“机器代人”背景下的产业空间需求变化与规划教育响应——以城市规划设计研究生课程教育为例

魏成，陈赛男，雷宇宏

（1.华南理工大学 建筑学院,广东 广州；2.亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州）

一 引言

全球第四次工业革命浪潮下，随着人工智能、工业互联网、生物技术等领取所取得的突破性进展，以“机器代人”为重要表征的智能制造迅速崛起，即企业购置智能自动化设备以取代部分工序劳动力的现象成为工业发展新趋势。国家统计局数据显示，2021年我国工业机器人产量达到36.6万套，营收逾500亿[1]。《“十四五”机器人产业发展规划》提出，到2025年我国将成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。麦肯锡研究预言，到2035年全球近8亿劳动力将由机器人替代[2]。以中国粤港澳大湾区为代表的制造业发达地区，生产成本的提高使机器代人在劳动密集型行业广泛应用，有报告指出珠江三角洲的劳动力替代率约为10%[3]。新冠疫情重大公共卫生事件对劳动力市场造成巨大冲击，全面加速了各类机器人的投产。机器代人时代大幅度提前到来，对生产组织、社会就业、空间功能等造成深远影响。同时，在技术、社会、空间相互作用下，无人工厂、无人仓库等产业空间新现象正大量涌现，对规划提出了新的挑战和要求。

城乡规划学以实践为导向，高校作为规划师培养的摇篮，学科教育与行业新兴趋势的紧密关联是极为重要的议题。诸多学者对此有所研究：如孙施文等人建议在国土空间规划时期紧抓专业内核的基础上，从宽基础、聚核心、分方向和特色化等方面着力提升规划教育[4]；杨辉等人认为在空间规划体系变革之下，需兼顾对学科交叉培养和专业细分科研的教学建设[5]；史北祥等人提出应对于层出不穷的新的规划类型，应当以研究能力和研究思维的培养为主线来设置循序渐进的教学体系[6]。当前，学界多从行业变革大背景切入提出规划教育的调整建议，然而对于结合实践项目的最新前沿话题教学研究关注较少。梳理机器代人带来的产业空间新趋势及应对规划教育方式，有助于完善城乡规划学科教学体系，为行业培养具有创新思维及创新能力的人才，同时对城市产业空间的有序规划建设具有重要指导意义。依托于背靠粤港澳大湾区的优势，华南理工大学城市规划专业的办学能够及时捕捉到市场最新变化和需求，并且与课程设计深度融合。因此，本文以现有文献梳理为基础，结合学界理论、多领域实践和访谈调研，综合分析机器代人背景下产业空间新需求及变化趋势，并结合华南理工大学的课程经验提炼产业空间规划设计的教育响应策略，以期为城市发展及城市规划人才培养提供前瞻性建议。

二 机器代人背景下的产业空间新需求与新趋势

机器代人通过对智能化设备应用、污染工序的剥离与再组织、新业态及新劳动力结构等，推动新的智能载体出现，提升产业空间的生产与生活服务功能，进而致使城市土地利用与开发以及产业空间布局变革，规划需要及时捕捉产业发展趋势与企业对城市空间的诉求。

图1 机器代人驱动产业空间变化机制与趋势

（一） 无人工厂：智能制造的核心载体

人力成本的上涨、人工智能与信息技术的成熟以及生产柔性化需求，使无人工厂这一高度集成智能技术的产业空间载体加快落地。通过大量工业机器人的应用，以及对产生海量数据的分析和辅助生产优化，无人工厂不但可以节省人力成本、延长生产时间、提高生产效率，还提高了产品的质检合格率。家用电器、汽车制造、电子信息、食品饮料等行业的龙头企业因此纷纷向无人工厂进军布局。无人智能工厂与传统工厂相比，在长、宽和高度需求上具有明显的变化，“巨型智能化工厂”正成为新时期的标配。多数企业在智能化升级改造过程，对工业厂房的长宽空间尺度具有一定要求，平均一条智能化生产线占地规模就可达 6万平方米。而焊接、装配和处理等工业机器人的应用提高了厂房层高，如此这些大体量机械手才能有足够的作业空间。智能化新型产业空间的需求将面临激增，存量时代的城市产业空间供给压力陡增。

（二） 共性工厂：污染工序的集中布置

机器代人加快了对污染进行集中整治的共性工厂的应用建设。应对于全球气候环境变化，在我国“2030年碳达标”和“2060年碳中和”目标导向下，工业作为碳排放的主要领域，对高能耗、高污染制造行业的清洁低碳化改造成为主要途径，率先实现于中山的“共性工厂”是有力的应对手段。共性工厂指的是面向家电制造、纺织印染、造纸印刷、有色金属等传统行业，将特定高污染生产加工环节聚集于统一专业工厂，如喷涂、清洗、电泳、蚀刻、打磨等，以实现集聚发展与污染集中整治。共性工厂本质天然的与机器代人具有高度适配性，其建设往往伴随着自动化、智能化、柔性化的生产设备的应用。工业机器人的蓬勃发展加速了智能共性工厂在以珠三角及其周边区域的建设，为大量中小企业降低了能耗与生产成本[7]。在空间布局上，共性工厂的选址需与轻污染生产和居民生活区进行隔离且设置缓冲区。

（三） 无人仓库：工业物流的智能空间

机器代人在工业物流的应用致使巨型无人仓库的出现。随着资源整合需要、物流需求升级及智能技术的成熟，工业物流仓储作为生产组织各个环节的联系纽带，由于其标准化的运输物件可实现整进整出，成为机器代人普遍应用的首选场景之一，高度自动化的无人仓储等智慧物流新业态模式不断涌现。从企业层面而言，智能物流的高效性可以支持及时生产和供货，从而无限接近物料、半成品和成品的零库存，进而减少工厂的生产与仓储成本。由于大多数中小企业财力有限，工业物资的运输将形成第三方物流和大企业自营物流共存的局面。无论是哪种模式，都将导向专业物流向园区或区域尺度的集中化设置，对占地规模要求将远大于传统物流仓储设施。同时智能物流仓储所应用的大量自动化设施，包括自动输送线、自动堆垛机、打包机械臂、AGV（Automated Guided Vehicle）搬运机器人等，本身的体量需较高的空间层高和较大的空间跨度以便于设施运作和相互接驳。如京东旗下的无人仓“亚洲一号”普遍占地超200亩，厂房层高可达24米。因此，未来的工业物流运输中心将不断向巨型无人仓库转变。

（四） 产业社区：生产生活的触媒升级

机器代人促进业态和劳动力结构升级，进而推动产业社区的兴起以应对知识生产性企业与人才的需求。一方面，机器代人通过催生新业态与促进传统业态升级，进而推动单一加工制造向高端制造与服务业融合的复合功能区转变。工业机器人产业相较于传统制造，更加重视与上游基础与核心技术的研发孵化，及下游的经销流通、教育培训、检修维修等的融合布局[8]。同时工业机器人在传统制造领域的场景应用，催生了家电、汽车、电子、食品、纺织等细分领域的融合型制造与服务业。新兴业态的集聚将极大的提升地区原有产业空间的功能复合程度，空间形态随之改变。另一方面，机器代人对优化劳动力结构起着重要作用，机械重复、危险性高、污染大的产业环节将大量被机器替代，为了满足随业态升级进驻的创新型人才与企业，具有宜居生活环境和公共服务配套设施的供给被地方政府高度重视。在机器代人驱动两业融合、产城融合的双重转向下，强调生产、办公、学习、休闲和居住等功能一体化配置的产业社区成为新时期产业单元的必然趋势。

三 城市规划研究生教育的回应

城市规划设计是华南理工大学城市规划专业的研究生最重要的必修课程之一，本文结合华南理工大学的课程经验，从教学框架、联合培养、深度调研和方案设计等方面总结提炼出对机器代人驱动下的产业空间变化这一最新命题的规划教育回应。

（一） 重视研究思维，渐进性的教学框架安排

机器代人时代需要规划学科从无到有地构建新的规划知识体系，需要服务更具挑战的空间规划对象，同时需要面对前所未有的新规划设计趋势。因此，规划教育更应有意识地强化学生的研究能力，让学生具备探究城市现象背后因果机制的能力，以应对于持续变化的新的规划类型和设计对象，而非仅仅侧重于培养学生形态设计能力。无论是什么样的规划项目，往往都可以从“是什么”“为什么”和“怎么做”切入解析，前两者即主要通过规划研究的完成[9]。对于机器代人驱动下的产业空间变革趋势这一命题也如此，在教学过程中需要注意带领学生关注机器代人背后折射的经济与社会原因，关注机器代人是如何从对生产和生活造成颠覆性的改变进而引发城市产业空间的变化。

实现对学生系统性的研究思维培养，需要以目标为导向、渐进性的教学框架安排来配合。为了让学生通过授课与自我学习明白机器代人驱动的产业空间变革需求与趋势“是什么”和“为什么”，将一共80个学时的城市规划设计课程分解成具有对应小目标的多阶段教学安排，每周8学时，一共10周。其中，可以将1-2周划分为前期阶段，该阶段主要进行授课启迪，安排学生组建学习小组，以及引导学生进行前期资料搜集和案例学习，熟悉设计背景和设计对象特征，为接下来的调研做准备；第3~5周为中期阶段，让学生带着问题结合实际项目去调研，在调研中验证部分观点以及挖掘新的趋势，并且在整理调研成果的基础上开展定位策划、发展研判和空间设计初步等工作，中途穿插交叉学科的讲座；第6-10周为后期阶段，重点深化空间方案设计，完善成果表达，并且邀请多学科老师参与答辩。

（二） 打破知识藩篱，多门交叉学科联合教学

机器代人影响下的城市空间是一个具有动态、复杂和不确定性特征的工作对象，其规划不仅要符合现状空间开发建设情况，其还要综合考虑社会、经济的现状限制与变化趋势，以及适应未来发展的多种可能性[10]，复杂性超出单一学科而具有多学科性，需要掌握其他学科如地理学、社会学、经济学、管理学和计算机学等的理论与知识来解析。为了使机器代人时代的产业空间规划能够面向实践，建议多打破原有的学科藩篱，以城市规划的学科体系建立桥梁，鼓励统筹和整合被人为割裂的多学科知识体系，还原科学的整体性为规划所用。因此，邀请多学科的联合教学有助于启发学生做出可操作性强的规划研究和设计。

对于交叉学科联合教学的具体落实，可以从教师团队组建、专题讲座安排和专家评审答辩等方面着手。在教师团队组建上，以研究生导师或课程任职教师为日常教学活动的主导角色，尽可能邀请经济地理、城乡规划、环境保护、计算机、人工智能、大数据等领域的教师或规划设计机构骨干来参与和指导部分教学活动。在专题讲座方面，组织安排不同主题且涉及机器代人各个层面的学术讲座，如偏向技术研究领域的与机器代人相关的人工智能、大数据、工业互联网应用进展，经济领域的工业机器人发展现状及其对发展转型、就业结构所产生的影响，城市规划领域的服务于智能制造的空间设计实践与要点等，启发学生从多维视角去综合思考和探究机器代人时期的产业空间变化趋势。在评审答辩环节，邀请交叉领域的教师与机构骨干对学生研究设计成果进行点评，提出优化建议，并且要求学生梳理专家意见和完善成果。

（三） 对接产业需求，结合生产项目深度调研

城乡规划教学需改变传统以知识灌输导向的授课，转向产学研结合的教学模式。事实上，机器代人驱动的空间变革作为最新空间趋势当前有关的研究并不多见，反而是实践走在理论前沿，通过调研访谈去总结实践经验和发展规律十分有必要。此外，从就业端来看，用人单位反映许多院校培养出来的接受的规划实践培训太少，无法快速适应规划师的工作程序和工作要求。通过项目带领学生获得充分实践训练的同时，也加深了学生对项目运作与实施的理解。因而借助实际生产项目的机遇，充分对接企业与政府需求，从调研和访谈等一手资料与数据中去挖掘新时期的产业空间特征显得尤为重要。

调研不仅仅是现场踏勘，需要结合深度访谈，在对研究对象具有一定了解的基础上带着兴趣和疑问去现场求证，更需要在调研的过程中挖掘新的特征、需求和发展趋势。而且调研成果也不是简答的资料汇编，针对不同主体的资料需要基于对其立场理解的基础上来研判与提炼观点，否则调研无法对研究和设计起到论证与支撑作用。对于机器代人背景下的空间研究议题而言，首先需要引导学生做出具有针对性的调研计划，提前准备调研提纲是必不可少的。其次，面对不同人群的访谈要有侧重点，如对地方政府的访谈可以关注相关最新政策、项目引进情况、供地计划和产业发展意向，以及地方发展历程、经验、特色和困境；对企业的访谈则重点挖掘企业的智能产业布局领域、智能设施应用程度、智能工厂建设情况、员工结构、与地方和海外产业组织联系以及对未来的城镇空间发展诉求等，并且访谈之后同访谈对象保持联系，以便于后续资料获取和关注最新动向。最后，现场踏勘最好能够去到智能制造的产业平台区，带着便携设备对最新形态的高度自动化的智能厂房、智能仓库进行建筑层高、建筑跨度、建筑占地和地块大小的测量。同时也可以在比较视角下与传统工业区比对二者之间的差别，有助于解析产业空间最新形态演化的驱动原因。

（四） 多重尺度探索，创新用地与空间的设计

适用于机器代人的空间规划设计可以从土地利用、产业单元、智能厂房等方面着手引导学生。在土地利用上可以从布局、尺度及弹性机制等方面探索[11]，如在智能制造工业区将工业和生产性服务业、居住、商业、培训等设施用地混合布置，通过集中式的物流仓储用地替代零散仓储空间，且加大智能制造工业以及物流仓储用地的街区尺度，以及适当的规划留白用地用于远期产业空间发展。在产业单元上，针对不同服务主体打造不同类型的产业社区，如生产智造为主的智造社区、创新研发主导的智创社区、综合服务导向的综合社区。根据企业生命周期理论，企业一般需经过种子期、创业期、成长期、成熟期和衰退期，因而智造和智创社区需要提供可以服务不同成长周期与规模企业的产业空间，以满足不同主体对生产、研发、中试等功能的需求。综合服务社区则需要重点提供技术咨询、法律知识服务、商务贸易、工业会展、人才公寓等各项支撑性的生产性与生活性服务。但产业单元整体均强调多元功能的混合布置。在微观建筑载体设计上，关注无人工厂、无人仓库和共性工厂的建设需求，带领学生在对多个实际案例总结其跨度、层高、承重、平面布局等方面空间特征的基础上，结合调研过程中政府和企业所表达的空间开发与使用诉求，做出合乎实际又具备落地性的智能厂房、智能仓库等可以用于发展机器代人的建筑空间设计。

四 结语

城乡规划的发源即是来自于服务实践，城乡规划的学科教育应该充分认识到与行业趋势紧密关联的重要性。在机器代人越来越普及的时代，不但需要关注到机器代人对城市空间的影响，更需要通过教育的即时优化为行业培养输送具有扎实研究能力和创新性设计能力的人才，以保持自己的核心竞争力。此外，由于机器代人相关技术仍在快速更新迭代中，产业空间作为一个复杂动态系统，其演进趋势仍有多种可能性。在产学研紧密结合的城乡规划教学导向下，本文仅是抛转引玉，展开了一些初步思考，响应机器代人的空间研究与教育回应还需要进一步跟踪，尤其是系统性的理论建立、持续性的交叉学科合作机制及针对性的空间设计等方面有待深化研究。