□文/李呈蔚

并行工程的裝配式住宅設(shè)計過程

□文/李呈蔚

文章介紹了并行工程的概念，運用并行工程理論，對裝配式住宅設(shè)計的流程進行優(yōu)化。對傳統(tǒng)工程建設(shè)串行過程任務(wù)細分，然后對細分的過程進行規(guī)劃和重組并評價每一個劃分的階段，最終完成對裝配式住宅并行設(shè)計過程的構(gòu)建。另外，介紹了和裝配式并行設(shè)計相關(guān)的裝配式團隊化建設(shè)、信息管理以及協(xié)同工作環(huán)境，形成一套完整的裝配式住宅設(shè)計并行過程的構(gòu)建方法。

并行工程；裝配式；住宅；設(shè)計

并行工程是近年來興起的新型的企業(yè)組織管理理論，是一種集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法，旨在提高質(zhì)量、降低成本、縮短周期。并行工程要求從設(shè)計開始就要考慮整個生命周期內(nèi)從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素（包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶需求）。并行工程的理念是在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段，就對產(chǎn)品開發(fā)周期的所有方面的技術(shù)和專業(yè)人員進行整合，通過信息系統(tǒng)作為控制平臺，各個部門在全生命周期參與并行開發(fā)的管理，其關(guān)鍵技術(shù)包括并行工程過程重構(gòu)技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)隊伍重構(gòu)、數(shù)字化產(chǎn)品定義、協(xié)同工作環(huán)境。

裝配式在住宅中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)點，但是在管理上也帶來新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等一次進行，相對獨立，待施工時根據(jù)反饋問題對圖紙進行變更，因此設(shè)計階段的管理集中在后期。而裝配式結(jié)構(gòu)在設(shè)計之前就需要考慮裝配式構(gòu)件的拆分、構(gòu)件的生產(chǎn)和運輸、施工現(xiàn)場的構(gòu)件連接、后期的住宅維護等問題，因此對設(shè)計階段的管理增加了技術(shù)難度和工作強度。針對這些問題，本文以并行工程理論為基礎(chǔ)，對裝配式住宅設(shè)計的設(shè)計流程進行分析，制定出基于并行工程的裝配式住宅工程設(shè)計管理方法。

1 裝配式并行設(shè)計過程的構(gòu)建

并行工程與傳統(tǒng)建造方式有本質(zhì)區(qū)別，因為它把住宅建設(shè)當作一個集成的過程，從全局的角度對集成過程進行優(yōu)化管理、控制并且對現(xiàn)有的裝配式住宅建造技術(shù)進行不斷地改進與提高。要對裝配式住宅設(shè)計過程實施并行工程，首先要對裝配式住宅設(shè)計過程進行改進和重組?；诓⑿泄こ痰难b配式住宅設(shè)計過程通過以下步驟來構(gòu)建：

1）分析傳統(tǒng)住宅工程建設(shè)的串行設(shè)計過程；

2）對傳統(tǒng)住宅工程建設(shè)的串行設(shè)計過程的任務(wù)進行過程細分；

3）進行細分的過程的并行規(guī)劃和重組；

4）對每一個劃分的階段進行設(shè)計評價。

1.1 工程設(shè)計詳細流程

工程設(shè)計的過程可以劃分為制定設(shè)計任務(wù)書、初步設(shè)計、深化設(shè)計、部件拆分設(shè)計及竣工設(shè)計幾個階段。

1）設(shè)計任務(wù)書。由建設(shè)單位制定或者由建設(shè)單位在設(shè)計單位的協(xié)助下編制。設(shè)計任務(wù)書需要制定的具體內(nèi)容：設(shè)計住宅項目概況；設(shè)計項目的相關(guān)部門批準文件；設(shè)計項目的周邊環(huán)境；場地的地質(zhì)條件；材料供應(yīng)；施工條件；工程設(shè)計的規(guī)模；住宅的使用要求；項目的設(shè)計標準和總投資；建筑造型；建筑室內(nèi)外裝修方面要求等。針對建設(shè)單位提供的設(shè)計任務(wù)書，設(shè)計單位進行項目的可行性分析后，可向建設(shè)單位提出一些合理的修改意見。

2）初步設(shè)計階段。主要是根據(jù)建設(shè)單位提出的設(shè)計任務(wù)書，進行裝配式住宅的總體研究及簡明設(shè)計。這一階段主要任務(wù)為對裝配式住宅的建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)性能以及住宅功能等問題進行確定。初步設(shè)計階段需要完成的技術(shù)資料：設(shè)計說明書、有關(guān)專業(yè)的設(shè)計圖紙和工程概算書。在初步設(shè)計完成以后，就能為簽訂合同提供必要的圖紙和技術(shù)資料，同時提供了詳細設(shè)計的條件和依據(jù)。

3）深化設(shè)計階段。在初步設(shè)計階段提供的技術(shù)文件的基礎(chǔ)上進行的，是在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上進行詳細設(shè)計，對建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣各個方面進行設(shè)計，同時給出詳細的設(shè)計圖紙，解決設(shè)計中的關(guān)鍵性問題。深化設(shè)計所提供的技術(shù)文件，應(yīng)當滿足各個相關(guān)部門的審查。深化設(shè)計階段所要完成的主要技術(shù)文件及圖樣：裝配式住宅的建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣以及合同要求涉及的其他的設(shè)計圖紙；合同要求的詳細的工程預算書等。

4）構(gòu)件拆分設(shè)計。是在已經(jīng)認可的深化設(shè)計的圖紙的基礎(chǔ)上進行的。它是在深化設(shè)計的基礎(chǔ)上，綜合考慮后續(xù)的構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、安裝、住宅使用和維護等過程，對整體結(jié)構(gòu)進行拆分，成為適宜尺寸的裝配式構(gòu)件。構(gòu)件拆分設(shè)計文件深細程度高，主要特點：

（1）構(gòu)件拆分設(shè)計把裝配式住宅設(shè)計、構(gòu)件加工和現(xiàn)場施工管理有機的結(jié)合起來，通過設(shè)計圖紙體現(xiàn)出來，作為構(gòu)件加工廠的生產(chǎn)依據(jù)；

（2）構(gòu)件拆分設(shè)計關(guān)系到構(gòu)件集中生產(chǎn)、運輸和安裝的全過程，是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)措施之一，合理的拆分不僅關(guān)系到運輸和安裝，也關(guān)系到結(jié)構(gòu)性能和后期維護；

（3）雖然說構(gòu)件拆分設(shè)計在深化設(shè)計之后進行，但其實是貫穿在初步設(shè)計與深化設(shè)計兩個階段的始終；構(gòu)件拆分設(shè)計要求在從設(shè)計一開始就將“裝配式住宅類型”和“怎樣建造裝配式住宅”一起進行考慮，把建設(shè)單位的要求與構(gòu)件生產(chǎn)廠家的裝備條件相結(jié)合，真正的體現(xiàn)了設(shè)計為建造服務(wù)的思想。

5）竣工設(shè)計。它是在裝配式部件的加工和安裝連接過程中，可能會對原設(shè)計作一些圖紙變更。這樣原本的設(shè)計圖紙可能和實際建筑有一些差異。因此，為了反映真實的情況，在裝配式住宅竣工后，要按實際情況進行圖紙的修改及計算的修改。制定竣工文件的目的是提供住宅使用以及作為維護的依據(jù)并為以后的裝配式住宅設(shè)計及研究提供了可靠的資料。

1.2 過程分析與分解

1）各設(shè)計過程之間的關(guān)系。上述5個設(shè)計工作階段，在裝配式住宅設(shè)計的整個過程中既相互獨立又相互聯(lián)系。上一個階段是下一個階段的依據(jù)，下一個階段是上一個階段的設(shè)計工作的深入和細化，初步設(shè)計、深化設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)計3個設(shè)計階段間相互聯(lián)系和穿插。

初步設(shè)計階段主要是確定裝配式住宅的主要建筑、結(jié)構(gòu)和功能體系，構(gòu)件拆分設(shè)計階段和初步設(shè)計階段也相互滲透住宅的建筑形態(tài)和施工要領(lǐng)。深化設(shè)計以初步設(shè)計為前提，確定各方面的細則，為構(gòu)件拆分設(shè)計創(chuàng)造條件并在圖紙上將設(shè)計和構(gòu)件加工以及施工具體的結(jié)合起來，同時也考慮了構(gòu)件加工廠的加工設(shè)備、生產(chǎn)能力以及裝配式住宅建造的經(jīng)濟性。構(gòu)件拆分設(shè)計與深化設(shè)計相互滲透，其內(nèi)容包括了裝配式住宅各個部分的各個系統(tǒng)建設(shè)方針、設(shè)備、管綜布置以及住宅的結(jié)構(gòu)形式。

深化設(shè)計部門為構(gòu)件拆分設(shè)計部門做提供詳細的圖紙。初步設(shè)計和深化設(shè)計部門設(shè)計時，應(yīng)加入構(gòu)件加工廠共同進行討論，以施工單位提供的施工工藝資料為依據(jù)，使得設(shè)計部門在設(shè)計階段就充分考慮到施工時的工藝要求。構(gòu)件拆分設(shè)計部門和施工部門應(yīng)該及時向深化設(shè)計部門反饋加工工藝和施工工藝的變更，以便更快將變更的工藝反映在深化設(shè)計圖紙上。構(gòu)件拆分設(shè)計還要對深化設(shè)計階段進行實時跟蹤了解，這樣加工部門能更快更好的了解設(shè)計的情況和熟悉設(shè)計圖紙。

2）設(shè)計過程的細分。運用并行工程對設(shè)計過程重構(gòu)的原理是宏觀上并行、微觀上串行。因此要先對裝配式住宅設(shè)計過程進行細分。對住宅建造之前的設(shè)計任務(wù)書、初步設(shè)計、深化設(shè)計、構(gòu)件拆分設(shè)計4個階段進行優(yōu)化分析。

設(shè)計任務(wù)書是設(shè)計單位和建設(shè)單位依據(jù)建設(shè)單位的要求對裝配式住宅的外觀、結(jié)構(gòu)和性能進行設(shè)計形成的文件。設(shè)計任務(wù)書的編制可以劃分為建筑外觀設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計3個階段。

初步設(shè)計過程中，總平面、建筑、結(jié)構(gòu)可以歸納到主體設(shè)計過程，電氣、給排水、暖通、消防、人防可以歸納到配套設(shè)置設(shè)計過程，還有環(huán)保節(jié)能設(shè)計階段。故可將初步設(shè)計分為主體設(shè)計、配套設(shè)置設(shè)計、環(huán)保節(jié)能設(shè)計3個階段。

深化設(shè)計是在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，對各專業(yè)的設(shè)計進行詳細分析。按照裝配式住宅主要設(shè)計內(nèi)容，可將深化設(shè)計劃分為建筑詳細設(shè)計、結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計和設(shè)施詳細設(shè)計3個主要過程。

構(gòu)件拆分設(shè)計是針對裝配式住宅施工而進行的過程，需要考慮戶型、廚衛(wèi)、樓面、墻體、樓梯、節(jié)能等細部來設(shè)計。根據(jù)施工流程，將構(gòu)件拆分設(shè)計劃分為構(gòu)件尺寸設(shè)計、構(gòu)件連接工藝設(shè)計2個子過程。

1.3 過程的規(guī)劃與重組

過程之間的關(guān)系有串行、并行和交叉3種。通過并行工程對過程的優(yōu)化，希望達到將原工作過程之間的串行關(guān)系改為并行或者交叉關(guān)系的目的。通過對裝配式住宅設(shè)計各個過程的分解，將部分原來串行工作的過程并行起來。

通過對裝配式住宅設(shè)計實際過程的分析可知，主體設(shè)計和配套設(shè)施設(shè)計是可以并行起來進行的，配套設(shè)施設(shè)計在主體設(shè)計進行到一定階段就可以參與進來。這樣不僅可以縮短設(shè)計周期，同時兩個設(shè)計過程的人員也能及時充分地交流。在設(shè)計前期，就可以考慮到后期可能出現(xiàn)的問題，這也正體現(xiàn)了并行工程的精髓理念。同理，在深化設(shè)計階段，建筑深化設(shè)計、結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計和功能設(shè)施詳細設(shè)計3個過程也可以并行進行；構(gòu)件拆分設(shè)計中，構(gòu)件尺寸設(shè)計、構(gòu)件連接工藝設(shè)計過程并行交叉進行。

1.4 設(shè)計過程的評價

過程規(guī)劃與重組之后的一個重要內(nèi)容是構(gòu)建設(shè)計微循環(huán)，即在設(shè)計過程中增加評價環(huán)節(jié)。住宅設(shè)計過程的每個階段都包含了若干子任務(wù)，如果提前進行的下階段的子任務(wù)有設(shè)計所需的完整信息，就可以把子任務(wù)重新組成一些相互獨立的設(shè)計工作循環(huán)，使這些設(shè)計子任務(wù)之間并行進行。而微觀上同一階段的各個子任務(wù)順序進行，這樣從住宅的概念設(shè)計到施工建造的整個過程仍然有完整的信息，做到了尊重和保留他們之間的順序性和交互性。而且通過微循環(huán)的構(gòu)建，在每一個設(shè)計階段結(jié)束后就馬上對該階段的設(shè)計進行評價，這樣可以盡早考慮到后期可能出現(xiàn)的問題，減少后期設(shè)計的返工。

2 裝配式住宅設(shè)計團隊建設(shè)

并行工程的成功實施，離不開整個裝配式住宅設(shè)計團隊，團隊是由一些工作能力和協(xié)調(diào)能力較好并且對裝配式住宅設(shè)計過程的特性有相當了解的人所組成。團隊成員作為一個整體，對裝配式住宅的設(shè)計全過程負責。

在傳統(tǒng)的裝配式住宅建造中，設(shè)計單位與施工單位，設(shè)計單位各部門之間都是相互獨立的，設(shè)計信息都是從前一個部門傳到后一個部門（建設(shè)單位→初步設(shè)計部門→深化設(shè)計部門→構(gòu)件拆分設(shè)計部門→施工單位）。各個部門再根據(jù)自己的需要進行修改，部門之間缺乏及時的信息溝通，甚至可能出現(xiàn)后期設(shè)計數(shù)據(jù)和前期設(shè)計數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的情況。這種情況導致的返工嚴重影響設(shè)計周期，增加設(shè)計的成本，而且設(shè)計部門在設(shè)計前期無法充分考慮設(shè)計構(gòu)件的可生產(chǎn)性和可裝配性，無法保證裝配式住宅的質(zhì)量。

而基于并行工程的裝配式住宅設(shè)計過程，在設(shè)計之初就構(gòu)建了由裝配式住宅設(shè)計過程中各個階段的多部門、多專業(yè)人員組成的集成化住宅設(shè)計團隊。他們構(gòu)成的環(huán)境有利于各部門之間信息的溝通和沖突的協(xié)調(diào)，可以大大提高裝配式住宅的設(shè)計效率。

3 設(shè)計過程信息化管理

基于并行工程的裝配式住宅設(shè)計過程與傳統(tǒng)的住宅設(shè)計過程相比，對裝配式住宅信息的定義、描述、管理與傳遞有了更高要求。

1）不同階段設(shè)計數(shù)據(jù)的管理。由于裝配式住宅設(shè)計涉及的專業(yè)學科比較復雜，加上裝配式住宅本身的復雜性，各個階段的設(shè)計方借助的工具不同、考慮的角度不同，因此產(chǎn)生的結(jié)果也有所差異。例如裝配式住宅戶型設(shè)計的設(shè)計結(jié)果、裝配式剪力墻設(shè)計結(jié)果及管綜設(shè)計結(jié)果的表達就各不相同。

2）裝配式住宅模數(shù)化管理和組織。裝配式住宅未來的發(fā)展方向是產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，因此做好住宅戶型、結(jié)構(gòu)的精簡統(tǒng)一是住宅模數(shù)化管理的關(guān)鍵。對構(gòu)件的模數(shù)化管理也便于統(tǒng)一各部門之間的標準，在住宅的初步設(shè)計完成后就可以組織后續(xù)設(shè)計的并行運行。

3）設(shè)計過程控制下的協(xié)同工作。住宅設(shè)計中運用并行工程理念，強調(diào)住宅設(shè)計過程中的各專業(yè)設(shè)計隊伍之間的協(xié)同工作。在進一步對設(shè)計過程的重組和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，把住宅設(shè)計任務(wù)和設(shè)計過程有機結(jié)合起來，在適宜的時間做到信息的共享，做到各階段宏觀上的并行，縮短設(shè)計周期。

4 協(xié)同工作環(huán)境

基于并行工程的裝配式住宅設(shè)計過程協(xié)同環(huán)境的構(gòu)建，主要包括設(shè)計過程內(nèi)部環(huán)境的協(xié)同及外部環(huán)境的協(xié)同兩方面。

內(nèi)部協(xié)同包括設(shè)計過程各階段的協(xié)同和設(shè)計過程各專業(yè)之間的協(xié)同。初步設(shè)計、深化設(shè)計和構(gòu)件拆分設(shè)計組成裝配式住宅設(shè)計的整體，他們之間既獨立存在，又相互依存。構(gòu)件拆分設(shè)計雖然是在深化設(shè)計的基礎(chǔ)上進行的，但其準備工作（如確定建生產(chǎn)方針和施工要領(lǐng)等工藝性要求）又要貫徹到前兩個設(shè)計階段，使設(shè)計工作與生產(chǎn)、施工工藝緊密結(jié)合。裝配式住宅設(shè)計是一個涉及面非常廣泛而復雜的系統(tǒng)工程，包含了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等多方面的專業(yè)內(nèi)容。在組織設(shè)計工作時，應(yīng)注意各個設(shè)計階段、各部門、各專業(yè)之間合作的協(xié)調(diào)。裝配式住宅的設(shè)計工作在建筑、結(jié)構(gòu)方面和暖通電氣等方面以及其內(nèi)部都存在著大量的矛盾，因此做好組織協(xié)調(diào)工作是設(shè)計工作順利進行的前提。

外部協(xié)同包括設(shè)計單位與計劃部門、施工部門和構(gòu)件生產(chǎn)部門的協(xié)同。生產(chǎn)設(shè)計是以設(shè)計的方式，對裝配式技術(shù)的總體方案和具體施工方法進行綜合地研究和分析之后，通過優(yōu)化設(shè)計，以設(shè)計詳圖的形式表達出來，作為生產(chǎn)施工命令。構(gòu)件拆分設(shè)計把設(shè)計與生產(chǎn)、施工工藝緊密聯(lián)系在一起。而在構(gòu)件拆分設(shè)計過程中進行的大量統(tǒng)計（構(gòu)件尺寸、裝配長度、外裝飾等），又為生產(chǎn)管理做出勞動力、工期、場地的布置和調(diào)配等提供了科學依據(jù)。從而又把設(shè)計工作與管理工作有機地結(jié)合在一起，這樣設(shè)計、工藝、管理三者就融為一體。

5 結(jié)語

本文側(cè)重對工程項目設(shè)計的并行管理模式的研究，要想使其在實踐中發(fā)揮明顯效益，還需要對該理論框架做進一步深入研究，尤其是各大并行技術(shù)的研究和應(yīng)用，同時還要從整個建設(shè)行業(yè)入手，對并行管理思想進行推廣，逐漸改變傳統(tǒng)的串行作業(yè)思想，調(diào)整建筑行業(yè)的現(xiàn)有合作方式，從大的宏觀條件下建立出一種實施工程并行管理的環(huán)境氛圍。只有這樣，并行管理才能夠得到更好的發(fā)揮，才能創(chuàng)造更好的效益。

TU201

C

1008-3197（2016）06-77-04

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.026

2016-03-04

李呈蔚/男，1972年出生，高級工程師，天津住宅集團建設(shè)工程總承包有限公司，從事土建施工及工程管理工作。