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建筑工業化是用現代化的、高效率的大工業生產方式替代傳統的、低效率的手工業生產方式的過程，是建筑行業完成工業化轉型的過程。

建筑工業化的目的，是在建筑的建造、運營及拆除后循環利用的全生命周期中，實現“提高品質、提高效率、節材省工、節能減碳”的目標。

用一句話概括，建筑工業化就是“好、快、省”地建設和運營高品質的建筑。

綠色建筑的定義可以很好地詮釋高品質建筑：在全壽命期內，在節約資源、保護環境、減少污染的前提下，能夠為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。

綠色建筑的評價指標體系由五類指標組成：安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約、環境宜居，這五類指標也完全可以用來評價高品質建筑。

對于建筑的使用者來說，高品質建筑的具體感受包括：室內空間布局合理、室內功能動線設置順暢、設施設備齊全、材料經久耐用、氣密水密性高、保溫隔音好、有良好的自然光照和自然通風等。

以手工操作為主建造的房子，只有當工人同時具備熟練的技術和認真負責的態度時，才有可能建造出高品質的房子。技術是靠師傅帶徒弟的方式一代一代的傳承下去的，這種口口相傳的傳授方式因受雙方個人因素影響，使得傳授的效果差異巨大。因此手工操作無法大批量地生產高品質產品。

目前中國的城市化進程仍處于高速發展的階段，盡管每年建設量的增長放緩，但在今后相當長的時期內，對大批量生產房屋的需求仍然強勁。但在幾百萬包工頭加幾千萬農民工的現狀條件下，把批量生產的產品質量寄托在所有工人都具備很高的技術水平和道德水準上，顯然是不現實的。尤其是現代建筑與傳統建筑相比，增加了保溫、空調、給排水、強弱電等新的系統，使得建造過程變得更為復雜，更需要系統性地建立工業化技術體系和管理體系，從而擺脫改變傳統的作業方式，以“好、快、省”生產方式，完成建筑業的現代化轉型。

“好、快、省”是在建筑的設計、建造和運營全生命周期內，實現“兩提兩節”，即“提高品質、提高效率、節材省工、節能減碳”。其中，“省”是指“兩節”，是“節材省工、節能減碳”，不能簡單地理解為降低成本。

首先，成本和品質是相對應的，高品質必然對應高成本，物美價廉是不存在的。

其次，不能把高房價等同于高成本，建安成本只是房價的組成部分。建安成本不是太高，而是太低了。

在建筑工業化領域流行的一句話叫做“像造汽車一樣地造房子”，我們就拿汽車和普通住宅造價做個比較。

以一輛售價為10萬元的中檔轎車為例，銷售的成本和利潤約為4萬元，制造的成本加利潤約為6萬元，轎車的體積大約為3立方，因此中檔轎車每立方的造價約為2萬元。

一棟住宅的地上部分樓面建安造價按照7000元/平米計算，其中包含了建筑、結構、設備、全裝修、裝配式增量、綠建等各專業的綜合造價。地下室造價一般為5000元每平米，建筑面積按照經驗值估算約為地上建筑面積的50%。把地下室的造價折算到地上，則地上部分的樓面綜合建安造價約為10000元/平米。這個造價包含了建造成本和利潤。住宅的層高按照3米計算的話，則住宅每平米的體積為3立方米。計算得出住宅每立方的造價為3300元。

二萬元比三千元，相差了近六倍！

一輛中檔轎車應具備的品質大致有如下幾個方面：

按理說，一個售價每平米動輒幾萬甚至十幾萬的普通住宅，最起碼應該具備汽車同樣的品質，還要加上高品質建筑的所有要求。但實際情況是，普通住宅的品質遠遠達不到普通轎車的品質。其實，上述對住宅的造價估算已經非常高了，在全國大部分地區甚至連一半的造價都達不到。住宅的成本遠遠低于汽車的成本，我們還無法做到“像造汽車一樣的造房子”。

目前，建筑成本始終受限于建筑定額。目前執行的建筑定額制初定于1955年，是符合當時的計劃經濟體制的管理辦法。這以后預算定額的編制和管理工作下放到各省、市、自治區，例如北京市于1996年制定了96概算定額，時隔八年后制定了04概算，時隔十二年后又制定了16定額。但定額的調整永遠趕不上市場價的變化。

根據標定司2022年2月15日發布的人工工日單價為：最低價127和最高價143（不含五險一金），通常情況下一個工人可以做到2~3熱定額工日，即可以掙到最低254元至429元。但工地的現實情況是，泥瓦工兩夫妻每天要1500元。這個差價用什么方法找回來？

所有人都認為定額偏低，但是又不得不按照定額進行招投標、概算、預算和結算。在定額已經偏低的情況下，又被各種程序漏洞和管理問題消耗了微薄的利潤。沒有足夠的利潤，就不可能生產高品質的產品。更不可能投入資金進行技術研發，技術進步就無從產生。整個行業就這樣陷在一個惡性循環的怪圈里。這就是為什么建筑行業的工業化水平在整個國民經濟的所有行業中，始終處于最低水平。

只有大幅提高利潤，才能實現整個行業的良性發展。今年的兩會有代表提出要提高設計費，我認為問題的關鍵不僅僅是提高設計行業的收費標準，而是應該提高整個建筑行業的收費標準。

從全生命周期角度，看一棟建筑的成本構成為：

如前所述，直接成本應該大幅增加，輔以建筑工業化的技術手段，反而可以降低間接成本。一方面，工業化的高效率，可以節省大量的時間成本。節省了時間成本，資金成本也就相應節省了。另一方面，工業化帶來的高品質大規模生產，又會大大提升整體建筑的品質，從而減少維護成本。

因此，提高建安造價，并不簡單地等同于提高成本。成本一定要與品質相對應，成本一定要與建筑的全生命周期各階段的能耗相關聯。

提高行業的利潤率可以帶來如下好處：

目前中國一二線城市的房價已經與國外發達國家的房價不相上下了，有些地方甚至超過發達國家的房價，但是中國的建安造價卻相對低很多。例如香港的公屋，其地上部分的建安造價約為18000元/平方米。再比如日本的一戶建，建安造價也在10000元-20000元/平方米之間。日本的建安造價組成中，材料費跟中國不相上下，但是人工費占的比重較大。人工費占比較大意味著從業人員收入很高，收入高其消費能力就高，整個經濟就是一個良性循環。我認為中國今后應該大幅提高人工成本，讓設計師、技術工人等從業人員進入高收入的行列，讓建筑行業實現良性循環。

模塊化是建立工業化體系最有效的技術手段（《設計規則－模塊化的力量》卡麗斯鮑德溫、金克拉克著）。

1. 模塊的定義：

模塊是一個單元，其單元內部的結構要素緊密地聯系在一起，而與其它單元內部結構要素的聯系相對較弱。復雜系統的管理可以通過將系統分割成子系統，然后分別處理來實現。當系統要素的復雜性超過了特定限制，可以將這種復雜性分離抽象出來，作為獨立的具有簡單界面的一部分。

2.模塊的分類：

模塊并不能簡單地等同于一個物理意義上的三維體塊，它可以是任意形狀的，甚至可以是無形的。比如WIFI系統就可能是由一個發射臺加上電磁波組成的，亦或是由一組網線加上路由器再加上電磁波組成的。因而WIFI系統就是由有形組件和無形的電磁波共同組成的。

模塊的分類大致如下：

1）系統性模塊：也可以理解為按照專業來分。

2）空間模塊：

模塊的分類體現了模塊化體系的多樣性，不同的模塊化體系適用于不同的建設項目。例如在城市更新的項目中，當施工場地和運輸道路狹小時，采用桿件模塊化系統就是最好的選擇。箱式模塊工業化水平最高，但還要綜合考慮其運輸的距離、路況條件等因素。采用何種體系一定要站在建筑全生命周期的角度去綜合考量。

3.模塊化的定義：

將一個復雜系統按計劃分解為一系列相對簡單的、準獨立的子系統（單元）的過程就是模塊化，這些子系統（單元）統稱為模塊。模塊化是一種特殊的設計結構，其參數和任務結構在模塊內是相互依賴的，而在模塊之間是相互獨立的。

4.設計規則的定義：

每個模塊的分解及設計必須遵守某種共同的設計規則，以保證這些模塊能夠和諧地組合成一個完整的復雜的新系統，以實現“整體大于部分之和”的目的。這類共同的設計規則就是產業標準。

設計規則包含了如下內容：

1）設計架構：即系統的各部分模塊的特性，它們扮演什么角色。

2）界面：即描述不同模塊之間如何相互作用，包括它們之間如何匹配、連接、傳遞信息等。

3）集成協議及測試標準：即設計者安裝系統的方法，并決定系統如何運行、某一特定模塊是否符合設計規則。

5. 模塊化系統的優點：

模塊通過組合和搭配，在某一特定條件下可以實現系統最高價值的 配置。系統設計者不必確切地知道模塊內部是怎樣設計的，只需要大致地知道模塊會做什么，模塊是如何裝配的，以及什么樣的模塊才具備好的性。

6. 模塊化設計的兩個功能：

1）模塊化設計創造了選擇權：

一旦設計規則以集中式的、自上而下的方式進行設定時，每個模塊只要遵守共同的設計規則，模塊內部的設計就以分散化的方式相互獨立。這就使得每一個模塊能夠同時以多種方式而不是單一方式進行設計，然后從中選擇最好的設計構成最終的產品系統。整個系統的改進可以通過各個獨立模塊的改進或用更好的模塊替代，這種改進的方式產生了聯系松散且縱向分散的“模塊族群”，這些族群由統一的設計規則（產業標準）聯系起來。

模塊化設計創造了選擇權，只要符合設計規則的產品都可以被系統接納。模塊化設計促進了市場競爭，使得行業可以形成良性發展的業態。

2）模塊化設計可以演進：

通過分割，模塊可以被進一步細分；通過替代，它們可以得到改進；通過擴展，新的模塊可以被創造出來；通過排除，新的系統可以被試驗；通過歸納，多余的活動可以被合并為單一模塊；通過移植，系統可以借助共同的模塊聯系在一起。通過模塊的上述行為，就可以設計和實施新的產品系統，模塊化設計使得產品不斷地產生迭代。

7.塊化的作用：

1）模塊化提高了復雜性的“可控”范圍。通過限制模塊之間交互作用的范圍，模塊化可以減少設計或生產過程中發生循環的次數，縮小發生循環的范圍，從而縮短設計和生產的時間。

2）模塊化使大型項目的不同部分可以同時進行設計。模塊化任務結構中的獨立模塊可以同時進行設計，這就是并行工程。并行工程所節省下來的時間和上述循環中節約的時間加在一起，將節約非常可觀的時間成本。

3）模塊化可以包容不確定性。模塊化設計的一個獨特特點是它將設計參數分為可見參數和隱藏參數兩類。隱藏參數對其它模塊來說是獨立的，隱藏參數可以改變。如果后來出現新知識，從而使模塊的設計獲得更好的解決方案，就可以直接將新方案納入，而不用改變系統的其它部分。

8.模塊化與工業化：

通過工業化的手段，模塊化可以獲取生產的規模和范圍優勢。同種類型的模塊化可以支持“大規模定制”，從而能夠以大規模生產的成本來實現更高水平的多樣化。因此，建筑行業可以通過模塊化的分解建立建筑工業化技術體系和管理體系，同時，通過模塊化的組合實現建造過程的工業化。

1.標準化：

建筑的標準化不能簡單地等同于樓棟的標準化。

以集合住宅項目為例，由于每個建設用地的條件不同，例如地塊形狀、規劃條件（容積率、建筑密度、綠地率、日照、限高等）不同、設計水平不同、公攤面積不同等，同樣建筑面積的戶型就會產生不同的使用面積，其長寬尺寸也不盡相同。其套內戶型都無法標準化，因此戶型和樓棟的標準化是不成立的。

建筑是一個復雜系統，所謂的建筑標準化，是采用模塊化的方式將建筑分解成多層級、相對簡單的子系統，從而形成一系列標準化的模塊族群，或者叫標準化的產品族群。建筑的建造過程則是在一系列的標準化產品族群中，選擇適合的產品組合成一個多樣化的系統。這樣，才能形成產品的大規模生產，才可以在提高品質、提高效率的基礎上，降低生產成本。標準化的終極表現形式就是產品化。

2.規模化：

一般情況下，異形部品的成本肯定是高的。但如果生產批量足夠大，其生產成本仍然可以大大降低，也仍然可以視其為標準化的部品。但是，在后續的運輸和安裝過程中，如果需要采用專用的運輸和安裝工具以及特殊的工藝流程時，整體建造成本又將升高。所以，僅僅做到生產過程的規模化仍不是完整的工業化。

需要注意的是，規模化是指大批量生產，但并不等同于單一企業規模的大型化，而是實現全產業鏈的規模化。因此要克服對大企業的盲目崇拜，通過更分散、更有效的模塊化設計規則，以鼓勵全社會共同參與競爭的方式整合來自底層的創新和競爭。

3.社會化：

產業標注的制定使得行業可以采用分散加工、集中裝配的方式，從而實現跨行業整合產業鏈。這里著重強調的是鼓勵全社會共同參與競爭，由此帶來的效果，一是能夠產生新的業態和產品，二是鼓勵中小企業參與競爭。新業態的產生是因為建筑行業幾乎和所有行業都會產生關聯，新業態的產生隨時在發生。例如，制造業和建筑業的整合產生了部品生產，信息行業與建筑業的整合產生了數字化設計和建造等等。無論是新業態的產生和中小企業的參與，都可以使行業產生新的經濟增長點。

4.規范化：

在建筑全生命周期中，建立從設計、生產、安裝直至運維全流程的標準規范。這樣，一方面使得技術的傳授可以采用現代化的教育方式進行，擺脫傳統的師傅帶徒弟的方式。另一方面也使得全流程的管理難度降低。因此，規范化中也包含了簡化。

5.專業化：

把每個模塊的品質做到極致，就是專業化的體現。瑞士的鐘表業就是典型的模塊化基礎上的專業化，有的家族幾代人只做機芯。把一件事情做到極致的過程，也是技術不斷演進的過程，技術的演進和產品品質的不斷提升就是專業化。

專業化并不等同于高科技，要避免盲目追求炫酷的高科技，因為即便每個模塊都采用了高科技，也不代表整個系統的品質就可以順理成章地達到極致了。

高科技產品模塊如果采用了低級的集成技術，同樣無法實現高品質的系統。相反，低科技但是高品質的產品模塊如果采用了高級的集成技術，同樣可以組成高品質的系統。采用哪種方式，取決于項目對產品的品質和成本要求。

6.可制造性和可裝配性：

DFMA是英文Design For Manufacturing& Assembling的縮寫，意為“基于制造和安裝的設計”，即在設計的時候應考慮制造和安裝的可能性和成本。這是目前裝配式建筑中普遍存在的問題，在設計方案時不考慮如何造和組裝，而是施工圖完成后再找專業的拆圖機構拆成部件加工圖。由此造成了生產的非標準化、運輸和裝配復雜化，使管理難度提升，建造成本提高。

7.可控性和可測試性：

這是產品化的重要標志，即產品在生產和裝配的每一個階段，其品質都是可控和可測試的，這樣才能保證最終產品的品質。因此，如何用工業產品的檢測方法，控制建筑部品在生產和裝配的各階段的品質，是建筑工業化亟待解決的難題。

BIM是英文Building InformationModeling的縮寫，其中Modeling是“模擬和建模”的意思，因此BIM的含義應該是建筑的模擬和建模的過程。但是國內卻翻譯成“建筑信息模型”，僅強調了模型，而失去了模擬和建模的意思（引自《給建筑師的人工智能導讀》何宛余著）。正是“失之毫厘、謬之千里”！

BIM應該翻譯成“建筑信息化模擬”才對！

BIM的作用不是二維設計做完后建一個三維的模型糊弄完事，而是在項目初期就組織全產業鏈以并行的方式，一體化地共同參與設計。BIM是并行工程的三維工作平臺和工具，以BIM為工具，采用并行工程的工作模式，是實現建筑工業化的有效途徑。

1.現代集成制造系統CIMS：

ContemporaryIntegratedManufacturingSystems是信息時代提高企業競爭力的綜合性高技術。它將信息技術、現代管理技術和制造技術相結合，應用于企業產品全生命周期（從市場分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優化及資源優化，實現物流、信息流、資金流的集成和優化運行，達到人（組織、管理）、經營和技術三要素的集成，以縮短企業新產品（Ｐ）開發的時間（Ｔ）、提高產品質量（Q）、降低成本（C）、改善服務（S）、節能環保（E），從而提高企業的市場應變能力和競爭能力（《并行工程的理論與實踐》熊光楞著）。

CIMS的現代化特征是數字化、信息化、虛擬化、集成化和綠色化，CIMS技術體系是實現建筑工業化的重要手段。

2.串行工作模式：

這是一種傳統的項目開發模式，即按照設計、制造、安裝、運維的固定順序完成項目建設的工作模式。這是一種“拋過墻”式的產品開發方式。項目成員按要求完成本職工作后將成果拋向下游，出現問題后則拋回上游。

串行工作模式的問題

3.并行工程（CE）的定義：

ConcurrentEngineering是現代集成制造技術中的一種。它是針對企業中存在的傳統串行產品開發方式的一種根本性的改進，是一種新的設計哲理與產品開發技術。

并行工程是對產品及其相關過程（包括生產過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。這種工作模式力圖使開發者從項目初始就考慮到產品全生命周期中的所有因素，包括質量、成本、進度和用戶需求。

4.并行工程對項目的影響：

1）周期（T）：設計及相關過程并行，使項目開發周期縮短４０－６０％。

2）質量（Q）：設計質量改進，使項目建設減少變更５０％以上。

3）成本（C）：多專業小組一體化設計，使成本降低１０%以上。

5.并行工程的四個關鍵要素：

1）產品開發隊伍重構：將傳統的部門制或專業組變成以產品為主線的多功能集成產品開發團隊（IPT：IntegratedProductTeam）。

2）過程重構：從傳統的串行產品開發流程轉變成集成的、并行的產品開發過程。并行過程不僅是活動的并發，以及各專業的協同，更重要的是使信息流動與共享更有效率。

3）產品的數字化

4）協同工作環境：用于支持IPT協同工作的網絡與計算機平臺。

6.并行工程與建筑工業化：

1）目前建筑行業普遍采用的是傳統的串行工作模式，設計師對設計成果的最終體現是無法掌控的。因為設計方案更偏重于“概念”和“構想”，具體怎么實施往往要依賴于技術工人的手藝和道德水平。而并行工程可以通過系列化、標準化的部品選型，組合成一個建筑，使得設計過程和建造過程實現可控。

2）并行工程與BIM的結合可以真正實現數字化建造。

2020年，深圳市在兩個隔離酒店項目上采用了IPMT＋監理＋EPC的模式，就是并行工程與建筑工業化的完美結合，實現了政府工程建設項目全流程的一體化管理和高效建設。

新型建筑工業化就是在建筑工業化的基礎上，以模塊化、并行工程的方式。

對建筑行業進行數字化重構的過程。數字化重構將對建筑行業產生革命性的影響：

1.伴隨著新一代信息技術的發展，數字化實現了實體建造與虛擬建造融合，推動建造方式從傳統的“試錯法”到基于數字仿真的“模擬擇優法”轉變，構建了建筑工業化快速迭代、持續優化、數據驅動的新生產方式。借助工業互聯網，數字化重構可以用模塊化的方法搭建建筑工業化產品族庫，使得建設項目從傳統的圖紙設計——現場施工模式，轉變為標準化模塊的選擇和組合模式，可以實現建筑行業的產品化轉型。產品化才是標準化的終極表現形式。

2.伴隨著CAD、CAM、CAPP等新研發工具的大規模使用，通過建立高度集成的數字化模型及研發工藝仿真體系，將傳統串行的、碎片化的項目建設過程在時間和空間上交叉、重組和優化，將原本在產品生命周期下游的制造、安裝和運維的技術工作提前到上游進行，有效整合跨區域、跨行業、跨企業的技術資源，數字化重構推動了項目建設過程從串行向并行演進，實現了從碎片化向全過程、全產業鏈和全生命周期的行業重構。

3.與其它行業相比，建筑行業的建造者與最終用戶之間的聯系是最弱的，最終用戶往往對建筑產品的設計沒有任何發表意見的機會。但數字孿生技術可以實現建造者與最終用戶在虛擬空間的共同設計，使生產者和消費者合二為一，從而產生了一個新的身份：產消者（Prosumer）。例如，如果居住建筑采用了SI框架體系，就可以讓住戶用VR的方式實現自己設計室內布局，而設計師則可以幫助住戶在標準化的室內產品族庫中選擇適合的產品，從而達到“標準化輸入和多樣化輸出”的效果。而這個過程可以在住戶的全生命周期中不斷的循環，室內布局可以很方便的變化以適應住戶家庭人口結構和生活方式的變化，從而實現“不換房的人生”。

4.數字化與區塊鏈的結合，將會形成一個開放的共享平臺，從而產生網絡協同制造、共享制造等新模式，數字化重構推動生產地點從集中化走向分散化，跨地域、跨行業、跨企業的協同成為常態，從而實現建造的社會化，形成更為公平的、充分的市場競爭環境。

5.最終，數字化重構的目標是資源優化。通過資源優化以實現建筑產品更好的質量、更高的效率、更合理的成本。

來源：清華建筑設計研究院產業化分院（ID：gh_d72b89e9f5f1）

作者：宋兵

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2022年展會預告

第11屆廣東新型建筑工業化與裝配式建筑展覽會

暨綠色智能建造與智慧工地技術設備展覽會

時間：2022年8月3-5日

地點：廣州廣交會展館

更宏大的規模、更精彩的呈現

2022年8月  廣州再見