自2017年國家發(fā)展改革委和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部兩部委發(fā)文推進全過程工程咨詢服務(wù)以來，全國各地進行了很多全過程工程咨詢的實踐和探索。2023年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《質(zhì)量強國建設(shè)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。《綱要》指出，發(fā)展全過程工程咨詢是打造中國建造升級版的重要內(nèi)容。由此可見，全過程工程咨詢對于整個建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級有著重要意義。
全過程工程咨詢是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)創(chuàng)新
在全過程工程咨詢實踐過程中，很多工程項目將當下比較分散的一些專項工作集中起來，認為這樣就是全過程、全方位地覆蓋了全過程工程咨詢工作的內(nèi)容。筆者認為，將這些專項工作組織起來，雖然避免了過去工程建設(shè)管理分散化、碎片化造成的問題，但如果認為這就等于全過程工程咨詢，那就有些偏頗了。通過實踐理論學習和實踐研究，借鑒國外一些建筑管理的理論，結(jié)合中國建筑工程組織的特點，筆者認為，全過程工程咨詢是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)創(chuàng)新，以低碳為目標、以智能為支撐、以數(shù)據(jù)為線索，低碳、智能數(shù)據(jù)成為全過程工程咨詢的關(guān)鍵詞。
全過程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的特點
全過程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新特點可以概括為以下三個方面。
通過全過程工程咨詢實現(xiàn)對設(shè)計的有效控制
通過全過程工程咨詢實現(xiàn)對設(shè)計的有效控制，簡稱為控制設(shè)計。眾所周知，工程立項之初，首先要進行可行性研究的工作，然后才是設(shè)計建造階段。通過對兩個階段工作的分析可以發(fā)現(xiàn)，項目的立項過程和建設(shè)過程兩個環(huán)節(jié)間往往有些脫節(jié)，以往的項目建設(shè)過程中出現(xiàn)的概算超過估算的情況，大都與之相關(guān)。立項可研階段包括建設(shè)的必要性、對環(huán)境的影響、對交通的影響以及未來的建設(shè)標準等一系列相關(guān)內(nèi)容，但從之前的工作情況來看，脫節(jié)的問題主要來自于估算大多來自于對同類建筑的造價的分析，而缺少了針對項目本身的設(shè)計標準的深度控制。例如，在可研階段對于結(jié)構(gòu)體系的選擇、機電系統(tǒng)的選擇、建筑材料的控制等通常不夠深入。隨著2019年國務(wù)院令第712號《政府投資條例》的頒布，這種概算超過估算的情況明顯減少，這是因為自國務(wù)院令頒布以來，很多工程將初步設(shè)計概算工作的很多內(nèi)容提前到了可研估算的階段。為什么會有這樣的變化呢？這要從建筑產(chǎn)品的特點談起。由于建筑產(chǎn)品具有多目標的特點，而且其建造過程也會受到多要素的不斷影響，因此在設(shè)計過程中表現(xiàn)為設(shè)計者需要關(guān)注建筑的造型、空間、功能、造價和性能等目標，并要努力實現(xiàn)多個目標的平衡。在施工過程中，建造工作又會受到場地、氣候、產(chǎn)品生產(chǎn)及產(chǎn)品運輸?shù)戎T多因素的影響，設(shè)計和施工者必須不斷調(diào)整設(shè)計和施工的組織方法，從而應(yīng)對各種因素的影響。建筑產(chǎn)品成本控制的過程是多指標、多要素不斷迭代優(yōu)化的過程，同時也是建筑產(chǎn)品不斷優(yōu)化深化的過程。因此，在可研階段進行深化工作，深入到設(shè)計的專業(yè)內(nèi)容，控制設(shè)計標準和設(shè)計內(nèi)容，是實現(xiàn)可研估算目標的重要方法。
基于上述的實踐，全過程工程咨詢的工作內(nèi)容不僅要像過去一樣依靠大數(shù)據(jù)指標，參考相同或者同類型、同規(guī)模的建筑確定投資標準，更重要的是要根據(jù)環(huán)境評價、交通評價等一系列評價的結(jié)論，確立建筑的建設(shè)規(guī)模以及它的能耗指標。能耗指標的確定，對建筑的性能有著極其深遠的影響。在此基礎(chǔ)上，咨詢工程師要提出未來建筑所采用的各種機電系統(tǒng)，甚至深化機電系統(tǒng)的形式和主要設(shè)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(tǒng)工作的內(nèi)容和范圍，這項工作為新建建筑勾勒出一個基本的邊界。對于設(shè)計工作來說，相當于劃定了非常重要的邊界條件。
以往的建筑，在設(shè)計、施工過程中會出現(xiàn)多次反復迭代的問題，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，同時也會造成造價上突破概算的情況。性能指標增加了設(shè)計的科學性，以低碳為目標是全過程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的一個重要方面。投資造價控制從被動計算改為主動控制，這個變化是根本性的變化，實現(xiàn)了前期可研階段工作對接下來的設(shè)計工作的有效控制，將整個立項建造過程連接起來，使之成為一個系統(tǒng)過程。這項工作對標以汽車生產(chǎn)為代表的制造業(yè)產(chǎn)品立項研究，我們發(fā)現(xiàn)建筑業(yè)的前期立項研究深入了很多，越來越接近汽車制造業(yè)的方法。
通過全過程工程咨詢實現(xiàn)設(shè)計對建造過程的有效控制
通過全過程工程咨詢實現(xiàn)設(shè)計對建造過程的有效控制，簡稱為設(shè)計控制。設(shè)計控制意味著要通過設(shè)計文件，把設(shè)計的意圖、標準、理念、要求貫徹到后續(xù)的工作中。建造過程包括施工過程和很多重要節(jié)點的深化過程。在上世紀80年代和90年代初，設(shè)計控制這個概念常常被設(shè)計院的工程師們說成“按圖施工”。這句話的潛臺詞是，只要按圖施工就能確保施工的正確性和建筑的質(zhì)量。應(yīng)該看到的是，由于那個時候建筑的規(guī)模相對小一些，功能沒有那么復雜，材料設(shè)備特別是機電系統(tǒng)相對比較簡單，圖紙作為設(shè)計的重要文件，可以把設(shè)計者的要求向建造過程完整傳遞。近年來，隨著建筑規(guī)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，因為圖紙有的時候不能完全將設(shè)計的意圖向后面的工序傳遞。特別是隨著行業(yè)的進步和整個社會專業(yè)化的發(fā)展，原來設(shè)計承擔的很多工作已經(jīng)轉(zhuǎn)由專業(yè)公司來承擔。比如，鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計、玻璃幕墻的工藝設(shè)計等。這些由專業(yè)公司所承擔的設(shè)計工作，加上設(shè)計院的設(shè)計圖紙，才是比較完整的設(shè)計文件。設(shè)計院的設(shè)計文件和專業(yè)公司的深化設(shè)計文件之間本身就存在一個相互協(xié)調(diào)的過程，因此，再簡單地說按圖施工，已經(jīng)不太現(xiàn)實。
自從BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用以來，行業(yè)對BIM技術(shù)寄予了很高的期望，希望通過此方式，能夠在設(shè)計階段非常完整地完成設(shè)計工作，以至于成為施工階段的指導。但是，通過這些年的實踐發(fā)現(xiàn)，目前的BIM模型還只是設(shè)計階段的一個幾何模型。在性能化設(shè)計背景下，建筑設(shè)計的目標需要根據(jù)系統(tǒng)工程理論去研究每一個建筑構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以及系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系。《系統(tǒng)工程手冊》一書中，Ludwig von Bertalanffy對于系統(tǒng)給出了這樣的定義：系統(tǒng)由相互作用的多個部分組成的一個整體。《基于模型的系統(tǒng)工程有效方法》一書這樣定義系統(tǒng)：系統(tǒng)是一組相互作用的元素，它們共同作用以實現(xiàn)某種特定目的。根據(jù)系統(tǒng)工程理論，根據(jù)不同的分析目的需要建立不同類型的模型。對于當前建筑體量巨大、功能復雜的特點，設(shè)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體在物質(zhì)世界中的表達，這些表達旨在描述實體所選定的方面，諸如實體的幾何、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。建模的過程是通過逐步抽象的過程，要在建立模型的基礎(chǔ)上開展仿真研究。仿真是某一個模型在特定的環(huán)境中以時間為坐標，檢驗模型的執(zhí)行或應(yīng)用的過程。仿真實際上是一種方法，用以分析復雜的動態(tài)系統(tǒng)，可以包括軟硬件、人的行為和物理現(xiàn)象。按照系統(tǒng)工程的理論，模型是針對某一個特定目的而設(shè)計的物理世界的一個數(shù)字方式，那么，設(shè)計階段所要完成的這些模型分別針對不同的設(shè)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(jié)能性能等一系列的工作。
在這個過程中，還要特別關(guān)注工藝模型的問題。因為在設(shè)計過程中，無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，整個的建造過程還要受到工藝邊界條件的約束，這種約束需要設(shè)計師在建造過程中增加一些具體的工藝操作要求和數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)只有和幾何模型、性能模型進行充分的數(shù)據(jù)協(xié)同，才能保證建筑在建造過程中完完整整地實現(xiàn)設(shè)計的意圖。因此，在設(shè)計完成以后、施工開始之前，需要一個施工準備階段。在這個階段，全過程工程咨詢應(yīng)該組織設(shè)計團隊、施工顧問、產(chǎn)品顧問進行工藝模型的設(shè)計工作。例如，設(shè)計師在設(shè)計模型中可以很好地排布機電的各種管線，但在工藝安裝的過程中，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(shè)計方式進行安裝。這時，就需要根據(jù)現(xiàn)場數(shù)安裝工藝的要求，對局部的變化進行及時的模型仿真分析，并將仿真分析結(jié)果與性能模型仿真分析結(jié)果進行對比，在確保這種變化不會給建筑的性能帶來影響的前提下，才能落實和完善這個工藝模型，才能確保建筑設(shè)計的目標能夠得以實現(xiàn)。
全過程工程咨詢重要的理論核心是將系統(tǒng)工程理論引入到工程管理之中，對建筑的認識從構(gòu)件拼裝躍升為系統(tǒng)集成，并在此基礎(chǔ)上引入建模和仿真的方法，通過對模型進行仿真計算，模擬真實環(huán)境下的模型反應(yīng)，從而對整個建筑的性能做出量化的科學判斷。從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計控制的基礎(chǔ)是模型。制造業(yè)強調(diào)模型定義產(chǎn)品（MBD），MBD模型通過算法進行仿真，最終呈現(xiàn)出來的是準確量化的建筑產(chǎn)品。模型定義建筑產(chǎn)品的基礎(chǔ)是智能建造，以智能為基礎(chǔ)是全過程工程咨詢系統(tǒng)創(chuàng)新的又一個重要方面。
通過全過程工程咨詢實現(xiàn)數(shù)據(jù)的協(xié)同和延伸
通過研究和實踐可以發(fā)現(xiàn)，連接整個建造過程的是模型，而且是由一套模型的組合構(gòu)成了整個建筑的完整模型。這些模型之間是什么關(guān)系呢？我們通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，這些模型之間彼此通過數(shù)據(jù)協(xié)同實現(xiàn)相互連接，并通過數(shù)據(jù)協(xié)同將多個模型組合在一起，共同構(gòu)成了整個建筑全方位的和全過程的完整模型。全過程工程咨詢工作通過管理這些模型實質(zhì)上是實現(xiàn)了對于全過程數(shù)據(jù)的全面管理和利用。一方面通過管理和協(xié)調(diào)實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同。數(shù)據(jù)協(xié)同雖然大家都認為非常重要，但是由于建筑產(chǎn)品是個性化定制產(chǎn)品，建造周期長，因此實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同存在很多困難，只有通過全過程工程咨詢團隊的專業(yè)性組織和有效控制才能順利實施。例如，設(shè)計過程中設(shè)計數(shù)據(jù)需要和產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及工藝數(shù)據(jù)進行協(xié)同，僅靠一兩個團隊是難以實現(xiàn)的。全過程工程咨詢團隊發(fā)揮自身通曉和理解設(shè)計的優(yōu)勢，可以在不同階段有組織地連接設(shè)計數(shù)據(jù)與產(chǎn)品團隊數(shù)據(jù)以及工藝團隊數(shù)據(jù)對接。這種對接是有序完成的，因為對接的目的是實現(xiàn)立項過程中確定的建設(shè)目標。因此，數(shù)據(jù)對接的過程是數(shù)據(jù)迭代，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同的過程。
也正是由于這個原因，全過程工程咨詢?yōu)榻ㄖI(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到了非常強的推動作用。智能建造的核心是建立MBD模型，依靠的是數(shù)據(jù)協(xié)同，而全過程工程咨詢正是通過對整個投資決策和建造過程的統(tǒng)一，深度挖掘了各個階段的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過創(chuàng)建模型，使得每個階段的工作都能夠在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行量化的分析和研究。
數(shù)據(jù)協(xié)同不僅涵蓋了設(shè)計、建造過程，而且一直延伸到運維過程。從以往各種文獻的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，運維過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。通過數(shù)據(jù)模型和傳感器，建筑在運維過程中的數(shù)據(jù)不斷集中到運維模型之中，通過分析和計算，可以不斷優(yōu)化建筑運維的管理方式，這是數(shù)據(jù)延伸創(chuàng)造的價值，也是全過程工程咨詢通過建立模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)延伸創(chuàng)造的價值。
從以上三個方面可以看出，全過程工程咨詢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(shè)計階段。通常分離的兩個階段，通過全過程咨詢工程師的工作，有效地連接起來，使設(shè)計工作有了邊界，可以有的放矢；另一方面，使設(shè)計成果更加深入。設(shè)計過程和建造過程通過模型密切相連。建造過程中，當建造工作受到來自于天氣、場地條件、人力、物流等因素影響的時候，設(shè)計可以在原有的模型基礎(chǔ)上進行進一步的調(diào)整優(yōu)化，仍然按照多指標平衡的原則，不斷地根據(jù)現(xiàn)場條件的變化來保證建筑達到最初的設(shè)計目標，更重要的是將運維管理整合到全過程之中，擴大了產(chǎn)業(yè)覆蓋的范圍。運維階段整個建筑通過模型和數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時可控，減少安全事故地發(fā)生，提升舒適性體驗。
建筑業(yè)在轉(zhuǎn)型升級的過程中要實現(xiàn)模型定義產(chǎn)品MBD，就要依靠建模和仿真的系統(tǒng)工程理論方法，通過全過程工程咨詢與智能建造的有機結(jié)合，不僅可以“像造汽車一樣建房子”，而且可以“像保養(yǎng)汽車一樣保養(yǎng)房子”，從而實現(xiàn)建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和高質(zhì)量發(fā)展的目標。