模塊的分類體現(xiàn)了模塊化體系的多樣性，不同的模塊化體系適用于不同的建設(shè)項目。例如在城市更新的項目中，當施工場地和運輸?shù)缆藩M小時，采用桿件模塊化系統(tǒng)就是最好的選擇。箱式模塊工業(yè)化水平最高，但還要綜合考慮其運輸?shù)木嚯x、路況條件等因素。采用何種體系一定要站在建筑全生命周期的角度去綜合考量。

3.模塊化的定義：
將一個復雜系統(tǒng)按計劃分解為一系列相對簡單的、準獨立的子系統(tǒng)（單元）的過程就是模塊化，這些子系統(tǒng)（單元）統(tǒng)稱為模塊。模塊化是一種特殊的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其參數(shù)和任務(wù)結(jié)構(gòu)在模塊內(nèi)是相互依賴的，而在模塊之間是相互獨立的。
 

4.設(shè)計規(guī)則的定義：
每個模塊的分解及設(shè)計必須遵守某種共同的設(shè)計規(guī)則，以保證這些模塊能夠和諧地組合成一個完整的復雜的新系統(tǒng)，以實現(xiàn)“整體大于部分之和”的目的。這類共同的設(shè)計規(guī)則就是產(chǎn)業(yè)標準。設(shè)計規(guī)則包含了如下內(nèi)容： 1）設(shè)計架構(gòu)：即系統(tǒng)的各部分模塊的特性，它們扮演什么角色。 2）界面：即描述不同模塊之間如何相互作用，包括它們之間如何匹配、連接、傳遞信息等。 3）集成協(xié)議及測試標準：即設(shè)計者安裝系統(tǒng)的方法，并決定系統(tǒng)如何運行、某一特定模塊是否符合設(shè)計規(guī)則。
 

5. 模塊化系統(tǒng)的優(yōu)點：
模塊通過組合和搭配，在某一特定條件下可以實現(xiàn)系統(tǒng)最高價值的 配置。系統(tǒng)設(shè)計者不必確切地知道模塊內(nèi)部是怎樣設(shè)計的，只需要大致地知道模塊會做什么，模塊是如何裝配的，以及什么樣的模塊才具備好的性能。
 

6. 模塊化設(shè)計的兩個功能：

 1）模塊化設(shè)計創(chuàng)造了選擇權(quán)：

一旦設(shè)計規(guī)則以集中式的、自上而下的方式進行設(shè)定時，每個模塊只要遵守共同的設(shè)計規(guī)則，模塊內(nèi)部的設(shè)計就以分散化的方式相互獨立。這就使得每一個模塊能夠同時以多種方式而不是單一方式進行設(shè)計，然后從中選擇最好的設(shè)計構(gòu)成最終的產(chǎn)品系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的改進可以通過各個獨立模塊的改進或用更好的模塊替代，這種改進的方式產(chǎn)生了聯(lián)系松散且縱向分散的“模塊族群”，這些族群由統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)則（產(chǎn)業(yè)標準）聯(lián)系起來。
模塊化設(shè)計創(chuàng)造了選擇權(quán)，只要符合設(shè)計規(guī)則的產(chǎn)品都可以被系統(tǒng)接納。模塊化設(shè)計促進了市場競爭，使得行業(yè)可以形成良性發(fā)展的業(yè)態(tài)。

2）模塊化設(shè)計可以演進：
通過分割，模塊可以被進一步細分；通過替代，它們可以得到改進；通過擴展，新的模塊可以被創(chuàng)造出來；通過排除，新的系統(tǒng)可以被試驗；通過歸納，多余的活動可以被合并為單一模塊；通過移植，系統(tǒng)可以借助共同的模塊聯(lián)系在一起。通過模塊的上述行為，就可以設(shè)計和實施新的產(chǎn)品系統(tǒng)，模塊化設(shè)計使得產(chǎn)品不斷地產(chǎn)生迭代。
 

7.模塊化的作用：

1）模塊化提高了復雜性的“可控”范圍。通過限制模塊之間交互作用的范圍，模塊化可以減少設(shè)計或生產(chǎn)過程中發(fā)生循環(huán)的次數(shù)，縮小發(fā)生循環(huán)的范圍，從而縮短設(shè)計和生產(chǎn)的時間。
2）模塊化使大型項目的不同部分可以同時進行設(shè)計。模塊化任務(wù)結(jié)構(gòu)中的獨立模塊可以同時進行設(shè)計，這就是并行工程。并行工程所節(jié)省下來的時間和上述循環(huán)中節(jié)約的時間加在一起，將節(jié)約非?？捎^的時間成本。
3）模塊化可以包容不確定性。模塊化設(shè)計的一個獨特特點是它將設(shè)計參數(shù)分為可見參數(shù)和隱藏參數(shù)兩類。隱藏參數(shù)對其它模塊來說是獨立的，隱藏參數(shù)可以改變。如果后來出現(xiàn)新知識，從而使模塊的設(shè)計獲得更好的解決方案，就可以直接將新方案納入，而不用改變系統(tǒng)的其它部分。
 

8.模塊化與工業(yè)化：
通過工業(yè)化的手段，模塊化可以獲取生產(chǎn)的規(guī)模和范圍優(yōu)勢。同種類型的模塊化可以支持“大規(guī)模定制”，從而能夠以大規(guī)模生產(chǎn)的成本來實現(xiàn)更高水平的多樣化。因此，建筑行業(yè)可以通過模塊化的分解建立建筑工業(yè)化技術(shù)體系和管理體系，同時，通過模塊化的組合實現(xiàn)建造過程的工業(yè)化。
 

六建筑工業(yè)化的主要特征
 

1.標準化：
建筑的標準化不能簡單地等同于樓棟的標準化。以集合住宅項目為例，由于每個建設(shè)用地的條件不同，例如地塊形狀、規(guī)劃條件（容積率、建筑密度、綠地率、日照、限高等）不同、設(shè)計水平不同、公攤面積不同等，同樣建筑面積的戶型就會產(chǎn)生不同的使用面積，其長寬尺寸也不盡相同。其套內(nèi)戶型都無法標準化，因此戶型和樓棟的標準化是不成立的。建筑是一個復雜系統(tǒng)，所謂的建筑標準化，是采用模塊化的方式將建筑分解成多層級、相對簡單的子系統(tǒng)，從而形成一系列標準化的模塊族群，或者叫標準化的產(chǎn)品族群。建筑的建造過程則是在一系列的標準化產(chǎn)品族群中，選擇適合的產(chǎn)品組合成一個多樣化的系統(tǒng)。這樣，才能形成產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，才可以在提高品質(zhì)、提高效率的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)成本。標準化的終極表現(xiàn)形式就是產(chǎn)品化。
 

2.規(guī)模化：
一般情況下，異形部品的成本肯定是高的。但如果生產(chǎn)批量足夠大，其生產(chǎn)成本仍然可以大大降低，也仍然可以視其為標準化的部品。但是，在后續(xù)的運輸和安裝過程中，如果需要采用專用的運輸和安裝工具以及特殊的工藝流程時，整體建造成本又將升高。所以，僅僅做到生產(chǎn)過程的規(guī)?；圆皇峭暾墓I(yè)化。
需要注意的是，規(guī)?；侵复笈可a(chǎn)，但并不等同于單一企業(yè)規(guī)模的大型化，而是實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；?。因此要克服對大企業(yè)的盲目崇拜，通過更分散、更有效的模塊化設(shè)計規(guī)則，以鼓勵全社會共同參與競爭的方式整合來自底層的創(chuàng)新和競爭。
 

3.社會化：
產(chǎn)業(yè)標注的制定使得行業(yè)可以采用分散加工、集中裝配的方式，從而實現(xiàn)跨行業(yè)整合產(chǎn)業(yè)鏈。這里著重強調(diào)的是鼓勵全社會共同參與競爭，由此帶來的效果，一是能夠產(chǎn)生新的業(yè)態(tài)和產(chǎn)品，二是鼓勵中小企業(yè)參與競爭。新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生是因為建筑行業(yè)幾乎和所有行業(yè)都會產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生隨時在發(fā)生。例如，制造業(yè)和建筑業(yè)的整合產(chǎn)生了部品生產(chǎn)，信息行業(yè)與建筑業(yè)的整合產(chǎn)生了數(shù)字化設(shè)計和建造等等。無論是新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生和中小企業(yè)的參與，都可以使行業(yè)產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點。
 

4.規(guī)范化：
在建筑全生命周期中，建立從設(shè)計、生產(chǎn)、安裝直至運維全流程的標準規(guī)范。這樣，一方面使得技術(shù)的傳授可以采用現(xiàn)代化的教育方式進行，擺脫傳統(tǒng)的師傅帶徒弟的方式。另一方面也使得全流程的管理難度降低。因此，規(guī)范化中也包含了簡化。

5.專業(yè)化：
把每個模塊的品質(zhì)做到極致，就是專業(yè)化的體現(xiàn)。瑞士的鐘表業(yè)就是典型的模塊化基礎(chǔ)上的專業(yè)化，有的家族幾代人只做機芯。把一件事情做到極致的過程，也是技術(shù)不斷演進的過程，技術(shù)的演進和產(chǎn)品品質(zhì)的不斷提升就是專業(yè)化。專業(yè)化并不等同于高科技，要避免盲目追求炫酷的高科技，因為即便每個模塊都采用了高科技，也不代表整個系統(tǒng)的品質(zhì)就可以順理成章地達到極致了。高科技產(chǎn)品模塊如果采用了低級的集成技術(shù)，同樣無法實現(xiàn)高品質(zhì)的系統(tǒng)。相反，低科技但是高品質(zhì)的產(chǎn)品模塊如果采用了高級的集成技術(shù)，同樣可以組成高品質(zhì)的系統(tǒng)。采用哪種方式，取決于項目對產(chǎn)品的品質(zhì)和成本要求。

6.可制造性和可裝配性：
DFMA是英文Design For Manufacturing& Assembling的縮寫，意為“基于制造和安裝的設(shè)計”，即在設(shè)計的時候應(yīng)考慮制造和安裝的可能性和成本。這是目前裝配式建筑中普遍存在的問題，在設(shè)計方案時不考慮如何造和組裝，而是施工圖完成后再找專業(yè)的拆圖機構(gòu)拆成部件加工圖。由此造成了生產(chǎn)的非標準化、運輸和裝配復雜化，使管理難度提升，建造成本提高。
 

7.可控性和可測試性：
這是產(chǎn)品化的重要標志，即產(chǎn)品在生產(chǎn)和裝配的每一個階段，其品質(zhì)都是可控和可測試的，這樣才能保證最終產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，如何用工業(yè)產(chǎn)品的檢測方法，控制建筑部品在生產(chǎn)和裝配的各階段的品質(zhì)，是建筑工業(yè)化亟待解決的難題。
 

七關(guān)于BIM
BIM是英文Building InformationModeling的縮寫，其中Modeling是“模擬和建模”的意思，因此BIM的含義應(yīng)該是建筑的模擬和建模的過程。但是國內(nèi)卻翻譯成“建筑信息模型”，僅強調(diào)了模型，而失去了模擬和建模的意思（引自《給建筑師的人工智能導讀》何宛余著）。正是“失之毫厘、謬之千里”！BIM應(yīng)該翻譯成“建筑信息化模擬”才對！BIM的作用不是二維設(shè)計做完后建一個三維的模型糊弄完事，而是在項目初期就組織全產(chǎn)業(yè)鏈以并行的方式，一體化地共同參與設(shè)計。BIM是并行工程的三維工作平臺和工具，以BIM為工具，采用并行工程的工作模式，是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的有效途徑。

八并行工程

1.現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS：
ContemporaryIntegratedManufacturingSystems是信息時代提高企業(yè)競爭力的綜合性高技術(shù)。它將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、資金流的集成和優(yōu)化運行，達到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以縮短企業(yè)新產(chǎn)品（Ｐ）開發(fā)的時間（Ｔ）、提高產(chǎn)品質(zhì)量（Q）、降低成本（C）、改善服務(wù)（S）、節(jié)能環(huán)保（E），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力（《并行工程的理論與實踐》熊光楞著）。CIMS的現(xiàn)代化特征是數(shù)字化、信息化、虛擬化、集成化和綠色化，CIMS技術(shù)體系是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的重要手段。

2.串行工作模式：
這是一種傳統(tǒng)的項目開發(fā)模式，即按照設(shè)計、制造、安裝、運維的固定順序完成項目建設(shè)的工作模式。這是一種“拋過墻”式的產(chǎn)品開發(fā)方式。項目成員按要求完成本職工作后將成果拋向下游，出現(xiàn)問題后則拋回上游。

串行工作模式的問題：

• 1）由于設(shè)計周期占整個項目周期的比重較小，因此設(shè)計時間較短，考慮不周。
• 2）設(shè)計過程是一個剛性序列，靈活度不高。
• 3）部門之間缺乏交流，設(shè)計問題只有到了生產(chǎn)和裝配階段才被發(fā)現(xiàn)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，不得不返工重新修改設(shè)計，造成資金浪費和時間延誤。
• 4）設(shè)計時不考慮可制造性和可裝配性。
• 5）設(shè)計時不考慮可控性和可測試性。
• 6）設(shè)計師不知道成本信息，因此不能把成本作為設(shè)計目標之一。
• 7）設(shè)計數(shù)據(jù)零散分布于建造過程，數(shù)據(jù)無法保持一直，無法變成后續(xù)項目的經(jīng)驗積累。

   3.并行工程（CE）的定義：
ConcurrentEngineering是現(xiàn)代集成制造技術(shù)中的一種。它是針對企業(yè)中存在的傳統(tǒng)串行產(chǎn)品開發(fā)方式的一種根本性的改進，是一種新的設(shè)計哲理與產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括生產(chǎn)過程和支持過程）進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從項目初始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。

4.并行工程對項目的影響：

1）周期（T）：設(shè)計及相關(guān)過程并行，使項目開發(fā)周期縮短４０－６０％。2）質(zhì)量（Q）：設(shè)計質(zhì)量改進，使項目建設(shè)減少變更５０％以上。3）成本（C）：多專業(yè)小組一體化設(shè)計，使成本降低１０%以上。
 

5.并行工程的四個關(guān)鍵要素：

 1）產(chǎn)品開發(fā)隊伍重構(gòu)：將傳統(tǒng)的部門制或?qū)I(yè)組變成以產(chǎn)品為主線的多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團隊（IPT：IntegratedProductTeam）。

2）過程重構(gòu)：從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)流程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)過程。并行過程不僅是活動的并發(fā)，以及各專業(yè)的協(xié)同，更重要的是使信息流動與共享更有效率。
3）產(chǎn)品的數(shù)字化：

• i.產(chǎn)品模型的數(shù)字化。
• ii.產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)管理。
• iii.數(shù)字化工具的應(yīng)用：如CAD、CAM、DFMA、DFC等。

4）協(xié)同工作環(huán)境：用于支持IPT協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)與計算機平臺。
 

  6.并行工程與建筑工業(yè)化：
1）目前建筑行業(yè)普遍采用的是傳統(tǒng)的串行工作模式，設(shè)計師對設(shè)計成果的最終體現(xiàn)是無法掌控的。因為設(shè)計方案更偏重于“概念”和“構(gòu)想”，具體怎么實施往往要依賴于技術(shù)工人的手藝和道德水平。而并行工程可以通過系列化、標準化的部品選型，組合成一個建筑，使得設(shè)計過程和建造過程實現(xiàn)可控。
2）并行工程與BIM的結(jié)合可以真正實現(xiàn)數(shù)字化建造。
2020年，深圳市在兩個隔離酒店項目上采用了IPMT＋監(jiān)理＋EPC的模式，就是并行工程與建筑工業(yè)化的完美結(jié)合，實現(xiàn)了政府工程建設(shè)項目全流程的一體化管理和高效建設(shè)。
 

九新型建筑工業(yè)化
 

新型建筑工業(yè)化就是在建筑工業(yè)化的基礎(chǔ)上，以模塊化、并行工程的方式。對建筑行業(yè)進行數(shù)字化重構(gòu)的過程。數(shù)字化重構(gòu)將對建筑行業(yè)產(chǎn)生革命性的影響：

1.伴隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化實現(xiàn)了實體建造與虛擬建造融合，推動建造方式從傳統(tǒng)的“試錯法”到基于數(shù)字仿真的“模擬擇優(yōu)法”轉(zhuǎn)變，構(gòu)建了建筑工業(yè)化快速迭代、持續(xù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的新生產(chǎn)方式。借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字化重構(gòu)可以用模塊化的方法搭建建筑工業(yè)化產(chǎn)品族庫，使得建設(shè)項目從傳統(tǒng)的圖紙設(shè)計——現(xiàn)場施工模式，轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴驶K的選擇和組合模式，可以實現(xiàn)建筑行業(yè)的產(chǎn)品化轉(zhuǎn)型。產(chǎn)品化才是標準化的終極表現(xiàn)形式。

2.伴隨著CAD、CAM、CAPP等新研發(fā)工具的大規(guī)模使用，通過建立高度集成的數(shù)字化模型及研發(fā)工藝仿真體系，將傳統(tǒng)串行的、碎片化的項目建設(shè)過程在時間和空間上交叉、重組和優(yōu)化，將原本在產(chǎn)品生命周期下游的制造、安裝和運維的技術(shù)工作提前到上游進行，有效整合跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨企業(yè)的技術(shù)資源，數(shù)字化重構(gòu)推動了項目建設(shè)過程從串行向并行演進，實現(xiàn)了從碎片化向全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期的行業(yè)重構(gòu)。

3.與其它行業(yè)相比，建筑行業(yè)的建造者與最終用戶之間的聯(lián)系是最弱的，最終用戶往往對建筑產(chǎn)品的設(shè)計沒有任何發(fā)表意見的機會。但數(shù)字孿生技術(shù)可以實現(xiàn)建造者與最終用戶在虛擬空間的共同設(shè)計，使生產(chǎn)者和消費者合二為一，從而產(chǎn)生了一個新的身份：產(chǎn)消者（Prosumer）。例如，如果居住建筑采用了SI框架體系，就可以讓住戶用VR的方式實現(xiàn)自己設(shè)計室內(nèi)布局，而設(shè)計師則可以幫助住戶在標準化的室內(nèi)產(chǎn)品族庫中選擇適合的產(chǎn)品，從而達到“標準化輸入和多樣化輸出”的效果。而這個過程可以在住戶的全生命周期中不斷的循環(huán)，室內(nèi)布局可以很方便的變化以適應(yīng)住戶家庭人口結(jié)構(gòu)和生活方式的變化，從而實現(xiàn)“不換房的人生”。

4.數(shù)字化與區(qū)塊鏈的結(jié)合，將會形成一個開放的共享平臺，從而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、共享制造等新模式，數(shù)字化重構(gòu)推動生產(chǎn)地點從集中化走向分散化，跨地域、跨行業(yè)、跨企業(yè)的協(xié)同成為常態(tài)，從而實現(xiàn)建造的社會化，形成更為公平的、充分的市場競爭環(huán)境。

5.最終，數(shù)字化重構(gòu)的目標是資源優(yōu)化。通過資源優(yōu)化以實現(xiàn)建筑產(chǎn)品更好的質(zhì)量、更高的效率、更合理的成本。