自2017年國家發(fā)展改革委和住房城鄉建設部?jì)刹课l(fā)文推進(jìn)全過(guò)程工程咨詢(xún)服務(wù)以來(lái)，全國各地進(jìn)行了很多全過(guò)程工程咨詢(xún)的實(shí)踐和探索。2023年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《質(zhì)量強國建設綱要》，對建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提出了明確的目標和要求?！毒V要》指出，發(fā)展全過(guò)程工程咨詢(xún)是打造中國建造升級版的重要內容。由此可見(jiàn)，全過(guò)程工程咨詢(xún)對于整個(gè)建筑行業(yè)的轉型升級有著(zhù)重要意義。
全過(guò)程工程咨詢(xún)是傳統產(chǎn)業(yè)的系統創(chuàng )新
在全過(guò)程工程咨詢(xún)實(shí)踐過(guò)程中，很多工程項目將當下比較分散的一些專(zhuān)項工作集中起來(lái)，認為這樣就是全過(guò)程、全方位地覆蓋了全過(guò)程工程咨詢(xún)工作的內容。筆者認為，將這些專(zhuān)項工作組織起來(lái)，雖然避免了過(guò)去工程建設管理分散化、碎片化造成的問(wèn)題，但如果認為這就等于全過(guò)程工程咨詢(xún)，那就有些偏頗了。通過(guò)實(shí)踐理論學(xué)習和實(shí)踐研究，借鑒國外一些建筑管理的理論，結合中國建筑工程組織的特點(diǎn)，筆者認為，全過(guò)程工程咨詢(xún)是傳統產(chǎn)業(yè)的系統創(chuàng )新，以低碳為目標、以智能為支撐、以數據為線(xiàn)索，低碳、智能數據成為全過(guò)程工程咨詢(xún)的關(guān)鍵詞。
全過(guò)程工程咨詢(xún)系統創(chuàng )新的特點(diǎn)
全過(guò)程工程咨詢(xún)系統創(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(xún)實(shí)現對設計的有效控制
通過(guò)全過(guò)程工程咨詢(xún)實(shí)現對設計的有效控制，簡(jiǎn)稱(chēng)為控制設計。眾所周知，工程立項之初，首先要進(jìn)行可行性研究的工作，然后才是設計建造階段。通過(guò)對兩個(gè)階段工作的分析可以發(fā)現，項目的立項過(guò)程和建設過(guò)程兩個(gè)環(huán)節間往往有些脫節，以往的項目建設過(guò)程中出現的概算超過(guò)估算的情況，大都與之相關(guān)。立項可研階段包括建設的必要性、對環(huán)境的影響、對交通的影響以及未來(lái)的建設標準等一系列相關(guān)內容，但從之前的工作情況來(lái)看，脫節的問(wèn)題主要來(lái)自于估算大多來(lái)自于對同類(lèi)建筑的造價(jià)的分析，而缺少了針對項目本身的設計標準的深度控制。例如，在可研階段對于結構體系的選擇、機電系統的選擇、建筑材料的控制等通常不夠深入。隨著(zhù)2019年國務(wù)院令第712號《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，這是因為自國務(wù)院令頒布以來(lái)，很多工程將初步設計概算工作的很多內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，因此在設計過(guò)程中表現為設計者需要關(guān)注建筑的造型、空間、功能、造價(jià)和性能等目標，并要努力實(shí)現多個(gè)目標的平衡。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)品運輸等諸多因素的影響，設計和施工者必須不斷調整設計和施工的組織方法，從而應對各種因素的影響。建筑產(chǎn)品成本控制的過(guò)程是多指標、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，深入到設計的專(zhuān)業(yè)內容，控制設計標準和設計內容，是實(shí)現可研估算目標的重要方法。
基于上述的實(shí)踐，全過(guò)程工程咨詢(xún)的工作內容不僅要像過(guò)去一樣依靠大數據指標，參考相同或者同類(lèi)型、同規模的建筑確定投資標準，更重要的是要根據環(huán)境評價(jià)、交通評價(jià)等一系列評價(jià)的結論，確立建筑的建設規模以及它的能耗指標。能耗指標的確定，對建筑的性能有著(zhù)極其深遠的影響。在此基礎上，咨詢(xún)工程師要提出未來(lái)建筑所采用的各種機電系統，甚至深化機電系統的形式和主要設備材料的水平。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工作的內容和范圍，這項工作為新建建筑勾勒出一個(gè)基本的邊界。對于設計工作來(lái)說(shuō)，相當于劃定了非常重要的邊界條件。
以往的建筑，在設計、施工過(guò)程中會(huì )出現多次反復迭代的問(wèn)題，造成了大量的變更和浪費。這種變更不僅造成了物料上的浪費，同時(shí)也會(huì )造成造價(jià)上突破概算的情況。性能指標增加了設計的科學(xué)性，以低碳為目標是全過(guò)程工程咨詢(xún)系統創(chuàng )新的一個(gè)重要方面。投資造價(jià)控制從被動(dòng)計算改為主動(dòng)控制，這個(gè)變化是根本性的變化，實(shí)現了前期可研階段工作對接下來(lái)的設計工作的有效控制，將整個(gè)立項建造過(guò)程連接起來(lái)，使之成為一個(gè)系統過(guò)程。這項工作對標以汽車(chē)生產(chǎn)為代表的制造業(yè)產(chǎn)品立項研究，我們發(fā)現建筑業(yè)的前期立項研究深入了很多，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(xún)實(shí)現設計對建造過(guò)程的有效控制
通過(guò)全過(guò)程工程咨詢(xún)實(shí)現設計對建造過(guò)程的有效控制，簡(jiǎn)稱(chēng)為設計控制。設計控制意味著(zhù)要通過(guò)設計文件，把設計的意圖、標準、理念、要求貫徹到后續的工作中。建造過(guò)程包括施工過(guò)程和很多重要節點(diǎn)的深化過(guò)程。在上世紀80年代和90年代初，設計控制這個(gè)概念常常被設計院的工程師們說(shuō)成“按圖施工”。這句話(huà)的潛臺詞是，只要按圖施工就能確保施工的正確性和建筑的質(zhì)量。應該看到的是，由于那個(gè)時(shí)候建筑的規模相對小一些，功能沒(méi)有那么復雜，材料設備特別是機電系統相對比較簡(jiǎn)單，圖紙作為設計的重要文件，可以把設計者的要求向建造過(guò)程完整傳遞。近年來(lái)，隨著(zhù)建筑規模的增加、建筑功能復雜性的增加，按圖施工已經(jīng)很難做到，因為圖紙有的時(shí)候不能完全將設計的意圖向后面的工序傳遞。特別是隨著(zhù)行業(yè)的進(jìn)步和整個(gè)社會(huì )專(zhuān)業(yè)化的發(fā)展，原來(lái)設計承擔的很多工作已經(jīng)轉由專(zhuān)業(yè)公司來(lái)承擔。比如，鋼結構的深化設計、玻璃幕墻的工藝設計等。這些由專(zhuān)業(yè)公司所承擔的設計工作，加上設計院的設計圖紙，才是比較完整的設計文件。設計院的設計文件和專(zhuān)業(yè)公司的深化設計文件之間本身就存在一個(gè)相互協(xié)調的過(guò)程，因此，再簡(jiǎn)單地說(shuō)按圖施工，已經(jīng)不太現實(shí)。
自從BIM技術(shù)在工程建設領(lǐng)域推廣應用以來(lái)，行業(yè)對BIM技術(shù)寄予了很高的期望，希望通過(guò)此方式，能夠在設計階段非常完整地完成設計工作，以至于成為施工階段的指導。但是，通過(guò)這些年的實(shí)踐發(fā)現，目前的BIM模型還只是設計階段的一個(gè)幾何模型。在性能化設計背景下，建筑設計的目標需要根據系統工程理論去研究每一個(gè)建筑構成系統的邏輯關(guān)系，以及系統之間的內在關(guān)系?！断到y工程手冊》一書(shū)中，Ludwig von Bertalanffy對于系統給出了這樣的定義：系統由相互作用的多個(gè)部分組成的一個(gè)整體?！痘谀Ｐ偷南到y工程有效方法》一書(shū)這樣定義系統：系統是一組相互作用的元素，它們共同作用以實(shí)現某種特定目的。根據系統工程理論，根據不同的分析目的需要建立不同類(lèi)型的模型。對于當前建筑體量巨大、功能復雜的特點(diǎn)，設計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，這些表達旨在描述實(shí)體所選定的方面，諸如實(shí)體的幾何、功能或性能。模型必須能夠準確定義和量化其所包含的全部元素，并且準確定義模型與外部環(huán)境之間的準確接口。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，檢驗模型的執行或應用的過(guò)程。仿真實(shí)際上是一種方法，用以分析復雜的動(dòng)態(tài)系統，可以包括軟硬件、人的行為和物理現象。按照系統工程的理論，模型是針對某一個(gè)特定目的而設計的物理世界的一個(gè)數字方式，那么，設計階段所要完成的這些模型分別針對不同的設計目標，如性能模型表達了建筑的安全性能、使用性能、健康目標、綠色節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。因為在設計過(guò)程中，無(wú)論是幾何模型還是性能模型都可以比較準確地定義建筑的幾何空間、幾何尺寸和其具體的性能指標。但是，整個(gè)的建造過(guò)程還要受到工藝邊界條件的約束，這種約束需要設計師在建造過(guò)程中增加一些具體的工藝操作要求和數據，而這些數據只有和幾何模型、性能模型進(jìn)行充分的數據協(xié)同，才能保證建筑在建造過(guò)程中完完整整地實(shí)現設計的意圖。因此，在設計完成以后、施工開(kāi)始之前，需要一個(gè)施工準備階段。在這個(gè)階段，全過(guò)程工程咨詢(xún)應該組織設計團隊、施工顧問(wèn)、產(chǎn)品顧問(wèn)進(jìn)行工藝模型的設計工作。例如，設計師在設計模型中可以很好地排布機電的各種管線(xiàn)，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，并不能完全按照設計方式進(jìn)行安裝。這時(shí)，就需要根據現場(chǎng)數安裝工藝的要求，對局部的變化進(jìn)行及時(shí)的模型仿真分析，并將仿真分析結果與性能模型仿真分析結果進(jìn)行對比，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，才能確保建筑設計的目標能夠得以實(shí)現。
全過(guò)程工程咨詢(xún)重要的理論核心是將系統工程理論引入到工程管理之中，對建筑的認識從構件拼裝躍升為系統集成，并在此基礎上引入建模和仿真的方法，通過(guò)對模型進(jìn)行仿真計算，模擬真實(shí)環(huán)境下的模型反應，從而對整個(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，設計控制的基礎是模型。制造業(yè)強調模型定義產(chǎn)品（MBD），MBD模型通過(guò)算法進(jìn)行仿真，最終呈現出來(lái)的是準確量化的建筑產(chǎn)品。模型定義建筑產(chǎn)品的基礎是智能建造，以智能為基礎是全過(guò)程工程咨詢(xún)系統創(chuàng )新的又一個(gè)重要方面。
通過(guò)全過(guò)程工程咨詢(xún)實(shí)現數據的協(xié)同和延伸
通過(guò)研究和實(shí)踐可以發(fā)現，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，這些模型之間彼此通過(guò)數據協(xié)同實(shí)現相互連接，并通過(guò)數據協(xié)同將多個(gè)模型組合在一起，共同構成了整個(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(xún)工作通過(guò)管理這些模型實(shí)質(zhì)上是實(shí)現了對于全過(guò)程數據的全面管理和利用。一方面通過(guò)管理和協(xié)調實(shí)現數據協(xié)同。數據協(xié)同雖然大家都認為非常重要，但是由于建筑產(chǎn)品是個(gè)性化定制產(chǎn)品，建造周期長(cháng)，因此實(shí)現數據協(xié)同存在很多困難，只有通過(guò)全過(guò)程工程咨詢(xún)團隊的專(zhuān)業(yè)性組織和有效控制才能順利實(shí)施。例如，設計過(guò)程中設計數據需要和產(chǎn)品數據以及工藝數據進(jìn)行協(xié)同，僅靠一兩個(gè)團隊是難以實(shí)現的。全過(guò)程工程咨詢(xún)團隊發(fā)揮自身通曉和理解設計的優(yōu)勢，可以在不同階段有組織地連接設計數據與產(chǎn)品團隊數據以及工藝團隊數據對接。這種對接是有序完成的，因為對接的目的是實(shí)現立項過(guò)程中確定的建設目標。因此，數據對接的過(guò)程是數據迭代，最終實(shí)現數據協(xié)同的過(guò)程。
也正是由于這個(gè)原因，全過(guò)程工程咨詢(xún)?yōu)榻ㄖI(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到了非常強的推動(dòng)作用。智能建造的核心是建立MBD模型，依靠的是數據協(xié)同，而全過(guò)程工程咨詢(xún)正是通過(guò)對整個(gè)投資決策和建造過(guò)程的統一，深度挖掘了各個(gè)階段的數據類(lèi)型和數據內容。通過(guò)創(chuàng )建模型，使得每個(gè)階段的工作都能夠在大數據的基礎上進(jìn)行量化的分析和研究。
數據協(xié)同不僅涵蓋了設計、建造過(guò)程，而且一直延伸到運維過(guò)程。從以往各種文獻的統計發(fā)現，運維過(guò)程建筑的投資預計占到建筑全生命周期投資的90%，運維階段的耗能幾乎是建造階段耗能的三倍。通過(guò)數據模型和傳感器，建筑在運維過(guò)程中的數據不斷集中到運維模型之中，通過(guò)分析和計算，可以不斷優(yōu)化建筑運維的管理方式，這是數據延伸創(chuàng )造的價(jià)值，也是全過(guò)程工程咨詢(xún)通過(guò)建立模型，實(shí)現數據延伸創(chuàng )造的價(jià)值。
從以上三個(gè)方面可以看出，全過(guò)程工程咨詢(xún)具有非常強的增值作用。一方面，它很有效地連接了決策階段和設計階段。通常分離的兩個(gè)階段，通過(guò)全過(guò)程咨詢(xún)工程師的工作，有效地連接起來(lái)，使設計工作有了邊界，可以有的放矢；另一方面，使設計成果更加深入。設計過(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，設計可以在原有的模型基礎上進(jìn)行進(jìn)一步的調整優(yōu)化，仍然按照多指標平衡的原則，不斷地根據現場(chǎng)條件的變化來(lái)保證建筑達到最初的設計目標，更重要的是將運維管理整合到全過(guò)程之中，擴大了產(chǎn)業(yè)覆蓋的范圍。運維階段整個(gè)建筑通過(guò)模型和數據實(shí)現實(shí)時(shí)可控，減少安全事故地發(fā)生，提升舒適性體驗。
建筑業(yè)在轉型升級的過(guò)程中要實(shí)現模型定義產(chǎn)品MBD，就要依靠建模和仿真的系統工程理論方法，通過(guò)全過(guò)程工程咨詢(xún)與智能建造的有機結合，不僅可以“像造汽車(chē)一樣建房子”，而且可以“像保養汽車(chē)一樣保養房子”，從而實(shí)現建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和高質(zhì)量發(fā)展的目標。
