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改變建筑業信息技術倒數第二的地位,設計主導的智能建造來臨!

時間: 2020-9-16

當互聯網、大數據、人工智能等信息技術日益成為中國經濟的主旋律,建筑業對其的應用卻一直沒有突破,有句說法是,信息技術在各行業的應用中建筑業倒數第二,僅優于農業。但是這個停滯不前的局面將會被打破——7月底,住建部、發改委、科技部、工信部、人力資源部、生態環境部、交通運輸部、水利部、稅務總局、市場監管總局、銀保監會、鐵路局、民航局等13部門聯合印發了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》(以下簡稱十三部委文),提出到2035年,“中國建造”核心競爭力世界領先,建筑工業化全面實現,邁入智能建造世界強國行列;9月初,住建部、教育部、科技部、工信部、自然資源部、生態環境部、人民銀行、市場監管總局、銀保監會等九部門聯合發文《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》(以下簡稱九部委文),大力推動通過新一代信息技術驅動,以工程全壽命期系統化集成設計、精益化生產施工為主要手段,整合工程全產業鏈、價值鏈和創新鏈,實現工程建設高效益、高質量、低消耗、低排放的建筑工業化。


 兩個月內,兩個文件,15個部門,幾乎是“全民總動員”的節奏。要實現“像造汽車一樣造房子”,設計和設計企業將承擔怎樣的角色?在這個前所未有的挑戰和機遇面前,設計和設計企業又將如何涅槃重生?不僅值得關注和思考,最重要的是要即刻付諸行動。


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?麥肯錫的觀點佐證


關于意見出臺的背景,兩個文件中都有充分的說明,不再重復,這里從另外一個角度來給予佐證。


在以上文件出臺的差不多同期,知名咨詢公司麥肯錫發布了一篇關于建筑業生態鏈重組的研究報告《建設的下一個常態:破壞如何重塑世界上最大的生態系統》指出,建筑業作為全球最大的生態體系,產能卻嚴重落后。隨著市場環境的不斷變化和技術的進步,現有的建筑生態體系被破壞后再重組,成為必然趨勢。未來的建筑生態系統會有一個更加標準化、更統一和集成化的建設過程。通過對建筑業未來會發生的改變進行分析,得出未來將有40%~45%的市場份額將會轉移,并對價值鏈上的所有人造成影響。


文章說,建筑相關支出占全球GDP的13%,然而,在過去的幾十年里,它一直受到生產率增長滯后、數字化有限、破產頻繁和客戶滿意度低的困擾。落后的生產力使得行業的勞動生產率年增不到1%,遠低于全球經濟生產率年增長2.8%的平均水平,數字化、標準化程度低,新技術發展緩慢。以項目為基礎的建設過程復雜且上下游參與者眾多而協作水平很低,導致業績增長強勁,但利潤低、風險高。


同時由于各個環節各自脫離,取費方式和利潤來源不盡合理,設計通常按投資的百分比收取報酬,這限制了設計方降低造價控制成本的意愿;低價中標,高價索賠作為常用的一種獲利方式,導致承包商傾向于在施工過程中通過變更來收取更多費用而不是在項目的前期通過優化設計來降低成本;經銷商和材料供應商通過對采購方的回扣作為主要營銷手段,抬高了材料價格。無庸置疑,這些問題確實是行業中的普遍現象,嚴重阻礙了建筑業的進步。


所以,作為日益面向國際的中國建筑業,走向設計施工一體化、工業化的集約式建造模式則成為必然之舉。


?設計企業如何應對


先來看看兩個文件中對設計及設計企業提出的要求。


十三部委文中提到要“推進數字化設計體系建設,統籌建筑結構、機電設備、部品部件、裝配施工、裝飾裝修,推行一體化集成設計。積極應用自主可控的BIM技術,加快構建數字設計基礎平臺和集成系統,實現設計、工藝、制造協同。”其中的關鍵詞是數字化設計體系、一體化集成設計和BIM技術的應用。


數字技術的介入將極大地改變建筑形成的方式。將建筑功能、指標及思路,對文化、環境的要求及規范等以參數模式輸入計算機后,即可產生建筑空間和造型,通過對參數的修正,可以調整方案。數字技術不僅可以讓建筑多元化,更可以實現對工程量、材料設施數量的統計,將單價輸入即可以得到總造價,甚至可以計算出建筑本身的能耗。


所謂一體化設計是指建筑、結構、水電、裝修等多專業同期協作配合進行設計,而實現數字化和協同的手段就是BIM技術。數字時代的到來,建筑師的專業范疇將不再禁錮于“學院派”的牢籠,而是從思維模式到設計方法到建造過程的主導者。


九部委文的文件更具體更落地。第一條就針對設計提出了“系統化集成設計”的要求,并給出了具體意見:

(一)推動全產業鏈協同。

推行新型建筑工業化項目建筑師負責制,鼓勵設計單位提供全過程咨詢服務。優化項目前期技術策劃方案,統籌規劃設計、構件和部品部件生產運輸、施工安裝和運營維護管理。引導建設單位和工程總承包單位以建筑最終產品和綜合效益為目標,推進產業鏈上下游資源共享、系統集成和聯動發展。


(二)促進多專業協同。

通過數字化設計手段推進建筑、結構、設備管線、裝修等多專業一體化集成設計,提高建筑整體性,避免二次拆分設計,確保設計深度符合生產和施工要求,發揮新型建筑工業化系統集成綜合優勢。


(三)推進標準化設計。

完善設計選型標準,實施建筑平面、立面、構件和部品部件、接口標準化設計,推廣少規格、多組合設計方法,以學校、醫院、辦公樓、酒店、住宅等為重點,強化設計引領,推廣裝配式建筑體系。


(四)強化設計方案技術論證。

落實新型建筑工業化項目標準化設計、工業化建造與建筑風貌有機統一的建筑設計要求,塑造城市特色風貌。在建筑設計方案審查階段,加強對新型建筑工業化項目設計要求落實情況的論證,避免建筑風貌千篇一律。


文件提出推行建筑師負責制和設計單位全過程咨詢服務,相比傳統建造方式,對設計師和設計單位提出了更高的要求,需要在一體化集成設計的基礎上,統籌規劃設計、構件和部品部件生產運輸、施工安裝和運營維護管理。這是真正的以設計為主導的全過程服務,而且是監理、造價等企業無法取代的全過程。在相關企業爭食全過程大蛋糕的當下,一體化集成設計也許會成為設計企業的“獨門秘籍”。


?設計方式的變革和挑戰

以上文件已充分證明了工業化、裝配式建筑必須以設計為主導,貫徹整個設計過程(從方案設計到構件深化設計),因此,傳統設計的邏輯和程序將發生大變革。之前,裝配式建筑的設計很多采用的是按傳統方式設計,然后由工藝設計單位或PC構件生產廠家進行深化設計以及將完成初步設計的圖紙交給BIM團隊再去建模的模式將被淘汰。裝配式建筑的設計過程是建筑、結構、水暖電、裝飾、工藝、工廠、施工等多部門多專業人員互動的過程。設計部門的組織架構首先應在直線型職能框架的基礎上充分考慮橫向信息的有效傳遞,對傳統設計的組織架構進行優化處理,在基于BIM的平臺上,開放組織體系,所有成員整體思考、知識共享、協同工作。


在設計的前期,需要增加技術策劃環節,了解成本限額、產業化目標、構件生產以及施工安裝條件等。方案概念設計確定之后則需要結合技術策劃再進行細化和優化,以多組合、少規格的預制構件設計原則完成造型。在初步設計階段,根據不同專業的技術要點,考慮到各種專業管線和設備的預埋預留位置,選擇合適種類的預制構件,做好協同設計。施工圖設計要全面考慮到不同專業的預埋預留要求,優化預制裝配式建筑連接節點的隔聲、防火和防水設計。


最令設計師關心的問題是工業化是否會帶來建筑和城市風貌的單調化。如何在模數化、標準化設計的基礎上,以盡量少的構件類型避免千篇一律,滿足建筑風貌豐富多彩和塑造城市特色卻是一個挑戰,也是更高的標準和要求。


按照2015年7月住建部關于《推進建筑信息模型應用指導意見》,到2020年年底,建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用。今年底作為一個階段目標,設計院和設計人員應該基本實現BIM普及應用,但事實并不樂觀。目前也只有湖南一個省提出到明年實現BIM審圖,也許接下來會有比較大的推進力度。


文件出臺后,有敏感的設計企業問,傳統的設計院還能活下去嗎?回答是,如果文件中的目標能按期推進,以傳統方式設計,暫時三、五年也許還有活干,但到2035年,也就是15年的時間,如果設計師還沒掌握BIM技術,不懂構配件,沒有協作統籌能力,那也許真的會存在生存問題。


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