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全過(guò)程工程咨詢助力實(shí)現(xiàn)像造汽車(chē)一樣造房子
作者: 鄭琪  來(lái)源: 中國(guó)勘察設(shè)計(jì)雜志  日期: 2023-11-17  人氣: 2109 

自2017年國(guó)家發(fā)展改革委和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部?jī)刹课l(fā)文推進(jìn)全過(guò)程工程咨詢服務(wù)以來(lái),全國(guó)各地進(jìn)行了很多全過(guò)程工程咨詢的實(shí)踐和探索。2023年,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》,對(duì)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提出了明確的目標(biāo)和要求?!毒V要》指出,發(fā)展全過(guò)程工程咨詢是打造中國(guó)建造升級(jí)版的重要內(nèi)容。由此可見(jiàn),全過(guò)程工程咨詢對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)有著重要意義。


全過(guò)程工程咨詢是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)創(chuàng)新


在全過(guò)程工程咨詢實(shí)踐過(guò)程中,很多工程項(xiàng)目將當(dāng)下比較分散的一些專項(xiàng)工作集中起來(lái),認(rèn)為這樣就是全過(guò)程、全方位地覆蓋了全過(guò)程工程咨詢工作的內(nèi)容。筆者認(rèn)為,將這些專項(xiàng)工作組織起來(lái),雖然避免了過(guò)去工程建設(shè)管理分散化、碎片化造成的問(wèn)題,但如果認(rèn)為這就等于全過(guò)程工程咨詢,那就有些偏頗了。通過(guò)實(shí)踐理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐研究,借鑒國(guó)外一些建筑管理的理論,結(jié)合中國(guó)建筑工程組織的特點(diǎn),筆者認(rèn)為,全過(guò)程工程咨詢是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)創(chuàng)新,以低碳為目標(biāo)、以智能為支撐、以數(shù)據(jù)為線索,低碳、智能數(shù)據(jù)成為全過(guò)程工程咨詢的關(guān)鍵詞。


全過(guò)程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的特點(diǎn)

全過(guò)程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新特點(diǎn)可以概括為以下三個(gè)方面。


通過(guò)全過(guò)程工程咨詢實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的有效控制


通過(guò)全過(guò)程工程咨詢實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的有效控制,簡(jiǎn)稱為控制設(shè)計(jì)。眾所周知,工程立項(xiàng)之初,首先要進(jìn)行可行性研究的工作,然后才是設(shè)計(jì)建造階段。通過(guò)對(duì)兩個(gè)階段工作的分析可以發(fā)現(xiàn),項(xiàng)目的立項(xiàng)過(guò)程和建設(shè)過(guò)程兩個(gè)環(huán)節(jié)間往往有些脫節(jié),以往的項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的概算超過(guò)估算的情況,大都與之相關(guān)。立項(xiàng)可研階段包括建設(shè)的必要性、對(duì)環(huán)境的影響、對(duì)交通的影響以及未來(lái)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等一系列相關(guān)內(nèi)容,但從之前的工作情況來(lái)看,脫節(jié)的問(wèn)題主要來(lái)自于估算大多來(lái)自于對(duì)同類(lèi)建筑的造價(jià)的分析,而缺少了針對(duì)項(xiàng)目本身的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的深度控制。例如,在可研階段對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的選擇、機(jī)電系統(tǒng)的選擇、建筑材料的控制等通常不夠深入。隨著2019年國(guó)務(wù)院令第712號(hào)《政府投資條例》的頒布,這種概算超過(guò)估算的情況明顯減少,這是因?yàn)樽試?guó)務(wù)院令頒布以來(lái),很多工程將初步設(shè)計(jì)概算工作的很多內(nèi)容提前到了可研估算的階段。為什么會(huì)有這樣的變化呢?這要從建筑產(chǎn)品的特點(diǎn)談起。由于建筑產(chǎn)品具有多目標(biāo)的特點(diǎn),而且其建造過(guò)程也會(huì)受到多要素的不斷影響,因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中表現(xiàn)為設(shè)計(jì)者需要關(guān)注建筑的造型、空間、功能、造價(jià)和性能等目標(biāo),并要努力實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)的平衡。在施工過(guò)程中,建造工作又會(huì)受到場(chǎng)地、氣候、產(chǎn)品生產(chǎn)及產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)戎T多因素的影響,設(shè)計(jì)和施工者必須不斷調(diào)整設(shè)計(jì)和施工的組織方法,從而應(yīng)對(duì)各種因素的影響。建筑產(chǎn)品成本控制的過(guò)程是多指標(biāo)、多要素不斷迭代優(yōu)化的過(guò)程,同時(shí)也是建筑產(chǎn)品不斷優(yōu)化深化的過(guò)程。因此,在可研階段進(jìn)行深化工作,深入到設(shè)計(jì)的專業(yè)內(nèi)容,控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)可研估算目標(biāo)的重要方法。


基于上述的實(shí)踐,全過(guò)程工程咨詢的工作內(nèi)容不僅要像過(guò)去一樣依靠大數(shù)據(jù)指標(biāo),參考相同或者同類(lèi)型、同規(guī)模的建筑確定投資標(biāo)準(zhǔn),更重要的是要根據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)、交通評(píng)價(jià)等一系列評(píng)價(jià)的結(jié)論,確立建筑的建設(shè)規(guī)模以及它的能耗指標(biāo)。能耗指標(biāo)的確定,對(duì)建筑的性能有著極其深遠(yuǎn)的影響。在此基礎(chǔ)上,咨詢工程師要提出未來(lái)建筑所采用的各種機(jī)電系統(tǒng),甚至深化機(jī)電系統(tǒng)的形式和主要設(shè)備材料的水平。也正是基于這種深入的分析工作,可研和估算編制大大超出了傳統(tǒng)工作的內(nèi)容和范圍,這項(xiàng)工作為新建建筑勾勒出一個(gè)基本的邊界。對(duì)于設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō),相當(dāng)于劃定了非常重要的邊界條件。


以往的建筑,在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多次反復(fù)迭代的問(wèn)題,造成了大量的變更和浪費(fèi)。這種變更不僅造成了物料上的浪費(fèi),同時(shí)也會(huì)造成造價(jià)上突破概算的情況。性能指標(biāo)增加了設(shè)計(jì)的科學(xué)性,以低碳為目標(biāo)是全過(guò)程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的一個(gè)重要方面。投資造價(jià)控制從被動(dòng)計(jì)算改為主動(dòng)控制,這個(gè)變化是根本性的變化,實(shí)現(xiàn)了前期可研階段工作對(duì)接下來(lái)的設(shè)計(jì)工作的有效控制,將整個(gè)立項(xiàng)建造過(guò)程連接起來(lái),使之成為一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程。這項(xiàng)工作對(duì)標(biāo)以汽車(chē)生產(chǎn)為代表的制造業(yè)產(chǎn)品立項(xiàng)研究,我們發(fā)現(xiàn)建筑業(yè)的前期立項(xiàng)研究深入了很多,越來(lái)越接近汽車(chē)制造業(yè)的方法。


通過(guò)全過(guò)程工程咨詢實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)建造過(guò)程的有效控制


通過(guò)全過(guò)程工程咨詢實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)建造過(guò)程的有效控制,簡(jiǎn)稱為設(shè)計(jì)控制。設(shè)計(jì)控制意味著要通過(guò)設(shè)計(jì)文件,把設(shè)計(jì)的意圖、標(biāo)準(zhǔn)、理念、要求貫徹到后續(xù)的工作中。建造過(guò)程包括施工過(guò)程和很多重要節(jié)點(diǎn)的深化過(guò)程。在上世紀(jì)80年代和90年代初,設(shè)計(jì)控制這個(gè)概念常常被設(shè)計(jì)院的工程師們說(shuō)成“按圖施工”。這句話的潛臺(tái)詞是,只要按圖施工就能確保施工的正確性和建筑的質(zhì)量。應(yīng)該看到的是,由于那個(gè)時(shí)候建筑的規(guī)模相對(duì)小一些,功能沒(méi)有那么復(fù)雜,材料設(shè)備特別是機(jī)電系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,圖紙作為設(shè)計(jì)的重要文件,可以把設(shè)計(jì)者的要求向建造過(guò)程完整傳遞。近年來(lái),隨著建筑規(guī)模的增加、建筑功能復(fù)雜性的增加,按圖施工已經(jīng)很難做到,因?yàn)閳D紙有的時(shí)候不能完全將設(shè)計(jì)的意圖向后面的工序傳遞。特別是隨著行業(yè)的進(jìn)步和整個(gè)社會(huì)專業(yè)化的發(fā)展,原來(lái)設(shè)計(jì)承擔(dān)的很多工作已經(jīng)轉(zhuǎn)由專業(yè)公司來(lái)承擔(dān)。比如,鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)、玻璃幕墻的工藝設(shè)計(jì)等。這些由專業(yè)公司所承擔(dān)的設(shè)計(jì)工作,加上設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)圖紙,才是比較完整的設(shè)計(jì)文件。設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)文件和專業(yè)公司的深化設(shè)計(jì)文件之間本身就存在一個(gè)相互協(xié)調(diào)的過(guò)程,因此,再簡(jiǎn)單地說(shuō)按圖施工,已經(jīng)不太現(xiàn)實(shí)。


自從BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用以來(lái),行業(yè)對(duì)BIM技術(shù)寄予了很高的期望,希望通過(guò)此方式,能夠在設(shè)計(jì)階段非常完整地完成設(shè)計(jì)工作,以至于成為施工階段的指導(dǎo)。但是,通過(guò)這些年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),目前的BIM模型還只是設(shè)計(jì)階段的一個(gè)幾何模型。在性能化設(shè)計(jì)背景下,建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)需要根據(jù)系統(tǒng)工程理論去研究每一個(gè)建筑構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯關(guān)系,以及系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系。《系統(tǒng)工程手冊(cè)》一書(shū)中,Ludwig von Bertalanffy對(duì)于系統(tǒng)給出了這樣的定義:系統(tǒng)由相互作用的多個(gè)部分組成的一個(gè)整體?!痘谀P偷南到y(tǒng)工程有效方法》一書(shū)這樣定義系統(tǒng):系統(tǒng)是一組相互作用的元素,它們共同作用以實(shí)現(xiàn)某種特定目的。根據(jù)系統(tǒng)工程理論,根據(jù)不同的分析目的需要建立不同類(lèi)型的模型。對(duì)于當(dāng)前建筑體量巨大、功能復(fù)雜的特點(diǎn),設(shè)計(jì)師們不但需要幾何模型,還需要性能模型、工藝模型、質(zhì)量模型等一系列和建筑相關(guān)的模型。模型只是作為一些實(shí)體在物質(zhì)世界中的表達(dá),這些表達(dá)旨在描述實(shí)體所選定的方面,諸如實(shí)體的幾何、功能或性能。模型必須能夠準(zhǔn)確定義和量化其所包含的全部元素,并且準(zhǔn)確定義模型與外部環(huán)境之間的準(zhǔn)確接口。建模的過(guò)程是通過(guò)逐步抽象的過(guò)程,要在建立模型的基礎(chǔ)上開(kāi)展仿真研究。仿真是某一個(gè)模型在特定的環(huán)境中以時(shí)間為坐標(biāo),檢驗(yàn)?zāi)P偷膱?zhí)行或應(yīng)用的過(guò)程。仿真實(shí)際上是一種方法,用以分析復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),可以包括軟硬件、人的行為和物理現(xiàn)象。按照系統(tǒng)工程的理論,模型是針對(duì)某一個(gè)特定目的而設(shè)計(jì)的物理世界的一個(gè)數(shù)字方式,那么,設(shè)計(jì)階段所要完成的這些模型分別針對(duì)不同的設(shè)計(jì)目標(biāo),如性能模型表達(dá)了建筑的安全性能、使用性能、健康目標(biāo)、綠色節(jié)能性能等一系列的工作。


在這個(gè)過(guò)程中,還要特別關(guān)注工藝模型的問(wèn)題。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過(guò)程中,無(wú)論是幾何模型還是性能模型都可以比較準(zhǔn)確地定義建筑的幾何空間、幾何尺寸和其具體的性能指標(biāo)。但是,整個(gè)的建造過(guò)程還要受到工藝邊界條件的約束,這種約束需要設(shè)計(jì)師在建造過(guò)程中增加一些具體的工藝操作要求和數(shù)據(jù),而這些數(shù)據(jù)只有和幾何模型、性能模型進(jìn)行充分的數(shù)據(jù)協(xié)同,才能保證建筑在建造過(guò)程中完完整整地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖。因此,在設(shè)計(jì)完成以后、施工開(kāi)始之前,需要一個(gè)施工準(zhǔn)備階段。在這個(gè)階段,全過(guò)程工程咨詢應(yīng)該組織設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工顧問(wèn)、產(chǎn)品顧問(wèn)進(jìn)行工藝模型的設(shè)計(jì)工作。例如,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)模型中可以很好地排布機(jī)電的各種管線,但在工藝安裝的過(guò)程中,由于受到安裝順序、閘閥的要求等一些具體安裝工藝的影響,并不能完全按照設(shè)計(jì)方式進(jìn)行安裝。這時(shí),就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)安裝工藝的要求,對(duì)局部的變化進(jìn)行及時(shí)的模型仿真分析,并將仿真分析結(jié)果與性能模型仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,在確保這種變化不會(huì)給建筑的性能帶來(lái)影響的前提下,才能落實(shí)和完善這個(gè)工藝模型,才能確保建筑設(shè)計(jì)的目標(biāo)能夠得以實(shí)現(xiàn)。


全過(guò)程工程咨詢重要的理論核心是將系統(tǒng)工程理論引入到工程管理之中,對(duì)建筑的認(rèn)識(shí)從構(gòu)件拼裝躍升為系統(tǒng)集成,并在此基礎(chǔ)上引入建模和仿真的方法,通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行仿真計(jì)算,模擬真實(shí)環(huán)境下的模型反應(yīng),從而對(duì)整個(gè)建筑的性能做出量化的科學(xué)判斷。從上面的分析可以發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)控制的基礎(chǔ)是模型。制造業(yè)強(qiáng)調(diào)模型定義產(chǎn)品(MBD),MBD模型通過(guò)算法進(jìn)行仿真,最終呈現(xiàn)出來(lái)的是準(zhǔn)確量化的建筑產(chǎn)品。模型定義建筑產(chǎn)品的基礎(chǔ)是智能建造,以智能為基礎(chǔ)是全過(guò)程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的又一個(gè)重要方面。


通過(guò)全過(guò)程工程咨詢實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的協(xié)同和延伸


通過(guò)研究和實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn),連接整個(gè)建造過(guò)程的是模型,而且是由一套模型的組合構(gòu)成了整個(gè)建筑的完整模型。這些模型之間是什么關(guān)系呢?我們通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn),這些模型之間彼此通過(guò)數(shù)據(jù)協(xié)同實(shí)現(xiàn)相互連接,并通過(guò)數(shù)據(jù)協(xié)同將多個(gè)模型組合在一起,共同構(gòu)成了整個(gè)建筑全方位的和全過(guò)程的完整模型。全過(guò)程工程咨詢工作通過(guò)管理這些模型實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)了對(duì)于全過(guò)程數(shù)據(jù)的全面管理和利用。一方面通過(guò)管理和協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同。數(shù)據(jù)協(xié)同雖然大家都認(rèn)為非常重要,但是由于建筑產(chǎn)品是個(gè)性化定制產(chǎn)品,建造周期長(zhǎng),因此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同存在很多困難,只有通過(guò)全過(guò)程工程咨詢團(tuán)隊(duì)的專業(yè)性組織和有效控制才能順利實(shí)施。例如,設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)需要和產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同,僅靠一兩個(gè)團(tuán)隊(duì)是難以實(shí)現(xiàn)的。全過(guò)程工程咨詢團(tuán)隊(duì)發(fā)揮自身通曉和理解設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì),可以在不同階段有組織地連接設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)以及工藝團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)對(duì)接。這種對(duì)接是有序完成的,因?yàn)閷?duì)接的目的是實(shí)現(xiàn)立項(xiàng)過(guò)程中確定的建設(shè)目標(biāo)。因此,數(shù)據(jù)對(duì)接的過(guò)程是數(shù)據(jù)迭代,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同的過(guò)程。


也正是由于這個(gè)原因,全過(guò)程工程咨詢?yōu)榻ㄖI(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到了非常強(qiáng)的推動(dòng)作用。智能建造的核心是建立MBD模型,依靠的是數(shù)據(jù)協(xié)同,而全過(guò)程工程咨詢正是通過(guò)對(duì)整個(gè)投資決策和建造過(guò)程的統(tǒng)一,深度挖掘了各個(gè)階段的數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過(guò)創(chuàng)建模型,使得每個(gè)階段的工作都能夠在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行量化的分析和研究。


數(shù)據(jù)協(xié)同不僅涵蓋了設(shè)計(jì)、建造過(guò)程,而且一直延伸到運(yùn)維過(guò)程。從以往各種文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),運(yùn)維過(guò)程建筑的投資預(yù)計(jì)占到建筑全生命周期投資的90%,運(yùn)維階段的耗能幾乎是建造階段耗能的三倍。通過(guò)數(shù)據(jù)模型和傳感器,建筑在運(yùn)維過(guò)程中的數(shù)據(jù)不斷集中到運(yùn)維模型之中,通過(guò)分析和計(jì)算,可以不斷優(yōu)化建筑運(yùn)維的管理方式,這是數(shù)據(jù)延伸創(chuàng)造的價(jià)值,也是全過(guò)程工程咨詢通過(guò)建立模型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)延伸創(chuàng)造的價(jià)值。


全過(guò)程工程咨詢的增值作用


從以上三個(gè)方面可以看出,全過(guò)程工程咨詢具有非常強(qiáng)的增值作用。一方面,它很有效地連接了決策階段和設(shè)計(jì)階段。通常分離的兩個(gè)階段,通過(guò)全過(guò)程咨詢工程師的工作,有效地連接起來(lái),使設(shè)計(jì)工作有了邊界,可以有的放矢;另一方面,使設(shè)計(jì)成果更加深入。設(shè)計(jì)過(guò)程和建造過(guò)程通過(guò)模型密切相連。建造過(guò)程中,當(dāng)建造工作受到來(lái)自于天氣、場(chǎng)地條件、人力、物流等因素影響的時(shí)候,設(shè)計(jì)可以在原有的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整優(yōu)化,仍然按照多指標(biāo)平衡的原則,不斷地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件的變化來(lái)保證建筑達(dá)到最初的設(shè)計(jì)目標(biāo),更重要的是將運(yùn)維管理整合到全過(guò)程之中,擴(kuò)大了產(chǎn)業(yè)覆蓋的范圍。運(yùn)維階段整個(gè)建筑通過(guò)模型和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可控,減少安全事故地發(fā)生,提升舒適性體驗(yàn)。


建筑業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)模型定義產(chǎn)品MBD,就要依靠建模和仿真的系統(tǒng)工程理論方法,通過(guò)全過(guò)程工程咨詢與智能建造的有機(jī)結(jié)合,不僅可以“像造汽車(chē)一樣建房子”,而且可以“像保養(yǎng)汽車(chē)一樣保養(yǎng)房子”,從而實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。






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