導(dǎo)語：數(shù)字化思維的設(shè)計管理探索與實踐一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:數(shù)字化時代的當下，賦予了傳統(tǒng)設(shè)計與工程建設(shè)領(lǐng)域一次重大機遇。在以建筑信息模型為代表的數(shù)字化理念與技術(shù)支撐下，設(shè)計創(chuàng)作、跨域協(xié)同、組織管控等方面都在朝著精細化、集成化、有序化的方向融合與重塑，全方位地呼應(yīng)和回饋數(shù)字化浪潮下市場的需求、客戶的訴求、項目的要求。本文以上海張江科學(xué)城未來公園（藝術(shù)館）項目為例，探索基于構(gòu)件要素的全過程設(shè)計與管理方法，力求在以品控為導(dǎo)向的設(shè)計及其管理中實現(xiàn)融合創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞:BIM；全過程設(shè)計管理；數(shù)字化思維；精細化

設(shè)計近年，建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略方針層出不窮，發(fā)展態(tài)勢如火如荼。十四五規(guī)劃對建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級要求迫切程度更是迫在眉睫，行業(yè)內(nèi)紛紛呼吁“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下的新管理——基于大數(shù)據(jù)、人工智能、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的建筑行業(yè)新方向。數(shù)字化時代的當下，賦予了傳統(tǒng)設(shè)計與工程建設(shè)領(lǐng)域一次重大機遇。在以建筑信息模型為代表的數(shù)字化理念與技術(shù)支撐下，設(shè)計創(chuàng)作、跨域協(xié)同、組織管控等方面都在朝著精細化、集成化、有序化的方向融合與重塑，信息化和工業(yè)化深度融合可能是建筑產(chǎn)業(yè)新升級的必然途徑。筆者所在的設(shè)計團隊，多年深耕于建筑設(shè)計項目中數(shù)字化技術(shù)的實踐與應(yīng)用。本文以上海張江科學(xué)城未來公園（藝術(shù)館）項目為實踐案例，詳細闡述基于全過程設(shè)計管理主導(dǎo)下數(shù)字化技術(shù)的集成應(yīng)用，探索基于構(gòu)件要素的全過程設(shè)計與管理方法，力求在以品控為導(dǎo)向的設(shè)計及其管理中實現(xiàn)融合創(chuàng)新。

1工程概況

基地位于上海市張江高新科技園區(qū)內(nèi)，羅山路以東，川楊河以南，外環(huán)線（環(huán)東二大道）以西，華夏中路以北。項目總建筑面積約為4.29hm2，總建筑面積約為5300m2，建筑高度為10.81m。項目東側(cè)緊鄰的張江人工智能島，是上海市唯一的“AI+”園區(qū)。其作為張江發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)的重要空間載體，已集聚了IBM、英飛凌、微軟、AdaHealth等跨國企業(yè)巨頭。公園內(nèi)五個獨立的室內(nèi)場景建筑作為主體展覽空間，通過一個半室外的環(huán)廊串聯(lián)起來，圍繞出一個向心式的中心廣場，作為室外科技展場。原創(chuàng)建筑師的設(shè)計主旨是營造出一種超出常人的浸入式體驗效果。參觀者仿佛置身于科幻電影之中，開啟奇妙的未來之旅。[1]項目已于2019年10月順利竣工，現(xiàn)已對外開放（圖1）。

2挑戰(zhàn)：有限周期下的品控導(dǎo)向

本項目雖然規(guī)模不大，但是一直受到政府主管部門與社會各界的廣泛關(guān)注，主管部門、建設(shè)單位、設(shè)計團隊從不同的角度都對項目的品質(zhì)有著極高的要求。其中，從設(shè)計到竣工的整個建設(shè)周期僅有四個月。面對如此緊湊的建設(shè)周期，雖然考慮了裝配式、標準化平行施工等因素，但如何確保項目原創(chuàng)方案的高品質(zhì)完成，設(shè)計精細化表達、專業(yè)間集成有效、后續(xù)施工的可建造性成為設(shè)計團隊需要全過程持續(xù)關(guān)注的重中之重。在項目組織策劃伊始，本著順應(yīng)工程、聚焦重點、確保落地的本源出發(fā)，基于構(gòu)件要素完成了全專業(yè)、全過程、全參與方精細化設(shè)計管理與進度控制方略的組織策劃（圖2）。

3回歸：精細化設(shè)計主導(dǎo)下的數(shù)字化應(yīng)用

從技術(shù)層面看，無論是非線性設(shè)計的造型優(yōu)化與把控，還是原創(chuàng)方案還原度對設(shè)計細節(jié)的追求，以建筑信息模型為載體的設(shè)計過程深入演進本身就是凝聚各專業(yè)、各參與方的創(chuàng)作思維、設(shè)計智慧、技術(shù)經(jīng)驗的精細化呈現(xiàn)。3.1非線性造型方案優(yōu)化?；诰邆淇梢暬瘍?yōu)勢的建筑信息模型，建筑師對幕墻外百葉設(shè)計方案從美觀性、可建造性、通風(fēng)效果等方面進行多輪綜合比選，同時利用參數(shù)化、可視化編程技術(shù)，在對幕墻外百葉的優(yōu)化設(shè)計中，智能分析造型的曲率與設(shè)備通風(fēng)的效率關(guān)系，實現(xiàn)了基于BIM數(shù)字化信息為導(dǎo)向的幕墻方案最終決策（圖3）。占據(jù)場地視覺中心的“V”柱，在整個項目周期中一直是困擾各參與方的難點及重點。其正對公園入口的地理位置特殊性決定了它的重要性。除了主視覺的景觀效果，“V”柱是支撐通廊結(jié)構(gòu)受力的雙曲鋼構(gòu)件，加工的難度、造價和實現(xiàn)后的質(zhì)量控制難度都很大，尤其是雙曲造型導(dǎo)致超長的加工周期。在緊張的設(shè)計施工周期里，建筑師、結(jié)構(gòu)工程師及鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計團隊、施工單位始終圍繞信息化模型開展“V”柱優(yōu)化工作，包括將雙曲鋼構(gòu)優(yōu)化至單曲形式，同時進一步將非線性設(shè)計信息轉(zhuǎn)譯為二維圖紙的表達形式，以盡量少的相切弧線將“V”柱的定位通過二維圖紙進行描述，極大提升了可實現(xiàn)性（圖4）。整個過程確保和實現(xiàn)了對原創(chuàng)方案中造型、空間、細部的準確還原，同時也是對時間周期、各方需求、效益平衡等各隱性關(guān)切因素的深入思考與決策的過程。3.2功能實現(xiàn)——嚴格把控的設(shè)計品質(zhì)。為了滿足展廳和功能用房嚴格的凈高控制要求，設(shè)計團隊對建筑層高控制、結(jié)構(gòu)布置形式、機電管線綜合進行了反復(fù)設(shè)計優(yōu)化和方案比選。其中，水專業(yè)受工期時間因素的影響，采用預(yù)作用噴淋系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)下水管不可二次翻繞,對機電管線綜合也是一個很大的挑戰(zhàn)。圖5和圖6綜合展廳橢圓館的三維模型剖切展示，清晰地展示了為滿足使用需求的功能實現(xiàn)，設(shè)計過程中的難點以及BIM控制的重點要素，如地下的管溝、半室外的機房夾層、大空間展廳的凈高控制等等。

4融合：集成化設(shè)計管理思維

在眾多因素的驅(qū)動力下，本項目基于傳統(tǒng)的“四要素”設(shè)計管理模式，提出了精細化、集成化的設(shè)計管理思維。為了在較短的時間周期內(nèi)創(chuàng)造高品質(zhì)的空間，完成大量非線性造型優(yōu)化，同時控制成本及保證設(shè)計的落地還原度，全過程設(shè)計管理與數(shù)字化構(gòu)件要素相融合的復(fù)合管理思維，主要重點聚焦在“一致性管控”“多維度決策”“投入度前置”三大策略。三大策略間相互交融，復(fù)雜且影響深遠，是該工程建設(shè)實現(xiàn)精準落地的關(guān)鍵。4.1一致性管控。實際上，一致性管控的提出是從根本上解決、協(xié)調(diào)多專業(yè)、多要素之間的沖突矛盾問題。工程項目通常會被割裂出很多專項設(shè)計，但是專業(yè)之間有很多界面或要素是相互重合的，如豎井，主要是為機電管線服務(wù)的，但又同時出現(xiàn)在多個專項設(shè)計的圖紙中。確保這些要素在所有專業(yè)里的一致性，將會在源頭上消除很多設(shè)計沖突問題，為順利施工掃平障礙。在本項目中，“基于模型構(gòu)件要素”的設(shè)計管理模式始終堅持并貫徹“一個模型+先模型后圖紙”的方式來控制設(shè)計質(zhì)量，保證建筑立面、剖面與自身平面、結(jié)構(gòu)、幕墻等多專業(yè)之間的協(xié)調(diào)性、一致性和可建造性。4.2多維度決策。在項目管理協(xié)調(diào)過程中，管理者會面對很多不同專業(yè)者、不同利益方，他們的需求和角度各不相同。在這種多維度的因素下，數(shù)字化、可視化方式的介入利于平衡及協(xié)調(diào)管理各方，以減少內(nèi)部管控的被動，并及時發(fā)現(xiàn)、暴露隱藏的問題，幫助設(shè)計團隊、項目管理者，乃至業(yè)主去主動決策。凈高管理是一個典型的多維度因素決策。一般，傳統(tǒng)凈高管理的做法是靠各個專業(yè)之間的圖紙疊加，比如建筑為空間提供邊界，結(jié)構(gòu)為空間提供梁高，水、暖、電等專業(yè)為空間提供管線路由和尺寸，它們往往通過相互的疊加和交叉，最后由室內(nèi)專業(yè)提出對凈高的要求?；诏B加后的圖紙，設(shè)計師和管理者可能需要花費很多時間和精力去判斷凈高品質(zhì)等問題，這種狀態(tài)下是無法全面覆蓋的，往往會有很多隱藏的問題在施工后期被暴露出來，最終或者犧牲凈高，或者代價很大地做設(shè)計變更或施工調(diào)整。由于本項目在未來館室內(nèi)功能上的特殊展陳要求，展廳和功能用房有著嚴格的凈高控制要求，故在方案設(shè)計初期就開始著手于與凈高品控相關(guān)構(gòu)件要素的控制（圖9），通過數(shù)字化、可視化的手段，從多個維度——多個專業(yè)、多種協(xié)調(diào)方式、多方向解決方法，去協(xié)助設(shè)計項目管理者進行凈高品控。4.3投入度前置。筆者所在項目團隊基于多年的設(shè)計經(jīng)驗，在本項目初期預(yù)判篩選出需要在本項目中可能前置或并行的專項設(shè)計，如機電管線深化、鋼結(jié)構(gòu)深化及幕墻深化。而在實際的項目應(yīng)用中，各項深化前置也確實縮短了設(shè)計周期，避免因施工現(xiàn)場返工所造成的不必要的資源浪費和造價調(diào)整（圖10）。在本項目中，將機電深化前置到方案設(shè)計階段，反向指導(dǎo)和干預(yù)了建筑層高和結(jié)構(gòu)布置。施工圖后期，室內(nèi)的機電管線綜合深度幾乎已經(jīng)達到了施工深化的要求，對后期機電安裝有著重要的指導(dǎo)意義。除了將機電深化、鋼結(jié)構(gòu)深化前置到施工圖初期階段，本項目中采用模型與模型對接審核的方式，將鋼結(jié)構(gòu)深化與建筑、幕墻和機電多專業(yè)協(xié)調(diào)工作并行，進一步壓縮了時間進度。幕墻的方案優(yōu)化一直全過程地配合原創(chuàng)團隊的精細化推敲完善，優(yōu)化調(diào)整貫徹整個方案確立過程。也正因幕墻專業(yè)深化的前置，模型也實時地為精細化造價的管控提供支撐。

5重塑：基于構(gòu)件要素的設(shè)計品控管理

在本項目中，建筑師通過一系列巧妙的設(shè)計手法，如采用參數(shù)化生成的漸變熒光石點陣、無裝飾、無臺階、消失的參照物、隱藏的接縫、模糊的尺度、變換的光影，營造出室內(nèi)外模糊的氛圍，以及失真的、科幻的、未來的場景。[1]而基于“數(shù)字化構(gòu)件要素”的設(shè)計管理，其實也在探究未來的設(shè)計模式、設(shè)計流程。從構(gòu)成建造實體與虛擬模型的最小單位、即建筑構(gòu)件這一要素出發(fā)，探索重構(gòu)生產(chǎn)組織模式與設(shè)計流程、研發(fā)新的設(shè)計品控平臺，最終形成可量化的設(shè)計管理指標，進而重塑企業(yè)與行業(yè)的精細化未來。5.1數(shù)字基礎(chǔ)——有效構(gòu)件要素。針對BIM構(gòu)件要素的概念，目前已經(jīng)出臺的國家標準《建筑信息模型分類和編碼標準》中，將建筑構(gòu)件按元素劃分為480多種。從技術(shù)層面上看，這是目前較為成熟的、最精細化的分類標準。[2]在國家標準基礎(chǔ)上，基于筆者所在團隊多年的設(shè)計管理經(jīng)驗，尤其是通過BIM開展的設(shè)計管理項目總結(jié)，從項目管理的角度，對400多個元素構(gòu)件行二次梳理，初步提煉出幾十類有效的、具有普適工程意義的要素類別。從工程維度（時間、深度、應(yīng)用方向等方面）給它們賦予了一些具有設(shè)計管理者理解的意義，讓這些構(gòu)件要素成為項目管理者的著力點，從而協(xié)調(diào)團隊工作，提升設(shè)計品質(zhì)，順應(yīng)工程時序，加快項目進度，嚴格控制成本，推動業(yè)主決策實施。5.2橫縱聯(lián)合——重構(gòu)管理組織計劃?；谏衔闹刑峒暗囊恢滦园芽?、投入度前置、多維度的因素決策角度，對構(gòu)件要素之間的關(guān)聯(lián)性和原創(chuàng)設(shè)計項目管理的內(nèi)在邏輯進行匹配研究。在不影響設(shè)計流程的情況下，縱向聚焦設(shè)計階段BIM的各個應(yīng)用要點，橫向聯(lián)合所有專業(yè)的參與方，將核心關(guān)注問題與設(shè)計節(jié)點緊密結(jié)合，隨著初步設(shè)計，施工圖完成度為30%，60%，90%，100%，每個節(jié)點嚴控專題協(xié)調(diào)設(shè)計問題，BIM構(gòu)件要素逐步跟隨圖紙迭代，嚴控構(gòu)件要素專題問題協(xié)調(diào)，確?，F(xiàn)場得到的圖紙正確而少返工，甚至無返工。5.3追溯機制——品控管理平臺。對可能出現(xiàn)反復(fù)性、衍生性的協(xié)調(diào)問題提出多條記錄的管理追溯辦法，明確了設(shè)計邊界和責(zé)任主體，問題記錄中可以清晰地看到該由哪個專業(yè)方落實、消化問題。通過狀態(tài)辨識問題是否依然存在，并逐條開展管理分類，將三類問題——未解決的問題，有解決方案還未落實圖紙的問題，閉環(huán)的問題，明確地呈現(xiàn)給設(shè)計項目管理者。[2]管理者通過該追溯機制，可以直接落實到責(zé)任主體，使項目往更明晰的方向推進。5.4設(shè)計品質(zhì)管理質(zhì)量指標化。管理成果質(zhì)量的指標化是項目管理科學(xué)數(shù)字化實現(xiàn)的難題。通過對要素之間的關(guān)聯(lián)性進行研究，這些指標具備普適性、可復(fù)制性，完全可以覆蓋大多數(shù)的項目需求。在不同的設(shè)計階段，可通過基礎(chǔ)的質(zhì)量核查，以及多個維度、各個專題核查縱向聚焦在時間維度上。在本項目中，不同的階段對應(yīng)不同的專題核查（圖2）；橫向聯(lián)合各個專題參與方，也可分為幕墻專題、人防專題、總體—建筑—景觀專題等。一方面，嚴格把控設(shè)計成果，全面提高圖紙質(zhì)量，保證設(shè)計品質(zhì)；另一方面，也能避免繁復(fù)設(shè)計的修改工作，引導(dǎo)設(shè)計師更加專注于設(shè)計本身。

6結(jié)語

數(shù)字化時代賦予了傳統(tǒng)設(shè)計與工程建設(shè)領(lǐng)域一次重大機遇，使設(shè)計師得以用新的思維與價值認知對設(shè)計方法與流程組織等進行回眸與再思考。同時，在數(shù)字化技術(shù)的支撐下，設(shè)計及其管理的內(nèi)在界面與思維界限都在朝著精細化、集成化、有序化的方向內(nèi)生、重塑，全方位地呼應(yīng)和回饋數(shù)字化浪潮下市場的需求、客戶的訴求、項目的要求。

參考文獻

[1]譚春暉．點亮城市空間的未來設(shè)計[J]．華建技術(shù)，2020（5）：40-41．

[2]劉雯．基于BIM的精細化管理研究[J]．綠色建筑，2020（5）：80-84．

作者:劉雯 蘇駿 單位:華建集團上海建筑設(shè)計研究院有限公司數(shù)字中心