羅丹,劉暢/LUO Dan, LIU Chang
自1954 年人類發明第一個半導體元器件以來短短70 年間,半導體產業的發展影響著人類生活的方方面面,而隨著國際產業分工格局的演變,以及近年來世界產業格局對我國半導體制造業的影響,半導體工業,尤其是芯片制造及其上下游產業,逐漸成為了資本和政府關注的焦點之一,升級為國家戰略。2018 年12 月,中央經濟工作會議重新定義了基礎設施建設,把5G、人工智能、工業互聯網、物聯網定義為“新型基礎設施建設”,隨后“加強新一代信息基礎設施建設”被列入2019年政府工作報告1)[1]。半導體產業升級為國家戰略以及新基建戰略的提出意味著以新一代信息技術為基礎的新一輪高科技工業建筑及其園區的建設高潮即將到來,而這其中以半導體產業鏈、新型顯示器件以及新能源產業鏈為代表的新一代高科技工業建筑將會在各類城市產業空間當中大量產生。以超高技術、超大規模、超大尺度為工藝和形式特征的高科技工業建筑往往是以神秘的園區、冷峻、刻板的外表示人,和城市的關系通常被理解為封閉和保密。然而,此類高新技術工業建筑與城市接壤的外部空間具備對外展示的條件,能夠容納豐富多樣的活動并應體現出開放包容的空間特征,或將成為工業建筑中富有活力的場所。以上空間潛力和大型交通樞紐綜合體中接駁點空間的形式及內涵有異曲同工之處,因而提出高科技工業建筑及園區的“城市接駁點”概念。

表1 城市交通接駁點空間及工業園區“城市接駁點”空間意向(制表:羅丹)

表2 工業園區“城市接駁點”類型分析(制表:羅丹,劉暢)
“接駁”一詞意為不同交通工具的無縫換乘2)。接駁點,在交通規劃中是指不同交通方式的銜接點,在功能上能夠精準引導出行流線,是形成合理出行結構的基礎。本文的接駁理論借用交通規劃中“接駁點”的概念,既重視接駁點作為不同屬性空間的轉換功能,更強調現代交通接駁空間中的復合功能(表1)。
高科技工業園區“城市接駁點”是指以研發及生產制造為主要功能的工業園區在園區主入口及周邊區位設置的具有一定開放度和展示功能的公共空間。城市接駁點的空間載體通常為具有一定空間開放度和復合功能的工業建筑綜合體及其關聯的外部空間。伴隨著高科技制造產業的不斷升級,越來越多的高科技工業園區具有對外展示、開放、與城市空間互動的需求,而公眾也有進入高科技園區參觀、體驗、接受產業科普的意向。這就要求工業園區對公眾具備一定的開放度,設計中將工業園區與城市空間交界處的空間面向城市開放,并賦予一定的復合功能,以形成工業園區的城市接駁點(表2)。高科技工業園區的城市接駁點并非傳統意義上的所謂民用部分或廠前區,而是城市空間與工業園區在功能、文化、情感等方面轉換與銜接的場所。接駁功能包括幾個方面:首先是空間接駁,表現為產業空間和公共空間的接駁;其次是視覺接駁,大尺度的工業建筑界面是城市產業空間界面的重要視覺組成部分,而接駁點空間易于產生活躍的視覺元素,對單調的大尺度立面有視覺接駁的作用;最后是生產和生活的接駁,甚至可以說是一種“心理接駁”。對外是公眾接近具有一定神秘感和封閉感的工業建筑的通道,對內是生產者足不出廠的休憩空間,以探求為目標和以放松為目的的空間活動成為內外溝通的心理接駁載體。綜上,高科技工業建筑城市接駁點空間宜具有較高開放度和容納復合功能的空間屬性、界面去工業化的視覺屬性,以及由生產向生活過渡的心理屬性,是城市產業空間中的一種特色理想空間模式。

表3 某12 英寸半導體廠建廠成本分析(2010 年為準,費用不含土地成本、制程設備、辦公裝潢、家具等,制表:羅丹)
生產方式的巨大變革、產品技術的極速進步和投資回報率及產能比不斷加大,使得提供生產空間的高科技工業建筑的工藝表現為超潔凈、無人化、智能化和信息化等特征。而高科技產品的迭代速度加快則導致了產線更新周期縮短,從而變相導致了高科技工業建筑及園區轉型更新再利用周期的縮短。再加之部分投資主體的主觀意愿以及部分地方出臺的激勵政策都為在設計伊始創造具有開放屬性的“接駁點”空間提供了更多可能,本節主要對“接駁點”空間的主客觀成因及其特征進行分析。
以芯片產業鏈為代表的高科技產品制造的產業特征是影響空間構成的主要客觀因素。
(1)資本高度密集但土建投資占比相對較低(表3)。以半導體為代表的電子工業是資本密集型工業的典型代表,而土建、裝飾、景觀等相關投資在整個投資規模中所占比例往往不足15%(圖1、2)[2]。由于資本絕對值較大,體現在占比較低和相對“次要”的土建投資方面表現為資金充裕。有力的資金保障打下了接駁點開放空間復合功能得以實現的物質基礎。

(2)量產技術凝結的資本巨大,表現為盡量追求高產能和高資本利用率,因此主廠房會由于產能和產品測試需求形成超大尺度,而場地空間超大則拉動了大尺度公共空間的形成,為接駁點空間規模打下基礎(表4)。
(3)建設周期短。因對投資效率和量產速度的高要求,使得高科技電子制造類項目的建設速度非常迅猛。以最先進的12 英寸芯片制造廠為例,幾十億規模的投資和從十幾萬到幾十萬平方米的建筑面積不等,自樁基工程開始到工藝設備搬入完成最快速度僅13~14 個月時間,這使得接駁點空間也隨之快速形成“毛坯”狀態,有待完善。
(4)工藝技術復雜且工種配合度要求高。超大尺度、復雜空間、超潔凈空間、防微震、特氣、純廢水等工藝支持要素多。分區嚴格且明確,工藝區距離接駁點空間距離較遠,保證了接駁點空間的相對獨立性。
(5)產品迭代速度加快,對建筑及園區的可持續性提出了要求。根據摩爾定律,芯片上可容納的晶體管數目,約每隔18 個月便會增加1 倍,性能也將提升1 倍3),這代表了整個電子工業產品迭代速度快的基本特征。如此巨大的投資卻面臨相對快速的工業建筑再利用的命題。公共空間占比隨著產品迭代和轉型更新而不斷加大,無形中縮短了工業建筑轉型和再利用的周期,這也為在設計伊始便考慮高品質的公共空間及整個園區的可持續性提出了要求。

表4 高科技電子工業園區超大尺度場地空間拉動超大尺度公共空間的形成(制表:羅丹、劉暢)

(1)高科技企業投資主體多有展示意愿及需求。行業特征及時代特征帶來的展示功能是客觀存在的。宏觀上看由于存在技術壁壘,半導體行業偏向于保守和相對封閉,而類半導體的新型顯示器件行業總體傾向于開放和外向,展示意愿較強。在微觀和個案上與投資主體決策者的個人或集體風格有關。長期看,很多高科技產品制造企業從某種程度上體現了民族工業的自豪感,適宜提高開放度和展示性。
(2)政府及主管部門推出的激勵機制。城市接駁點空間體系的形成需要一定的政策激勵和制度指引。首先政府可以通過采取額外的容積率補貼、土地成本補貼等公共激勵政策鼓勵建設單位創造積極的接駁點空間[3]。如,深圳市規劃和國土資源委員會規定基于方便公共活動、改善公共環境等目的可以在規定建筑面積指標以外增建相應的公共空間[4]。其次在制度層面,通過上位規劃引導建筑師主動創造接駁點空間。如在控制性詳細規劃階段提出工業園區城市接駁點的城市設計指導原則;在規劃條件的擬定階段,提出城市接駁點的用地性質、道路銜接、功能配比等規定性指標和空間導則、形象導則等指導性指標;在修建性詳細規劃階段,對其做出具體的安排和規劃設計,打造園區接駁空間,進一步將城市接駁點的理論落地實施。同時,鼓勵具有對外展示條件的高科技企業利用城市接駁點空間創造有特點、有活力的建筑展示空間,既豐富了城市開放空間和交往空間,又對高科技企業的產業文化起到展示和傳承作用。
(3)大眾對關乎國計民生的相關高科技產業有認知和被科普的欲望。例如,作為人類“現代工業心臟”4)的芯片產業便吸引了極高的大眾關注度。相比去酒廠品佳釀、去工程機械廠和模型玩具車合影等傳統代表工業建筑旅游的項目,感受和了解高科技制造企業及其產品也許更符合大眾的求知和獵奇心理。因此,創造富有趣味性和易達性的接駁點空間具有合理的群眾基礎(圖3、4)。以上主觀因素使得高科技工業建筑建立開放、包容具有復合功能的接駁點空間成為趨勢。
通過對芯片產業鏈為代表的高科技產品制造類工業建筑及其園區形成城市接駁點空間條件的主客觀動因分析,可以歸納出此類空間的特征并進一步提出有針對性的空間優化方案,創造高科技工業建筑及園區城市接駁點空間,實現大尺度工業建筑及園區的城市友好界面。
(1)針對園區尺度超大,且廠前區相對生產區占比較大(表5)等特征,高科技工業園區有足夠的面積及投資基礎保障功能分區明確和開放空間面積相對充裕,是創造接駁點空間的物質基礎。廠前區外部空間界面開闊,尺度超大,與內部生產區分區明確,可以設立接駁點空間作為外部參觀的起點,實現工業園區和城市的空間接駁。工業園區接駁點空間按空間類型可以分為內向型(庭院型)空間、外向型(廣場型)空間和水平延展型(沿街型)空間3 類(表6)。分別具有匯聚、吸引,開放、包容,連續、均衡等特征。

表5 高科技電子工業園區廠前區占地比例分析(制表:羅丹,劉暢)

表6 不同類型的“城市接駁點”空間特征分析(制表:羅丹,劉暢)
(2)產能和測試需求形成了超大尺度場地空間(圖5、6),并在建筑界面中創造較長沿街視覺展示面。工業建筑可以是巨大型建筑,可以是超長型建筑(圖7、8),甚至可以由特殊功能要求,帶來建筑比例失調產生新的視覺沖擊[5]。在這超長的建筑界面上,亦能通過設置具有傳播功能的建筑表皮,乃至數字多媒體展示裝置增加界面的視覺引力,實現工業園區城市接駁點的視覺接駁。
(3)傳統高科技工業園區受產品保密性質的影響,其公眾開放度較低,但其所制造的自主研發、自主創新的高精尖核心產品,及自主設計、自主建造的高科技建筑所體現的能創造最復雜生產空間及生產環境的高建筑技術本身具備引導愛國、勵志、民族自信等公眾情感的功能。因此,高科技工業園區的城市接駁點具備成為愛國主義教育基地的空間基礎,具備實現接駁點空間心理接駁的最典型特征。
本節在理論提出和主客觀動因及空間特征分析的基礎上,結合具體案例嘗試探索高科技工業建筑接駁點空間的理想模式。案例為清潔能源制造領域的旗艦企業、主板上市公司——金風科技股份有限公司的北京生產和研發總部(智慧能源大廈,圖9-11),項目位于北京亦莊經濟技術開發區金風科創智慧園區內,是一個集研發、檢測、辦公、培訓、展示為一體的,為高科技智慧產業園區服務的工業綜合體建筑。智慧園區總用地面積90,800m2,智慧能源大廈建筑面積48,900m2。業主希望設計能集中體現作為國內清潔能源綜合制造領域龍頭企業的特征,同時希望園區能夠面向城市和公眾具有一定的開放性,積極尋求提升城市產業空間整體空間品質與企業展示和發展之間的平衡點,此為將本案打造為園區 “城市接駁點”的初衷。
理想模式一:遵從企業的主觀意愿。在設計之初,空間組合模式上充分強調建筑整體面向園區入口空間開放,通過設置景觀綠坡和下沉庭院吸引來訪人員從入口開放空間進入主要的復合功能空間(圖12、13),如企業展廳、具有科普功能的特色實驗室和運動空間等,開放向入口廣場的導入型空間和具有公共性的復合功能有機結合,實現了高科技工業園區的城市接駁點功能,活化了園區及周邊,創造了大尺度、開放、復合功能的城市友好界面,實現了自然的空間接駁。
理想模式二:接駁點開放空間的界面特色能體現企業性質特征。“接駁點”空間中最重要的界面元素是作為復合功能實驗室的光伏太陽能屋面(圖15)。作為斜坡界面的主要構造和視覺焦點,不同發光效率的透明太陽能光伏板產生的電能直接供應實驗室的照明用電。因發光效率不同在夜間呈現出不同的色彩,既是具有強烈企業特色的視覺元素,同時也是接駁空間中的接引元素,實現具有標志性的視覺接駁。此外,建筑在面向城市主要人流方向的立面上,設置LED 數字多媒體展示裝置(圖14),通過光影變幻與城市和公眾進行視聽互動,豐富了接駁點的視覺接駁屬性。
理想模式三:接駁點建筑形式應與園區協調并具有代表性(圖16-18)。在滿足研發、測試等功能的基礎上創造出和整個園區協調的具有節奏感的建筑韻律及形式,體現了城市接駁點建筑及空間的另一特征:去工業化并關注建筑設計的建構本質,去掉工業建筑高冷的外表和與城市公共界面格格不入的“著裝”。而開放包容的態度和豐富多樣的功能空間以及政府主管部門為此提供的補償機制從某種意義上實現了公眾對高科技工業園區的心理接駁。

9 自實驗中心遠眺智慧能源大廈10 下沉庭院11 智慧能源大廈接駁方向視角(9-11攝影:陳鶴)12 金風智慧園區功能分析13 智慧能源大廈接駁功能分析14 智慧能源大廈視覺接駁功能分析(12-14繪制:羅丹,劉暢)15 智慧能源大廈具有視覺接駁功能的光伏太陽能屋面16 智慧能源大廈金風大學入口17 智慧能源大廈運動空間視角18下沉庭院處看光伏太陽能屋面及智慧能源大廈(15-18攝影:陳鶴)
在20 年前的世紀之交,《世界建筑》2000 年第7 期推出的工業建筑專輯中,張永和、張路峰聯合發表了著名的《向工業建筑學習》一文,以公式推導的形式提出不需過分強調工業建筑的類型屬性而應關注其建造方法、材料做法、構造邏輯乃至施工質量等建筑本質問題[6]。同理,本文主要表達工業建筑不僅本體要關注建構邏輯和形式美學等建筑設計的基本法則,更重要的是在外部空間設計乃至城市設計層面仍然要相對淡化工業建筑的類型屬性,建筑單體乃至園區整體外部空間設計還應符合城市設計的方法論。通過提出高科技工業建筑城市接駁點的概念、特征和理想模式,進一步強調工業建筑不該單純地在建筑美學層面關注形式和解決其顯得格格不入的問題,而應該從城市設計的視角審視大尺度工業建筑及園區外部空間設計的本質問題,通過包容、友好和復合功能等開放空間相關要素的引入,闡明接駁點空間絕非傳統意義上的廠前區,而應該成為高品質的城市友好界面。高科技工業建筑園區城市接駁點空間概念的提出是一個起點,實則也是一種呼聲,通過政府、投資人以及公眾的共同努力,讓高科技工業建筑園區這一城市產業空間要素成為城市界面的重要組成部分。如果說建構、形式等問題是工業建筑的外表和形象問題,那么城市設計視角下的外部空間整體設計則可以理解為工業建筑的與世態度,希望理想模式的接駁點空間成為外表冷峻、態度刻板的大尺度工業建筑打破僵局、融入城市生活,豐富城市產業空間內容的新起點。

18下沉庭院處看光伏太陽能屋面及智慧能源大廈
注釋
1)新基建是新型基礎設施建設的簡稱,2018年12月19–21日,中央經濟工作會議在北京舉行,會議重新定義了基礎設施建設,把5G、人工智能、工業互聯網、物聯網定義為“新型基礎設施建設”。與傳統基礎設施建設相比,新基建的范圍更廣,內涵更豐富,更能體現數字經濟特征,能夠更好推動中國經濟轉型升級。
2)接駁,源于廣州方言,原指搭車換乘,現意為無縫連接。
3)摩爾定律,被稱為計算機第一定律,由英特爾名譽董事長戈登·摩爾經過長期觀察所發現。摩爾定律是指芯片上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加1倍,性能也將提升1倍。而隨著芯片產業的發展,摩爾定律最終會被打破或終結,這也印證了半導體產業未來將呈現更快的指數化的飛速發展。
4)“現代工業的心臟”是人們對于芯片重要性的稱謂。在這個數據化、信息化的時代,小至手機、計算機,大到高鐵、飛機,其正常運行均離不開芯片的支持,可以說,如果沒有芯片,我們所處的信息化時代將不復存在。因此,芯片是名副其實的“國之重器”,也常常被人們稱作“現代工業的心臟”。