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          [建材知多少]新型建筑工業化到底“新”在哪里

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          [建材知多少]新型建筑工業化到底“新”在哪里

          分類:
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          作者:
          廣州恒德
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          【摘要】:
          新型建筑工業化對推動我國綠色發展和高質量發展具有重要的作用

          近日,住房和城鄉建設部等9部門聯合印發意見,提出要加快新型建筑工業化發展,以新型建筑工業化帶動建筑業全面轉型升級,打造具有國際競爭力的“中國建造”品牌,推動城鄉建設綠色發展和高質量發展。

          意見指出:新型建筑工業化是通過新一代信息技術驅動,以工程全生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。意見在加強系統化集成設計、優化構件和部品部件生產、推動構件和部件標準化、推廣精益化施工等方面提出了明確要求。

          注釋:本文提到的“數字建筑平臺”又稱“建筑產業互聯網平臺”

          那么新型建筑工業化到底“新”在哪里?和過去我們推動的裝配式建筑、建筑業工業化相比,主要表現在哪幾方面?

          01

          新供給

          從要素驅動型向創新驅動型轉變

          上個世紀80年代,我國也曾經經歷過一段時間的建筑工業化嘗試,但由于長期技術的限制和標準體系建設的缺失,再加上我國建筑業一直都是勞動密集型產業,且一直享受廉價勞動力的紅利,轉型的動機不強。因此,建筑工業化的推動力不強。直到最近幾年,隨著我國經濟發展的增長放緩、勞動力成本的提升、綠色環保要求的倒逼效應,再加上人們對美好生活和個性化建筑的需求與數字科技的沖擊,我國的建筑工業化才重新提上了日程。盡管這些年我國出臺了《大力發展裝配式建筑的指導意見》,但傳統的濕作業模式相對裝配式建筑還是有一定的成本優勢,這也阻礙了這些年我國裝配式建筑的發展。

          但是隨著全要素成本上漲,包括勞動力成本、人口老齡化和材料價格進一步上升,我國近二三十年依賴的“勞動密集型的”傳統建造模式難以為繼,成本投入和效益之間的比例發生變化,甚至已經到了“臨界點”,倒逼建筑業必須從勞動密集型,向技術、知識密集型轉型,從依賴舊要素驅動向新要素驅動轉型。我們常說的建筑工程項目管理中“人機料法環”或許逐漸升級成“人、機器人、智能裝備、新型材料、部品部件、新工法、環境”。

          圖:農民工老齡化,與建筑機器人代替人,來自于網絡

          指導意見明確提出:要開展生產裝備、施工設備的智能化升級行動,鼓勵應用建筑機器人、工業機器人、智能移動終端等智能設備,推廣智能家居、智能辦公、樓宇自動化系統,提升建筑的便捷性和舒適度。

          02

          新動力

          打造軟件驅動的“數字化生產線”

          指導意見明確提出加快信息技術融合發展,大力推廣建筑信息模型(BIM)技術。加快推進BIM技術在新型建筑工業化全生命期的一體化集成應用;充分利用社會資源,共同建立、維護基于BIM技術的標準化部品部件庫,實現設計、采購、生產、建造、交付和運行維護等階段的信息互聯互通與交互共享;并加快應用大數據技術、推廣應用物聯網技術和智能建造等技術。

          值得注意的是,當前以BIM、云計算、大數據、物聯網、移動互聯網為代表的新一代信息技術,正在向建筑業加速滲透融合,我們完全可以在建筑工業化的過程中推進信息化,以信息化帶動建筑工業化,發揮后發優勢,實現生產力的跨越式發展。通過“數字建筑平臺”,構筑產業數字化轉型新基建,形成數字化協同設計、智能化生產、智能裝配和智能化集成應用等全生命周期的產業智能化應用場景。并融合智能裝備、工程機械、自動化設備、機器人,通過軟件驅動的全新產業鏈數字化生產線,讓項目全生命周期的每個階段發生新的改變、賦予新的內涵。未來的全過程將在實體建筑建造之前,衍生純數字化虛擬建造的過程,在實體建造階段和運維的階段將會是虛實融合的過程。最終,通過“新設計、新建造和新運維”把建筑業提升至現代化工業水平。

          圖:軟件驅動的數字生產線,來源于數字建筑白皮書2019

          就像《數字建筑白皮書2019》中闡述的:未來我們可以在設計階段,打造全數字化“樣品”,參建各方通過數字建筑平臺(建筑產業互聯網平臺)對項目的設計、采購、生產、施工、運維各個階段進行數字化的PDCA循環模擬與數字化打樣,實現管理前置控制,對建筑方案的設計優化、施工方案優化、運維方案優化,并不斷進行迭代、確保方案合理可行,商務經濟最優,產品個性需求得到滿足,并形成設計模型、施工和商務方案的數字化樣品,用以指導實體建造和運維過程,從而達到浪費最小化、價值最大化。

          在建造階段,通過軟件和數據形成建筑全產業鏈的“數字化生產線”,這條“生產線”將工廠生產與施工現場進行實時在線連接與智能交互協作。實現工廠工業化和現場工業化,兩廠(場)聯動,工廠工業化基于標準化、流程化,可實現構件及部品的大規模、柔性化生產?,F場工業化好比是“裝配車間”,通過計劃排程到末位到小時(甚至分鐘)、任務執行最小到工序、“圖紙模型”細化到構件的工業化手段實現精益建造。通過工廠與現場的一體化實現全產業鏈的協同,將建造過程提升到工業級精細化水平,達到浪費最小化、價值最大化、精益求精的目標。

          03

          新理念

          基于全生命周期的綠色節能管理

          在發達國家實現工業化(特別在其快速發展)時期,大多數是以消耗能源、犧牲環境為代價,可以說“先發展、后治理”,這種模式的代價是很大的。所以,我們在實現工業化的過程中特別強調生態建設和環境保護,強調處理好經濟發展與人口、資源、環境之間的關系。強調綠色發展、可持續發展,強調人、建筑和自然和諧統一。不僅是建造過程對環境破壞污染要最小化,最終生產結果(建筑產品)也要高品質、綠色和智慧化。

          當前,我國建筑企業普遍使用的現場澆(砌)筑方式,帶來了資源能源利用效率低、建筑垃圾排放量大、揚塵和噪聲環境污染嚴重、工程質量和安全沒有保障等諸多問題。就建材消耗而言,建筑業用量最大的鋼材、水泥都是高耗能產品,我國鋼材、水泥生產總量多年處于世界第一,并且建材循環使用比例很低。如果建筑業不進行轉型發展,傳統建造方式將持續造成資源能源過度消耗和浪費,經濟增長與資源能源的矛盾會更加突出,極大制約了社會可持續發展。

          除了指導意見提出的“推廣應用綠色建材,發展安全健康、環境友好、性能優良的新型建材,推進綠色建材認證和推廣應用,推動裝配式建筑等新型建筑工業化項目率先采用綠色建材,逐步提高城鎮新建建筑中綠色建材應用比例”,我們還可以在建造過程中采用GIS+BIM+云大物移智的現代化數字技術,基于“全生命周期”的綠色節能管理,按照平臺化的思維,結合標準、規范、監管和管理等要素,搭建建筑節能平臺,對規劃、設計、施工、運維階段進行全過程控制、管理和監測,實現建筑過程中的能耗大幅度降低,最大限度地節約資源,包括節能、節地、節水、節材等,保護環境和減少污染,為人們提供健康、舒適、高效、與自然和諧共生的建筑空間。實現建筑業的低耗、高效、經濟、環保的發展,實現人、建筑與自然、現在與未來之間的利益共享。

          圖:基于全生命后期的綠色建筑節能平臺

          當然還包括在后期運維中,通過數字建筑平臺對建筑的能耗進行管理,并升級為可感知、可分析、可控制,乃至能自適應的智慧生命體,實現建筑及設施運行策略的智能判斷,達到自我優化、自我管理、自我維修的狀態;同時,數字建筑的自適應性能感知和預測在建筑空間中的人的各種服務需求,提供滿足個性化需求的舒適健康的服務。

          04

          新生態

          全產業鏈協同、全專業協同

          我們過去的建筑業呈“瀑布狀”,從甲方到施工企業,從總包到分包,從項目經理到工人層層遞進,每個環節都不透明,相互之間難于協同導致建筑產業價值鏈冗長,效率極其低下。針對以上問題,本次指導意見特別強調產業協同思維,強調全產業鏈、全專業協同,并基于平臺實現建立多方共贏的合作生態。意見明確要求,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;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;推進標準化設計,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,推廣裝配式建筑體系。

          05

          新組織

          新型市場組織模式破解大建筑業難題

          我國建筑業長期采取的“層層分包、層層克扣”的市場模式,在發展中出現了一系類的問題。例如:建筑質量得不到保障、農民工的利益得不到保障,也出現了“農民工討薪”等嚴重的社會問題。同時,這種模式也不利于建筑技術的沉淀,難以培養出大批高水平的產業工人。未來如何規范建筑市場,促進更多的企業兼并重組,走規?;?、集團化的方式,并利用信息化手段促進市場的透明與誠信化,我們還有很長的路要走。

          指導意見還提出要大力推行工程總承包:新型建筑工業化項目積極推行工程總承包模式,促進設計、生產、施工深度融合;引導骨干企業提高項目管理、技術創新和資源配置能力,培育具有綜合管理能力的工程總承包企業,落實工程總承包單位的主體責任,保障工程總承包單位的合法權益;并大力發展全過程工程咨詢,大力發展以市場需求為導向、滿足委托方多樣化需求的全過程工程咨詢服務,培育具備勘察、設計、監理、招標代理、造價等業務能力的全過程工程咨詢企業。

          當然除了指導意見提出的總承包,未來我們的行政管理部門、總承包企業、各種專業分包企業也可依托數字建筑平臺形成“大后臺、小前臺”的平臺賦能形式。“大后臺”負責能力建設,搭建各種標準體系、知識庫、數據庫、構件庫與工藝庫,“小前臺”則敏捷地應對各種市場變化,滿足客戶的各種個性需求。

          總之,新型建筑工業化涉及發展理念變革、生產方式變革、組織模式變革和驅動機制變革,必將帶動建筑業全面轉型升級;同時,發展新型建筑工業化需要培育全過程、全要素、全系統,如設計標準化、生產工廠化、施工裝配化、管理信息化以及智能化的技術應用,這對于打造具有國際競爭力的“中國建造”品牌,推動城鄉建設綠色發展和高質量發展具有重要的作用。

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