從集成化產品思維解讀裝配式建筑

張叢

（中國建筑科學研究院有限公司，北京100013）

1 新時期裝配式建筑的轉型方向

人們對于裝配式建筑的認識普遍存在這3 點誤區：（1）裝配式建筑是針對主體結構而言。目前，大量裝配式建筑項目還是按照裝配式結構的思路在進行，以結構主導項目、以結構體系作為裝配式技術實施唯一途徑。事實上，裝配式建筑在我國經歷自20 世紀50 年代以來的大規模發展建設之后，在80 年代后進入階段性停滯，一定程度上是因為當時的裝配式建筑過于重視結構主體而忽視了建筑整體，導致其發展的局限性和片面性。（2）裝配式是一種施工建造方式。我國項目建設長期以來的模式都是設計方主導建筑設計和施工方主導現場作業，導致面對裝配式建筑項目時，設計方對其一知半解、施工方對其毫不重視，僅將裝配式看作是施工建造方式，最多是一種技術手段。而縱觀國際建筑工業化發展，以及發達國家和地區成熟的裝配式建筑，“裝配式”不再是單一的技術手段，而是作為“建筑”一詞的定語，貼近于組件式、系統化與集成化，可見“裝配式建筑”是基于工業化生產建造方式的系統集成體。（3）裝配式建筑就是預制化裝配化。即便對于專業人士，提到裝配式建筑時，大多數人首先都會聯想到“工廠預制、現場裝配”這8 個字，其作為裝配式建筑的特征表現，也是裝配式建筑全流程中的2 個環節，但卻造成人們從認知上直接誤其以為“PC 構件+組裝”就是裝配式建筑。根本上來說，裝配式建筑的基礎一定是工廠化生產，全面實現工業化生產方式才是觸及建筑行業徹底變革的根本。

目前，我國正處于“十四五”開局時期，裝配式建筑作為目前建筑行業發展的重要板塊，也將站在新的起點。近些年，國家大力發展裝配式建筑，從轉變生產建造方式的總體方針、實施力度以及國家頒布的相關標準規范上看，裝配式建筑不再是裝配式結構、裝配式技術、裝配式施工的單一概念，而是強調其整體定位和思路。GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》2.1.1 和GB/T 51232—2016《裝配式鋼結構建筑技術標準》2.0.1 中定義裝配式建筑：“結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制部品部件集成的建筑。”從國家政策、標準規范、學術研究的層面對裝配式建筑界定的不斷調整，也說明了對裝配式建筑集成化的理解認識、研究深度和發展趨勢都在同步調整。

2 裝配式建筑的系統集成

2.1 集成建筑

集成概念源于自動化領域，伴隨著計算機技術的迅速發展而出現，誕生了大規模集成電路概念。集成不是簡單的集合，簡單的集合是關聯部分之間的物理連接，集成則是除了物理連接以外，建立一個有機的整體，將原來強關聯與弱關聯、直接關聯與間接關聯，甚至是沒有聯系的部分都有機地組合起來，成為彼此獨立卻相互協調的完整系統。在建筑領域提到集成，最早是集成房屋（Integrated House）又稱可移動或可多次拆裝房屋，誕生于20 世紀50 年代末。在當時已經滲透了裝配式建筑的雛形，通常是以鋼結構作為承重主體，在工廠完成預制墻體、屋面等，并在現場能夠快速組裝的一種建房模式。集成的目標是對整體系統效能的優化，為人類提供健康、舒適、高效的工作、居住與活動空間，同時盡可能地降低資源與能源消耗、減少對自然生態環境的影響。集成建筑的系統化、科學化、智能化將為我國裝配式建筑的健康發展提供理論依據和發展指導。

2.2 系統集成

系統集成通常是指將軟件、硬件與通信技術組合起來為用戶解決信息處理問題的業務，集成的各個部分原本就是獨立的系統，集成后整體的各部分之間能彼此整合工作，以發揮綜合效益，達到整體優化的目的。狹義上講，系統集成就是系統平臺的集成。廣義上講，系統集成包括組織機構的集成，設備、設施等硬件集成，操作系統、人員、管理等軟件集成。系統集成實現的關鍵在于解決子系統之間的互聯和互操作性問題，是涉及一個多維化應用的體系，需要解決各類設備、子系統間的接口、協議、系統平臺、應用軟件等與子系統、建筑環境施工配合、組織管理和人員配備相關的一切面向集成的問題[1]。

針對裝配式建筑，GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》2.1.3 和GB/T 51232—2016《裝配式鋼結構建筑技術標準》2.0.3 中定義建筑系統集成（Integration of Building Systems）：以裝配化建造方式為基礎，統籌策劃、設計、生產和施工等，實現建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統一體化的過程。這里體現的建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統是技術集成；統籌策劃、設計、生產和施工是建筑全壽命期內的管理集成。從系統集成的角度理解裝配式建筑，以系統工程的思維與方法為指導，以信息化技術為工具，以建筑形式與功能為核心，以結構系統為基礎，整合外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統為支撐，實現四大系統的一體化集成。

3 裝配式建筑的產品思維

3.1 集成化產品思維

裝配式建筑有其明確的體系與子體系、完備的系統與子系統，是基于部品構件進行系統集成實現建筑功能，在這種建筑邏輯和構法之下，建筑是最終的產品。對于產品，傳統分散的、局部的設計思路是不可行的，需要用產品思維，站在建筑系統集成的層面去思考解決思路。可見，建筑師的角色發生了轉變，不再是一個方案設計師，而是統籌建筑項目的集成師和生產項目的產品經理，以體驗導向的思維去主導項目進行系統集成。這就需要建筑師在傳統的建筑功能和形式設計基礎上，熟悉裝配式建筑各種部品部件的性能，整合集成技術。事實上裝配式建筑的質量問題，也大多發生在主體結構、圍護結構、內裝和機電管線之間的銜接上，確實需要以集成化產品思維在項目啟動時就加以考慮和解決問題。

3.2 產品集成體系與系統

建筑工業化的核心是要實現建筑行業由傳統半手工半機械化生產轉變成現代工業化生產，以量的規模效應促進建筑技術的革新、建筑工程質量和性能的提高，從根本上降低建筑工程建設對于資源能源的消耗和對環境的影響。所以，站在建筑工業化的視角和領域，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代建筑工業化發展中，以專業化工廠生產和社會化協作的建造方式，預制建筑部件部品再加以裝配集成，為市場提供完善產品的全新建筑體系。這不僅是建筑部件、構配件的集成，也是集優選的設計方案、先進的生產管理方式、性能優良的材料設備于一體的優化集成產品。用系統整合的思維進行裝配式建筑系統集成設計，統籌建筑結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統四大系統，靈活運用各種有效的技術策略，綜合性、系統性地解決問題。系統集成所要達到的目標是整體性能最優，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系統是成本可控的、效率高效的、性能勻稱的，并可進行擴充和后期維護的系統。從這個意義上說，目前推廣應用的裝配式建筑也是今后要實現集成設計、智能制造、虛擬建造的重要實施手段之一，是在更高層次上實現裝配式建筑全流程全專業全產業的一體化集成[2]。

3.3 用戶需求解決方案

對裝配式建筑系統集成的解讀有很多方面，雖然側重點不同，但本質上是相同的，都是按照用戶的需求對眾多的技術和產品合理地選擇最佳配置的各種軟件和硬件產品與資源，形成完整的、能夠解決用戶具體應用需求的集成方案。這里說到的用戶，既包括建設方業主也包括使用方業主。集成化的建筑產品中任何一個影響建筑成品質量和使用體驗的問題，都可能導致用戶的不滿。這就需要裝配式建筑滿足傳統建筑功能和形式，全面提升各種構件部品性能，并最終將其整合到建筑系統集成。裝配式建筑系統集成是在縱向持續深化、橫向不斷整合的基礎上，為用戶在建筑產品級上提供技術標準匹配、技術接口完整、技術裝備合理、工程造價經濟的整體解決方案[3]。

4 結語

實現建筑業生產方式變革與產業組織構架模式創新對于推動建筑業發展和施工技術進步具有重要意義。需要改變固有的行業思維模式，以產業化集成思維整合設計生產施工運營等全產業鏈，在裝配式建筑項目實施過程中，使研發、設計、生產、施工等環節形成一套完整的協作機制和工作流程。特別是對于工業化生產，以當代先進的工業化、信息化、智能化技術為支撐，通過技術集成和管理集成進一步提高經濟效益，發揮資源優勢。