建筑、工程和施工 (AEC) 行業在環境、社會和治理 (ESG) 標準方面落后于其他行業。該行業占全球能源消耗的三分之一,其巨大的環境足跡部分源于其廢物繁重和能源密集型供應鏈。
由于高度復雜的工作流程繼續困擾著該行業并影響住房負擔能力,建筑工人面臨危險情況,以及頻繁的成本增加和延誤。
模塊化結構——在工廠制造建筑部件并在現場組裝——是應對該行業 ESG 挑戰的一種方法。預制模塊化單元的范圍可以從扁平包裝組件(如墻壁、復雜的機械、電氣和管道 (MEP) 組件)到三維建筑部分(如完全建成的浴室)。
自 1900 年代初以來,場外施工的做法就已經存在,但直到最近,它仍然是一種利基方法。隨著數字技術的進步已經侵蝕了場外施工的一些傳統缺點,這種情況正在發生變化。先進的數字工具支持復雜的規劃,并有助于優化模塊設計、工作流程和交付物流。現在,場外施工為與傳統現場方法相關的一系列緊迫的社會和環境挑戰提供了解決方案。
預制可以減少建筑對環境的影響
目前,估計有25%的建筑材料最終進入垃圾填埋場。預制通過優化材料使用和實現邊角料的再利用或回收來幫助減少浪費。由于預制組件是在受控、無濕氣的環境中制造的,因此更容易為某些組件(例如木材)使用可持續材料。在場外建造建筑物的大部分意味著施工經理需要將更少的材料運輸到現場,從而減少排放。更少的現場建筑垃圾也意味著更少的垃圾清運卡車的排放。
此外,受控的工廠環境減少了人為錯誤的可能性,并優化了工作流程。天氣延誤不會影響工廠內施工,在組裝模塊化單元的同時,可以進行現場基礎工作。從環境的角度來看,這些優化帶來了幾個優勢:更少的施工時間不可避免地意味著更少的車輛碳排放,以及更少的建筑工地的供暖或制冷需求。引入預組裝的建筑單元可最大限度地減少現場的噪音和灰塵污染。
在其生命周期結束時,預制建筑單元可以在不拆除的情況下拆卸。由于標準尺寸,解構的模塊化單元更有可能在其他站點重復使用。總而言之,歐洲計劃EuroHouse估計,模塊化結構可將挖掘所利用和生產的材料數量減少50%,并在現場施工期間減少80%的廢物。
眾所周知,建筑業一直與糟糕的安全記錄作斗爭。通過將部分施工過程轉移到受控的工廠環境中,并最大限度地減少在施工現場花費的時間,預制減少了許多常見工作場所事故的可能性。因此,以工廠為基礎的建筑為建筑工人提供了更安全、更舒適的工作條件。與此同時,工廠可以建立在勞動力所在的地方——這在一個飽受人才短缺困擾的行業中是一個關鍵優勢。
預制的成本節約和社會效益
除了改善工人的福祉外,預制還提供了額外的社會效益。建筑業正面臨著對經濟適用房日益增長的迫切需求,而預制可以幫助滿足這一需求。由于預制構件可以快速有效地制造,因此與傳統方法相比,可以在更短的時間內以更低的成本建造高質量、負擔得起的住房單元。
這同樣適用于可以大規模建設的社區服務基礎設施,例如學校和醫院。例如,在新冠疫情期間,模塊化建筑使中國能夠在幾周內建立新醫院。場外施工仍然具有巨大的成本和時間節約潛力,快速發展的數字技術正準備解決這一問題。
麥肯錫公司預計數字化和自動化將迅速改變建筑行業,其中預制將發揮重要作用。
讓所有項目參與者了解最新信息的需求增加了對建筑信息模型 (BIM) 和現代數據共享解決方案的需求。當前的行業解決方案通過使建設項目各個階段的不同利益相關者都能訪問數據,將以前孤立的參與者聯系起來。通過連接辦公室和現場的每一步來優化建筑設計和施工的平臺尤為重要。
建筑業對數字化解決方案的需求
集成解決方案的堆棧使客戶能夠根據近乎實時的狀態和地理位置監控其項目的復雜性。這些解決方案專為建筑行業打造,為材料協調員、勞動力規劃師和施工管理團隊提供了一個易于使用的界面,以有效地規劃活動并支持進度。
緊張的施工時間表和勞動力短缺正在推動采用預制方法。以BIM為重點的現實分析平臺已經出現,可以有效地解決這些痛點。自動化工作流工具使團隊能夠檢測和修復錯誤,減少代價高昂的返工,防止關鍵路徑延遲,并獲得對項目進度的準確、透明的財務可見性。
現實捕捉技術可實現精確的布局和測量。例如,Künzli Holz AG 在蘇黎世 Lengg 的一家新兒童醫院的建設中使用了徠卡 iCON 解決方案。新醫院采用預制木框架構件的混合混凝土結構。機器人全站儀能夠以無與倫比的精度放置預制構件,使 Künzli Holz AG 能夠最大限度地發揮組合不同材料組件的結構和建筑優勢。
全站儀可以創建更復雜、更靈活的場外組件系統,并將場外組件集成到傳統建筑中。因此,該技術有助于解決模塊化建筑的一個主要“形象問題”,這種方法通常與無聊的建筑設計有關,幾乎不允許定制。此外,軟件建模和仿真使設計師能夠微調建筑設計并優化預制,這有助于加快施工速度并減少浪費。
模塊化建筑和數字化將齊頭并進,使AEC行業更清潔、更精簡、更環保。在資源減少和勞動力短缺的情況下,滿足飆升的建筑需求,這似乎是一個幾乎不可能完成的挑戰,但可以變成重新構想建筑實踐的有希望的機會,以造福環境、社會和底線。
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