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(biāo)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(dāng)下比較分散的一些專項工作集中起來，認(rèn)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(rèn)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(rèn)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(xué)習(xí)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(rèn)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(biāo)、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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)，并要努力實現(xiàn)多個目標(biāo)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(biāo)、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(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計內(nèi)容，是實現(xiàn)可研估算目標(biāo)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(biāo)，參考相同或者同類型、同規(guī)模的建筑確定投資標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)。能耗指標(biāo)的確定，對建筑的性能有著極其深遠(yuǎn)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(dāng)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(fù)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(biāo)增加了設(shè)計的科學(xué)性，以低碳為目標(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)、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(jì)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(fù)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(fù)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(dān)的很多工作已經(jīng)轉(zhuǎn)由專業(yè)公司來承擔(dān)。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(dān)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(dǎo)。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(biāo)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(dāng)前建筑體量巨大、功能復(fù)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(dá)，這些表達(dá)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(zhǔn)確定義和量化其所包含的全部元素，并且準(zhǔn)確定義模型與外部環(huán)境之間的準(zhǔn)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(biāo)，檢驗?zāi)Ｐ偷膱?zhí)行或應(yīng)用的過程。仿真實際上是一種方法，用以分析復(fù)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(biāo)，如性能模型表達(dá)了建筑的安全性能、使用性能、健康目標(biāo)、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(zhǔn)確地定義建筑的幾何空間、幾何尺寸和其具體的性能指標(biāo)。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(zhǔn)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(biāo)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(rèn)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(xué)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(zhǔn)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(rèn)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(biāo)。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(yù)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(dāng)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(biāo)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(dá)到最初的設(shè)計目標(biāo)，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(biāo)。