技术如何推动模块化建筑的发展

建筑、工程和施工 （AEC） 行业在环境、社会和治理 （ESG） 标准方面落后于其他行业。该行业占全球能源消耗的三分之一，其巨大的环境足迹部分源于其废物繁重和能源密集型供应链。

由于高度复杂的工作流程继续困扰着该行业并影响住房负担能力，建筑工人面临危险情况，以及频繁的成本增加和延误。

模块化结构——在工厂制造建筑部件并在现场组装——是应对该行业 ESG 挑战的一种方法。预制模块化单元的范围可以从扁平包装组件（如墙壁、复杂的机械、电气和管道 （MEP） 组件）到三维建筑部分（如完全建成的浴室）。

自 1900 年代初以来，场外施工的做法就已经存在，但直到最近，它仍然是一种利基方法。随着数字技术的进步已经侵蚀了场外施工的一些传统缺点，这种情况正在发生变化。先进的数字工具支持复杂的规划，并有助于优化模块设计、工作流程和交付物流。现在，场外施工为与传统现场方法相关的一系列紧迫的社会和环境挑战提供了解决方案。

预制可以减少建筑对环境的影响

目前，估计有25%的建筑材料最终进入垃圾填埋场。预制通过优化材料使用和实现边角料的再利用或回收来帮助减少浪费。由于预制组件是在受控、无湿气的环境中制造的，因此更容易为某些组件（例如木材）使用可持续材料。在场外建造建筑物的大部分意味着施工经理需要将更少的材料运输到现场，从而减少排放。更少的现场建筑垃圾也意味着更少的垃圾清运卡车的排放。

此外，受控的工厂环境减少了人为错误的可能性，并优化了工作流程。天气延误不会影响工厂内施工，在组装模块化单元的同时，可以进行现场基础工作。从环境的角度来看，这些优化带来了几个优势：更少的施工时间不可避免地意味着更少的车辆碳排放，以及更少的建筑工地的供暖或制冷需求。引入预组装的建筑单元可最大限度地减少现场的噪音和灰尘污染。

在其生命周期结束时，预制建筑单元可以在不拆除的情况下拆卸。由于标准尺寸，解构的模块化单元更有可能在其他站点重复使用。总而言之，欧洲计划EuroHouse估计，模块化结构可将挖掘所利用和生产的材料数量减少50%，并在现场施工期间减少80%的废物。

众所周知，建筑业一直与糟糕的安全记录作斗争。通过将部分施工过程转移到受控的工厂环境中，并最大限度地减少在施工现场花费的时间，预制减少了许多常见工作场所事故的可能性。因此，以工厂为基础的建筑为建筑工人提供了更安全、更舒适的工作条件。与此同时，工厂可以建立在劳动力所在的地方——这在一个饱受人才短缺困扰的行业中是一个关键优势。

预制的成本节约和社会效益

除了改善工人的福祉外，预制还提供了额外的社会效益。建筑业正面临着对经济适用房日益增长的迫切需求，而预制可以帮助满足这一需求。由于预制构件可以快速有效地制造，因此与传统方法相比，可以在更短的时间内以更低的成本建造高质量、负担得起的住房单元。

这同样适用于可以大规模建设的社区服务基础设施，例如学校和医院。例如，在新冠疫情期间，模块化建筑使中国能够在几周内建立新医院。场外施工仍然具有巨大的成本和时间节约潜力，快速发展的数字技术正准备解决这一问题。

麦肯锡公司预计数字化和自动化将迅速改变建筑行业，其中预制将发挥重要作用。

让所有项目参与者了解最新信息的需求增加了对建筑信息模型 （BIM） 和现代数据共享解决方案的需求。当前的行业解决方案通过使建设项目各个阶段的不同利益相关者都能访问数据，将以前孤立的参与者联系起来。通过连接办公室和现场的每一步来优化建筑设计和施工的平台尤为重要。

建筑业对数字化解决方案的需求

集成解决方案的堆栈使客户能够根据近乎实时的状态和地理位置监控其项目的复杂性。这些解决方案专为建筑行业打造，为材料协调员、劳动力规划师和施工管理团队提供了一个易于使用的界面，以有效地规划活动并支持进度。

紧张的施工时间表和劳动力短缺正在推动采用预制方法。以BIM为重点的现实分析平台已经出现，可以有效地解决这些痛点。自动化工作流工具使团队能够检测和修复错误，减少代价高昂的返工，防止关键路径延迟，并获得对项目进度的准确、透明的财务可见性。

现实捕捉技术可实现精确的布局和测量。例如，Künzli Holz AG 在苏黎世 Lengg 的一家新儿童医院的建设中使用了徕卡 iCON 解决方案。新医院采用预制木框架构件的混合混凝土结构。机器人全站仪能够以无与伦比的精度放置预制构件，使 Künzli Holz AG 能够最大限度地发挥组合不同材料组件的结构和建筑优势。

全站仪可以创建更复杂、更灵活的场外组件系统，并将场外组件集成到传统建筑中。因此，该技术有助于解决模块化建筑的一个主要“形象问题”，这种方法通常与无聊的建筑设计有关，几乎不允许定制。此外，软件建模和仿真使设计师能够微调建筑设计并优化预制，这有助于加快施工速度并减少浪费。

模块化建筑和数字化将齐头并进，使AEC行业更清洁、更精简、更环保。在资源减少和劳动力短缺的情况下，满足飙升的建筑需求，这似乎是一个几乎不可能完成的挑战，但可以变成重新构想建筑实践的有希望的机会，以造福环境、社会和底线。