从集成化产品思维解读装配式建筑

张丛

（中国建筑科学研究院有限公司，北京100013）

1 新时期装配式建筑的转型方向

人们对于装配式建筑的认识普遍存在这3 点误区：（1）装配式建筑是针对主体结构而言。目前，大量装配式建筑项目还是按照装配式结构的思路在进行，以结构主导项目、以结构体系作为装配式技术实施唯一途径。事实上，装配式建筑在我国经历自20 世纪50 年代以来的大规模发展建设之后，在80 年代后进入阶段性停滞，一定程度上是因为当时的装配式建筑过于重视结构主体而忽视了建筑整体，导致其发展的局限性和片面性。（2）装配式是一种施工建造方式。我国项目建设长期以来的模式都是设计方主导建筑设计和施工方主导现场作业，导致面对装配式建筑项目时，设计方对其一知半解、施工方对其毫不重视，仅将装配式看作是施工建造方式，最多是一种技术手段。而纵观国际建筑工业化发展，以及发达国家和地区成熟的装配式建筑，“装配式”不再是单一的技术手段，而是作为“建筑”一词的定语，贴近于组件式、系统化与集成化，可见“装配式建筑”是基于工业化生产建造方式的系统集成体。（3）装配式建筑就是预制化装配化。即便对于专业人士，提到装配式建筑时，大多数人首先都会联想到“工厂预制、现场装配”这8 个字，其作为装配式建筑的特征表现，也是装配式建筑全流程中的2 个环节，但却造成人们从认知上直接误其以为“PC 构件+组装”就是装配式建筑。根本上来说，装配式建筑的基础一定是工厂化生产，全面实现工业化生产方式才是触及建筑行业彻底变革的根本。

目前，我国正处于“十四五”开局时期，装配式建筑作为目前建筑行业发展的重要板块，也将站在新的起点。近些年，国家大力发展装配式建筑，从转变生产建造方式的总体方针、实施力度以及国家颁布的相关标准规范上看，装配式建筑不再是装配式结构、装配式技术、装配式施工的单一概念，而是强调其整体定位和思路。GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》2.1.1 和GB/T 51232—2016《装配式钢结构建筑技术标准》2.0.1 中定义装配式建筑：“结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑。”从国家政策、标准规范、学术研究的层面对装配式建筑界定的不断调整，也说明了对装配式建筑集成化的理解认识、研究深度和发展趋势都在同步调整。

2 装配式建筑的系统集成

2.1 集成建筑

集成概念源于自动化领域，伴随着计算机技术的迅速发展而出现，诞生了大规模集成电路概念。集成不是简单的集合，简单的集合是关联部分之间的物理连接，集成则是除了物理连接以外，建立一个有机的整体，将原来强关联与弱关联、直接关联与间接关联，甚至是没有联系的部分都有机地组合起来，成为彼此独立却相互协调的完整系统。在建筑领域提到集成，最早是集成房屋（Integrated House）又称可移动或可多次拆装房屋，诞生于20 世纪50 年代末。在当时已经渗透了装配式建筑的雏形，通常是以钢结构作为承重主体，在工厂完成预制墙体、屋面等，并在现场能够快速组装的一种建房模式。集成的目标是对整体系统效能的优化，为人类提供健康、舒适、高效的工作、居住与活动空间，同时尽可能地降低资源与能源消耗、减少对自然生态环境的影响。集成建筑的系统化、科学化、智能化将为我国装配式建筑的健康发展提供理论依据和发展指导。

2.2 系统集成

系统集成通常是指将软件、硬件与通信技术组合起来为用户解决信息处理问题的业务，集成的各个部分原本就是独立的系统，集成后整体的各部分之间能彼此整合工作，以发挥综合效益，达到整体优化的目的。狭义上讲，系统集成就是系统平台的集成。广义上讲，系统集成包括组织机构的集成，设备、设施等硬件集成，操作系统、人员、管理等软件集成。系统集成实现的关键在于解决子系统之间的互联和互操作性问题，是涉及一个多维化应用的体系，需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题[1]。

针对装配式建筑，GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》2.1.3 和GB/T 51232—2016《装配式钢结构建筑技术标准》2.0.3 中定义建筑系统集成（Integration of Building Systems）：以装配化建造方式为基础，统筹策划、设计、生产和施工等，实现建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统一体化的过程。这里体现的建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统是技术集成；统筹策划、设计、生产和施工是建筑全寿命期内的管理集成。从系统集成的角度理解装配式建筑，以系统工程的思维与方法为指导，以信息化技术为工具，以建筑形式与功能为核心，以结构系统为基础，整合外围护系统、设备与管线系统、内装系统为支撑，实现四大系统的一体化集成。

3 装配式建筑的产品思维

3.1 集成化产品思维

装配式建筑有其明确的体系与子体系、完备的系统与子系统，是基于部品构件进行系统集成实现建筑功能，在这种建筑逻辑和构法之下，建筑是最终的产品。对于产品，传统分散的、局部的设计思路是不可行的，需要用产品思维，站在建筑系统集成的层面去思考解决思路。可见，建筑师的角色发生了转变，不再是一个方案设计师，而是统筹建筑项目的集成师和生产项目的产品经理，以体验导向的思维去主导项目进行系统集成。这就需要建筑师在传统的建筑功能和形式设计基础上，熟悉装配式建筑各种部品部件的性能，整合集成技术。事实上装配式建筑的质量问题，也大多发生在主体结构、围护结构、内装和机电管线之间的衔接上，确实需要以集成化产品思维在项目启动时就加以考虑和解决问题。

3.2 产品集成体系与系统

建筑工业化的核心是要实现建筑行业由传统半手工半机械化生产转变成现代工业化生产，以量的规模效应促进建筑技术的革新、建筑工程质量和性能的提高，从根本上降低建筑工程建设对于资源能源的消耗和对环境的影响。所以，站在建筑工业化的视角和领域，也需要从广义的角度、宏观的层面理解装配式建筑。装配式集成建筑是当代建筑工业化发展中，以专业化工厂生产和社会化协作的建造方式，预制建筑部件部品再加以装配集成，为市场提供完善产品的全新建筑体系。这不仅是建筑部件、构配件的集成，也是集优选的设计方案、先进的生产管理方式、性能优良的材料设备于一体的优化集成产品。用系统整合的思维进行装配式建筑系统集成设计，统筹建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统四大系统，灵活运用各种有效的技术策略，综合性、系统性地解决问题。系统集成所要达到的目标是整体性能最优，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是成本可控的、效率高效的、性能匀称的，并可进行扩充和后期维护的系统。从这个意义上说，目前推广应用的装配式建筑也是今后要实现集成设计、智能制造、虚拟建造的重要实施手段之一，是在更高层次上实现装配式建筑全流程全专业全产业的一体化集成[2]。

3.3 用户需求解决方案

对装配式建筑系统集成的解读有很多方面，虽然侧重点不同，但本质上是相同的，都是按照用户的需求对众多的技术和产品合理地选择最佳配置的各种软件和硬件产品与资源，形成完整的、能够解决用户具体应用需求的集成方案。这里说到的用户，既包括建设方业主也包括使用方业主。集成化的建筑产品中任何一个影响建筑成品质量和使用体验的问题，都可能导致用户的不满。这就需要装配式建筑满足传统建筑功能和形式，全面提升各种构件部品性能，并最终将其整合到建筑系统集成。装配式建筑系统集成是在纵向持续深化、横向不断整合的基础上，为用户在建筑产品级上提供技术标准匹配、技术接口完整、技术装备合理、工程造价经济的整体解决方案[3]。

4 结语

实现建筑业生产方式变革与产业组织构架模式创新对于推动建筑业发展和施工技术进步具有重要意义。需要改变固有的行业思维模式，以产业化集成思维整合设计生产施工运营等全产业链，在装配式建筑项目实施过程中，使研发、设计、生产、施工等环节形成一套完整的协作机制和工作流程。特别是对于工业化生产，以当代先进的工业化、信息化、智能化技术为支撑，通过技术集成和管理集成进一步提高经济效益，发挥资源优势。