并行工程的装配式住宅设计过程

□文/李呈蔚

并行工程的装配式住宅设计过程

□文/李呈蔚

文章介绍了并行工程的概念，运用并行工程理论，对装配式住宅设计的流程进行优化。对传统工程建设串行过程任务细分，然后对细分的过程进行规划和重组并评价每一个划分的阶段，最终完成对装配式住宅并行设计过程的构建。另外，介绍了和装配式并行设计相关的装配式团队化建设、信息管理以及协同工作环境，形成一套完整的装配式住宅设计并行过程的构建方法。

并行工程；装配式；住宅；设计

并行工程是近年来兴起的新型的企业组织管理理论，是一种集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法，旨在提高质量、降低成本、缩短周期。并行工程要求从设计开始就要考虑整个生命周期内从概念形成到产品报废处理的所有因素（包括质量、成本、进度计划和用户需求）。并行工程的理念是在产品开发的早期阶段，就对产品开发周期的所有方面的技术和专业人员进行整合，通过信息系统作为控制平台，各个部门在全生命周期参与并行开发的管理，其关键技术包括并行工程过程重构技术、产品开发队伍重构、数字化产品定义、协同工作环境。

装配式在住宅中的应用具有诸多优点，但是在管理上也带来新的挑战。传统的现浇混凝土结构在设计时，建筑、结构、电气等一次进行，相对独立，待施工时根据反馈问题对图纸进行变更，因此设计阶段的管理集中在后期。而装配式结构在设计之前就需要考虑装配式构件的拆分、构件的生产和运输、施工现场的构件连接、后期的住宅维护等问题，因此对设计阶段的管理增加了技术难度和工作强度。针对这些问题，本文以并行工程理论为基础，对装配式住宅设计的设计流程进行分析，制定出基于并行工程的装配式住宅工程设计管理方法。

1 装配式并行设计过程的构建

并行工程与传统建造方式有本质区别，因为它把住宅建设当作一个集成的过程，从全局的角度对集成过程进行优化管理、控制并且对现有的装配式住宅建造技术进行不断地改进与提高。要对装配式住宅设计过程实施并行工程，首先要对装配式住宅设计过程进行改进和重组。基于并行工程的装配式住宅设计过程通过以下步骤来构建：

1）分析传统住宅工程建设的串行设计过程；

2）对传统住宅工程建设的串行设计过程的任务进行过程细分；

3）进行细分的过程的并行规划和重组；

4）对每一个划分的阶段进行设计评价。

1.1 工程设计详细流程

工程设计的过程可以划分为制定设计任务书、初步设计、深化设计、部件拆分设计及竣工设计几个阶段。

1）设计任务书。由建设单位制定或者由建设单位在设计单位的协助下编制。设计任务书需要制定的具体内容：设计住宅项目概况；设计项目的相关部门批准文件；设计项目的周边环境；场地的地质条件；材料供应；施工条件；工程设计的规模；住宅的使用要求；项目的设计标准和总投资；建筑造型；建筑室内外装修方面要求等。针对建设单位提供的设计任务书，设计单位进行项目的可行性分析后，可向建设单位提出一些合理的修改意见。

2）初步设计阶段。主要是根据建设单位提出的设计任务书，进行装配式住宅的总体研究及简明设计。这一阶段主要任务为对装配式住宅的建筑形态、结构性能以及住宅功能等问题进行确定。初步设计阶段需要完成的技术资料：设计说明书、有关专业的设计图纸和工程概算书。在初步设计完成以后，就能为签订合同提供必要的图纸和技术资料，同时提供了详细设计的条件和依据。

3）深化设计阶段。在初步设计阶段提供的技术文件的基础上进行的，是在总体设计的基础上进行详细设计，对建筑、结构、给排水、暖通、电气各个方面进行设计，同时给出详细的设计图纸，解决设计中的关键性问题。深化设计所提供的技术文件，应当满足各个相关部门的审查。深化设计阶段所要完成的主要技术文件及图样：装配式住宅的建筑、结构、给排水、暖通、电气以及合同要求涉及的其他的设计图纸；合同要求的详细的工程预算书等。

4）构件拆分设计。是在已经认可的深化设计的图纸的基础上进行的。它是在深化设计的基础上，综合考虑后续的构件生产、运输、安装、住宅使用和维护等过程，对整体结构进行拆分，成为适宜尺寸的装配式构件。构件拆分设计文件深细程度高，主要特点：

（1）构件拆分设计把装配式住宅设计、构件加工和现场施工管理有机的结合起来，通过设计图纸体现出来，作为构件加工厂的生产依据；

（2）构件拆分设计关系到构件集中生产、运输和安装的全过程，是装配式混凝土结构区别于传统现浇混凝土结构的主要技术措施之一，合理的拆分不仅关系到运输和安装，也关系到结构性能和后期维护；

（3）虽然说构件拆分设计在深化设计之后进行，但其实是贯穿在初步设计与深化设计两个阶段的始终；构件拆分设计要求在从设计一开始就将“装配式住宅类型”和“怎样建造装配式住宅”一起进行考虑，把建设单位的要求与构件生产厂家的装备条件相结合，真正的体现了设计为建造服务的思想。

5）竣工设计。它是在装配式部件的加工和安装连接过程中，可能会对原设计作一些图纸变更。这样原本的设计图纸可能和实际建筑有一些差异。因此，为了反映真实的情况，在装配式住宅竣工后，要按实际情况进行图纸的修改及计算的修改。制定竣工文件的目的是提供住宅使用以及作为维护的依据并为以后的装配式住宅设计及研究提供了可靠的资料。

1.2 过程分析与分解

1）各设计过程之间的关系。上述5个设计工作阶段，在装配式住宅设计的整个过程中既相互独立又相互联系。上一个阶段是下一个阶段的依据，下一个阶段是上一个阶段的设计工作的深入和细化，初步设计、深化设计、构件生产设计3个设计阶段间相互联系和穿插。

初步设计阶段主要是确定装配式住宅的主要建筑、结构和功能体系，构件拆分设计阶段和初步设计阶段也相互渗透住宅的建筑形态和施工要领。深化设计以初步设计为前提，确定各方面的细则，为构件拆分设计创造条件并在图纸上将设计和构件加工以及施工具体的结合起来，同时也考虑了构件加工厂的加工设备、生产能力以及装配式住宅建造的经济性。构件拆分设计与深化设计相互渗透，其内容包括了装配式住宅各个部分的各个系统建设方针、设备、管综布置以及住宅的结构形式。

深化设计部门为构件拆分设计部门做提供详细的图纸。初步设计和深化设计部门设计时，应加入构件加工厂共同进行讨论，以施工单位提供的施工工艺资料为依据，使得设计部门在设计阶段就充分考虑到施工时的工艺要求。构件拆分设计部门和施工部门应该及时向深化设计部门反馈加工工艺和施工工艺的变更，以便更快将变更的工艺反映在深化设计图纸上。构件拆分设计还要对深化设计阶段进行实时跟踪了解，这样加工部门能更快更好的了解设计的情况和熟悉设计图纸。

2）设计过程的细分。运用并行工程对设计过程重构的原理是宏观上并行、微观上串行。因此要先对装配式住宅设计过程进行细分。对住宅建造之前的设计任务书、初步设计、深化设计、构件拆分设计4个阶段进行优化分析。

设计任务书是设计单位和建设单位依据建设单位的要求对装配式住宅的外观、结构和性能进行设计形成的文件。设计任务书的编制可以划分为建筑外观设计、结构设计和功能设计3个阶段。

初步设计过程中，总平面、建筑、结构可以归纳到主体设计过程，电气、给排水、暖通、消防、人防可以归纳到配套设置设计过程，还有环保节能设计阶段。故可将初步设计分为主体设计、配套设置设计、环保节能设计3个阶段。

深化设计是在初步设计的基础上，对各专业的设计进行详细分析。按照装配式住宅主要设计内容，可将深化设计划分为建筑详细设计、结构详细设计和设施详细设计3个主要过程。

构件拆分设计是针对装配式住宅施工而进行的过程，需要考虑户型、厨卫、楼面、墙体、楼梯、节能等细部来设计。根据施工流程，将构件拆分设计划分为构件尺寸设计、构件连接工艺设计2个子过程。

1.3 过程的规划与重组

过程之间的关系有串行、并行和交叉3种。通过并行工程对过程的优化，希望达到将原工作过程之间的串行关系改为并行或者交叉关系的目的。通过对装配式住宅设计各个过程的分解，将部分原来串行工作的过程并行起来。

通过对装配式住宅设计实际过程的分析可知，主体设计和配套设施设计是可以并行起来进行的，配套设施设计在主体设计进行到一定阶段就可以参与进来。这样不仅可以缩短设计周期，同时两个设计过程的人员也能及时充分地交流。在设计前期，就可以考虑到后期可能出现的问题，这也正体现了并行工程的精髓理念。同理，在深化设计阶段，建筑深化设计、结构详细设计和功能设施详细设计3个过程也可以并行进行；构件拆分设计中，构件尺寸设计、构件连接工艺设计过程并行交叉进行。

1.4 设计过程的评价

过程规划与重组之后的一个重要内容是构建设计微循环，即在设计过程中增加评价环节。住宅设计过程的每个阶段都包含了若干子任务，如果提前进行的下阶段的子任务有设计所需的完整信息，就可以把子任务重新组成一些相互独立的设计工作循环，使这些设计子任务之间并行进行。而微观上同一阶段的各个子任务顺序进行，这样从住宅的概念设计到施工建造的整个过程仍然有完整的信息，做到了尊重和保留他们之间的顺序性和交互性。而且通过微循环的构建，在每一个设计阶段结束后就马上对该阶段的设计进行评价，这样可以尽早考虑到后期可能出现的问题，减少后期设计的返工。

2 装配式住宅设计团队建设

并行工程的成功实施，离不开整个装配式住宅设计团队，团队是由一些工作能力和协调能力较好并且对装配式住宅设计过程的特性有相当了解的人所组成。团队成员作为一个整体，对装配式住宅的设计全过程负责。

在传统的装配式住宅建造中，设计单位与施工单位，设计单位各部门之间都是相互独立的，设计信息都是从前一个部门传到后一个部门（建设单位→初步设计部门→深化设计部门→构件拆分设计部门→施工单位）。各个部门再根据自己的需要进行修改，部门之间缺乏及时的信息沟通，甚至可能出现后期设计数据和前期设计数据不统一的情况。这种情况导致的返工严重影响设计周期，增加设计的成本，而且设计部门在设计前期无法充分考虑设计构件的可生产性和可装配性，无法保证装配式住宅的质量。

而基于并行工程的装配式住宅设计过程，在设计之初就构建了由装配式住宅设计过程中各个阶段的多部门、多专业人员组成的集成化住宅设计团队。他们构成的环境有利于各部门之间信息的沟通和冲突的协调，可以大大提高装配式住宅的设计效率。

3 设计过程信息化管理

基于并行工程的装配式住宅设计过程与传统的住宅设计过程相比，对装配式住宅信息的定义、描述、管理与传递有了更高要求。

1）不同阶段设计数据的管理。由于装配式住宅设计涉及的专业学科比较复杂，加上装配式住宅本身的复杂性，各个阶段的设计方借助的工具不同、考虑的角度不同，因此产生的结果也有所差异。例如装配式住宅户型设计的设计结果、装配式剪力墙设计结果及管综设计结果的表达就各不相同。

2）装配式住宅模数化管理和组织。装配式住宅未来的发展方向是产业化的生产，因此做好住宅户型、结构的精简统一是住宅模数化管理的关键。对构件的模数化管理也便于统一各部门之间的标准，在住宅的初步设计完成后就可以组织后续设计的并行运行。

3）设计过程控制下的协同工作。住宅设计中运用并行工程理念，强调住宅设计过程中的各专业设计队伍之间的协同工作。在进一步对设计过程的重组和优化的基础上，把住宅设计任务和设计过程有机结合起来，在适宜的时间做到信息的共享，做到各阶段宏观上的并行，缩短设计周期。

4 协同工作环境

基于并行工程的装配式住宅设计过程协同环境的构建，主要包括设计过程内部环境的协同及外部环境的协同两方面。

内部协同包括设计过程各阶段的协同和设计过程各专业之间的协同。初步设计、深化设计和构件拆分设计组成装配式住宅设计的整体，他们之间既独立存在，又相互依存。构件拆分设计虽然是在深化设计的基础上进行的，但其准备工作（如确定建生产方针和施工要领等工艺性要求）又要贯彻到前两个设计阶段，使设计工作与生产、施工工艺紧密结合。装配式住宅设计是一个涉及面非常广泛而复杂的系统工程，包含了建筑、结构、给排水、暖通、电气等多方面的专业内容。在组织设计工作时，应注意各个设计阶段、各部门、各专业之间合作的协调。装配式住宅的设计工作在建筑、结构方面和暖通电气等方面以及其内部都存在着大量的矛盾，因此做好组织协调工作是设计工作顺利进行的前提。

外部协同包括设计单位与计划部门、施工部门和构件生产部门的协同。生产设计是以设计的方式，对装配式技术的总体方案和具体施工方法进行综合地研究和分析之后，通过优化设计，以设计详图的形式表达出来，作为生产施工命令。构件拆分设计把设计与生产、施工工艺紧密联系在一起。而在构件拆分设计过程中进行的大量统计（构件尺寸、装配长度、外装饰等），又为生产管理做出劳动力、工期、场地的布置和调配等提供了科学依据。从而又把设计工作与管理工作有机地结合在一起，这样设计、工艺、管理三者就融为一体。

5 结语

本文侧重对工程项目设计的并行管理模式的研究，要想使其在实践中发挥明显效益，还需要对该理论框架做进一步深入研究，尤其是各大并行技术的研究和应用，同时还要从整个建设行业入手，对并行管理思想进行推广，逐渐改变传统的串行作业思想，调整建筑行业的现有合作方式，从大的宏观条件下建立出一种实施工程并行管理的环境氛围。只有这样，并行管理才能够得到更好的发挥，才能创造更好的效益。

TU201

C

1008-3197（2016）06-77-04

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.026

2016-03-04

李呈蔚/男，1972年出生，高级工程师，天津住宅集团建设工程总承包有限公司，从事土建施工及工程管理工作。