新型建筑工业化
近日,住房和城乡建设部等9部门联合印发意见,提出要加快新型建筑工业化发展,以新型建筑工业化带动建筑业整体转型升级,打造具有国际竞争力的“中国建造”品牌,推动城乡建设绿色发展和高质量发展。
意见指出:新型建筑工业化是通过新一代信息技术驱动,以工程全生命期系统化集成设计、精益化生产施工为主要手段,整合工程全产业链、价值链和创新链,实现工程建设高效益、高质量、低消耗、低排放的建筑工业化。意见在加强系统化集成设计、优化构件和部品部件生产、推动构件和部件标准化、推广精益化施工等方面提出了明确要求。
注释:本文提到的“数字建筑平台”又称“建筑产业互联网平台”
那么新型建筑工业化到底“新”在哪里?和过去我们推动的装配式建筑、建筑业工业化相比,主要表现在哪几方面?
01
新供给
从要素驱动型向创新驱动型转变
上个世纪80年代,我国也曾经经历过一段时间的建筑工业化尝试,但由于长期技术的限制和标准体系建设的缺失,再加上我国建筑业一直都是劳动密集型产业,且一直享受廉价劳动力的红利,转型的动机不强。因此,建筑工业化的推动力不强。直到最近几年,随着我国经济发展的增长放缓、劳动力成本的提升、绿色环保要求的倒逼效应,再加上人们对美好生活和个性化建筑的需求与数字科技的冲击,我国的建筑工业化才重新提上了日程。尽管这些年我国出台了《大力发展装配式建筑的指导意见》,但传统的湿作业模式相对装配式建筑还是有一定的成本优势,这也阻碍了这些年我国装配式建筑的发展。
但是随着全要素成本上涨,包括劳动力成本、人口老龄化和材料价格进一步上升,我国近二三十年依赖的“劳动密集型的”传统建造模式难以为继,成本投入和效益之间的比例发生变化,甚至已经到了“临界点”,倒逼建筑业必须从劳动密集型,向技术、知识密集型转型,从依赖旧要素驱动向新要素驱动转型。我们常说的建筑工程项目管理中“人机料法环”或许逐渐升级成“人、机器人、智能装备、新型材料、部品部件、新工法、环境”。
指导意见明确提出:要开展生产装备、施工设备的智能化升级行动,鼓励应用建筑机器人、工业机器人、智能移动终端等智能设备,推广智能家居、智能办公、楼宇自动化系统,提升建筑的便捷性和舒适度。
02
新动力
打造软件驱动的“数字化生产线”
指导意见明确提出加快信息技术融合发展,大力推广建筑信息模型(BIM)技术。加快推进BIM技术在新型建筑工业化全生命期的一体化集成应用;充分利用社会资源,共同建立、维护基于BIM技术的标准化部品部件库,实现设计、采购、生产、建造、交付和运行维护等阶段的信息互联互通与交互共享;并加快应用大数据技术、推广应用物联网技术和智能建造等技术。
值得注意的是,当前以BIM、云计算、大数据、物联网、移动互联网为代表的新一代信息技术,正在向建筑业加速渗透融合,我们可以在建筑工业化的过程中推进信息化,以信息化带动建筑工业化,发挥后发优势,实现生产力的跨越式发展。通过“数字建筑平台”,构筑产业数字化转型新基建,形成数字化协同设计、智能化生产、智能装配和智能化集成应用等全生命周期的产业智能化应用场景。并融合智能装备、工程机械、自动化设备、机器人,通过软件驱动的全新产业链数字化生产线,让项目全生命周期的每个阶段发生新的改变、赋予新的内涵。未来的全过程将在实体建筑建造之前,衍生纯数字化虚拟建造的过程,在实体建造阶段和运维的阶段将会是虚实融合的过程。最终,通过“新设计、新建造和新运维”把建筑业提升至现代化工业水平。
就像《数字建筑白皮书2019》中阐述的:未来我们可以在设计阶段,打造全数字化“样品”,参建各方通过数字建筑平台(建筑产业互联网平台)对项目的设计、采购、生产、施工、运维各个阶段进行数字化的PDCA循环模拟与数字化打样,实现管理前置控制,对建筑方案的设计优化、施工方案优化、运维方案优化,并不断进行迭代、确保方案合理可行,商务经济优,产品个性需求得到满足,并形成设计模型、施工和商务方案的数字化样品,用以指导实体建造和运维过程,从而达到浪费小化、价值大化。
在建造阶段,通过软件和数据形成建筑全产业链的“数字化生产线”,这条“生产线”将工厂生产与施工现场进行实时在线连接与智能交互协作。实现工厂工业化和现场工业化,两厂(场)联动,工厂工业化基于标准化、流程化,可实现构件及部品的大规模、柔性化生产。现场工业化好比是“装配车间”,通过计划排程到末位到小时(甚至分钟)、任务执行工序、“图纸模型”细化到构件的工业化手段实现精益建造。通过工厂与现场的一体化实现全产业链的协同,将建造过程提升到工业级精细化水平,达到浪费小化、价值大化、精益求精的目标。
03
新理念
基于全生命周期的绿色节能管理
在发达国家实现工业化(特别在其快速发展)时期,大多数是以消耗能源、牺牲环境为代价,可以说“先发展、后治理”,这种模式的代价是很大的。所以,我们在实现工业化的过程中特别强调生态建设和环境保护,强调处理好经济发展与人口、资源、环境之间的关系。强调绿色发展、可持续发展,强调人、建筑和自然和谐统一。不仅是建造过程对环境破坏污染要小化,最终生产结果(建筑产品)也要高品质、绿色和智慧化。
当前,我国建筑企业普遍使用的现场浇(砌)筑方式,带来了资源能源利用效率低、建筑垃圾排放量大、扬尘和噪声环境污染严重、工程质量和安全没有保障等诸多问题。就建材消耗而言,建筑业用量较大的钢材、水泥都是高耗能产品,我国钢材、水泥生产总量多年高,并且建材循环使用比例很低。如果建筑业不进行转型发展,传统建造方式将持续造成资源能源过度消耗和浪费,经济增长与资源能源的矛盾会更加突出,极大制约了社会可持续发展。
除了指导意见提出的“推广应用绿色建材,发展安全健康、环境友好、性能的新型建材,推进绿色建材认证和推广应用,推动装配式建筑等新型建筑工业化项目率先采用绿色建材,逐步提高城镇新建建筑中绿色建材应用比例”,我们还可以在建造过程中采用GIS+BIM+云大物移智的现代化数字技术,基于“全生命周期”的绿色节能管理,按照平台化的思维,结合标准、规范、监管和管理等要素,搭建建筑节能平台,对规划、设计、施工、运维阶段进行全过程控制、管理和监测,实现建筑过程中的能耗大幅度降低,大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适、高效、与自然和谐共生的建筑空间。实现建筑业的低耗、高效、经济、环保的发展,实现人、建筑与自然、现在与未来之间的利益共享。
04
新生态
全产业链协同、全专业协同
我们过去的建筑业呈“瀑布状”,从甲方到施工企业,从总包到分包,从项目经理到工人层层递进,每个环节都不透明,相互之间难于协同导致建筑产业价值链冗长,效率极其低下。针对以上问题,本次指导意见特别强调产业协同思维,强调全产业链、全专业协同,并基于平台实现建立多方共赢的合作生态。意见明确要求,推动全产业链协同,推行新型建筑工业化项目建筑师负责制;促进多专业协同,通过数字化设计手段推进建筑、结构、设备管线、装修等多专业一体化集成设计,提高建筑整体性;推进标准化设计,实施建筑平面、立面、构件和部品部件、接口标准化设计,推广少规格、多组合设计方法,以学校、医院、办公楼、酒店、住宅等为重点,推广装配式建筑体系。
05
新组织
新型市场组织模式破解大建筑业难题
我国建筑业长期采取的“层层分包、层层克扣”的市场模式,在发展中出现了一系类的问题。例如:建筑质量得不到保障、农民工的利益得不到保障,也出现了“农民工讨薪”等严重的社会问题。同时,这种模式也不利于建筑技术的沉淀,难以培养出大批高水平的产业工人。未来如何规范建筑市场,促进更多的企业兼并重组,走规模化、集团化的方式,并利用信息化手段促进市场的透明与诚信化,我们还有很长的路要走。
指导意见还提出要大力推行工程总承包:新型建筑工业化项目积极推行工程总承包模式,促进设计、生产、施工深度融合;引导企业提高项目管理、技术创新和资源配置能力,培育具有综合管理能力的工程总承包企业,落实工程总承包单位的主体责任,保障工程总承包单位的合法权益;并大力发展全过程工程咨询,大力发展以市场需求为导向、满足委托方多样化需求的全过程工程咨询服务,培育具备勘察、设计、监理、招标代理、造价等业务能力的全过程工程咨询企业。
当然除了指导意见提出的总承包,未来我们的行政管理部门、总承包企业、各种专业分包企业也可依托数字建筑平台形成“大后台、小前台”的平台赋能形式。“大后台”负责能力建设,搭建各种标准体系、知识库、数据库、构件库与工艺库,“小前台”则敏捷地应对各种市场变化,满足客户的各种个性需求。
总之,新型建筑工业化涉及发展理念变革、生产方式变革、组织模式变革和驱动机制变革,必将带动建筑业转型升级;同时,发展新型建筑工业化需要培育全过程、全要素、全系统,如设计标准化、生产工厂化、施工装配化、管理信息化以及智能化的技术应用,这对于打造具有国际竞争力的“中国建造”,推动城乡建设绿色发展和高质量发展具有重要的作用。