导读 建筑工业化是现代建筑产业的核心基础。进入新时代,建筑工业化并不是新问题,也不是新理念,而是我国建筑业一直倡导的发展方向。早在中华人民共和国成立之初,我国就提出了实现建筑工业化的任务。经过70多年的探索,特别是改革开放40多年的发展,我国已成为拥有一定程度的机械化、工业化和现代化水平的建筑业大国。
但是,我国建筑工业化任务还没有完成,总体上还处在工业化中期阶段,在工业化方面与已经实现建筑工业化的发达国家相比还有相当大的差距。实现建筑工业化的任务不完成,建筑产业现代化就不可能实现。推进新型建筑工业化,仍然是我国建筑产业现代化进程中艰巨的任务。
什么是新型建筑工业化?
模块化、信息化与建筑业如何有效融合?
在《对新型建筑工业化的思考——模块化、并行工程与数字化》中,协会专家委员会资深专家、清华大学建筑设计研究院建筑产业化分院副院长宋兵分享了他对新型建筑工业化的思考,为以装配式建筑为代表的新型建筑工业化发展道路提出积极探索。
来源:清华建筑设计研究院产业化分院
宋兵
清华大学建筑设计研究院建筑产业化分院副院长、高级工程师、国家装配式建筑产业技术创新联盟专家委员会专家委员、深圳市建筑产业化协会专家委员会资深专家;
出版著作《公共租赁住房居室工业化建造体系理论与实践》;
《公寓建筑设计标准》主编;
设计作品“北京市海淀区西北旺C2回迁安置房项目”荣获2020年全国《装配式建筑评价标准》A级范例项目。
建筑工业化是用现代化的、高效率的大工业生产方式替代传统的、低效率的手工业生产方式的过程,是建筑行业完成工业化转型的过程。
建筑工业化的目的,是在建筑的建造、运营及拆除后循环利用的全生命周期中,实现“提高品质、提高效率、节材省工、节能减碳”的目标。
用一句话概括,建筑工业化就是“好、快、省”地建设和运营高品质的建筑。
绿色建筑的定义可以很好地诠释高品质建筑:在全寿命期内,在节约资源、保护环境、减少污染的前提下,能够为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。
绿色建筑的评价指标体系由五类指标组成:安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居,这五类指标也完全可以用来评价高品质建筑。
对于建筑的使用者来说,高品质建筑的具体感受包括:室内空间布局合理、室内功能动线设置顺畅、设施设备齐全、材料经久耐用、气密水密性高、保温隔音好、有良好的自然光照和自然通风等。
以手工操作为主建造的房子,只有当工人同时具备熟练的技术和认真负责的态度时,才有可能建造出高品质的房子。技术是靠师傅带徒弟的方式一代一代的传承下去的,这种口口相传的传授方式因受双方个人因素影响,使得传授的效果差异巨大。因此手工操作无法大批量地生产高品质产品。
目前中国的城市化进程仍处于高速发展的阶段,尽管每年建设量的增长放缓,但在今后相当长的时期内,对大批量生产房屋的需求仍然强劲。但在几百万包工头加几千万农民工的现状条件下,把批量生产的产品质量寄托在所有工人都具备很高的技术水平和道德水准上,显然是不现实的。尤其是现代建筑与传统建筑相比,增加了保温、空调、给排水、强弱电等新的系统,使得建造过程变得更为复杂,更需要系统性地建立工业化技术体系和管理体系,从而摆脱改变传统的作业方式,以“好、快、省”生产方式,完成建筑业的现代化转型。
“好、快、省”是在建筑的设计、建造和运营全生命周期内,实现“两提两节”,即“提高品质、提高效率、节材省工、节能减碳”。其中,“省”是指“两节”,是“节材省工、节能减碳”,不能简单地理解为降低成本。
首先,成本和品质是相对应的,高品质必然对应高成本,物美价廉是不存在的。
其次,不能把高房价等同于高成本,建安成本只是房价的组成部分。建安成本不是太高,而是太低了。
在建筑工业化领域流行的一句话叫做“像造汽车一样地造房子”,我们就拿汽车和普通住宅造价做个比较。
以一辆售价为10万元的中档轿车为例,销售的成本和利润约为4万元,制造的成本加利润约为6万元,轿车的体积大约为3立方,因此中档轿车每立方的造价约为2万元。
一栋住宅的地上部分楼面建安造价按照7000元/平米计算,其中包含了建筑、结构、设备、全装修、装配式增量、绿建等各专业的综合造价。地下室造价一般为5000元每平米,建筑面积按照经验值估算约为地上建筑面积的50%。把地下室的造价折算到地上,则地上部分的楼面综合建安造价约为10000元/平米。这个造价包含了建造成本和利润。住宅的层高按照3米计算的话,则住宅每平米的体积为3立方米。计算得出住宅每立方的造价为3300元。
二万元比三千元,相差了近六倍!
一辆中档轿车应具备的品质大致有如下几个方面:
1.优异的挡水性能:无论多大的暴雨,在静止和行驶的状态下,绝不能漏雨。
2.优异的气密性:无论刮多大风,车内没有感觉。
3.良好的保温隔热性能:在没有使用空调的情况下,仍能使车内保持一定的温度。
4.符合人体工学的车内空间尺度:虽然车内空间很小,但并不会产生幽闭感。
5.符合人体工学的车内家具:座椅可以保证长时间坐着不会难受。
6.运行良好的空调系统:保证车内恒定的舒适温度。
7.先进的智能终端系统:例如自动驾驶功能、防撞功能、保障车内的空气、温度、声、光环境等始终处于舒适状态的功能。
按理说,一个售价每平米动辄几万甚至十几万的普通住宅,最起码应该具备汽车同样的品质,还要加上高品质建筑的所有要求。但实际情况是,普通住宅的品质远远达不到普通轿车的品质。其实,上述对住宅的造价估算已经非常高了,在全国大部分地区甚至连一半的造价都达不到。住宅的成本远远低于汽车的成本,我们还无法做到“像造汽车一样的造房子”。
目前,建筑成本始终受限于建筑定额。目前执行的建筑定额制初定于1955年,是符合当时的计划经济体制的管理办法。这以后预算定额的编制和管理工作下放到各省、市、自治区,例如北京市于1996年制定了96概算定额,时隔八年后制定了04概算,时隔十二年后又制定了16定额。但定额的调整永远赶不上市场价的变化。
根据标定司2022年2月15日发布的人工工日单价为:最低价127和最高价143(不含五险一金),通常情况下一个工人可以做到2~3热定额工日,即可以挣到最低254元至429元。但工地的现实情况是,泥瓦工两夫妻每天要1500元。这个差价用什么方法找回来?
所有人都认为定额偏低,但是又不得不按照定额进行招投标、概算、预算和结算。在定额已经偏低的情况下,又被各种程序漏洞和管理问题消耗了微薄的利润。没有足够的利润,就不可能生产高品质的产品。更不可能投入资金进行技术研发,技术进步就无从产生。整个行业就这样陷在一个恶性循环的怪圈里。这就是为什么建筑行业的工业化水平在整个国民经济的所有行业中,始终处于最低水平。
只有大幅提高利润,才能实现整个行业的良性发展。今年的两会有代表提出要提高设计费,我认为问题的关键不仅仅是提高设计行业的收费标准,而是应该提高整个建筑行业的收费标准。
从全生命周期角度,看一栋建筑的成本构成为:
1.直接成本:建安成本。
2.间接成本:时间成本、资金成本、维护成本。
如前所述,直接成本应该大幅增加,辅以建筑工业化的技术手段,反而可以降低间接成本。一方面,工业化的高效率,可以节省大量的时间成本。节省了时间成本,资金成本也就相应节省了。另一方面,工业化带来的高品质大规模生产,又会大大提升整体建筑的品质,从而减少维护成本。
因此,提高建安造价,并不简单地等同于提高成本。成本一定要与品质相对应,成本一定要与建筑的全生命周期各阶段的能耗相关联。
提高行业的利润率可以带来如下好处:
1.产品品质极大提高,产品寿命延长,维修费用降低。有效地实现了节能减碳。
2.企业有足够的利润可以培养自己的产业工人,产品品质进一步提高,企业的经营进入良性循环,行业从业人员收入普遍提升,又将带动相关行业的投资和消费。
3.整体国民经济的发展进入良性循环。
目前中国一二线城市的房价已经与国外发达国家的房价不相上下了,有些地方甚至超过发达国家的房价,但是中国的建安造价却相对低很多。例如香港的公屋,其地上部分的建安造价约为18000元/平方米。再比如日本的一户建,建安造价也在10000元-20000元/平方米之间。日本的建安造价组成中,材料费跟中国不相上下,但是人工费占的比重较大。人工费占比较大意味着从业人员收入很高,收入高其消费能力就高,整个经济就是一个良性循环。我认为中国今后应该大幅提高人工成本,让设计师、技术工人等从业人员进入高收入的行列,让建筑行业实现良性循环。
BIM是英文Building InformationModeling的缩写,其中Modeling是“模拟和建模”的意思,因此BIM的含义应该是建筑的模拟和建模的过程。但是国内却翻译成“建筑信息模型”,仅强调了模型,而失去了模拟和建模的意思(引自《给建筑师的人工智能导读》何宛余著)。正是“失之毫厘、谬之千里”!
BIM应该翻译成“建筑信息化模拟”才对!
BIM的作用不是二维设计做完后建一个三维的模型糊弄完事,而是在项目初期就组织全产业链以并行的方式,一体化地共同参与设计。BIM是并行工程的三维工作平台和工具,以BIM为工具,采用并行工程的工作模式,是实现建筑工业化的有效途径。
新型建筑工业化就是在建筑工业化的基础上,以模块化、并行工程的方式。
对建筑行业进行数字化重构的过程。数字化重构将对建筑行业产生革命性的影响:
1.伴随着新一代信息技术的发展,数字化实现了实体建造与虚拟建造融合,推动建造方式从传统的“试错法”到基于数字仿真的“模拟择优法”转变,构建了建筑工业化快速迭代、持续优化、数据驱动的新生产方式。借助工业互联网,数字化重构可以用模块化的方法搭建建筑工业化产品族库,使得建设项目从传统的图纸设计——现场施工模式,转变为标准化模块的选择和组合模式,可以实现建筑行业的产品化转型。产品化才是标准化的终极表现形式。
2.伴随着CAD、CAM、CAPP等新研发工具的大规模使用,通过建立高度集成的数字化模型及研发工艺仿真体系,将传统串行的、碎片化的项目建设过程在时间和空间上交叉、重组和优化,将原本在产品生命周期下游的制造、安装和运维的技术工作提前到上游进行,有效整合跨区域、跨行业、跨企业的技术资源,数字化重构推动了项目建设过程从串行向并行演进,实现了从碎片化向全过程、全产业链和全生命周期的行业重构。
3.与其它行业相比,建筑行业的建造者与最终用户之间的联系是最弱的,最终用户往往对建筑产品的设计没有任何发表意见的机会。但数字孪生技术可以实现建造者与最终用户在虚拟空间的共同设计,使生产者和消费者合二为一,从而产生了一个新的身份:产消者(Prosumer)。例如,如果居住建筑采用了SI框架体系,就可以让住户用VR的方式实现自己设计室内布局,而设计师则可以帮助住户在标准化的室内产品族库中选择适合的产品,从而达到“标准化输入和多样化输出”的效果。而这个过程可以在住户的全生命周期中不断的循环,室内布局可以很方便的变化以适应住户家庭人口结构和生活方式的变化,从而实现“不换房的人生”。
4.数字化与区块链的结合,将会形成一个开放的共享平台,从而产生网络协同制造、共享制造等新模式,数字化重构推动生产地点从集中化走向分散化,跨地域、跨行业、跨企业的协同成为常态,从而实现建造的社会化,形成更为公平的、充分的市场竞争环境。
5.最终,数字化重构的目标是资源优化。通过资源优化以实现建筑产品更好的质量、更高的效率、更合理的成本。
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