2206253-39724-裝配式建筑EPC管理教程-封面（李天虹）.indd 1 2022/8/24 15:18:24

高等學校智能建造專業(yè)系列教材

裝配式建筑EPC管理教程

齊宏拓 劉界鵬 丁 堯

周緒紅 馬玉錳 王 濤

編著

圖書在版編目 (CIP)數(shù)據(jù)

裝配式建筑EPC管理教程/齊宏拓等編著.— 北京 :

中國建筑工業(yè)出版社,2022.11

高等學校智能建造專業(yè)系列教材

ISBN978-7-112-27549-6

Ⅰ. ①裝… Ⅱ. ①齊… Ⅲ. ①裝配式構(gòu)件 建筑施工

高等學校 教材 Ⅳ. ①TU3

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字 (2022)第112436號

本書圍繞裝配式建筑的基本概念,PMI項目管理知識體系以及 EPC項目的設(shè)計、施

工和生產(chǎn)三個主要部分展開,共分為6個章節(jié):裝配式建筑概論、項目管理概論、EPC項

目管理、EPC項目設(shè)計管理、EPC項目施工管理、EPC項目信息化管理。

本書可作為高等院校和職業(yè)院校的裝配式建筑相關(guān)課程教材,也可作為裝配式建筑從

業(yè)人員的參考指南。

為方便教師授課,本教材作者自制免費課件,索取方式為:1. 郵箱jckj@cabp.

com.cn;2.電話 (010)58337285;3.建工書院http://edu.cabplink.com。

責任編輯:李天虹

責任校對:姜小蓮

高等學校智能建造專業(yè)系列教材

裝配式建筑EPC管理教程

齊宏拓 劉界鵬 丁 堯

周緒紅 馬玉錳 王 濤

編著

*

中國建筑工業(yè)出版社出版、發(fā)行 (北京海淀三里河路9號)

各地新華書店、建筑書店經(jīng)銷

北京鴻文瀚海文化傳媒有限公司制版

印刷廠印刷

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開本:787毫米×1092毫米 1/16 印張:20 字數(shù):498千字

2022年9月第一版 2022年9月第一次印刷

定價:60.00元 (贈教師課件)

ISBN978-7-112-27549-6

(39724)

版權(quán)所有 翻印必究

如有印裝質(zhì)量問題,可寄本社圖書出版中心退換

(郵政編碼100037)

前 言

20世紀20年代,現(xiàn)代主義大師勒·柯布西耶在 《走向新建筑》一書中提出 “像造汽

車一樣造房子”,促使人們開始思考如何采用工業(yè)化的方式提升建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率。借

鑒制造業(yè)的生產(chǎn)管理模式,將建筑中的構(gòu)部件設(shè)計成 “零件”后,經(jīng)一系列工序完成生產(chǎn)

并在施工現(xiàn)場完成總裝,形成高性價比的預制裝配式建筑,可將建筑業(yè)分散、落后的手工

業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵冗M制造技術(shù)為基礎(chǔ)的社會化大工業(yè)生產(chǎn)方式。我國建筑業(yè)長期的粗

放式發(fā)展模式使我國能源與資源不足的問題日益嚴峻,加之人口紅利的逐步消失,造成我

國建筑業(yè)的效率和效益嚴重不足,亟需轉(zhuǎn)型升級。采用工廠預制+現(xiàn)場裝配的工業(yè)化建造

方式,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益、改善作業(yè)環(huán)境、降低勞動力依賴度、減少污染和建筑垃

圾排放,符合國家碳中和戰(zhàn)略發(fā)展需求,對建筑業(yè)的綠色發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。

總結(jié)近年來裝配式建筑項目的實施經(jīng)驗,作者發(fā)現(xiàn)決定裝配式建筑項目成敗的關(guān)鍵往

往不是技術(shù)問題,而是管理問題,特別是建設(shè)方、設(shè)計方和施工方等主體干系人的利益不

一致、管理責任不明確,導致新技術(shù)難以落實、項目成本失控、質(zhì)量目標偏離預期等問題

的發(fā)生。

工程總承包 (EngineeringProcurementConstruction,簡稱EPC)管理模式起源于美

國,是國際上流行的工程承包模式,其核心是效率,基本出發(fā)點在于明確項目管理責任主

體,促進設(shè)計和施工的早期結(jié)合,充分整合項目資源,實現(xiàn)建造全過程的無縫對接,提高

建設(shè)項目的效率和效益。EPC項目的設(shè)計、采購、施工方為同一主體,可通過統(tǒng)一策劃、

統(tǒng)一組織、統(tǒng)一協(xié)調(diào),局部服從整體、階段服從全過程,實現(xiàn)對項目范圍、成本、進度、

質(zhì)量、風險的全過程管控,確保項目最優(yōu)目標實現(xiàn)。針對裝配式建筑項目專業(yè)性強、技術(shù)

含量高、制造工藝要求較高、實施過程協(xié)調(diào)配合難度大等特征,EPC模式在裝配式項目管

理中的優(yōu)勢明顯,可從管理維度大幅度提升項目成功的概率。

本書在經(jīng)典管理學理論的基礎(chǔ)上,匯集了作者對裝配式建筑項目研發(fā)、設(shè)計、施工、

生產(chǎn)過程中所遇問題的系統(tǒng)性思考,旨在為讀者提供一個全面綜合的視角,將科學的EPC

管理模式應用于裝配式建筑項目中。

本書遵循PMI (ProjectManagementInstitute)項目管理知識體系,介紹了項目管理

過程,強調(diào)了項目管理概念、原則和工具如何在裝配式建筑工程項目中發(fā)揮作用。本書圍

繞裝配式建筑的基本概念,PMI項目管理知識體系以及EPC項目的設(shè)計、施工和生產(chǎn)三

個主要部分展開,共分為6個章節(jié):裝配式建筑概論、項目管理概論、EPC項目管理、

EPC項目設(shè)計管理、EPC項目施工管理、EPC項目信息化管理。本書將理論與實際工程

案例緊密結(jié)合,便于學習掌握。本書可以為在校師生提供裝配式建筑及其管理的基本概念

和理論參考,也可以為從事裝配式建筑行業(yè)的管理和技術(shù)人員提供建議、工具和技巧。

本書的工作得到了中國工程院重慶戰(zhàn)略研究院咨詢項目 (2022-CQ-XZ-2)、中央高校

基金 (2033CDJXY-015)的資助。本書參考或引用了國內(nèi)外管理學和裝配式建筑領(lǐng)域大量

3

的論文和著作,在此向這些作者表示誠摯的謝意。團隊研究生劉召陽、黃學思、湯雨欣、

胡佳豪、姚成等承擔了大量的資料查找和圖形繪制工作,在此謹向參與本書工作的研究生

們表示誠摯的感謝! 同時,感謝中建科技集團樊則森副總經(jīng)理、恒昇大業(yè)呂劍董事長、華

姿建設(shè)劉偉總經(jīng)理、藍本科技程耀貴董事長、中亞建業(yè)鄧斌總工程師為本書提供的素材和

建議,你們的支持讓本書更加貼近工程實踐,使管理的基本理論更具應用價值。

作為我國建筑業(yè)當前一個新的發(fā)展方向,裝配式建筑方面的人才培養(yǎng)模式和教材體系

還處于探索性階段。作者期待本書的出版對裝配式建筑方向的管理人才培養(yǎng)起到一定的作

用。由于作者的知識范圍有限,書中難免有不足之處,敬請讀者批評指正。

4

裝配式建筑EPC管理教程

目 錄

第1章 裝配式建筑概論 ……………………………………………………………………… 1

1.1 裝配式建筑的發(fā)展歷程 …………………………………………………………… 1

1.2 裝配式建筑的設(shè)計參數(shù) …………………………………………………………… 11

1.3 裝配式建筑分類 …………………………………………………………………… 14

1.4 裝配式建筑建造技術(shù) ……………………………………………………………… 16

1.5 裝配式建筑管理模式 ……………………………………………………………… 23

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 24

第2章 項目管理概論 ……………………………………………………………………… 26

2.1 項目管理的產(chǎn)生和發(fā)展 …………………………………………………………… 26

2.2 項目管理 …………………………………………………………………………… 27

2.3 項目集與項目組合管理 …………………………………………………………… 31

2.4 項目管理知識體系 ………………………………………………………………… 32

2.5 項目管理工具 ……………………………………………………………………… 33

2.6 項目計劃與控制 …………………………………………………………………… 60

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 84

第3章 EPC項目管理 ……………………………………………………………………… 85

3.1 EPC工程總承包…………………………………………………………………… 85

3.2 EPC項目組織……………………………………………………………………… 89

3.3 裝配式建筑項目管理 ……………………………………………………………… 97

3.4 EPC項目管理過程 ……………………………………………………………… 101

3.5 EPC項目管理的內(nèi)容 …………………………………………………………… 105

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 128

第4章 EPC項目設(shè)計管理………………………………………………………………… 130

4.1 設(shè)計組織與策劃 ………………………………………………………………… 130

4.2 裝配式建筑設(shè)計要點 …………………………………………………………… 137

4.3 設(shè)計工作分解結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………… 143

4.4 設(shè)計計劃管理 …………………………………………………………………… 146

4.5 設(shè)計進度及成本綜合控制 ……………………………………………………… 150

4.6 設(shè)計質(zhì)量管理與控制 …………………………………………………………… 165

4.7 設(shè)計文檔管理 …………………………………………………………………… 177

5

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 178

第5章 EPC項目施工管理………………………………………………………………… 180

5.1 裝配式建筑EPC項目施工管理組織模式 ……………………………………… 180

5.2 裝配式建筑EPC項目施工組織策劃 …………………………………………… 184

5.3 裝配式建筑EPC項目施工進度管理 …………………………………………… 195

5.4 裝配式建筑EPC項目施工成本管理 …………………………………………… 215

5.5 裝配式建筑EPC項目施工質(zhì)量管理 …………………………………………… 229

5.6 裝配式建筑EPC項目 HSE管理 ……………………………………………… 245

5.7 裝配式建筑預制構(gòu)件生產(chǎn)與運輸管理 ………………………………………… 250

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 264

第6章 EPC項目信息化管理……………………………………………………………… 266

6.1 建筑信息化數(shù)據(jù)管理與平臺建設(shè) ……………………………………………… 266

6.2 基于BIM 技術(shù)的項目管理 ……………………………………………………… 278

6.3 基于數(shù)字化信息平臺的項目管控 ……………………………………………… 287

6.4 裝配式EPC項目的BIM 應用 ………………………………………………… 290

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 312

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裝配式建筑EPC管理教程

第1章 裝配式建筑概論

1.1 裝配式建筑的發(fā)展歷程[1]

裝配式建筑的發(fā)展,主要源于人們對居住條件改善的要求及對快速建造價格合理的房

屋的需求。工業(yè)革命引領(lǐng)的技術(shù)創(chuàng)新和現(xiàn)代管理制度,使制造業(yè)的生產(chǎn)效率大幅度提高。

如果工業(yè)化的生產(chǎn)過程可以在單位時間內(nèi)為社會提供更多的商品,那么工業(yè)化的生產(chǎn)過程

可否用來建造品質(zhì)更優(yōu)且價格更低的建筑? 現(xiàn)代建筑大師勒·柯布西耶、密斯·凡·德·

羅、格羅皮烏斯、萊特,以及工程師福勒、普魯維都曾提出過這個問題。然而,想要充分

解答這個問題,我們必須首先梳理工業(yè)化生產(chǎn)與建筑之間的關(guān)系及歷史變革,理解當今建

筑所處的時代背景,同時運用歷史唯物主義客觀地審視工業(yè)化生產(chǎn)過程在建筑領(lǐng)域的嘗

試、創(chuàng)新和應用成果,獲得經(jīng)驗教訓,為未來發(fā)展指明方向。

現(xiàn)代預制建筑的思想起源于十六七世紀,在此期間西方列強進入了殖民擴張時代,

勢力范圍到達了今天的美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭甚至非洲和印度等地。新移民

的居住需求激發(fā)了巨大的剛需市場。由于殖民者對當?shù)氐慕ㄖ牧虾徒ㄖに嚵私馍?/p>

少,短時間內(nèi)無法建立完整的工業(yè)生產(chǎn)體系,因此,在殖民國家生產(chǎn)并通過航運等方式

將預制構(gòu)件運送至殖民地國家組裝的裝配方式逐漸形成并快速發(fā)展。英國作為最早發(fā)生

工業(yè)革命和最積極推行海外殖民擴張的國家,對殖民地國家的建筑發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影

響。英國早期的預制房屋類型主要包括農(nóng)舍、醫(yī)院、零售店,這些房屋由木制框架、樓

面板、屋面板和填充墻體簡單組成,圍護結(jié)構(gòu)主要是帆布或輕型木龍骨加防雨板。這類

房屋最早的記錄可以追溯到1624年,是一所由英國運送到美國馬薩諸塞州一個漁村的

住宅。1820年,英國派遣營救人員到南非,并為營救人員在當?shù)亟ㄔ炝丝晒┘w居住

的木架構(gòu)農(nóng)舍。這類農(nóng)舍采用預制木龍骨結(jié)構(gòu),外墻附加防雨板,在現(xiàn)場切割固定,門

窗也為預制并在現(xiàn)場進行組裝。雖然這類裝配式建筑沒有實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn),但這種預

制加裝配的方式解決了早期殖民者在殖民地國家的居住需求,節(jié)省了大量的勞動力和

時間。

1830年,倫敦的建造師 H.約翰·曼寧 (H.JohnManning),為其移民到澳大利亞的

兒子修建了舒適而易于施工的農(nóng)舍,這類農(nóng)舍被稱為曼寧農(nóng)舍 (ManningPortableColonialCottage)(圖1-1)。曼寧本人也提到,組成這種農(nóng)舍的任何零部件都可由一個人搬運,

易于建造。曼寧農(nóng)舍對早期英國裝配式建筑系統(tǒng)的改進之處在于進一步協(xié)調(diào)了所有柱、板

和填充墻板的尺寸模數(shù),提升了易建造性。赫伯特提到: “曼寧系統(tǒng)是裝配式技術(shù)中核心

概念的先兆,這個概念就是尺寸協(xié)調(diào)和標準化。”

同時期,英國也把鑄鐵技術(shù)引入了建筑行業(yè)。梁、柱、桁架、過梁、窗等構(gòu)件在鑄造

廠生產(chǎn),在工廠加工,最后運至施工現(xiàn)場進行拼裝,組成結(jié)構(gòu)體系或圍護系統(tǒng)。在英國,

1

圖1-1 曼寧農(nóng)舍

最早使用鑄鐵的預制結(jié)構(gòu)形式為橋梁。1807年,梅溪谷公司的鐵橋的幾乎全部構(gòu)件均由

預制生產(chǎn)并在現(xiàn)場組裝。隨后出現(xiàn)的一大批橋梁紛紛采用標準化的可重復制造的鑄鐵構(gòu)件

運至工地現(xiàn)場進行拼裝,逐步實現(xiàn)了組裝線式的生產(chǎn)和施工方式。到19世紀中期,英國

的輕型房屋和其他類型的建筑也會采用鐵板鉚接。鑄鐵建筑是當代鋼結(jié)構(gòu)建筑的先驅(qū),同

傳統(tǒng)的手工木結(jié)構(gòu)建筑和砌體結(jié)構(gòu)建筑相比,鑄鐵構(gòu)件的標準化大規(guī)模生產(chǎn)實現(xiàn)了成本和

時間的集約化。1851年英國世界博覽會主會館 “水晶宮”為一次性大量運用鑄鐵的單體

建筑,主會館的主體結(jié)構(gòu)由標準化生產(chǎn)的構(gòu)件組裝形成 (圖1-2)。約瑟夫·帕克斯頓在形

容自己設(shè)計的建筑時說: “所有屋面系統(tǒng)和豎直窗框的制作都應實現(xiàn)機械化生產(chǎn),應該最

快地和玻璃拼接,建造中大部分工作都已提前完成,因此除了拼裝這些材料,現(xiàn)場無他事

可做?！薄八m”雖然不是第一個鐵制建筑,但它將曼寧農(nóng)舍的預制木龍骨結(jié)構(gòu)和當時的

新材料鑄鐵巧妙地結(jié)合在一起,并考慮了建筑的功能性發(fā)展,成為預制裝配式建筑的

代表。

圖1-2 水晶宮全貌及修建過程

在工業(yè)革命的持續(xù)推動下,第一次世界大戰(zhàn)前夕,工業(yè)發(fā)展水平達到新高度。1914

年亨利·福特發(fā)明的T型車的流水線裝配工藝使汽車的生產(chǎn)成本更低,質(zhì)量更高,且單

位產(chǎn)量所消耗的勞動力和時間同步減少 (圖1-3)。福特汽車工廠的高效率及低成本的生

產(chǎn)策略,推動了工業(yè)制造的普及。經(jīng)濟學界用 “福特主義”來描述在裝配線生產(chǎn)過程

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裝配式建筑EPC管理教程

中,采用高度專業(yè)化的技術(shù),進行的大規(guī)模標準化生產(chǎn)。這一標準化、大規(guī)模生產(chǎn)、互

換性和流水化的生產(chǎn)原則被工業(yè)化社會默認為標準,并在很多方面成為社會運行的法

令,也逐漸滲透至住宅產(chǎn)業(yè)。到1910年,一些公司已開始提供規(guī)模各異的預制房屋,

標志著工業(yè)化建筑的第一次實質(zhì)性發(fā)展。 “標準化”是對產(chǎn)品變化的限制,這樣機器就

可以輸出固定長度、寬度的裝配件,消除了與可變性相關(guān)的浪費和終端產(chǎn)品的誤差幅

度?！按笠?guī)模經(jīng)濟”是標準化的衍生概念,所謂大規(guī)模經(jīng)濟就是某物品生產(chǎn)得越多,它

的質(zhì)量就越高,價格也越便宜。 “互換性”是指同一種零件可用在不同的終端產(chǎn)品中。

將這個概念延伸至建筑產(chǎn)業(yè),最典型的例子是構(gòu)造2×4的住宅,如圖1-4所示?！傲魉?/p>

化”是裝配線的概念,裝配線上的勞動者在操作中只需執(zhí)行有限的作業(yè)步驟便可驅(qū)動產(chǎn)

品生產(chǎn),顯著縮短了生產(chǎn)時間。史蒂芬·巴特勒指出,福特的生產(chǎn)原則對技術(shù)發(fā)展的影

響相當重要,“在更廣闊的世界里,福特主義被視為20世紀的重要思想之一,它從根本

上改變了西方生活的質(zhì)感,藝術(shù)、音樂、文學、戲劇、繪畫、雕塑、建筑和設(shè)計都受到

影響”。

圖1-3 底特律福特T型車生產(chǎn)線

圖1-4 2×4工法

(由2×4英寸的木質(zhì)框架和木質(zhì)面板組成)

裝配式建筑的第二次快速發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)后的歐洲、日本和美國。歐洲和亞

洲是第二次世界大戰(zhàn)的主要戰(zhàn)場,戰(zhàn)爭帶來的嚴重破壞造成戰(zhàn)后房屋的大量短缺,各國對

住宅的需求量都急劇增加,成為當時嚴重的社會問題。為了快速解決居住問題,維持社會

穩(wěn)定,各國開始嘗試采用工業(yè)化的生產(chǎn)方式建造住宅。因此,裝配式住宅大量涌現(xiàn),并隨

之形成了一套完整的裝配式住宅建筑體系。特別是歐洲和日本,得到了大量的戰(zhàn)后援助,

現(xiàn)實的需求和資金的支持,使裝配式建筑得到了快速發(fā)展。

德國以及其他歐洲發(fā)達國家的建筑工業(yè)化起源于19世紀20年代,推動因素主要有兩

方面。首先是社會經(jīng)濟因素:城市化發(fā)展需要以較低的造價快速建設(shè)大量住宅、辦公和廠

房等建筑;其次是建筑審美因素:建筑及設(shè)計界摒棄古典建筑形式及其復雜的裝飾,崇尚

極簡的新型建筑美學,嘗試新建筑材料 (混凝土、鋼材、玻璃)的表現(xiàn)力[2]。德國最早的

預制混凝土板式建筑是1926—1930年間在柏林利希藤伯格-弗里德希菲爾德建造的戰(zhàn)爭傷

殘軍人住宅區(qū)———施普朗曼居住區(qū) (圖1-5)。該項目共有138套住宅,均為兩到三層的建

筑,采用預制混凝土板材構(gòu)件,單個構(gòu)件的最大重量達到7t[3]。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,

德國用預制混凝土大板技術(shù)建造了大量住宅,有力地解決了住宅的嚴重緊缺問題。1953

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第1章 裝配式建筑概論

年民主德國地區(qū)在柏林約翰尼斯塔進行了預制混凝土大板建造技術(shù)的第一次嘗試。1972—

1990年期間,民主德國采用預制混凝土大板技術(shù),建造了大量預制板式居住區(qū)、城區(qū),

如10萬人口規(guī)模的哈勒新城 (圖1-6);新建、改建了共計300萬套住宅,其中180萬~

190萬套采用預制混凝土大板建造,占比達到60%以上,如果每套住宅按平均60㎡計算,

則預制混凝土大板的住宅面積在1.1億㎡以上。東柏林地區(qū)在1963—1990年間共新建住

宅27.3萬套,其中預制混凝土大板住宅占比達到93%[2]。同時期,混凝土預制大板技術(shù)

在聯(lián)邦德國地區(qū)也有大面積應用,主要用于建設(shè)社會保障性住宅。1957年,聯(lián)邦德國政

府通過了 《第二部住宅建設(shè)法》,將短期內(nèi)建設(shè)滿足大部分社會階層居民需求的,包括具

有適當面積、設(shè)施、可承受租金的住宅,作為住宅建設(shè)的首要任務(wù)。聯(lián)邦德國地區(qū)的預制

混凝土大板建筑雖然在總建設(shè)量中占比不高,但總量保守估計也有數(shù)千萬平方米,較著名

的項目包括:柏林漢莎街區(qū)的住宅項目、慕尼黑紐帕拉赫居住區(qū)、紐倫堡朗瓦薩居住區(qū)、

柏林曼基仕居住區(qū)、科隆克厥勒新城。采用預制混凝土大板技術(shù)建造的工業(yè)化住宅,功能

基本完整,擁有現(xiàn)代化的供暖和生活熱水系統(tǒng),有獨立衛(wèi)生間,比更新改造前的老舊住宅

舒適度高。然而,預制混凝土大板住宅項目大量重復使用同樣的戶型及類似的立面設(shè)計,

導致建筑的立面造型僵硬、缺少變化,建筑缺少個性,難以滿足現(xiàn)今的社會審美要求,

1999年以后基本不再使用,取而代之的是混凝土疊合墻板技術(shù)。裝配式建筑在德國住宅

中的占比最高,2015年達到16%。2015年1月至7月德國共有59752套獨棟或雙拼式住

宅通過審批開工建設(shè),其中預制裝配式建筑為8934套,同比增長7.5%,表明裝配式建筑

在住宅領(lǐng)域受到市場的歡迎和認可[2]。

圖1-5 柏林施普朗曼居住區(qū)

圖1-6 哈勒新城大板住宅

日本建筑工業(yè)化的發(fā)展道路與其他國家差異較大,除了主體結(jié)構(gòu)的工業(yè)化之外,借

助其在內(nèi)裝方面的成熟的產(chǎn)品體系,形成了主體工業(yè)化與內(nèi)裝工業(yè)化協(xié)調(diào)發(fā)展的裝配式

建筑體系[4],其發(fā)展脈絡(luò)為:建筑體系的發(fā)展、主體結(jié)構(gòu)的發(fā)展及內(nèi)裝部品工業(yè)化的發(fā)

展。從日本的住宅發(fā)展經(jīng)驗來看,走工業(yè)化生產(chǎn)的道路是其核心所在。日本建設(shè)省制定

了一系列住宅工業(yè)化方針、政策,組織專家建立了統(tǒng)一的模數(shù)標準,逐步實現(xiàn)了標準化

和部件化,降低了現(xiàn)場施工難度,提高了質(zhì)量和效率,典型的裝配式住宅項目如圖1-7

及圖1-8所示。到20世紀80年代中期,以產(chǎn)業(yè)化方式建造的住宅數(shù)量占竣工住宅總數(shù)

的比例已增至15%~20%,住宅的質(zhì)量和功能也有所提高,日本的工業(yè)化住宅產(chǎn)業(yè)進

入穩(wěn)定發(fā)展時期。到20世紀90年代,采用產(chǎn)業(yè)化方式建造的住宅數(shù)量占竣工住宅總數(shù)

的25%~28%。1990年,日本推出了部件化、工業(yè)化、高生產(chǎn)效率、住宅內(nèi)部結(jié)構(gòu)可

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裝配式建筑EPC管理教程

變、適應居民不同需求的 “中高層住宅生產(chǎn)體系”,住宅產(chǎn)業(yè)在滿足高品質(zhì)需求的同時,

也完成了產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化和結(jié)構(gòu)化調(diào)整,進入成熟階段。根據(jù)日本總務(wù)省統(tǒng)計局數(shù)據(jù),截

至2008年,日本裝配式集合住宅占全部住宅的42%,其中木結(jié)構(gòu)占裝配式集合住宅總

數(shù)的13%左右[3]。

圖1-7 日本神戶某高層裝配式住宅

圖1-8 幕張新都心事業(yè)住宅項目

美國與其他國家的住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路不同,發(fā)展初期就更為重視裝配住宅的個性化

與多樣性,市場也主要集中在遠離大城市的郊區(qū),以低層木結(jié)構(gòu)住宅為主。20世紀40年

代后,隨著戰(zhàn)后移民涌入與大量軍人復員,美國出現(xiàn)了嚴重的住房荒,聯(lián)邦政府開始推行

汽車房屋;同時,一些裝配住宅生產(chǎn)工廠開始生產(chǎn)外觀與傳統(tǒng)裝配住宅類似、底部配有滑

軌、可用拖車托運的產(chǎn)業(yè)化裝配住宅。20世紀40年代末到50年代初,隨著美國建筑界對

高層建筑的需求及塔式起重機的出現(xiàn),具備標準化與模數(shù)化特征的預制建筑材料———幕墻

被大范圍應用。1952年美國SOM 事務(wù)所設(shè)計建造的紐約利華公司辦公大廈是大面積使用

玻璃幕墻的高層建筑代表作,也是當時宣傳裝配式建筑的絕佳實例 (圖1-9)。20世紀60

年代后,通貨膨脹帶來的房地產(chǎn)領(lǐng)域的資金抽逃,專業(yè)工人的短缺進一步促進了建筑部品

的機械化生產(chǎn),促使美國裝配式建筑進入一個新階段,其特點是從現(xiàn)澆體系向全裝配體系

轉(zhuǎn)變,從專項體系向通用體系過渡。由輕質(zhì)高強的建筑材料如鋼、鋁、石棉板、石膏、木

材料、結(jié)構(gòu)塑料等構(gòu)成的輕型體系 (圖1-10),成為當時裝配體系的主流。美國國會在

1976年通過了 《國家產(chǎn)業(yè)化住宅建造及安全法案》,同年出臺了美國裝配住宅的一系列嚴

格的行業(yè)標準。其中,強制性標準 《制造裝配住宅建造和安全標準》一直沿用至今,并與

后來的美國建筑體系逐步融合。在1991年P(guān)CI年會上,預制混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展被視為美

國乃至全球建筑業(yè)發(fā)展的新契機。特別是1997年 《美國統(tǒng)一建筑規(guī)范》UBC-97規(guī)定,預

制混凝土結(jié)構(gòu)在承載力、剛度方面應等同于甚至優(yōu)于相應的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。2000年后,

美國通過產(chǎn)業(yè)化裝配住宅法律,明確了裝配住宅的安裝標準和安裝企業(yè)的法律責任,政策

的推動使美國裝配式建筑走上了快速發(fā)展的道路。至此,建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進入成熟期,關(guān)

注的重點轉(zhuǎn)化為進一步降低裝配式建筑的消耗和環(huán)境負荷、發(fā)展資源循環(huán)型和可持續(xù)型的

綠色裝配式建筑[5]。

5

第1章 裝配式建筑概論

圖1-9 紐約利華公司辦公大廈

圖1-10 舊金山泛美金字塔大廈

(采用預制裝飾外墻,1972年建成)

在信息時代到來的當下,數(shù)字化滲透到裝配式建筑發(fā)展的各個層面,大數(shù)據(jù)、建筑信

息模型 (BIM)等新概念和新技術(shù)不斷涌現(xiàn) (圖1-11),各種建筑技術(shù)、建筑工具的精細

化發(fā)展 (圖1-12),推進了鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)體系的研發(fā)和應用,

使裝配式建筑進入新的發(fā)展階段。

圖1-11 北京鳳凰國際傳媒中心 (BIM 參數(shù)化設(shè)計)

為了清晰地梳理工業(yè)化建筑的發(fā)展歷史,可將迄今為止工業(yè)化建筑的發(fā)展劃分為五

代?？偟膩碇v,前三代的工業(yè)化建筑,是依循建筑整體—建筑部分—建筑單元的軌跡,即

按照 “從整體到部分,從部分到單元”的趨勢,依次遞進逐步發(fā)展、漸進細化。隨著研究

的深入,第四代工業(yè)化建筑的每個構(gòu)件都可靈活使用并組成建筑的一部分。隨著工業(yè)化建

筑的發(fā)展以及智能技術(shù)的應用,當今第五代工業(yè)化建筑則可基于個性化的設(shè)計,生產(chǎn)定制

化的建筑構(gòu)件,并將各個獨立的個性化構(gòu)件進行預制化生產(chǎn)及拼裝。

6

裝配式建筑EPC管理教程





















H 



 

圖1-12 重慶中科大廈 (BIM 全過程應用)

第一代工業(yè)化建筑的建造邏輯可以同國際象棋的棋盤進行比較:在建筑的結(jié)構(gòu)體系已

經(jīng)限定的前提下,不能根據(jù)建筑場地條件調(diào)整建筑形態(tài),也不能在現(xiàn)有建筑的基礎(chǔ)上進行

組合。該類型的預制建筑是一個建筑整體,各個建筑組成部分不能進一步拆分 (圖1-13)。

因此,第一代工業(yè)化建筑的最小單位是整座建筑,在城市空間結(jié)構(gòu)中一般都是以排列規(guī)整

的建筑群出現(xiàn),形式較為單調(diào)。

圖1-13 第一代工業(yè)化建筑建造邏輯

7

第1章 裝配式建筑概論

第二代工業(yè)化建筑的建造邏輯與多米諾骨牌游戲類似,通過將各個建筑部分 (單元模

塊)串聯(lián),形成建筑整體 (圖1-14)。第二代工業(yè)化建筑的出現(xiàn),使城市規(guī)劃師和建筑師

可以在系列化、類型化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上變換建筑形式,靈活的預制單元模塊可滿足建筑造型

曲折變化的需要,進行角度變化、方向偏轉(zhuǎn)甚至圓形排列,為城市規(guī)劃帶來了根本性的轉(zhuǎn)

變,將建筑群形態(tài)從第一代工業(yè)化建筑的單一呆板的線性排列方式中解放出來,實現(xiàn)了建

筑群造型自由變化的愿景。重型起重設(shè)備在施工現(xiàn)場的應用及預制混凝土板建造方式的不

斷成熟,如預制混凝土大板體系,是第二代工業(yè)化建筑的重要特點。然而,第二代工業(yè)化

建筑的地域性轉(zhuǎn)強,需因地制宜開發(fā)適宜當?shù)貤l件的產(chǎn)品類型。

圖1-14 第二代工業(yè)化建筑建造邏輯

隨著建造技術(shù)的發(fā)展和政策方針的改變,第三代工業(yè)化建筑的發(fā)展更加強調(diào)建筑質(zhì)量

及建筑表現(xiàn)力。第三代工業(yè)化建筑的建造邏輯與 “俄羅斯方塊”游戲類似,建筑單元 (如

單套獨立住宅)作為最小建筑單位在不同的建筑尺度和平面中進行自由組合,可實現(xiàn)建筑

外立面及建筑平面的多種變化 (圖1-15)。第三代工業(yè)化建筑旨在減少系列類型和標準化

構(gòu)件目錄的同時,增加建筑的多樣性與獨特性,不僅可通過較大尺度的建筑造型的彎曲折

疊豐富城市面貌,也可以通過較小尺度的建筑造型變化來適應建造環(huán)境。

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裝配式建筑EPC管理教程

圖1-15 第三代工業(yè)化建筑建造邏輯

第四代工業(yè)化建筑的建造邏輯與樂高玩具中的單個零件類似,要求預制構(gòu)件不能僅用

于生產(chǎn)固定系列的產(chǎn)品,同時還可實現(xiàn)不同系列產(chǎn)品的拼接轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)跨系列的自由組合

(圖1-16)。與之前的工業(yè)化建筑類型相比,第四代工業(yè)化建筑的不同之處在于最小的可組

合單元是單獨的建筑部件,如梁、柱、墻板和屋面板等,這使基于單獨的預制部件目錄進

行個性化建筑設(shè)計成為可能。因此,開發(fā)通用的系列預制構(gòu)件分類目錄,使其能在所有的

項目中應用,建造耳目一新的建筑,成為第四代工業(yè)化建筑關(guān)注的重點。

隨著數(shù)字化、智能化的輔助手段在設(shè)計優(yōu)化、構(gòu)件生產(chǎn)和物流運輸環(huán)節(jié)的應用,以及

新型建筑材料,如纖維混凝土 (FRC)、超高性能混凝土 (UHPC)、高延性水泥基復合材

料 (ECC)等在實際工程中的應用及推廣,第五代工業(yè)化建筑應運而生。第五代工業(yè)化建

筑以經(jīng)濟和技術(shù)最優(yōu)原則,運用智能設(shè)計手段,將建筑拆解成獨立構(gòu)件的集合體,通過預

制工廠生產(chǎn),在施工現(xiàn)場完成組裝。第五代工業(yè)化住宅的建造邏輯就像智力拼圖游戲,每

個建筑都有針對其特點的獨特解決方案。特別是BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計中的應用,可進行

構(gòu)件拆分與深化設(shè)計,使設(shè)計流程精細化;可建立BIM 構(gòu)件庫,對構(gòu)件幾何尺寸進行精

準設(shè)計,使構(gòu)件設(shè)計標準化 (圖1-17);各專業(yè)可同時進行設(shè)計優(yōu)化,縮短設(shè)計時間,使

各專業(yè)協(xié)同化;可進行造價管理,使成本管理具體化。同時,隨著3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)

域的應用,可以利用自動化設(shè)備實現(xiàn)全天候不間斷打印,大幅節(jié)省人工,實現(xiàn)綠色施工;

可與BIM 技術(shù)結(jié)合,進行復雜建筑建造,實現(xiàn)建筑標準化與個性化的統(tǒng)一 (圖1-18)。

因此,標準化建筑不能實現(xiàn)個性化設(shè)計的偏見將隨著建筑技術(shù)的發(fā)展被破除。在面向未

來的工業(yè)化建筑中,標準化預制裝配的份額將再次增加,工業(yè)化預制建造模式將在未來

的建筑業(yè)發(fā)展中占據(jù)更大的市場份額,對工業(yè)化建造技術(shù)及管理技術(shù)則提出了更高的

要求。

9

第1章 裝配式建筑概論

350 1495 900 300

800400800600 1600

900 1495 650

200

600 800 400 800 500

400

650 1095 900

1300 1300 1600 800 2200

圖1-16 第四代工業(yè)化建筑建造邏輯 (左側(cè)為玩具拼塊,右側(cè)為預制構(gòu)件示例)

圖1-17 BIM 構(gòu)件庫

圖1-18 3D打印辦公樓

01

裝配式建筑EPC管理教程

1.2 裝配式建筑的設(shè)計參數(shù)

裝配式建筑的基本思路是遵循工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)計理念,采用預制的單一構(gòu)件,實現(xiàn)系

統(tǒng)性的大規(guī)模生產(chǎn),推行模數(shù)協(xié)調(diào)和標準化設(shè)計。由于預制生產(chǎn)過程中高度機械化及構(gòu)件

模塊化、標準化的特點,為了達到裝配式建筑的標準化與多樣化的協(xié)同目標,建筑師需要

與結(jié)構(gòu)工程師以及施工人員協(xié)作,在設(shè)計方案階段就對建筑結(jié)構(gòu)方案及施工方案提出建設(shè)

性的建議和意見。在積極推動裝配式建筑的過程中,應從頂層設(shè)計開始,針對不同建筑類

型和部品部件的特點,結(jié)合建筑功能需求,關(guān)注下文所述的各項設(shè)計參數(shù),將標準化模塊

進行組合和集成,達到多樣化的目的。

1.結(jié)構(gòu)形式

原則上,所有常見的建筑材料都可用于工業(yè)化預制生產(chǎn),包括混凝土和鋼鐵等。一般

來說,任何結(jié)構(gòu)形式的混凝土結(jié)構(gòu),都可以建造裝配式混凝土建筑。但根據(jù)各自結(jié)構(gòu)的特

點,有的結(jié)構(gòu)具有很好的裝配式適應性,有的結(jié)構(gòu)在裝配式適應性上的表現(xiàn)則差強人意。

同時,有的結(jié)構(gòu)體系裝配式技術(shù)已較為成熟,并有諸多工程應用,而部分結(jié)構(gòu)體系的裝配

式技術(shù)還在不斷摸索中。根據(jù)現(xiàn)有的較為成熟的裝配式結(jié)構(gòu)體系,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,

可將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分為裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架-剪力墻結(jié)

構(gòu)等[6]。而鋼結(jié)構(gòu)則自帶裝配式屬性,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠中生產(chǎn),在施工現(xiàn)場進行安裝

連接。

2.運輸、裝配條件

裝配式建筑建造技術(shù)的可行性,在很大程度上取決于預制構(gòu)件的運輸和裝配。盡管在

預制工廠能夠生產(chǎn)長度超過20m、復雜多變且規(guī)格不同的預制構(gòu)件,但物流運輸及現(xiàn)場組

裝困難且不經(jīng)濟。因此,在對結(jié)構(gòu)進行拆分時,需要考慮預制構(gòu)件在制作、運輸、安裝環(huán)

節(jié)的可行性和便利性。對于裝配式建筑構(gòu)件的選擇還取決于起重設(shè)備的類型和工作半徑:

1)工廠起重機的起重能力 (工廠桁架式起重機起重量一般為12~25t);2)施工塔式起重

機的起重能力 (塔式起重機起重量一般為10t以內(nèi)) (圖1-19);3)汽車起重機的起重能

力 (起重量的范圍很大,可從8~1600t);4)運輸車輛限重一般為20~30t。在建造多座

建筑時,受施工現(xiàn)場物流組織的影響,出于經(jīng)濟性及便捷性考慮,起重機的工作半徑應盡

可能覆蓋建筑物的每個部分 (圖1-19),此外,還要考慮工廠到現(xiàn)場的道路、橋梁限重等

的要求。同時,還應考慮運輸尺寸對裝配式建筑構(gòu)件尺寸的限制:1)運輸超寬的尺寸限

制為2.2~2.45m;2)運輸超高的尺寸限制為4m,車體高度的尺寸限制為1.2m,構(gòu)件高

度的尺寸限制在2.8m 以內(nèi);有專業(yè)運輸預制板的低車體車輛,構(gòu)件高度可以達到3.5m;

3)運輸長度依據(jù)車輛不同,最長不超過15m;4)還需要調(diào)查道路轉(zhuǎn)彎半徑、途中隧道或

過道電線通信線路的限高等[7]。

3.構(gòu)件拆分

將構(gòu)件在預制工廠進行生產(chǎn),在施工現(xiàn)場以較短時間周期完成裝配,那么相同類型構(gòu)

件的數(shù)量將是決定項目經(jīng)濟性和項目周期的重要因素。批量化生產(chǎn)的預制構(gòu)件種類越少,

生產(chǎn)成本就越低。這一原則既適用于預制混凝土,也適用于木材和鋼材等其他材料。裝配

式建筑在經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計程序計算調(diào)整后,應進行合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆分。因此,在設(shè)計階段

11

第1章 裝配式建筑概論

圖1-19 塔式起重機工作范圍及參數(shù)示例

對建筑師提出了更高的要求,應建立靈活的構(gòu)件調(diào)整機制,減少構(gòu)件種類,提高構(gòu)件的利

用率。隨著數(shù)字化手段的介入,可以使構(gòu)件拆分過程更加精準、便捷,使構(gòu)件形式及尺寸

變得更加靈活,滿足個性化預制構(gòu)件的定制生產(chǎn)需求,實現(xiàn)裝配式建筑的多樣性。重慶某

項目標準層構(gòu)件的拆分方案如圖1-20所示。

  













 



圖1-20 重慶某項目標準層構(gòu)件拆分





4.建筑材料

許多建筑師都在建筑理論中提到,在設(shè)計建造過程中要充分考慮材料特性。選擇合適

的建筑材料,對于提高設(shè)計的藝術(shù)性、結(jié)構(gòu)的安全性及居住環(huán)境的舒適性,具有重要的意

義。建筑材料是現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ),建筑材料演繹下的現(xiàn)代建筑,充分展現(xiàn)了建筑形體的

美,是人們情感和記憶的一部分?；炷痢⒛静?、鋼或其他復合材料,如高性能混凝土

21

裝配式建筑EPC管理教程

(UHPC)的應用 (圖1-21),塑造著我們的城市。清水混凝土 (圖1-22)、透光混凝土等

新型建筑材料的應用,激發(fā)了建筑師的設(shè)計靈感,在堅硬與輕盈之間造就了一種和諧的

表達。

圖1-21 UHPC鏤空幕墻 (MuCEM) 圖1-22 清水混凝土 (良渚文化藝術(shù)中心)

5.建筑轉(zhuǎn)角和接縫部位

建筑墻體交接部位的處理,是建筑設(shè)計的重要工作。在工業(yè)化預制建筑中,外墻板交

接部分和夾角的解決方案非常重要。建筑交接部分的處理方案不同,造就了變化多樣的建

筑造型。

預制墻體的接縫處理,是預制裝配式建筑的難點之一,也是建造過程中最具特色的部

分。從較遠的距離觀察,這些接縫就像給整座建筑穿上了一件細條紋衫 (圖1-23)。如果

建筑師想強化板間過渡,可以通過在接縫位置周邊安裝框架,或通過調(diào)整縫隙寬度等手段

獲得不同的視覺效果;如果建筑師想弱化接縫和縫隙位置,也有很多處理方法,如混凝土

面層處理或配以紋飾。

圖1-23 接縫和轉(zhuǎn)角處理

6.表面處理和色彩搭配

混凝土預制構(gòu)件的表面處理方法,主要有三種:第一,脫模后對構(gòu)件表面進行機械加

工或印刷噴涂;第二,在混凝土澆筑之前預置橡膠底?；蚰＞?第三,在預制板生產(chǎn)過程

中對飾面磚進行加壓塑形處理。不同的表面處理方法,將形成不同的建筑表現(xiàn)形態(tài)

(圖1-24)。

31

第1章 裝配式建筑概論

圖1-24 表面處理

色彩設(shè)計和搭配在建筑設(shè)計中的作用非常重要,色彩選擇也受很多主觀和客觀因素的

支配,同時與個人感受相關(guān)。色彩的喜好及傳達的寓意,因不同的種族和文化而異,每一

種文明都通過不同的色彩來傳達他們的宗教、自然和文化。目前通用的色彩體系,是在

1925年德國RAL體系或瑞典 NCS體系 (自然顏色體系)基礎(chǔ)上發(fā)展完善的。除了紅色、

黃色和藍色這三種基本原色外,還圍繞著這些基本顏色,建立了紅色-綠色、黃色-紫色和

藍色-橙色一系列互補色關(guān)系,這些色彩規(guī)則也是建筑設(shè)計顏色搭配的基礎(chǔ) (圖1-25)。

圖1-25 色彩搭配





7.建筑技術(shù)

在裝配式建筑設(shè)計過程中,如果沒有從初始階段就將建筑技術(shù)的影響考慮

在內(nèi)的話,那么任何形式的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新都是多余的。在設(shè)計過程中,應充分利用

BIM 等技術(shù),將建筑結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備及管線、生產(chǎn)、施工、裝修有效地串聯(lián),形成一體化

設(shè)計整體,這將有利于實現(xiàn)裝配式建筑建造的技術(shù)要求,達到設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量的提

升。同時,建筑技術(shù)也會對建筑外觀產(chǎn)生影響。

1.3 裝配式建筑分類

托馬斯·施密特和卡羅·特斯塔在1969年撰寫的 《建筑系統(tǒng)》一書中指出,“建筑系

統(tǒng)的性質(zhì)和內(nèi)容可以從三個不同的角度描述:結(jié)構(gòu)、技術(shù)體系和規(guī)劃設(shè)計”。阿夫拉姆·

41

裝配式建筑EPC管理教程

沃索薩斯基在1999年指出,隨著技術(shù)不斷進步,可按照技術(shù)水平和建造水平,將建筑按

照不同的方式進行分類,以便于生產(chǎn)活動的展開。類似的,對裝配式建筑而言,可依照建

筑類型、結(jié)構(gòu)體系、建造技術(shù)和建筑材料等多方面因素進行劃分,建立相應的裝配式建筑

評價體系,確保裝配式建筑的標準化設(shè)計、批量化生產(chǎn)、裝配化施工等環(huán)節(jié)的順利實施,

規(guī)范裝配式建筑的建造過程,保證項目質(zhì)量。

1.按照裝配式建筑中模數(shù)是否固定,可將其分為 “固定型”建筑系統(tǒng)和 “開放型”

建筑系統(tǒng)。

“固定型”建筑系統(tǒng):是指在建筑項目開始時,根據(jù)項目特點和項目周期,定制特定

的建筑解決方案,將建筑部品部件納入固定的體系中。在構(gòu)件生產(chǎn)過程中,固定模數(shù),通

過模數(shù)協(xié)調(diào)體系確定尺寸標準,并以此標準來協(xié)調(diào)供應商的配套產(chǎn)品和服務(wù)。該系統(tǒng)制約

了建筑設(shè)計的靈活性,不同建筑之間的部品部件很難替換,后期修改或調(diào)整相對復雜。但

“固定型”建筑由于部品部件類型有限、規(guī)格明確、數(shù)量較大,可實現(xiàn)大批量預制生產(chǎn),

在施工過程中組裝效率高、施工質(zhì)量好、建筑產(chǎn)品穩(wěn)定性強。

“開放型”建筑系統(tǒng):是指在建筑項目初期,建立產(chǎn)品規(guī)范、產(chǎn)品標準等,通過開放

的模數(shù)系統(tǒng)將不同供應商的不同模數(shù)構(gòu)件目錄囊括其中,以便供應商能夠按照各自分工完

成生產(chǎn),并按照裝配方案進行組裝。由于不同供應商的產(chǎn)品可以相互兼容,部品部件的替

換相對便捷,并且能夠提供多種建筑解決方案,建筑設(shè)計靈活性較大。為了最大程度挖掘

部品部件的替換潛力,可通過標準化設(shè)計將已經(jīng)在市場上廣泛使用的批量化構(gòu)件,如預制

混凝土構(gòu)件納入建筑系統(tǒng),降低生產(chǎn)成本。

2.按照建筑結(jié)構(gòu)的不同,可將裝配式建筑分為框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)等

幾大類,并在相應的結(jié)構(gòu)體系下進行細分。

3.預制構(gòu)件的體積和重量對預制加工、批量生產(chǎn)、物流運輸及施工過程有較大影

響,按照單位體積和重量對裝配式建筑進行分類有助于明確預制結(jié)構(gòu)的適用范圍,并且

據(jù)此來確定與之相適應的建筑材料。按照裝配式建筑的體積和質(zhì)量,可將其劃分為以下

三類:

“重型”建筑系統(tǒng):通常情況下,用大型預制墻板、樓板、屋面板等 “重型”板材進

行預制裝配的建筑被稱作 “重型”建筑系統(tǒng)。大型預制構(gòu)件的尺寸和重量,對物流運輸和

現(xiàn)場施工產(chǎn)生一定影響,導致現(xiàn)場裝配方法和施工組織模式較為特殊。 “重型”建筑系統(tǒng)

的原材料一般采用磚、石或混凝土等傳統(tǒng)建筑材料,在預制過程中需要一定的養(yǎng)護時間,

現(xiàn)場施工時需要濕作業(yè)配合。該系統(tǒng)對建筑物造型和布局有較大的制約性,缺少靈活性,

建筑材料的預制水平也會影響建筑結(jié)構(gòu)的受力性能。

“中型”建筑系統(tǒng):一般是指使用木材、木材制品、鋼鐵以及鋼-木復合材料、鋼-混凝

土復合材料、木-混凝土復合材料的建筑系統(tǒng)。由于材料重量適中、尺寸適當,可實現(xiàn)加

工、運輸和組裝的輕便化,因此該系統(tǒng)相較于 “重型”系統(tǒng)具有較大的靈活性,幾乎可以

應用到所有的預制裝配式建筑類型。部品部件的裝配方式一般與建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式、生

產(chǎn)方式、施工條件以及運輸能力有關(guān)。

“輕型”建筑系統(tǒng):是指適用于框架結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)的輕型木結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu),或

者鋼木混合結(jié)構(gòu)的建筑系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由兩部分組成:內(nèi)部為核心結(jié)構(gòu),通常用型鋼或

木材制成骨架結(jié)構(gòu);外部則是符合美學要求的附加層。 “輕型”建筑系統(tǒng)自重較小、便于

51

第1章 裝配式建筑概論

工業(yè)化生產(chǎn),施工方便、組裝快捷,特別適于要求快速建造和需要移動的建筑。

1.4 裝配式建筑建造技術(shù)

20世紀初,第二次工業(yè)革命向人類展示了新的發(fā)展前景,在一系列新的科學理論和

技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動下,生產(chǎn)力大幅度提升。受到福特與泰勒的工業(yè)化生產(chǎn)和標準化制造思路

的啟發(fā),建筑的工業(yè)化生產(chǎn)方式被越來越多的人所接受。通過大規(guī)模生產(chǎn)提高效率的策

略,也在建筑領(lǐng)域獲得了廣泛共識。下文將追尋裝配式建筑的發(fā)展歷程,對其中主要建筑

形式的技術(shù)體系進行介紹。

1.4.1 裝配式木結(jié)構(gòu)

人類使用木材作為建筑材料已有數(shù)千年歷史,世界各地都有大量的木結(jié)構(gòu)建筑。從裝

配式建筑發(fā)展的歷史角度觀察,生產(chǎn)加工簡單、裝配安裝便捷、拆卸運輸方便的木結(jié)構(gòu)體

系,滿足預制裝配的基本要求。木結(jié)構(gòu)不僅便于加工成需要的尺寸,而且自重較輕,使參

與施工活動的人數(shù)較少,施工過程較為簡單。我國木結(jié)構(gòu)建筑歷史可以追溯到3500年前,

山西應縣木塔、故宮太和殿等代表了我國木結(jié)構(gòu)建筑的輝煌成就[8]。相比鋼材、混凝土而

言,木材每生長1m3 能吸收約1t的 CO2,并釋放0.75t的 O2,是一種 “負碳”型材料,

符合建筑全壽命周期中的可持續(xù)性原則。

裝配式木結(jié)構(gòu)建筑是指主要的木結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件、木組件和部品在工廠預制生產(chǎn),并通

過現(xiàn)場安裝而成的木結(jié)構(gòu)建筑[9],采用的材料包括規(guī)格材、木基結(jié)構(gòu)板材、工字形擱柵、

結(jié)構(gòu)復合材和金屬連接件等 (圖1-26)。木結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接主要采用釘連接,部分構(gòu)

件之間也采用金屬齒板連接和專用金屬連接件連接[10],具有施工簡便、材料成本低、抗

震性能好等優(yōu)點[9]。





 













































圖1-26 裝配式木結(jié)構(gòu)

裝配式木結(jié)構(gòu)建筑根據(jù)施工現(xiàn)場的運輸條件,可將木結(jié)構(gòu)的墻體、樓面和屋面承重體

系 (如樓面梁、屋面桁架)等構(gòu)件,采取在工廠制作成基本單元,然后在現(xiàn)場進行安裝的

方式建造;也可在工廠將基本單元制作成預制板式組件或預制空間組件,將整棟建筑進行

61

裝配式建筑EPC管理教程

整體制作或分段預制,運輸?shù)浆F(xiàn)場后與基礎(chǔ)連接或分段安裝建造。在工廠制作的基本單

元,可將保溫材料、通風設(shè)備、水電設(shè)備和基本裝飾裝修一并安裝到預制單元內(nèi),實現(xiàn)更

高的預制率和裝配率[9]。

(a)

 (b)

(c)



























































()

圖1-27 木結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)形式

木結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和整體性是通過主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (骨架構(gòu)件)和次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (墻

面板,樓面板和屋面板)共同作用得到,主要的結(jié)構(gòu)形式包括木梁柱框架結(jié)構(gòu)、木空間結(jié)構(gòu)

和木框架剪力墻結(jié)構(gòu) (圖1-27)。木梁柱式結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件梁和柱是采用膠合木制作而成,

并用金屬連接件連接組成的共同受力的梁柱結(jié)構(gòu)體系[11]。膠合木空間結(jié)構(gòu)是采用膠合木構(gòu)件

作為大跨空間結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件,其結(jié)構(gòu)體系包括空間木桁架、空間鋼木組合桁架和空間

殼體結(jié)構(gòu),適用于大跨度、大空間的體育建筑、展覽館及交通樞紐等公共建筑。木框架剪力

墻結(jié)構(gòu)是在由地梁、梁、橫架梁與柱構(gòu)成的木構(gòu)架上鋪設(shè)木基結(jié)構(gòu)板,以承受水平作用的木

結(jié)構(gòu)。木框架剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通常采用方木或膠合原木制作,梁柱連接節(jié)點和梁與梁連接

節(jié)點處通常采用鋼板、螺栓或銷釘,以及專用連接件等鋼連接件進行連接[9]。

71

第1章 裝配式建筑概論

在過去的10~15年,木造建筑逐步形成了新的建造體系和設(shè)計策略。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建

筑與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑不同,利用最新的科技手段,通過將木材經(jīng)過層壓、膠合、金屬連接

等工藝處理,構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)性能遠超原木結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系[8]?，F(xiàn)代木造產(chǎn)品在加工

和連接方法上的改良,解除了原有尺度的限制,使木材突破了原先只能建造小型建筑的局

限,應用于更多建筑類型中,包括高層、大跨的預制加工以及裝配式模塊化建筑上,能夠

與混凝土、鋼結(jié)構(gòu)建筑同臺競爭[12]。

1.4.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑

在第二次工業(yè)革命的推動下,20世紀初,鋼材和鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域得到了應用。最

初主要集中在工業(yè)建筑領(lǐng)域,特別是作為承重柱和梁,以及大跨度廠房的屋面板或樓面板

等建筑構(gòu)件應用。隨著建造手段的進步及鋼材和玻璃的組合使用,鋼框架和幕墻結(jié)合的設(shè)

計思路不斷發(fā)展。

鋼結(jié)構(gòu)具有先天的裝配化和工業(yè)化優(yōu)勢,符合建筑產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化和裝配化進程要求。

按照 《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》GB/T51232—2016[13] 關(guān)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的定

義,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由鋼部 (構(gòu))件構(gòu)成的裝配式建筑。與普通鋼結(jié)

構(gòu)建筑相比,其裝配性質(zhì)不僅僅體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體系的裝配式,還強調(diào)部品部件的集成,這就

涉及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、設(shè)備和管線系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)的裝配集成。

《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》GB/T51232—2016[13] 中規(guī)定重點設(shè)防類和標準設(shè)防

類多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑適用的最大高度見表1-1。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑最大適用高度 (m) 表1-1

結(jié)構(gòu)體系

6度

(0.05g)

7度

(0.10g) (0.15g)

8度

(0.20g) (0.30g)

9度

(0.40g)

鋼框架結(jié)構(gòu) 110 110 90 90 70 50

鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu) 220 220 200 180 150 120

鋼框架-偏心支撐結(jié)構(gòu)

鋼框架-屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)

鋼框架-延性墻板結(jié)構(gòu)

240 240 220 200 180 160

筒體(框筒、筒中筒、桁架筒、

束筒)結(jié)構(gòu)巨型結(jié)構(gòu) 300 300 280 260 240 180

交錯桁架 90 60 60 40 40 —

下文將對主要的裝配式鋼結(jié)構(gòu)形式進行介紹。

1.單層排架或剛架結(jié)構(gòu)

在工業(yè)建筑中,單層廠房是最普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式,便于定型設(shè)計、構(gòu)配件的標

準化、通用化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工機械化,主要用于冶金、機械、化工、紡織等工業(yè)廠

房[14]。單層廠房常采用排架結(jié)構(gòu)或剛架結(jié)構(gòu)。

排架結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)是由屋架 (或屋面梁)、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成,柱與屋架鉸接,

與基礎(chǔ)剛接 (圖1-28)。此類結(jié)構(gòu)能承受較大的荷載作用,在冶金和機械工業(yè)廠房中廣泛

應用,其跨度可達30m,高度可達20~30m,吊車噸位可達150t或150t以上。

剛架結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)采用變截面或等截面實腹剛架,圍護系統(tǒng)采用輕鋼屋面和輕鋼外

81

裝配式建筑EPC管理教程









圖1-28 排架結(jié)構(gòu)

(a) 

(e)   (f)   (g)   (h) 

(b)   (c)   (d) 

圖1-29 門式剛架形式示例

墻,主要特點是梁與柱剛接,柱與基礎(chǔ)通常為鉸接 (圖1-29)。剛架結(jié)構(gòu)的剛度較差,僅

適用于屋蓋較輕的廠房或吊車噸位不超過10t,跨度不超過10m的輕型廠房或倉庫等。

2.鋼框架結(jié)構(gòu)

鋼框架結(jié)構(gòu)是一種常用的鋼結(jié)構(gòu)形式,也是現(xiàn)在工業(yè)化程度最高及施工技術(shù)實踐經(jīng)驗

較為成熟的結(jié)構(gòu)體系。鋼框架是由沿建筑物的橫向和縱向布置的梁與框架柱作為承重和抗

側(cè)力主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系 (圖1-30),多應用于低多層建筑以及抗震設(shè)防烈度相對較低的

地區(qū)。

圖1-30 鋼框架結(jié)構(gòu)

91

第1章 裝配式建筑概論

鋼框架結(jié)構(gòu)的梁和柱截面較小而跨度比較大,靈活的平面布置使建筑可以組成較大的

開間。同時,鋼框架的設(shè)計較為簡單,受力和傳力體系明確,構(gòu)件形狀較為規(guī)則,制造安

裝簡單,適宜于預制裝配式的施工模式[15]。

3.鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)

鋼框架-支撐結(jié)構(gòu) (圖1-31)由鋼框架和鋼支撐組成,可共同承擔豎向、水平作用。

鋼支撐分中心支撐、偏心支撐和屈曲約束支撐等,構(gòu)造較為簡單,且具有良好的抗震

性能。

圖1-31 鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)

4.交錯桁架體系

根據(jù) 《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》GB/T51232—2016[13],交錯桁架體系為在建筑

物橫向的每個軸線上,平面桁架各層設(shè)置,而在相鄰軸線上交錯布置的結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu)體

系由柱子、交錯桁架和樓板組成 (圖1-32),是一種經(jīng)濟、實用和高效的結(jié)構(gòu)體系,典型

案例為芝加哥Godfrey酒店 (圖1-33)。交錯桁架結(jié)構(gòu)可有效降低層高至2.65m,同時得

到18m×30m×2.4m的凈空,經(jīng)濟跨度一般選擇在18~24m 之間,這是普通鋼筋混凝土

和普通鋼框架無法滿足的。

圖1-32 交錯桁架體系示意圖 圖1-33 芝加哥Godfrey酒店

5.冷彎薄壁型鋼體系

冷彎薄壁型鋼體系,是以冷彎型鋼為承重骨架,以輕型墻體為圍護結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)

體系 (圖1-34)。冷彎薄壁型鋼體系具有造價低、質(zhì)量輕、所有構(gòu)件均可實現(xiàn)預制、可在

02

裝配式建筑EPC管理教程

圖1-34 冷彎薄壁型鋼體系

工廠完成預拼裝、裝配過程簡單、全部是干作業(yè)等優(yōu)點;同時,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身可以回收

再加工,符合當前的環(huán)保要求。

1.4.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

20世紀最初十年間,混凝土和鋼材在建筑行業(yè)的使用逐漸增加,推動了這兩種材料

的應用創(chuàng)新研究。然而,第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā),導致和國防工業(yè)發(fā)展相關(guān)的鋼鐵等材料

的應用受到制約。而混凝土以優(yōu)良的力學性能及巨大的經(jīng)濟效益,得到建筑業(yè)的不斷重

視,逐漸發(fā)展為大規(guī)模住房建設(shè)的主要建筑材料。

根據(jù)國家行業(yè)標準 《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1—2014[16] 關(guān)于裝配式混凝土

結(jié)構(gòu)的定義,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為由預制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成的混凝

土結(jié)構(gòu),包括裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)、全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)等[17]。根據(jù)該定義,裝配式

混凝土結(jié)構(gòu)具有兩大明顯特征:組成建筑結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件為預制構(gòu)件且材料為混凝土

材料;各預制混凝土構(gòu)件之間通過可靠的連接組成結(jié)構(gòu)體系。

根據(jù)現(xiàn)有較為成熟的裝配式結(jié)構(gòu)體系,可將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分為裝配整體式框架結(jié)

構(gòu)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式整體框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)等[6],其中各裝配式混凝

土結(jié)構(gòu)體系房屋最大適用高度應滿足表1-2的要求。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系房屋最大適用高度 (m) 表1-2

結(jié)構(gòu)類型 非抗震設(shè)計

抗震設(shè)防烈度

6度 7度 8度(0.2g) 8度(0.3g)

裝配整體式框架結(jié)構(gòu) 70 60 50 40 30

裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu) 150 130 120 100 80

裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu) 140(130) 130(120) 110(100) 90(80) 70(60)

裝配整體式部分框支剪力墻結(jié)構(gòu) 120(110) 110(100) 90(80) 70(60) 40(30)

注:表中括號數(shù)值表示根據(jù)剪力和框架剪力分配比例所進行的最大適用高度調(diào)整。

下文將介紹主要的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的形式及特點。

1.裝配式框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱作為主要受力構(gòu)件而組成的結(jié)構(gòu) (圖1-35)。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在

兩方面:一是框架結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件為梁、柱,無承重墻,設(shè)計者可根據(jù)用戶需求,進

12

第1章 裝配式建筑概論

圖1-35 混凝土框架結(jié)構(gòu)

行戶內(nèi)的布置與調(diào)整;二是框架結(jié)構(gòu)可形成較大的無柱、開闊的戶內(nèi)空間,內(nèi)部管線布置

也較為方便。

就框架結(jié)構(gòu)進行裝配式設(shè)計與建造的必要性而言,首先是框架結(jié)構(gòu)截面通常較為規(guī)

則,構(gòu)件種類少,易于實現(xiàn)模數(shù)化和標準化,適合進行構(gòu)件拆分和生產(chǎn)安裝;其次是框架

結(jié)構(gòu)與其他常用結(jié)構(gòu)相比較,混凝土用量少,主體結(jié)構(gòu)自重輕,預制構(gòu)件數(shù)量和結(jié)構(gòu)連接

點都較少,采用裝配式工藝有利于成本的控制。

除常規(guī)框架結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)兩者優(yōu)勢外,裝配式框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)高度也不會受到裝

配式的影響而限制。根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范,現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)在無抗震設(shè)計時,結(jié)構(gòu)最大

建筑適用高度為70m,在有抗震設(shè)計要求下的結(jié)構(gòu)最大適用高度為35~60m。裝配式混凝

土框架結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)具有相同的結(jié)構(gòu)最大適用高度。

2.裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是由梁、柱和剪力墻共同承擔豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。在框架結(jié)構(gòu)中

增加了剪力墻,彌補了框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力的不足,有效地增加了結(jié)構(gòu)的最大適用高度;并且

在結(jié)構(gòu)布置的過程中,可通過剪力墻的合理布置,來保證框架結(jié)構(gòu)的大空間需求。目前,裝

配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu),主要分為四類:裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu) (圖1-36)。

圖1-36 裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)及構(gòu)件吊裝

22

裝配式建筑EPC管理教程

1.5 裝配式建筑管理模式

我國建筑業(yè)正在由粗放型的生產(chǎn)模式向著集約型、精細化的模式轉(zhuǎn)變,這種模式是實

現(xiàn)建筑生產(chǎn)工業(yè)化的主要內(nèi)容,也是進行建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的核心要求。裝配式建筑項目具

有 “設(shè)計標準化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、主體機電裝修一體化、全過程管理信息化”

的特征,需要系統(tǒng)化的工程管理模式與之相匹配。

目前,裝配式建筑仍偏向采用傳統(tǒng)的項目管理模式 (DBB模式)。DBB模式即設(shè)計-招

標-建造模式,由業(yè)主與設(shè)計單位、施工單位、供貨商分別簽訂合同,工程項目的實施必

須按照設(shè)計-招標-建造的順序方式進行。裝配式建筑項目采用 DBB模式,容易導致設(shè)計、

生產(chǎn)和施工各個環(huán)節(jié)脫節(jié),一體化管理程度不高,在設(shè)計階段不能充分考慮對裝配式建筑

構(gòu)件生產(chǎn)和裝配施工的需求,信息溝通不及時,導致設(shè)計變更多,業(yè)主協(xié)調(diào)工作量大等問

題,不符合裝配式建筑通過構(gòu)件工廠化生產(chǎn)實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)和施工一體化的特點,很難發(fā)

揮裝配式建筑集成的優(yōu)勢[18]。

EPC總承包模式是國際通行的建設(shè)項目組織實施方式,是設(shè)計 (Engineering)-采購

(Procurement)-施工 (Construction)模式的簡稱,是由一家承包商或承包商聯(lián)合體對整

個工程的設(shè)計、采購、施工直至交付使用進行全過程的統(tǒng)籌管理。在EPC總承包模式下,

業(yè)主將項目的設(shè)計、采購、施工工作全部交由總承包商來完成,由總承包商統(tǒng)籌管理,并

對業(yè)主負責。這種模式對總承包商的要求比較高,業(yè)主在工程項目中參與度比較低,能發(fā)

揮總承包商的管理經(jīng)驗和主觀能動性,優(yōu)化、整合全產(chǎn)業(yè)鏈資源,各階段和各專業(yè)可深度

交叉、協(xié)調(diào)工作[18]。通過先進的信息化管理手段,可實現(xiàn)全過程信息化管理,解決管理

與技術(shù)脫節(jié)的問題,實現(xiàn)建設(shè)項目的高度組織化,降低建造成本[19],響應建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)

展的本質(zhì)要求。

EPC總承包模式的管理理念和裝配式建筑項目特點相契合,具體體現(xiàn)在:

1.EPC總承包模式有利于實現(xiàn)裝配式建筑項目的高度組織化

裝配式建筑項目應用EPC總承包管理模式,業(yè)主只需表明投資意圖,完成項目的方

案設(shè)計、功能策劃等,之后由總承包單位完成全部工作?？偝邪鼏挝粡脑O(shè)計階段介入項

目,以工程質(zhì)量、安全、進度、造價為管控目標,對整個工程項目的參與各方進行系統(tǒng)化

的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理,可以依據(jù)管控目標,對設(shè)計、生產(chǎn)、采購和裝配化施工進行全方位統(tǒng)

籌,系統(tǒng)配置各項資源,實現(xiàn)設(shè)計-生產(chǎn)-施工-運營全生命周期的統(tǒng)一管理,實現(xiàn)裝配式建

筑的高度組織化[20]。

2.EPC總承包模式有助于降低裝配式建筑項目的工程造價

裝配式建筑在推進過程中存在的突出問題之一就是成本問題,在 EPC總承包管理模

式下,總承包商作為項目的主導者,從全局角度出發(fā),對項目全生命周期進行管理[18]。

在設(shè)計階段就能初步確定部品部件、物料的內(nèi)容和數(shù)量,隨著深化設(shè)計的不斷推進,可以

更加精準地確定不同階段的采購內(nèi)容和采購數(shù)量等。由分批、分次、臨時性、無序性的采

購模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳驶?、?guī)?；募胁少?減少應急性集中生產(chǎn)成本、物料庫存成本以及

相關(guān)的間接成本,從而降低工程項目整體采購成本。在總承包商的統(tǒng)一管理下,各參與方

將目標統(tǒng)一為項目整體造價最低。通過全過程優(yōu)化資源配置,統(tǒng)籌各專業(yè)和各參與方工

32

第1章 裝配式建筑概論

作,減少工作界面,降低建造成本。同時,EPC模式下,裝配式建造將實現(xiàn)人工成本的大

幅度節(jié)約,無論產(chǎn)業(yè)工人需求數(shù)量的減少還是管理團隊的有效整合,都將進一步降低建造

過程中的人工成本和間接成本[21]。

3.EPC總承包模式有利于縮短裝配式建筑項目的建造工期

EPC總承包模式下,總承包單位在設(shè)計階段對裝配式建筑項目展開整體規(guī)劃,且能夠

對施工的各個環(huán)節(jié)進行合理的管控,各項工作能夠合理穿插、深度融合,工作順序轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

疊加型、融合性作業(yè),后續(xù)工作可與前置工作交融,如在設(shè)計階段就可以部署采購工作,

在構(gòu)件的生產(chǎn)階段就可以摸索現(xiàn)場的裝配方案等[22]。其次,EPC模式下,原來傳統(tǒng)的現(xiàn)

場施工分成為工廠預制和現(xiàn)場組裝兩個板塊,可以實現(xiàn)由原來同一現(xiàn)場空間的交叉性流水

作業(yè),轉(zhuǎn)變成工廠和現(xiàn)場兩個空間的部分同步作業(yè)和流水性組裝作業(yè),縮短了整體建造時

間。再次,基于精益建造思想,工廠機械化、自動化作業(yè),現(xiàn)場的高效化裝配,可以大大

提高生產(chǎn)和裝配的效率,進而大大節(jié)省整體工期[21]。最后,借助信息化管理技術(shù),各參

與方、各專業(yè)的信息能夠及時交互共享,減少了溝通協(xié)調(diào)時間,縮短工期[20]。

EPC總承包模式在裝配式建筑中的構(gòu)建思路可簡單概述如下:1)充分考慮裝配式建

筑與EPC總承包模式的契合點,兩者的核心理念都是一體化管理,用集成化的管理理念

構(gòu)建適合裝配式建筑項目的 EPC總承包模式,使設(shè)計、生產(chǎn)、施工三個階段相互聯(lián)系、

相互融合;2)詳細分解 EPC總承包模式下的組織模式、范圍管理、質(zhì)量管理、進度管

理、成本管理等方面在裝配式建筑項目設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運營四個階段的具體管理內(nèi)

容;3)結(jié)合先進的信息化管理工具,通過數(shù)字化方法,實現(xiàn)業(yè)主、總承包商、分包商、

供應商的信息交互和共享,確保項目信息流的系統(tǒng)運轉(zhuǎn),實現(xiàn)管理信息化、規(guī)范化、系統(tǒng)

化、科學化,提高項目管理的效率和效益[18]。

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52

第1章 裝配式建筑概論

第2章 項目管理概論

20世紀50年代至今,項目管理理論和項目管理實踐得到了長足的發(fā)展。項目無論大

小,均可應用項目管理理論高效實現(xiàn)項目目標。美國曼哈頓計劃及阿波羅計劃、我國太空

空間站的建設(shè)、載人航天器的發(fā)射、北京2008年奧運會和2010年世博會等大型項目的成

功舉辦,無一不是項目管理理論在實際項目中的成功實踐。

為了更加深入地理解項目管理理論如何指導工程項目建設(shè),并且探索如何將項目管理

理論應用于裝配式建筑EPC項目中,首先要了解項目管理的產(chǎn)生與發(fā)展過程,掌握項目

管理的基本概念,學習先進的項目管理知識體系和常用的項目管理工具。

2.1 項目管理的產(chǎn)生和發(fā)展

公元前三世紀,戰(zhàn)國時代蜀郡守李冰父子就已將系統(tǒng)管理的思想運用至四川都江堰水

利工程的設(shè)計修建過程。北宋科學家沈括在 《夢溪筆談》中記載的關(guān)于北宋祥符年間大臣

丁謂受命修復皇宮時 “一舉而三役濟,省費以億萬計”的事例,體現(xiàn)了統(tǒng)籌管理的思想。

北宋時期曾任主管營造的將作少監(jiān)李誡編撰的 《營造法式》一書,體現(xiàn)出明顯的質(zhì)量控制

和標準化管理思想,并且完整記錄了勞動定額的計算方法。然而,早期的項目管理并沒有

形成系統(tǒng)的理論與方法,僅依靠管理者的個人經(jīng)驗執(zhí)行。隨著人類社會的進步與社會生產(chǎn)

活動的開展,項目管理方法在實踐中不斷得到總結(jié)、深化和發(fā)展,逐步形成完善的理論體

系。項目管理的發(fā)展歷程如圖2-1所示。















 0









CPM0PERT0PDM











PERT









WBS

C0SCSC

PMI0IPMA









PMBOK











  











1950

2050

2060
70

2080
90

21

圖2-1 項目管理發(fā)展歷程

20世紀初期,隨著科學技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大,人們開始有意識地探索科學

的項目管理方法。亨利·甘特 (HenryGantt)在19世紀初期發(fā)明了甘特圖 (又稱橫道

62

圖),被廣泛應用于項目進度的計劃與控制。

20世紀50年代,工程技術(shù)人員應用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù) (NetworkPlanningTechniques)

編制復雜項目的進度計劃。1957年,美國杜邦公司將關(guān)鍵路線法 (CriticalPathMethod,

簡稱CPM)應用于化工項目,大大縮短了建設(shè)工期,節(jié)省了項目投資。

20世紀50年代后期,美國海軍部在 “北極星導彈計劃”中利用計算機作為管理工具,

采用計劃評審技術(shù) (ProgramEvaluation& ReviewTechnique,簡稱PERT),解決了涉

及48個州的200多個主要承包商和11000多家企業(yè)的組織和協(xié)調(diào)問題,縮短工期約兩年。

PERT的出現(xiàn),被公認為是現(xiàn)代項目管理的起點。1962年,美國國防部規(guī)定,凡承包美國

國防部有關(guān)工程的單位都必須采用PERT,為項目管理學科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時期,

美國在 “阿波羅計劃”中,通過立案、規(guī)劃、實施和評價,開發(fā)了著名的矩陣管理技術(shù)和

計劃項目預算體系。冷戰(zhàn)時期,為推進航天技術(shù)的發(fā)展,美國召開全國技術(shù)管理會議,出

版了會議論文匯編集 《科學、技術(shù)與管理》,首次對項目管理的理論與實踐、技術(shù)與方法

進行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。

1969年美國項目管理學會 (ProjectManagementInstitute,簡稱PMI)成立,同時期

歐洲成立了國際項目管理協(xié)會 (InternationalProjectManagementAssociation,簡稱IPMA)。經(jīng)過長期的探索和總結(jié),在發(fā)達國家中,項目管理已逐步發(fā)展成為獨立的學科體

系,并成為管理學的重要分支。PMI從1976年開始進行項目管理標準的編制工作,于

1987年正式出版了 《項目管理知識體系》(ProjectManagementBodyofKnowledge,簡稱

PMBOK,PMBOK的第七版在2021年發(fā)布)。

我國項目管理理論的發(fā)展較為緩慢。1966年華羅庚[1] 出版了 《統(tǒng)籌方法平話及補

充》,對網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)、關(guān)鍵路徑法和計劃評審技術(shù)進行了描述。1978年,錢學森[2] 發(fā)

表了 《組織管理的技術(shù)———系統(tǒng)工程》,對系統(tǒng)工程的概念、內(nèi)涵、應用前景等作了說明。

同時,我國項目管理實踐開展得也較晚。20世紀80年代初,魯布革水電站項目作為我國

最早借鑒和采用國際先進項目管理方法的項目,對項目實施了有效管理。1999年我國正

式引入PMI的 《PMBOK指南》(第一版)和PMP認證。21世紀初,高等院校開始開設(shè)

項目管理的相關(guān)課程,項目管理在我國得到了迅速發(fā)展,項目管理的應用也從建設(shè)工程領(lǐng)

域逐步擴展到各行各業(yè)。

隨著信息時代的來臨和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,企業(yè)從提供標準化產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為提供

創(chuàng)新型產(chǎn)品與服務(wù),基于制造業(yè)生產(chǎn)模式下的企業(yè)管理方法已無法快速響應當前客戶不斷

變化的、個性化的產(chǎn)品和服務(wù)需求。項目管理方法正在深刻影響著企業(yè)的發(fā)展與未來。

2.2 項目管理

本節(jié)主要介紹項目管理的基本概念以及企業(yè)通過項目管理可以實現(xiàn)哪些目標。在介紹

項目管理之前我們需要先了解項目是什么,具有哪些特征。

2.2.1 項目的定義

項目的具體例子在生活中隨處可見,例如,舉行一次研討會,開發(fā)一個軟件,蓋一棟

大樓等。那么,項目到底是什么?

72

第2章 項目管理概論

哈羅德·科茲納博士認為,項目是具有以下特征的一系列活動和任務(wù):

? 有一個在特定計劃內(nèi)要完成的具體目標;

? 有明確的開始和結(jié)束日期;

? 有經(jīng)費限制;

? 需要消耗人力和非人力資源。

R.J.格雷厄姆認為,項目是為了達到特定目標而調(diào)集到一起的資源組合,是一次性

的、獨特的工作集合,即按某種規(guī)范及應用標準創(chuàng)造某種新產(chǎn)品或某項新服務(wù)。這些工作

應當在限定的時間、成本、資源等約束下完成。

JoanKnutson和IraBits認為:項目是為達到某種目標而精心組織的過程,該目標起

初較為模糊,但采用漸進明細的方法可以使其在每個細度層級擁有逐步明確的目標和

計劃。

《PMBOK指南》(第六版)[3] 中項目的定義為:項目是為創(chuàng)造獨特的產(chǎn)品、服務(wù)或成

果而進行的臨時性工作,并具有以下特征:

(1)唯一性。是指組成項目的工作及其環(huán)境必定在某一方面與以前的不同,即不存在

完全一樣的項目,每個項目都會創(chuàng)造獨特的產(chǎn)品、服務(wù)或成果。簡言之就是 “世界上沒有

兩片完全相同的樹葉”,即使項目的產(chǎn)品是完全相同的,執(zhí)行項目的環(huán)境會不同,也會造

成不同項目之間或多或少的差異。這些差異的存在,使項目的展開總存在一定的風險。例

如:依照相同的圖紙在已建大樓旁修建另一座大樓,盡管所得產(chǎn)品可能完全相同,但項目

所需集成的資源、所處的市場環(huán)境和市場風險可能有很大不同。

(2)臨時性。指每個項目都有明確的開始時間和結(jié)束時間,具有時間約束性,持續(xù)時

間可長可短;且項目是一次性的,項目組織機構(gòu)可隨項目的結(jié)束而重組。例如:三峽工程

持續(xù)了10多年時間,而一個軟件開發(fā)項目可能僅持續(xù)幾個月。

(3)多目標性。項目的目標包括成果性目標和約束性目標。項目的成果性目標是項目

必須實現(xiàn)的,約束性目標是項目管理者努力的方向。在項目實施過程中,成果性目標由一

系列技術(shù)指標定義,并同時受到多種約束性目標的制約。項目目標屬性的根源是使利益相

關(guān)者獲益,利益相關(guān)者的多元性,導致了項目目標的多樣性。項目多個目標之間可以相互

協(xié)調(diào),也可能相互制約。在項目執(zhí)行過程中必須注意各目標之間的平衡,在各利益相關(guān)者

滿意的前提下,實現(xiàn)系統(tǒng)目標最優(yōu)。

(4)相互依賴性。項目由若干相互關(guān)聯(lián)、相互依賴的子過程組成,是一個相互關(guān)聯(lián)的

系統(tǒng),應當采用系統(tǒng)的觀點和方法去組織項目。一個項目各階段、各環(huán)節(jié)之間是相互影

響、相互依賴的有機整體,不應只考慮某一環(huán)節(jié)的優(yōu)化,而應考慮整體最優(yōu)。

(5)沖突性。沖突性是指項目的不一致性會導致項目中存在各種各樣的沖突。項目管

理中唯一不變的是變化,不確定性貫穿于項目整個生命周期,不確定性引起不一致性從而

產(chǎn)生沖突。

由此可見,項目是一個廣義的概念,凡符合項目定義和特點的活動都可稱之為項目。

工程項目是廣義項目中的重要一類, 《建設(shè)工程項目管理規(guī)范》GB/T50326—2017[4] 根

據(jù)工程項目的特征將其界定為:為完成依法立項的新建、擴建、改建等各類工程而進行

的、有起止日期的、達到規(guī)定要求的一組相互關(guān)聯(lián)的受控活動組成的特定過程,包括策

劃、勘察、設(shè)計、采購、施工、試運行、竣工驗收和考核評價等。 《建設(shè)項目全過程造價

82

裝配式建筑EPC管理教程

咨詢規(guī)程》CECA/GC4—2017[5] 則從工程項目的活動內(nèi)容角度將其定義為:需要一定的

投資,經(jīng)過決策和實施的一系列程序,在一定的約束條件下,以形成固定資產(chǎn)為明確目標

的一次性的活動,是按一個總體規(guī)劃或在設(shè)計范圍內(nèi)進行建設(shè)的,實行統(tǒng)一施工、統(tǒng)一管

理、統(tǒng)一核算的工程,往往是由一個或數(shù)個單項工程構(gòu)成的總和。工程項目除具有項目的

一般特性以外,還具有其自身的特點[6]:

? 項目的產(chǎn)品是工程;

? 以形成固定資產(chǎn)作為特定目標;

? 需要遵循必要的建設(shè)程序和特定的建設(shè)過程,例如經(jīng)過設(shè)計、采購、施工等;

? 項目實施主體的多元性,尤其是大型復雜工程項目,通常由多個分項目組成;

? 項目管理模式的多樣性,工程項目可以分解或組合成多種多樣的管理模式,例如

設(shè)計、采購、施工采用分別發(fā)包的模式或采用總體發(fā)包的模式等。

2.2.2 項目的生命周期

正所謂 “土木之工,不可擅動”,無論采用哪種生產(chǎn)方式,工程所需的資源、信息和資

金都是巨大的,任何一點失誤都將產(chǎn)生相應的損失。如果將建造的全過程比作一首交響樂,

那么每個演奏者的樂器、技藝、配合對于整個作品的表現(xiàn)都至關(guān)重要。對應于建筑工程項目

漫長的生命周期,不同的參與者飾演不同的角色,角色的出場順序和表演時間至關(guān)重要。

項目的生命周期是指項目從啟動到完成所經(jīng)歷的各個階段,通常根據(jù)管理需求、項目

性質(zhì)、行業(yè)技術(shù)特性或項目決策點進行劃分,可為管理項目提供基本框架。一般可將項目

生命周期結(jié)構(gòu)劃分為 “啟動項目、組織與準備、執(zhí)行項目、結(jié)束項目”四個階段。啟動項

目是要明確項目要求及目標;組織與準備是為實現(xiàn)項目目標制定出一個切實可行的實施計

劃;執(zhí)行項目是實現(xiàn)項目產(chǎn)品并進行監(jiān)控;結(jié)束項目是將項目產(chǎn)品移交給客戶并將項目文

件進行歸檔。

項目生命周期結(jié)構(gòu)通常具有以下特征:

1.成本與人力投入在項目初始階段較低,在項目執(zhí)行期間達到最高,并在項目逼近

結(jié)束時迅速降低,如圖2-2所示。



!  ! 

! 

!



 ! 

! 





O

圖2-2 項目生命周期中典型的成本與人力投入水平

92

第2章 項目管理概論

2.干系人影響力、項目風險與不確定性在項目初始階段最大,并在項目的整個生命

周期中隨著項目的進行遞減,如圖2-3所示。

3.項目變更的影響在項目初始階段最小,并隨著項目的進行快速增加。因此,在不

顯著影響項目成本的前提下,如有項目變更情況,應盡早執(zhí)行,如圖2-3所示。

O

 




 







圖2-3 隨項目時間而變化的變量影響

項目階段一般具有以下特征:一是每個階段的結(jié)束點上,都會有一個或多個可交付成

果,可交付成果的實現(xiàn)是一個階段完成的標志,是衡量項目的關(guān)鍵里程碑;二是各個階段

的工作重點不同,需要涉及不同的組織及不同的技能組合;三是項目各階段均需要進行過

程控制,并以成功實現(xiàn)項目各個階段的主要可交付成果為目標。

項目階段大多數(shù)按順序完成,但在某些情況下也可重疊。項目階段與階段之間的關(guān)系

通常有三種,順序關(guān)系、交叉關(guān)系和迭代關(guān)系:1)順序關(guān)系,是指在前一個階段完成后

才能開始下一階段的工作。例如工程建設(shè)項目,通常情況下要在設(shè)計階段完成后,才可以

進入施工階段。2)交叉關(guān)系,是指在前一階段完成前就開始下一階段的工作,可作為進

度壓縮的一種技術(shù),被稱為 “快速跟進”。例如在高層建筑施工階段,在主體結(jié)構(gòu)施工完

成前,可以進行下部樓層的機電安裝和裝飾裝修工作,縮短項目工期。3)迭代關(guān)系,即

一次只規(guī)劃一個階段,下一階段的規(guī)劃取決于前一階段的成果;迭代關(guān)系適合在快速變化

或者高度不明確的環(huán)境中使用。例如在大型住宅開發(fā)項目中,由于開發(fā)周期較長,通常需

要分階段開發(fā),后一階段的產(chǎn)品形態(tài)應根據(jù)前一階段的銷售情況和市場需求進行調(diào)整,使

項目商業(yè)價值最大化。

2.2.3 項目管理的定義

《PMBOK指南》(第六版)[3] 中對項目管理的定義為:將各種知識、技能、工具與技

術(shù)應用于項目活動,以滿足項目的要求?？梢越栌梅▏芾韺W先驅(qū)亨利·法約爾在1916

年提出的管理概念來進行進一步說明。亨利·法約爾認為 “管理是預測和計劃、組織、協(xié)

調(diào)以及控制。預測和計劃指預測未來并確定行動計劃;組織指建立二元結(jié)構(gòu) (材料和人

員);協(xié)調(diào)指統(tǒng)一步伐、團結(jié)一致;控制指使一切事情按原定標準和指令實現(xiàn)”[7]。

03

裝配式建筑EPC管理教程

項目管理應在項目生命周期內(nèi)實現(xiàn)動態(tài)管理,不斷綜合協(xié)調(diào)與優(yōu)化資源配置,作出科

學決策,從而使項目執(zhí)行的全過程處于最佳狀態(tài),產(chǎn)生最佳效果。項目管理是以項目經(jīng)理

負責制為基礎(chǔ)的目標管理,一般在三個維度展開管理活動:1)時間維度,即把項目生命

周期劃分為若干階段,進行階段管理;2)知識維度,即針對項目生命周期的不同階段采

用不用的管理技術(shù)方法;3)保障維度,即對項目執(zhí)行過程中的人力、物力、財力、技術(shù)

及信息等的保障管理。

2.3 項目集與項目組合管理

2.3.1 項目集管理

項目集是通過協(xié)調(diào)管理而取得單獨管理這些項目時無法獲得的利益的一組相互關(guān)聯(lián)的

項目。項目集中的各個單項目間必須相互依賴,同時,必須對這些項目進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管

理,可能包括項目集中各單項目范圍之外的相關(guān)工作,以獲得對單項目分別管理所無法實

現(xiàn)的利益和控制,即實現(xiàn)1+1>2的效果,最終實現(xiàn)整體管理目標。項目集應用知識、技

能、工具、技術(shù)以實現(xiàn)增值收益。項目集中的項目需要共擔風險,共享組織的資源,同樣

也需要進行項目之間的資源調(diào)配。同項目管理相比,項目集管理是對一個項目集采取集中

式的協(xié)調(diào)管理,對多個組件進行組合調(diào)整,通常在高于單個項目管理層面的層級上進行。

項目集管理不直接參與單項目的日常管理,而是側(cè)重在整體上進行計劃、控制和協(xié)調(diào),指

導各個單項目的具體管理工作。項目集管理與項目管理的主要區(qū)別在于:項目集管理一般

以實現(xiàn)某一綜合能力為目標;項目管理一般以完成一個既定產(chǎn)品為目標,如圖2-4所示。



 

 





 

 

 



 

!



圖2-4 項目管理、項目組合管理、項目集管理關(guān)系圖

2.3.2 項目組合管理

項目組合是指為實現(xiàn)戰(zhàn)略目標而集合在一起,以便進行有效管理的一組項目、項目集

和其他工作,項目組合中的項目或項目集不一定彼此依賴或直接相關(guān)。項目組合會確認組

成項目的優(yōu)先級別,從而制定投資決策并分配資源。

13

第2章 項目管理概論

項目組合管理是為了實現(xiàn)特定的戰(zhàn)略目標,對一個或多個組合進行集中管理,包括對

項目、項目集和其他相關(guān)工作的識別、優(yōu)先排序、授權(quán)和控制等活動。

項目組合管理與項目集管理的區(qū)別在于,項目集的多個項目間存在依賴關(guān)系;項目組

合所集成的對象是彼此可能不存在依賴關(guān)系的項目、項目集和其他工作,如圖2-4所示。

值得注意的是,如果一組項目間僅由于共享某種資源 (資金、設(shè)備、干系人)而關(guān)聯(lián)在一

起,那么這組項目只能被稱為項目組合而非項目集。項目、項目集、項目組合管理的比較

見表2-1。

項目、項目集、項目組合管理的比較 表2-1

項目 項目集 項目組合

定義 項目是為創(chuàng)造獨特的產(chǎn)品、服務(wù)或

成果而進行的臨時性工作

項目集是一組相互關(guān)聯(lián)且被協(xié)調(diào)

管理的項目,以便獲得分別管理所

無法獲得的效益

項目組合是為實現(xiàn)戰(zhàn)略目標而

組合在一起管理的項目、項目

集和其他工作的集合

范圍

項目具有明確的目標,項目范圍在

整個 項 目 生 命 周 期 中 是 漸 進 明

細的

項目集的范圍包括其項目集組件

的范圍,項目集通過確保各項目集

組件的輸出和成果協(xié)調(diào)互補,為組

織帶來效益

項目組合只有一個范圍,隨著

組織戰(zhàn)略目標的變化而變化

變更 項目經(jīng)理對變更進行管理和控制,

并試圖把變更控制在最小

隨著項目集各組件成果和/或輸出

的交付,項目集經(jīng)理在必要時接受

和適應變更,或主動利用變更

項目組合經(jīng)理持續(xù)監(jiān)控更廣泛

范圍內(nèi)的變更

計劃

在整個項目生命周期中,項目經(jīng)理

漸進明細高層級的信息,并將其轉(zhuǎn)

化為詳細的計劃

項目集經(jīng)理制定項目集整體計劃,

并制定項目宏觀計劃來指導下一

層次的詳細規(guī)劃

項目組合經(jīng)理建立并維護與總

體項目組合有關(guān)的必要過程和

溝通

管理

項目經(jīng)理是團隊協(xié)作者,為實現(xiàn)項

目目標而管理技術(shù)人員和專業(yè)人

員等

項目集經(jīng)理是領(lǐng)導者,管理項目經(jīng)

理和項目集人員

項目組合經(jīng)理是領(lǐng)導者,管理

或協(xié)調(diào)項目組合管理人員或向

項目組合報告的項目集和項目

人員

監(jiān)督 項目經(jīng)理監(jiān)控項目開展中生產(chǎn)產(chǎn)

品、提供服務(wù)或成果的工作

項目集經(jīng)理監(jiān)督項目集組件的進

展,確保整體目標、進度計劃、預算

和項目集效益的實現(xiàn)

項目組合經(jīng)理監(jiān)督戰(zhàn)略變更以

及總體資源分配、績效成果和

項目組合風險

成功 以是否符合成本、進度及質(zhì)量目標

來衡量成功

以投資收益率、新增生產(chǎn)能力、實

現(xiàn)的收益等來衡量成功

通過項目組合的總體投資效果

和實現(xiàn)的效益衡量成功

2.4 項目管理知識體系

美國項目管理協(xié)會 (PMI)成立于1969年,是全球領(lǐng)先的項目管理行業(yè)的倡導者。

經(jīng)過幾十年的實踐探索,于1984年最早提出項目管理知識體系 (PMBOK),并不斷修訂

形成了一套較為成熟的項目管理理論體系,該體系也被美國等西方發(fā)達國家作為政府、企

業(yè)及組織機構(gòu)核心部門的運作模式。共分為十大知識領(lǐng)域和五個基本過程組。國際標準組

23

裝配式建筑EPC管理教程

織 (ISO)以PMBOK為框架,強調(diào)項目管理過程中要交付高質(zhì)量成果的關(guān)鍵要素,制定

了ISO10006標準。建筑工程項目作為項目的一類,也將遵守項目管理的基本原則,PMI

項目管理的基本概念也同樣適用于建筑項目。

2.4.1 項目管理過程

《PMBOK指南》(第六版)[3] 中指出,項目管理是通過運用并合理整合49個項目管

理過程實現(xiàn)的。根據(jù)邏輯關(guān)系,可以將這49個過程歸類為五大過程組,即啟動過程組、

規(guī)劃過程組、執(zhí)行過程組、監(jiān)控過程組和收尾過程組,它們在整個生命周期內(nèi)以不同程度

互相重疊,如圖2-5所示。這些過程組通過所需要的輸入和所產(chǎn)生的輸出相互關(guān)聯(lián),某一

個過程的輸出往往是另一個過程的輸入。這五大過程組與應用領(lǐng)域或行業(yè)無關(guān),是通用的

項目管理過程劃分方式。在項目完成之前,往往需要反復實施過程組中的單個過程,過程

迭代的次數(shù)和過程間的相互作用因具體項目的需求而不同。過程組不同于項目階段,如果

將項目劃分為若干階段,則在一個階段內(nèi)可能發(fā)生所有的過程組,各過程組根據(jù)需要在每

個階段中迭代,直至達到該階段的完工標準。本書將在第3章中結(jié)合EPC項目管理特征,

對項目管理的五大過程組進行詳細介紹。













 

 

 





圖2-5 項目或階段中的過程組相互作用示例

2.4.2 項目管理知識領(lǐng)域

項目管理的十大知識領(lǐng)域介紹了項目管理知識和實踐中包含的各過程,包括項目整合

管理、項目范圍管理、項目進度管理、項目成本管理、項目質(zhì)量管理、項目資源管理、項

目溝通管理、項目風險管理、項目采購管理以及項目相關(guān)方管理。本書將在第3章中結(jié)合

EPC項目管理特征,對項目管理的十大知識領(lǐng)域中的重點內(nèi)容進行詳細說明。

2.5 項目管理工具

《PMBOK指南》(第六版)[3] 中介紹了132個管理工具與技術(shù),本章主要對建設(shè)工程

中常用的項目管理工具,如工作分解結(jié)構(gòu)、掙值管理、價值工程、項目質(zhì)量管理工具和項

33

第2章 項目管理概論

目進度計劃編制工具進行詳細介紹。

2.5.1 工作分解結(jié)構(gòu) (WBS)

工作分解結(jié)構(gòu) (WorkBreakdownStructure,簡稱 WBS)的主要目的是通過對完成項

目目標的主要工作內(nèi)容做出逐層級的劃分,漸進明細地明確項目工作范圍,以實現(xiàn)對項目

工作進度、成本和質(zhì)量的管理。建筑工程項目的典型工作分解結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。

1





1.1



1.1.1



WBS1

1.1.2



WBS2

1.1.n



WBSn

1.2



1.2.1



WBS1

1.2.2



WBS2

1.2.n



WBSn

1.3



1.3.1



WBS1

1.3.2



WBS2

1.3.n



WBSn

1.4

1.4.1

WBS1

1.4.2

WBS2

1.4.n

WBSn

1.5



1.5.1



WBS1

1.5.2



WBS2

1.5.n



WBSn

1.6



1.6.1



WBS1

1.6.2



WBS2

1.6.n



WBSn

1.7



圖2-6 建筑工程項目的典型工作分解結(jié)構(gòu)

1.工作分解結(jié)構(gòu)的基本概念

《PMBOK指南》(第六版)[3] 對 WBS的定義為,項目團隊為實現(xiàn)項目目標、創(chuàng)建可

交付成果而需要實施的全部工作范圍的層級分解。WBS組織并定義了項目的總范圍,代

表著經(jīng)批準的當前項目范圍說明書中所規(guī)定的工作,是對項目范圍做100%描述的方法和

工具。100%原則是 WBS的核心特點,此原則說明 WBS包括項目范圍所定義的所有工作

內(nèi)容以及所有可交付成果。此原則適用于 WBS的所有層次,即 “子”層次上的工作總和

應100%地完全等于 “母”層次上的工作。同時,WBS不應包括項目范圍以外的任何工

作,即不能超出100%的工作范圍。WBS最底層的組成部分稱為工作包,可對其成本和持

續(xù)時間進行估算和管理,以便開展監(jiān)督與控制。應該根據(jù) “便于管理和控制所需的詳細程

度”這條原則來進行工作分解,以實現(xiàn)對項目的高效管理。

2.工作分解結(jié)構(gòu)的主要作用

WBS是項目管理的主要工具之一,是開展其他項目管理過程的基礎(chǔ),主要作用如圖

2-7所示。

43

裝配式建筑EPC管理教程

WBS



 

 













 













 









圖2-7 WBS在項目管理中的作用

3.編制工作分解結(jié)構(gòu)

編制 WBS是把項目范圍和可交付成果分解成較小、更易于管理的組件的過程。編制

WBS的常用方法包括大綱法、組織機構(gòu)圖法、魚骨圖法、自下而上法及自上而下法。由

于項目的復雜程度不一樣,WBS分解層數(shù)也不相同,一般來講最上面的一、二層是從管

理角度來分解,其次再從技術(shù)角度進一步分解、細化、完善。一般情況下,工作包的大小

遵循所需時間歷時小于等于80小時的原則,這是PMI認證的標準。在實際應用中,不同

行業(yè)的標準存在一定的差別,如軟件開發(fā)項目多執(zhí)行40小時報告機制 (每周匯報),而大

型基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)實行160小時報告機制 (每月匯報)。

為了便于統(tǒng)一管理,WBS由必須執(zhí)行的任務(wù)清單及其唯一代碼兩要素組成,最常見

的 WBS表示方法有以下兩種:

(1)清單式 (也稱表格式)WBS,如表2-2所示。

清單式 WBS示例 表2-2

第一層級 第二層級 第三層級 第四層級

建筑工程

項目管理

計劃與管理

確認與驗證

市政設(shè)施聯(lián)結(jié)

項目啟動

項目協(xié)調(diào)

項目控制

項目結(jié)束

供水與排污

電力與供暖

寬帶

電視

電話

(2)樹狀圖 WBS,如圖2-6所示,可以清晰地描述各任務(wù)間的歸屬關(guān)系,這是 WBS

最常用的表示方法。

53

第2章 項目管理概論

在工程項目建設(shè)中,項目管理團隊對于工作分解通常存在以下問題:

(1)只注重創(chuàng)造項目產(chǎn)品的過程,忽略項目管理過程。創(chuàng)造項目產(chǎn)品的過程是構(gòu)成項

目最終可交付實體所需進行的生產(chǎn)活動,項目管理是在有限的資源條件下實現(xiàn)項目目標,

對這些生產(chǎn)活動進行規(guī)劃、實施和控制的過程,兩者同等重要;并且項目管理的過程同樣

需要耗費項目資源,所以項目管理活動應該納入到項目工作分解結(jié)構(gòu)中。

(2)只對主要的設(shè)計、施工過程進行工作分解,忽略新技術(shù)的應用過程。例如,在項

目啟動階段,業(yè)主提出需要通過應用BIM 技術(shù)進行設(shè)計圖紙協(xié)同審查,提高設(shè)計質(zhì)量,

指導項目施工。但是在制定項目工作分解時,沒有將BIM 聯(lián)合審查列為項目的工作內(nèi)容,

也沒有為BIM 聯(lián)合審查安排合理的資源,更沒有為BIM 聯(lián)合審查工作的交付成果建立質(zhì)

量標準,導致BIM 技術(shù)應用效果欠佳。

2.5.2 掙值管理[8]

項目控制諸因素之間是互相聯(lián)系、相互影響的,其中一項變更往往會影響其他各項。

所以,項目經(jīng)理要避免進行孤立的單項管理,必須注意采用成本/進度綜合控制技術(shù),追

求項目的綜合經(jīng)濟效益。掙值管理實現(xiàn)了對項目成本與進度的綜合檢測與監(jiān)控,在實踐中

被證明是一種有效的項目管理工具。它首先在國防工程中應用并獲得成功,然后推廣到其

他工業(yè)領(lǐng)域。20世紀80年代,世界上主要的工程公司均已采用掙值原理作為項目管理和

控制的準則,并做了大量的基礎(chǔ)工作,推進了掙值原理在項目管理和控制中的應用。

1.基本概念

掙值管理 (EarnedValueManagement,簡稱EVM)又稱贏得值法,是一種綜合考慮

項目的成本、進度和資源,以評估項目績效和進展的項目管理方法。相較于傳統(tǒng)的項目管

理方法,掙值管理的最大意義在于能盡早地向項目經(jīng)理、高管人員和客戶發(fā)出警告,從而

使項目經(jīng)理有足夠的時間采取必要的措施,幫助項目改善績效表現(xiàn)。EVM 是在美國政府

的大力推動下逐步發(fā)展起來的,英國、日本和加拿大等國也陸續(xù)把掙值管理系統(tǒng)引入政府

和工業(yè)界。EVM 中的測量指標一般來自傳統(tǒng)的標準成本測量體系,通過對預算、成本、

進度數(shù)據(jù)進行比較,計算出以貨幣為單位的進度偏差和成本偏差,形成一種具有可比性的

財務(wù)數(shù)據(jù),表達項目績效測量結(jié)果和績效偏差。

2.三個關(guān)鍵指標

在介紹掙值管理方法之前,首先介紹三個關(guān)鍵指標:

(1)計劃價值 (PlanedValue,簡稱PV),也稱為計劃工作預算成本 (BudgetedCost

ofWorkScheduled,簡稱BCWS),是指按照已批準的進度計劃,在一給定的期限內(nèi)計劃

完成的工作量的預算成本。

(2)掙值 (EarnedValue,簡稱EV),也稱為已完成工作預算成本 (BudgetedCostof

WorkPerformed,簡稱BCWP),是指在一給定的期限內(nèi)實際完成工作量的預算成本。

(3)實際成本 (ActualCost,簡稱 AC),也稱為已完成工作實際成本 (ActualCost

ofWorkPerformed,ACWP),是指在一給定的期限內(nèi)實際完成工作量的實際成本。

3.偏差和績效指標

在以上三個關(guān)鍵指標的基礎(chǔ)上,可以計算項目的成本偏差與進度偏差,從而為控制進

度和成本提供依據(jù)。掙值分析法的四個評價指標包括:進度偏差 (SV)、成本偏差

63

裝配式建筑EPC管理教程

(CV)、成本績效指數(shù) (CPI)和進度績效指數(shù) (SPI):

(1)進度偏差 (ScheduleVariance,簡稱SV),是指檢查日期的掙值EV和計劃價值

PV之間的差異,表示某一時間點項目提前或落后的進度:

SV=EV-PV=BCWP-BCWS

當SV>0時,表示實際進度提前;

當SV=0時,表示實際進度與計劃進度相符;

當SV<0時,表示實際進度延誤。

(2)成本偏差 (CostVariance,簡稱CV),是指檢查日期的掙值EV 和實際成本 AC

之間的差異,表示某一時間點預算的虧空或盈余:

CV=EV-AC=BCWP-ACWP

當CV>0時,表示實際消耗的人工 (或費用)低于預算值,即有結(jié)余;

當CV=0時,表示實際消耗的人工 (或費用)與預算值相等;

當CV<0時,表示實際消耗的人工 (或費用)超出預算值,即超支。

(3)成本績效指數(shù) (CostPerformedIndex,簡稱 CPI),指掙值 EV 與實際成本 AC

之比,用來測量已完成工作的成本效率:

CPI=EV/AC=BCWP/ACWP

當CPI>1時,表示低于預算,即實際費用成本低于預算成本;

當CPI=1時,表示實際成本與預算成本吻合;

當CPI<1時,表示超出預算,即實際成本高于預算成本。

(4)進度績效指數(shù) (SchedulePerformedIndex,簡稱SPI),指掙值 EV 與計劃價值

PV之比,反映了項目團隊利用時間的效率:

SPI=EV/PV=BCWP/BCWS

當SPI>1時,表示進度超前;

當SPI=1時,表示實際進度與計劃進度一致;

當SPI<1時,表示進度延誤。

一個項目的計劃價值、掙值、實際成本三個值之間的關(guān)系及偏差、績效指標可歸納為

6種情況,見表2-3。

掙值法參數(shù)分析 表2-3

序號 圖形 三參數(shù)關(guān)系 分析 措施

1

ACWP

BCWS

BCWP

ACWP>BCWS>BCWP

SV<0 CV<0

效率低

進度較慢

投入超前

用工作效率高的人員更換一批工作效率

低的人員

2

BCWP

BCWS

ACWP

BCWP>BCWS>ACWP

SV>0 CV>0

效率高

進度較快

投入延后

若偏離不大,維持現(xiàn)狀

73

第2章 項目管理概論

續(xù)表

序號 圖形 三參數(shù)關(guān)系 分析 措施

3

BCWP

ACWP BCWS

BCWP>ACWP>BCWS

SV>0 CV>0

效率較高

進度快

投入超前

抽出部分人員,放慢進度

4

ACWP

BCWP BCWS

ACWP>BCWP>BCWS

SV>0 CV<0

效率較低

進度較快

投入超前

抽出部分人員,增加少量骨干人員

5

BCWS

ACWP

BCWP

BCWS>ACWP>BCWP

SV<0 CV<0

效率較低

進度較慢

投入延后

增加高效人員投入

6

BCWS

BCWP

ACWP

BCWS>BCWP>ACWP

SV<0 CV>0

效率較高

進度較慢

投入延后

迅速增加人員投入

用掙值原理進行項目的費用/進度綜合控制,可以克服以往通常采用的進度和費用分

開進行控制的缺點,即當我們從統(tǒng)計數(shù)字或圖形中發(fā)現(xiàn)費用超支時,很難立即判斷是由于

費用消耗超出預算,還是由于進度提前;同理,當我們從統(tǒng)計數(shù)字或圖形中發(fā)現(xiàn)費用消耗

低于預算時,也很難立即知道是由于費用節(jié)省還是進度拖延的緣故。

4.項目趨勢預測

項目預測是項目跟蹤和控制的一種基本方法,根據(jù)績效分析數(shù)據(jù)對項目未來的狀況做

出評估,并隨著項目執(zhí)行進行更新和重新發(fā)布。項目成本或進度的偏差會影響項目的收益

和現(xiàn)金流,極端情況下還可能會影響項目的壽命。因此,及時、準確的預測能幫助項目獲

得成功。

掙值管理不僅能夠?qū)椖康某杀竞瓦M度進行持續(xù)的監(jiān)控,幫助項目團隊掌握項目績效

的實際狀況,還能對項目最終成本進行連續(xù)的預測,即預測完工估算和完工尚需估算。

(1)完工估算 (EstimateatCompletion,簡稱 EAC)是指在項目進行過程中,根據(jù)

工作績效執(zhí)行情況和發(fā)生變化的條件,最新一次估算的完工總預算。EAC通常按照以下

方法計算。

1)“樂觀”的完工估算,即假設(shè)從監(jiān)控點開始,以后所有工作均按照計劃和預算完

83

裝配式建筑EPC管理教程

成,不會再出現(xiàn)類似偏差和成本超支的情況,這也是一種理想的狀態(tài)。計算公式如下:

EAC=AC+BAC-EV

上式中BAC是指完工預算 (BudgetedCostatCompletion,簡稱BAC),即完成整個

項目的預算成本。

2)“最有可能”的完工估算,即通過累積成本績效指數(shù)計算的完工估算,是最常用的

一種計算方法,因累積成本績效指數(shù)是采用長期積累的歷史數(shù)據(jù),所以也被認為是 “最有

可能”的完工估算。計算公式如下:

EAC=AC+(BAC-EV)/CPI

3)“悲觀”的完工估算,即引入進度績效指數(shù),計算時同時考慮累積的成本績效指數(shù)

和進度績效指數(shù),因為項目不僅有成本目標,還有進度目標,為了趕工而額外付出的成

本,會對成本績效指數(shù)產(chǎn)生極大影響,這也是 “最差情況下”的完工估算。計算公式

如下:

EAC=AC+(BAC-EV)/(CPI×SPI)

(2)完工尚需估算 (EstimatetoComplete,簡稱ETC),是指從監(jiān)控點開始,要完成

整個項目工作還需要多少成本,計算公式如下:

ETC=EAC-AC

(3)完工費用偏差 (atCompletionVariance,簡稱 ACV)是預測的項目完工時的費

用偏差,計算公式如下:

ACV=BAC-EAC

EV

AC

SV

CV

PV



 (%)



ACV

EAC

BAC

?H









  

圖2-8 掙值分析曲線圖示例

2.5.3 價值工程

價值工程 (ValueEngineering,簡稱 VE)作為一門新興的現(xiàn)代管理技術(shù),自創(chuàng)立至

今的半個多世紀以來,無論是在理論研究上,還是在實際應用上都取得了長足的進步。價

值工程從技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合的角度,研究如何提高產(chǎn)品、工程、服務(wù)等的價值,降低它們

93

第2章 項目管理概論

的成本,并已經(jīng)取得很好的技術(shù)經(jīng)濟效果。價值工程擺脫了孤立地從技術(shù)方面或從經(jīng)濟方

面去研究產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理和售后服務(wù)的做法,而采取兩者緊密結(jié)合

的方法,符合客觀規(guī)律[9]。

國內(nèi)外實踐表明,價值工程已在工業(yè)生產(chǎn)、科學研究、企業(yè)經(jīng)營管理、工程項目管

理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及流通領(lǐng)域等各方面得到了廣泛的應用,并取得了顯著的經(jīng)濟效益,是一種

提高價值、降低成本的科學方法。

1.價值工程基本理論

(1)價值工程的產(chǎn)生背景

價值工程起源于美國,它是由美國通用電氣的工程師勞倫斯·戴羅斯·邁爾斯于20

世紀40年代提出。公司當時需要大量的石棉板,由于戰(zhàn)時石棉板供應緊張,價格十分昂

貴,邁爾斯就問自己 “為什么要買石棉板”。經(jīng)過調(diào)查分析,原來公司采購石棉板是為了

將它鋪在地板上,在進行產(chǎn)品涂料噴涂的時候起到隔離的作用,避免污染地板引起火災,

那么石棉板的作用就是保持地板的清潔和防火。然后邁爾斯想 “能不能有滿足這個功能的

其他材料呢”。隨后邁爾斯根據(jù)這個想法,找到了一種貨源充足,不易燃燒的紙,實現(xiàn)了

功能的需求,為公司節(jié)約了大量的成本。通過這個案例和后來的一些實踐,邁爾斯發(fā)現(xiàn)任

何產(chǎn)品之所以有使用價值,是因為它具有能滿足人們某種需求的功能而不是產(chǎn)品這個實體

本身。

此后,邁爾斯將這種思想運用到了產(chǎn)品設(shè)計中,力爭以最低的成本實現(xiàn)產(chǎn)品功能。在

實踐的基礎(chǔ)上,經(jīng)過綜合整理和歸納,邁爾斯在1947年 《美國機械師》雜志上公開發(fā)表

了 《價值分析》一文,提出了價值工程的基本理論,標志著價值工程理論的正式誕生。

1972年圍繞 “功能”邁爾斯出版了 《價值分析與價值工程技術(shù)》[10] 一書,建立了以功能

定義、功能整理、功能分析和功能評價為核心的一整套科學方法,抽象出價值工程特有的

“價值”概念,以及功能、成本和價值三者之間的關(guān)系。1965美國價值工程師協(xié)會上,巴

塞維 (CharlesW.Bythewy)提出了功能分析系統(tǒng)技術(shù) (FunctionAnalysisSystem Technique,簡稱FAST),重視功能的系統(tǒng)性分析,從而使功能分析更加科學和完善。

(2)價值工程的定義

價值工程 (VE)與價值工程方法 (ValueEngineeringMethod,簡稱 VEM)、價值分

析 (ValueAnalysis,簡稱 VA)、價值管理 (ValueManagement,簡稱 VM)、最佳價值

(BestValue,簡稱BV)等稱謂沒有嚴格的區(qū)分,可以相互替代。其中, “價值工程方法”

這個稱謂最為常用,它泛指一切與提升價值有關(guān)的知識體系。對于價值工程的定義,有各

種不同的表述。價值工程的創(chuàng)始人邁爾斯為價值工程下的定義是: “價值工程是用整套專

門技術(shù)、廣泛知識和熟練技巧來實現(xiàn)的一種解決問題的系統(tǒng),又是一種以有效識別不必要

成本 (即既不提供質(zhì)量,也不提供用途、壽命、外觀或顧客要求特性的成本)為目的的有

組織的創(chuàng)造性方法”,即系統(tǒng)地應用公認的技術(shù),通過對功能進行鑒別和評價來提高一種

產(chǎn)品或服務(wù)的價值,并且以最低的總費用來提供必要功能。

創(chuàng)立于1959年的美國價值工程師協(xié)會 (SocietyofAmericanValueEngineer,簡稱

SAVE)對價值工程的定義是: “價值工程是一種系統(tǒng)化的應用技術(shù),通過對產(chǎn)品或服務(wù)

的功能分析,建立功能的貨幣價值模型,以最低的總費用可靠地實現(xiàn)必要的功能?！?/p>

我國價值工程的理論從日本引入,所以也沿用日本學者和企業(yè)界慣用的 “價值工程”

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裝配式建筑EPC管理教程

這個稱謂。我國的國家標準 《價值工程 第1部分:基本術(shù)語》GB/T8223.1—2009[11] 中

對價值工程的定義是:價值工程是通過各相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)作,對所研究對象的功能與費用進

行系統(tǒng)分析,不斷創(chuàng)新,旨在提高研究對象價值的思想方法和管理技術(shù)。作為我國具有權(quán)

威性的定義,它指出了價值工程的研究對象、目的、內(nèi)容和手段等。

以上對價值工程的定義,盡管表述不同,但其概念的精髓是一致的,其基本含義包

括:價值工程的核心是對研究對象進行功能分析,以使用者的功能需求為出發(fā)點,通過有

組織、有計劃的功能分析,找出并剔除不合理的功能和過剩的功能,從而降低成本,提高

效益。

(3)價值

我國國家標準 《價值工程 第1部分:基本術(shù)語》GB/T8223.1—2009[11] 對價值的定

義是:對象所具有的功能與獲得該功能的全部費用之比,即:

價值=功能/成本

或記為: V=F/C

式中,V為價值;F為功能;C為全壽命周期成本。

我們一般把功能量化為金額,說它值多少錢。這樣用金額來衡量功能,在價值分析中

稱為功能評價。于是,價值 V就成為能夠計算衡量的了。

價值工程的根本目的在于提高項目的價值。項目價值公式明確地反映出項目價值、功

能和成本三者之間的關(guān)系,它說明項目的功能和成本是決定項目價值的兩個根本因素,人

們要提高項目的價值,有以下途徑:

1)在產(chǎn)品成本不變的條件下,提高產(chǎn)品的功能;

2)保持產(chǎn)品功能不變的條件下,降低產(chǎn)品的成本;

3)在提高產(chǎn)品功能的同時降低產(chǎn)品成本,這是提高價值最為理想的途徑;

4)產(chǎn)品功能有較大幅度提高,產(chǎn)品成本有較少提高;

5)產(chǎn)品功能略有下降,產(chǎn)品成本大幅度降低。

(4)功能

價值工程定義中,反復強調(diào) “功能”這一概念,那么什么是功能? 美國國防部的 《價

值工程手冊》把功能定義為具有某種意圖的特定目的或用途。功能是通過設(shè)計或計劃分配

給某種對象的東西,這個對象如果指的是人,功能就是任務(wù)、職務(wù)、工作、操作;這個對

象如果指的是物,功能就是功用、作用、用途。按邁爾斯的說法,人需要的不是物,而是

功能。比如,顧客來到商店里說 “買一臺電暖氣”,但事實上他所要的并不是電暖氣這個

物品,而是 “制熱”這個功能。

對于價值工程定義中的 “必要功能”,一方面是指 “必不可少的功能,一定要實現(xiàn)”,

另一方面也意味著 “過高的、超出了必要水平的功能是不需要的”,一般包括用戶要求的

功能和設(shè)計人員為實現(xiàn)用戶要求而在設(shè)計上附加的功能這兩個方面。所以,分清現(xiàn)有功能

中哪些是必要功能,同時消除不必要功能,就可以避免支付多余成本。同時,如果發(fā)現(xiàn)研

究對象缺少必要的功能,就應該設(shè)法彌補功能的不足,滿足用戶的功能要求。因此,一般

可以簡單地理解為,“必要功能”包括基本功能和其他必要的輔助功能。

在價值工程的發(fā)展過程中,確定基本功能的方法經(jīng)歷了三個階段:1)根據(jù)功能的重

要程度確定基本功能;2)根據(jù)抽象的階梯法確定基本功能;3)用功能分析系統(tǒng)技術(shù)確定

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第2章 項目管理概論

基本功能。

1)根據(jù)功能的重要程度確定基本功能

1971年馬奇提出了一種可量化地確定產(chǎn)品基本功能的方法。先列出產(chǎn)品所有組件及

其功能,確定每個組件的基本功能,然后對組件的基本功能按重要程度進行排序。例如,

用字母表示功能 (A功能、B功能、C功能),由價值工程研究小組評價哪個功能更重要

并給出權(quán)重系數(shù),將所有組件按權(quán)重排序,權(quán)數(shù)最高的即為該產(chǎn)品的基本功能,其他的功

能為輔助功能。

2)根據(jù)抽象的階梯法確定基本功能

抽象的階梯法是亞爾博和弗格森在 《功能分析-VE手冊》中提出的。他們通過一個燃

料系統(tǒng)的例子介紹了各個層次的基本功能。在抽象階梯中,用 “怎么辦”這個問題向下展

開定義各個功能,用 “為什么”向上展開對提問進行分析,為了明確工作重點,用范圍線

將這些功能或步驟分開。

3)用功能分析系統(tǒng)技術(shù)確定基本功能

巴塞維借鑒 “抽象的階梯法”的思想,將其演化為水平形式,通過不斷提問 “怎么

辦”將高位功能放在最左邊,低位功能放在最右邊,用 “為什么”進行邏輯分析。1965—

1975年的十年間,價值工程專家圍繞 “怎么辦-為什么”邏輯關(guān)系順序,建立了一系列功

能分析系統(tǒng)技術(shù) (FAST)圖形方法,直到1975年12月的威斯康星論壇,專家們建立了

技術(shù)型功能系統(tǒng)圖和任務(wù)型功能系統(tǒng)圖兩種典型的FAST圖。

① 技術(shù)型功能系統(tǒng)圖

技術(shù)型功能系統(tǒng)圖通常用于表達的對象為某個產(chǎn)品的一個組件或者某個建設(shè)項目的一

個組成部分,適用于程序化的生產(chǎn)或者制造過程[12]。通常需要被實現(xiàn)的功能是明確的,因

此技術(shù)型功能系統(tǒng)圖傾向于用技術(shù)方法導向的詞匯來描述功能。技術(shù)型功能系統(tǒng)圖有兩條范

圍線,在兩線之間涵蓋了對象的所有功能。左線兩側(cè)分別是高位功能和基本功能,基本功能

和高位功能之間的關(guān)系可以通過回答 “怎么辦-為什么”來確定。范圍線之間的功能不能過

多,一般可以為3~5個,這一組功能形成了一個關(guān)鍵路徑。對于 “必要的輔助功能”用

“怎么辦-為什么”,答案就是右側(cè)線外的 “候選功能”,這個功能被稱為引導功能。

另外一組功能是支持功能,有三種類型,第一種是伴隨功能,它與關(guān)鍵路徑上的某個

功能直接有關(guān)或與其共同作用才能達到預期目的,源于關(guān)鍵路徑功能的某種特性,對關(guān)鍵

功能起修飾補充作用;第二種是必備功能,即任何時候都需要具備的功能;第三種是設(shè)計

功能,表達一些具體要求或者說明,通常由外部人員或者施工、制作人員提出而非設(shè)計

人員。

技術(shù)型功能系統(tǒng)圖包括七部分:兩條范圍線、基本功能、關(guān)鍵路徑、 “怎么辦-為什

么”邏輯問題、引導功能、必要的輔助功能、支持功能 (必備功能、伴隨功能、設(shè)計功

能),如圖2-9所示。

建立技術(shù)型功能系統(tǒng)圖往往通過以下步驟:a. 列出所有的功能 (利用組件/功能表);

b.討論確定一個基本功能;c. 尋找上位功能 (目的)和下位功能 (手段),確定關(guān)鍵路

徑;d.確定支持功能;e.檢查連接錯誤,完善功能系統(tǒng)圖。

② 任務(wù)型功能系統(tǒng)圖

任務(wù)型功能系統(tǒng)圖是由斯諾道格拉斯和富勒提出的,這種方法認為只有當用戶的需

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圖2-9 技術(shù)型功能系統(tǒng)圖

求、期望被認識、理解和滿足后,項目或產(chǎn)品才是成功的。技術(shù)型功能系統(tǒng)圖重點分析一

個基本功能并展開關(guān)鍵路徑,而任務(wù)型功能系統(tǒng)圖是以用戶為中心,以完整產(chǎn)品、服務(wù)、

系統(tǒng)或過程為對象,可能依賴和關(guān)聯(lián)多個基本功能,對于用戶來說每個功能都是必要的,

需要被很好地實現(xiàn)。任務(wù)型功能系統(tǒng)圖由四個部分組成,分別是范圍線、任務(wù)、基本功能

和支持功能。

建立任務(wù)型功能系統(tǒng)圖也需要一定的步驟,首先要識別項目功能,列舉所有可能的功

能并形成功能清單。然后,將功能分為基本功能和支持功能。基本功能是該任務(wù)的本質(zhì)性

能或表現(xiàn),沒有這個功能,產(chǎn)品或項目就不能正常工作?；竟δ苡址譃槭滓竟δ芎?/p>

次位基本功能,首要基本功能放在范圍線右側(cè)與任務(wù)直接連接,次位基本功能是由首要基

本功能延伸出的功能。支持功能雖然不是項目的本質(zhì)要求,但是往往在銷售端或者在服務(wù)

中扮演相當重要的角色,也要分為首要支持功能和次位支持功能,其中首要支持功能的作

用主要是確保可靠、使用便利、吸引用戶和提高用戶滿意度。第三步是確定首要基本功能

和任務(wù),也就是定義用戶需求,這是項目或產(chǎn)品存在的理由,必須響應這種需求,產(chǎn)品或

者服務(wù)才有價值,“怎么辦-為什么”的邏輯必須針對具體任務(wù)和首要基本功能來提問和回

答。首要基本功能之間往往是相互依賴的,是該任務(wù)的本質(zhì)性表現(xiàn),一旦確定了首要基本

功能,就可以用 “怎么辦”提問,答案放在首要基本功能右邊,成為次位基本功能,一個

首要功能通常對應至少兩個次位基本功能,按這個原則,將基本功能延伸到第三層次,直

到末位層次,基本功能要到硬件,硬件的名稱就是功能要求的名詞部分。第四步將剩余的

功能歸類 (圖2-10)。

在建筑項目中,結(jié)構(gòu)工程首先要解決基本功能,在此基礎(chǔ)上還要全力解決 “確?？?/p>

靠”這一支持功能;建筑師要解決使用功能和合理流線這些基本功能,還要提供 “吸引用

戶”和 “提升用戶滿意度”等支持性功能。

下面列出幾種支持功能細化的次位支持功能:

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第2章 項目管理概論