并行工程的裝配式住宅設計過程

□文/李呈蔚

并行工程的裝配式住宅設計過程

□文/李呈蔚

文章介紹了并行工程的概念，運用并行工程理論，對裝配式住宅設計的流程進行優化。對傳統工程建設串行過程任務細分，然后對細分的過程進行規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計過程的構建。另外，介紹了和裝配式并行設計相關的裝配式團隊化建設、信息管理以及協同工作環境，形成一套完整的裝配式住宅設計并行過程的構建方法。

并行工程；裝配式；住宅；設計

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

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

1 裝配式并行設計過程的構建

并行工程與傳統建造方式有本質區別，因為它把住宅建設當作一個集成的過程，從全局的角度對集成過程進行優化管理、控制并且對現有的裝配式住宅建造技術進行不斷地改進與提高。要對裝配式住宅設計過程實施并行工程，首先要對裝配式住宅設計過程進行改進和重組。基于并行工程的裝配式住宅設計過程通過以下步驟來構建：

1）分析傳統住宅工程建設的串行設計過程；

2）對傳統住宅工程建設的串行設計過程的任務進行過程細分；

3）進行細分的過程的并行規劃和重組；

4）對每一個劃分的階段進行設計評價。

1.1 工程設計詳細流程

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

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

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

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

4）構件拆分設計。是在已經認可的深化設計的圖紙的基礎上進行的。它是在深化設計的基礎上，綜合考慮后續的構件生產、運輸、安裝、住宅使用和維護等過程，對整體結構進行拆分，成為適宜尺寸的裝配式構件。構件拆分設計文件深細程度高，主要特點：

（1）構件拆分設計把裝配式住宅設計、構件加工和現場施工管理有機的結合起來，通過設計圖紙體現出來，作為構件加工廠的生產依據；

（2）構件拆分設計關系到構件集中生產、運輸和安裝的全過程，是裝配式混凝土結構區別于傳統現澆混凝土結構的主要技術措施之一，合理的拆分不僅關系到運輸和安裝，也關系到結構性能和后期維護；

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

5）竣工設計。它是在裝配式部件的加工和安裝連接過程中，可能會對原設計作一些圖紙變更。這樣原本的設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并為以后的裝配式住宅設計及研究提供了可靠的資料。

1.2 過程分析與分解

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

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

深化設計部門為構件拆分設計部門做提供詳細的圖紙。初步設計和深化設計部門設計時，應加入構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，使得設計部門在設計階段就充分考慮到施工時的工藝要求。構件拆分設計部門和施工部門應該及時向深化設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計圖紙上。構件拆分設計還要對深化設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計的情況和熟悉設計圖紙。

2）設計過程的細分。運用并行工程對設計過程重構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計過程進行細分。對住宅建造之前的設計任務書、初步設計、深化設計、構件拆分設計4個階段進行優化分析。

設計任務書是設計單位和建設單位依據建設單位的要求對裝配式住宅的外觀、結構和性能進行設計形成的文件。設計任務書的編制可以劃分為建筑外觀設計、結構設計和功能設計3個階段。

初步設計過程中，總平面、建筑、結構可以歸納到主體設計過程，電氣、給排水、暖通、消防、人防可以歸納到配套設置設計過程，還有環保節能設計階段。故可將初步設計分為主體設計、配套設置設計、環保節能設計3個階段。

深化設計是在初步設計的基礎上，對各專業的設計進行詳細分析。按照裝配式住宅主要設計內容，可將深化設計劃分為建筑詳細設計、結構詳細設計和設施詳細設計3個主要過程。

構件拆分設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、樓面、墻體、樓梯、節能等細部來設計。根據施工流程，將構件拆分設計劃分為構件尺寸設計、構件連接工藝設計2個子過程。

1.3 過程的規劃與重組

過程之間的關系有串行、并行和交叉3種。通過并行工程對過程的優化，希望達到將原工作過程之間的串行關系改為并行或者交叉關系的目的。通過對裝配式住宅設計各個過程的分解，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計實際過程的分析可知，主體設計和配套設施設計是可以并行起來進行的，配套設施設計在主體設計進行到一定階段就可以參與進來。這樣不僅可以縮短設計周期，同時兩個設計過程的人員也能及時充分地交流。在設計前期，就可以考慮到后期可能出現的問題，這也正體現了并行工程的精髓理念。同理，在深化設計階段，建筑深化設計、結構詳細設計和功能設施詳細設計3個過程也可以并行進行；構件拆分設計中，構件尺寸設計、構件連接工藝設計過程并行交叉進行。

1.4 設計過程的評價

過程規劃與重組之后的一個重要內容是構建設計微循環，即在設計過程中增加評價環節。住宅設計過程的每個階段都包含了若干子任務，如果提前進行的下階段的子任務有設計所需的完整信息，就可以把子任務重新組成一些相互獨立的設計工作循環，使這些設計子任務之間并行進行。而微觀上同一階段的各個子任務順序進行，這樣從住宅的概念設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。而且通過微循環的構建，在每一個設計階段結束后就馬上對該階段的設計進行評價，這樣可以盡早考慮到后期可能出現的問題，減少后期設計的返工。

2 裝配式住宅設計團隊建設

并行工程的成功實施，離不開整個裝配式住宅設計團隊，團隊是由一些工作能力和協調能力較好并且對裝配式住宅設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，對裝配式住宅的設計全過程負責。

在傳統的裝配式住宅建造中，設計單位與施工單位，設計單位各部門之間都是相互獨立的，設計信息都是從前一個部門傳到后一個部門（建設單位→初步設計部門→深化設計部門→構件拆分設計部門→施工單位）。各個部門再根據自己的需要進行修改，部門之間缺乏及時的信息溝通，甚至可能出現后期設計數據和前期設計數據不統一的情況。這種情況導致的返工嚴重影響設計周期，增加設計的成本，而且設計部門在設計前期無法充分考慮設計構件的可生產性和可裝配性，無法保證裝配式住宅的質量。

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

3 設計過程信息化管理

基于并行工程的裝配式住宅設計過程與傳統的住宅設計過程相比，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）不同階段設計數據的管理。由于裝配式住宅設計涉及的專業學科比較復雜，加上裝配式住宅本身的復雜性，各個階段的設計方借助的工具不同、考慮的角度不同，因此產生的結果也有所差異。例如裝配式住宅戶型設計的設計結果、裝配式剪力墻設計結果及管綜設計結果的表達就各不相同。

2）裝配式住宅模數化管理和組織。裝配式住宅未來的發展方向是產業化的生產，因此做好住宅戶型、結構的精簡統一是住宅模數化管理的關鍵。對構件的模數化管理也便于統一各部門之間的標準，在住宅的初步設計完成后就可以組織后續設計的并行運行。

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

4 協同工作環境

基于并行工程的裝配式住宅設計過程協同環境的構建，主要包括設計過程內部環境的協同及外部環境的協同兩方面。

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

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

5 結語

本文側重對工程項目設計的并行管理模式的研究，要想使其在實踐中發揮明顯效益，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的研究和應用，同時還要從整個建設行業入手，對并行管理思想進行推廣，逐漸改變傳統的串行作業思想，調整建筑行業的現有合作方式，從大的宏觀條件下建立出一種實施工程并行管理的環境氛圍。只有這樣，并行管理才能夠得到更好的發揮，才能創造更好的效益。

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，天津住宅集團建設工程總承包有限公司，從事土建施工及工程管理工作。