可移动建筑产品研发的过程管理方法

1.建筑工程项目建设的过程分解结构

我国的建筑工程基本建设程序主要可分解为五个阶段，分别为决策阶段、设计阶段、建设准备阶段、建设施工阶段、竣工验收与交付阶段。

决策阶段从建筑工程项目的构思开始到批准立项为止，其主要工作包括制定项目建议书与进行项目可行性研究。项目建议书是建设方向政府提交申请建设某一建筑工程项目的文件，其内容从拟建项目的必要性和可能性方面加以考虑，对建设项目提出宏观构想，确定项目所要达到的预期总体目标，并且客观上要符合国家、地方、政府部门的规划要求。可行性研究的任务是从技术与经济层面对建设项目进行可行性、合理性的科学论证与分析，通过多方案的比对，产生并选择最优可行方案。可行性研究的具体内容包括市场研究、技术研究与经济研究等，经过批准的可行性研究报告将作为建筑工程项目的任务书，并为初步设计提供基本依据。

设计阶段主要由初步设计与施工图设计阶段构成，当遇到技术复杂而又缺乏设计经验的项目时，在初步设计与施工图设计之间还应增加技术设计阶段。房屋建筑工程设计阶段一般在初步设计阶段之前还增加方案设计阶段。

建设准备阶段主要指为项目施工做准备工作的过程。其主要工作内容包括：征地拆迁、场地平整，完成施工所需的水、电、路等工程，即所谓“三通一平”；设备与建筑材料的订货与采购；施工图纸的准备；施工招投标，确定施工企业，选择工程监理单位、材料与设备供应单位等。

建设施工阶段是建筑工程项目建设实施的关键阶段。施工活动应严格依据施工图文件、施工组织设计与施工合同，保证建筑工程项目的质量、工期与投资目标，最终达到项目竣工标准。

竣工验收与交付阶段是工程建设的最后阶段，是建设成果可投入生产或使用的标志。通过对建筑工程项目的质量、成本效益等的检验，以确保项目达到和满足各项设计标准，促进项目及时发挥效益并做出建设经验总结。

通过对建筑工程基本建设程序的梳理，得到如图4－3所示由两个层级构成的我国建筑工程项目建设过程分解结构。

图4－3　建筑工程项目建设过程分解结构图

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2.建筑设计的过程分解结构

无论从建筑的建设过程还是从建筑的自身固有特点方面来分析，建筑产品生产相较于其他工业产品有着很多的不同。譬如，建筑建设过程的各主要阶段相互分离，并面对不同的实施主体，建筑产品的生产存在过程复杂、周期长、产品尺度大、需现场建造等各种因素。因此在建筑项目建设中，建筑设计阶段与其他工业产品的设计研发阶段相比也存在较大区别。在我国当前的设计体制下，建筑设计活动的主要任务是从下达设计任务书开始到正式施工之前图纸文件的编制，其中工作的重点以及最终交付的成果是各专业的施工技术图纸。

建筑设计活动的主体是由建筑、结构、电气、暖通、给排水、预算等各专业技术人员所共同组成的建筑设计团队，其中建筑师不仅是团队的领导核心，也是建筑设计过程的组织管理者。现今在欧、美等西方国家，建筑师的执业范围不仅局限于建筑设计阶段，而是贯穿于建筑生产的全过程。建筑师作为业主的代理，不但执行具体的建筑设计工作，还负责全局项目建设的管理，工作包括可行性研究报告与项目任务书的制定、设计图纸的编制、施工招投标的组织，及建设过程中造价、质量、进度的控制，合同管理，施工监理，竣工验收等。而反观国内建筑师的业务范围，其一般仅限于建筑设计阶段，并不贯穿建筑生产的全过程。建筑师较少参与建筑工程建设前期的决策阶段活动，工作也基本不涉及与建设准备、施工阶段相关的施工招投标、合同管理、施工监理等内容。与国际上通行的建筑师业务范围比较，国内建筑工程项目的业主、施工方与建设监理方实际上承担了国外建筑师有关前期决策与建设管理的相关工作（图4－4）。

图4－4　中外建筑设计工作范围对比

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结合目前我国建筑设计工作范围的现状，建筑项目建设中的建筑设计过程一般可分解为六个阶段，分别为设计准备、方案设计、初步设计、施工图设计、施工配合和回访总结。在这六个阶段中，方案设计、初步设计与施工图设计是核心部分。设计准备阶段可分解为任务书解读、现场勘查、资料准备与分析。方案设计阶段可分解为方案构思、方案选择与方案深化。初步设计阶段可分为各专业配合与各专业制图，这两部分活动是并行关系，不存在先后之分。施工图设计阶段的活动与初步设计阶段基本类似，是对初步设计活动内容的进一步深化。施工配合主要包括现场服务与施工验收两部分活动。回访总结阶段的活动相对单一，不再做进一步分解。通过以上的分析，本书将我国当前的较普遍的建筑设计过程大体分解为两个层级，形成如图4－5所示的建筑设计过程分解结构。

图4－5　建筑设计过程分解结构图

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3.制造业产品研发的过程分解结构

图4－6　莫里斯·阿西莫提出的工程设计过程分解结构(www.xing528.com)

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参：胡越.建筑设计流程的转变——建筑方案设计方法变革的研究［M］.北京：中国建筑工业出版社，2012：59

1962年美国学者莫里斯·阿西莫（Morris Asimow）在其文章Introduction to Design提出了他所设想的工程设计过程模型，书中对设计过程的阐述为此后的设计方法运动起到了重要的推动作用。莫里斯·阿西莫提出的设计过程模型主要关注设计阶段的划分与具体设计活动的构成，实质上他提出了一种工程设计过程的分解结构。该过程分解结构主要有三个层级构成，按照过程的时序，第一层级由基本设计阶段和与生产、消费、循环相关的设计阶段组成。第二层级对第一层级进行分解，基本设计阶段分解为可行性研究、初步设计与详细设计三个阶段，与生产、消费、循环相关的设计阶段分解为生产计划、分配计划、消费计划与产品回收计划四个阶段。第三层级对第二层级的基本设计阶段进行了进一步的详细分解。可行性研究阶段分解为需求分析、确认系统、设计概念、物理分析、经济分析和财务分析。初步设计阶段分解为选择设计概念、数学模型、敏感度分析、相容性分析、安全性分析、优化、预测未来、行为预测、测试、设计简化。详细设计阶段分解为设计准备、子系统的全面设计、部件全面设计、组件详细设计、绘制装配图、试制、产品检验计划、分析与预测以及重新设计［4］（图4－6）。

在美国学者大卫·G.乌尔曼所著的《机械设计过程》（The Mechanical Design Process）一书中，提出了具有一般通用性、针对工业产品全生命周期的研发设计流程模型。在此流程中，产品研发被分为五个阶段，分别为项目定义与计划、产品任务书定义、概念设计、产品开发与产品支持。项目定义与计划阶段的主要任务是确定开发何种产品以及对研发活动做出规划，对研发所需的资金、时间、人力与其他资源做出安排，此阶段可分解为组成团队、确认任务、说明任务目标、时间成本与资源预估、制定任务程序五部分活动；设计任务书定义阶段则主要由确定客户、确定客户需求、评估竞争形势、制定产品任务书以及设定目标组成；在概念设计阶段，研发活动主要包括了生成概念、评价概念、概念决策、文档编制与交流、改进设计五种活动；产品开发阶段是对概念设计阶段的深化落实，包括生成产品、产品评价与决策、编制文档与交流三部分活动；最后的产品支持阶段由支持供货商、工程变更支持、支持客户、支持制造与装配四部分活动［5］。根据以上大卫·G.乌尔曼提出的产品研发过程，可以得到如图4－7所示由两个层级构成的产品研发过程分解结构。

图4－7　大卫·G.乌尔曼提出的产品研发过程分解结构

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于1976年首次出版的Engineering Design—A Systematic Approach一书是国际上具有广泛影响力的工程设计学权威著作，至今已六次再版。作者格哈德·帕尔（Gerhard Pahl）与沃尔夫冈·贝茨（Wolfgang Beitz）在此书中全面总结了德国工程机械设计的经验，系统阐述了合理的工程设计过程以及各设计阶段的内容与工作方法，将工程设计过程主要划分两个结构层级。第一层级为产品规划与阐明任务、概念设计、初步设计、细节设计四个主要阶段。在第二层级，产品规划与阐明任务阶段被分解为以下活动：形势分析、建立搜索策略、生成产品构思、选择产品构思、定义产品与制定产品任务书。概念设计阶段分解为：抽象定义本质问题、建立产品功能结构（总体功能与分功能）、寻求工作原理（实现分功能）、工作原理与功能结构相整合、选择合理的整合方式、概念方案的进化、概念评价共七种活动。初步设计阶段主要包括十三部分活动，具体是：确定核心结构要求、明确产品空间尺度限定、定义产品核心功能载体、对核心功能载体进行初步设计、选择恰当的初步设计方案、对辅助功能载体进行初步设计、寻求辅助功能解决方案、对核心功能载体进行细化设计、对辅助功能载体进行细化设计、初步设计评估、优化完成结构设计、检查错误与干扰因素、完成初步的零件目录与产品文件。细节设计阶段主要分解为四部分活动，分别为：完成最终零件图绘制，完成部件图、装配图与最终零部件目录，完成制造、装配、运输规程与说明，以及检查最终文件的标准性、完整性与正确性。以上研发阶段与研发活动的划分可体现为如图4－8所示工程设计过程分解结构。［6］

图4－8　格哈德·帕尔与沃尔夫冈·贝茨提出的工程设计过程分解结构

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在《产品设计与开发》（Product Design and Development）一书中美国学者卡尔·T.犹里齐与斯蒂芬·D.埃平格提出了产品研发的基本流程，该流程包括六个主要阶段，分别为：产品规划、概念开发、系统整体设计、细节设计、测试改进及产品试用。产品规划阶段主要分解为表述市场机会、定义细分市场、考虑产品平台与系统结构、评价新技术、识别生产限制、建立供应链策略。概念开发阶段主要包括了八部分活动，分别为搜集客户需求、识别领先用户、识别竞争产品、调研产品概念可行性、开发工业设计概念、建立并测试实验原型、评估制造成本、评估生产可行性。系统整体设计阶段基本分解为完善产品属性与扩展产品系列计划、建立备选产品体系、定义子系统与界面、改进工业设计、确定关键部件供应商、执行自制与外购分析、定义最终装配计划、确定目标成本。细节设计阶段包括了制定营销规划、编制零件设计图、选择物料、制定公差、完成工业设计控制文档、定义零件生产流程、设计加工、定义质量保证流程、开始加工共九种活动。测试改进阶段可分解为改进与优化物料、便利性测试、可靠性测试、寿命测试、性能测试、获得调整许可、实现设计更改、启动供应商的生产活动、改进制造和装配工艺、培训工人、改进质量保证流程。产品试用阶段包括向关键客户提供早期产品、评估早期产品产量、开始整个生产系统的运作三部分活动［7］。此流程各阶段的活动内容主要涉及市场规划、设计、制造三个方面，可转换为图4－9所示的产品研发过程分解结构。

汽车是工业化时代最重要的产品之一，它所具有的移动性与功能空间特征与可移动建筑有着很多相似之处。汽车的研发设计与制造过程可以为可移动建筑产品研发提供直接借鉴。汽车产品的研发过程一般可分解为产品组合规划、产品策划、造型设计、产品工程开发、制造工程及工艺开发、样车制造与验证、生产启动共七个主要阶段。产品组合规划阶段包括了战略环境分析和预测、制定品牌战略、制定产品组合规划、制定量化目标、制定战略行动计划及划分阶段、制定实施战略的措施六部分活动。产品策划阶段所包含的主要活动有：确定细分市场、对标分析、产品概念设计、产品概念验证、发布产品策划以及项目实施跟踪与监督。造型设计阶段主要分解为：造型方案设计、造型细化设计、造型数据发布、造型方案备选、备选方案验证、确定最终造型方案。产品工程开发阶段包括了三部分设计活动，主要为结构开发、车身工程与底盘工程。制造工程及工艺开发阶段包括制造系统规划、工装模具设计与制造、工装模具调试、生产验证。样车制造与验证阶段由三部分活动组成，分别为骡子车制造与验证、Gamma样车制造与验证、工程认可样车制造与验证。生产启动阶段主要分为生产启动计划、制造系统准备与人员培训、试生产三部分活动。汽车产品的研发过程分解结构主要如图4－10所示［8］。

通过对以上不同制造业产品研发过程分解结构的对比、综合与分析，本书总结得出了最易被可移动建筑产品研发过程借鉴参考的典型制造业产品研发过程分解结构（图4－11），其主要由两个结构层级构成。第一层级包括六个研发阶段，分别为：项目规划、产品定义、概念设计、系统整体设计、细节设计、原型制造与测试改进。在第二层级中，项目规划阶段分解为组建团队、市场需求分析、确定项目目标、制定项目活动计划、项目时间与资源计划；产品定义阶段分为确认客户需求、评估竞争产品、制定产品任务书；概念设计阶段由生成概念、评价概念、概念决策三部分组成；系统整体设计阶段分解为系统结构与产品平台设计、子系统设计、建立供应链计划、初步零部件设计、初步制造装配设计；细节设计阶段包括最终零部件设计、最终制造装配设计、制定制造与装配规程以及工装模具设计、制造与验证共四部分；最后的原型制造与测试改进阶段由原型产品制造、产品测试、分析与改进设计组成。

图4－9　卡尔·T.犹里齐与斯蒂芬·D.埃平格提出的产品研发过程分解结构

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图4－10　汽车产品研发过程分解结构

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图4－11　典型制造业产品研发过程分解结构图

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