個(gè)有機(jī)的整體，將原來(lái)強(qiáng)關(guān)聯(lián)與弱關(guān)聯(lián)、直接關(guān)聯(lián)與間接關(guān)聯(lián)，甚至是沒(méi)有聯(lián)系的部分都有機(jī)地組合起來(lái)，成為彼此獨(dú)立卻相互協(xié)調(diào)的完整系統(tǒng)。在建筑領(lǐng)域提到集成，最早是集成房屋（Integrated House）又稱可移動(dòng)或可多次拆裝房屋，誕生于20 世紀(jì)50 年代末。在當(dāng)時(shí)已經(jīng)滲透了裝配式建筑的雛形，通常是以鋼結(jié)構(gòu)作為承重主體，在工廠完成預(yù)制墻體、屋面等，并在現(xiàn)場(chǎng)能夠快速組裝的一種建房模式。集成的目標(biāo)是對(duì)整體系統(tǒng)效能的優(yōu)化，為人類提供健康、舒適、高效的工作、居住與活動(dòng)空間，同時(shí)盡可能地降低資源與能源消耗、減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響。集成建筑的系統(tǒng)化、科學(xué)化、智能化將為我國(guó)裝配式建筑的健康發(fā)展提供理論依據(jù)和發(fā)展指導(dǎo)。

2.2 系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成通常是指將軟件、硬件與通信技術(shù)組合起來(lái)為用戶解決信息處理問(wèn)題的業(yè)務(wù)，集成的各個(gè)部分原本就是獨(dú)立的系統(tǒng)，集成后整體的各部分之間能彼此整合工作，以發(fā)揮綜合效益，達(dá)到整體優(yōu)化的目的。狹義上講，系統(tǒng)集成就是系統(tǒng)平臺(tái)的集成。廣義上講，系統(tǒng)集成包括組織機(jī)構(gòu)的集成，設(shè)備、設(shè)施等硬件集成，操作系統(tǒng)、人員、管理等軟件集成。系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于解決子系統(tǒng)之間的互聯(lián)和互操作性問(wèn)題，是涉及一個(gè)多維化應(yīng)用的體系，需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用軟件等與子系統(tǒng)、建筑環(huán)境施工配合、組織管理和人員配備相關(guān)的一切面向集成的問(wèn)題[1]。

針對(duì)裝配式建筑，GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》2.1.3 和GB/T 51232—2016《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》2.0.3 中定義建筑系統(tǒng)集成（Integration of Building Systems）：以裝配化建造方式為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌策劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工等，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)一體化的過(guò)程。這里體現(xiàn)的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)是技術(shù)集成；統(tǒng)籌策劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工是建筑全壽命期內(nèi)的管理集成。從系統(tǒng)集成的角度理解裝配式建筑，以系統(tǒng)工程的思維與方法為指導(dǎo)，以信息化技術(shù)為工具，以建筑形式與功能為核心，以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整合外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)為支撐，實(shí)現(xiàn)四大系統(tǒng)的一體化集成。

3 裝配式建筑的產(chǎn)品思維

3.1 集成化產(chǎn)品思維

裝配式建筑有其明確的體系與子體系、完備的系統(tǒng)與子系統(tǒng)，是基于部品構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)建筑功能，在這種建筑邏輯和構(gòu)法之下，建筑是最終的產(chǎn)品。對(duì)于產(chǎn)品，傳統(tǒng)分散的、局部的設(shè)計(jì)思路是不可行的，需要用產(chǎn)品思維，站在建筑系統(tǒng)集成的層面去思考解決思路?？梢?jiàn)，建筑師的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，不再是一個(gè)方案設(shè)計(jì)師，而是統(tǒng)籌建筑項(xiàng)目的集成師和生產(chǎn)項(xiàng)目的產(chǎn)品經(jīng)理，以體驗(yàn)導(dǎo)向的思維去主導(dǎo)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)集成。這就需要建筑師在傳統(tǒng)的建筑功能和形式設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，熟悉裝配式建筑各種部品部件的性能，整合集成技術(shù)。事實(shí)上裝配式建筑的質(zhì)量問(wèn)題，也大多發(fā)生在主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝和機(jī)電管線之間的銜接上，確實(shí)需要以集成化產(chǎn)品思維在項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)就加以考慮和解決問(wèn)題。

3.2 產(chǎn)品集成體系與系統(tǒng)

建筑工業(yè)化的核心是要實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)由傳統(tǒng)半手工半機(jī)械化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)，以量的規(guī)模效應(yīng)促進(jìn)建筑技術(shù)的革新、建筑工程質(zhì)量和性能的提高，從根本上降低建筑工程建設(shè)對(duì)于資源能源的消耗和對(duì)環(huán)境的影響。所以，站在建筑工業(yè)化的視角和領(lǐng)域，也需要從廣義的角度、宏觀的層面理解裝配式建筑。裝配式集成建筑是當(dāng)代建筑工業(yè)化發(fā)展中，以專業(yè)化工廠生產(chǎn)和社會(huì)化協(xié)作的建造方式，預(yù)制建筑部件部品再加以裝配集成，為市場(chǎng)提供完善產(chǎn)品的全新建筑體系。這不僅是建筑部件、構(gòu)配件的集成，也是集優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案、先進(jìn)的生產(chǎn)管理方式、性能優(yōu)良的材料設(shè)備于一體的優(yōu)化集成產(chǎn)品。用系統(tǒng)整合的思維進(jìn)行裝配式建筑系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)四大系統(tǒng)，靈活運(yùn)用各種有效的技術(shù)策略，綜合性、系統(tǒng)性地解決問(wèn)題。系統(tǒng)集成所要達(dá)到的目標(biāo)是整體性能最優(yōu)，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系統(tǒng)是成本可控的、效率高效的、性能勻稱的，并可進(jìn)行擴(kuò)充和后期維護(hù)的系統(tǒng)。從這個(gè)意義上說(shuō)，目前推廣應(yīng)用的裝配式建筑也是今后要實(shí)現(xiàn)集成設(shè)計(jì)、智能制造、虛擬建造的重要實(shí)施手段之一，是在更高層次上實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全流程全專業(yè)全產(chǎn)業(yè)的一體化集成[2]。

3.3 用戶需求解決方案

對(duì)裝配式建筑系統(tǒng)集成的解讀有很多方面，雖然側(cè)重點(diǎn)不同，但本質(zhì)上是相同的，都是按照用戶的需求對(duì)眾多的技術(shù)和產(chǎn)品合理地選擇最佳配置的各種軟件和硬件產(chǎn)品與資源，形成完整的、能夠解決用戶具體應(yīng)用需求的集成方案。這里說(shuō)到的用戶，既包括建設(shè)方業(yè)主也包括使用方業(yè)主。集成化的建筑產(chǎn)品中任何一個(gè)影響建筑成品質(zhì)量和使用體驗(yàn)的問(wèn)題，都可能導(dǎo)致用戶的不滿。這就需要裝配式建筑滿足傳統(tǒng)建筑功能和形式，全面提升各種構(gòu)件部品性能，并最終將其整合到建筑系統(tǒng)集成。裝配式建筑系統(tǒng)集成是在縱向持續(xù)深化、橫向不斷整合的基礎(chǔ)上，為用戶在建筑產(chǎn)品級(jí)上提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配、技術(shù)接口完整、技術(shù)裝備合理、工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)的整體解決方案[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式變革與產(chǎn)業(yè)組織構(gòu)架模式創(chuàng)新對(duì)于推動(dòng)建筑業(yè)發(fā)展和施工技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。需要改變固有的行業(yè)思維模式，以產(chǎn)業(yè)化集成思維整合設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工運(yùn)營(yíng)等全產(chǎn)業(yè)鏈，在裝配式建筑項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，使研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)形成一套完整的協(xié)作機(jī)制和工作流程。特別是對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)，以當(dāng)代先進(jìn)的工業(yè)化、信息化、智能化技術(shù)為支撐，通過(guò)技術(shù)集成和管理集成進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)。