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前言
一直以來，創新都是工程實施的核心推動力。工程作為實踐的造物活動，具有唯一性和當下性，致使創新必然成為工程活動的內在要求[1]。一切科學理論、生產工藝、管理制度等都要在工程活動中應用、革新和發展。在從事工程活動時，工程實施者往往會運用理性思維來進行工程創新。建筑設計也是一個創新的過程，與工程創新具有可比性。建筑師可以向工程創新學習，在建筑設計中秉持理性思維，這或許是實現“美”的建筑的基本途徑。
1創新與工程
《工業創新經濟學》作者克里斯•弗里曼把創新定義為：第一次引進一種產品（工藝）所包括的技術、設計、財政、管理和市場的全過程[2]。創新的本質特征是科技成果和經濟發展的結合。創新的根本目的是推動科技成果轉化為具有功效性和經濟性的產品或者工藝的過程[3]。工程是利用物質和社會資源，運用相關科學知識和技術手段，通過不同專業的人員協同合作，實現既定目標的人類的造物活動。工程是各種創新活動的主要領域，通過創新活動來產生社會和經濟效益。工程創新是重新組合工程物質和社會要素的過程，可以解決工程中產生的一些矛盾。王宏波教授將工程創新活動的種類和形式用公式表現出來（工程創新=工程理念創新+工程技術創新+工程管理創新+工程制度創新……）[4]。本文通過對具體工程實例的分析探究工程創新中工程實施者運用的理性思維，以獲得對建筑設計的啟發。
2工程創新解析
2.1周期性的流程
經濟學領域中創新，其一般流程為“創造發明—技術應用—市場推廣”。經濟學家熊彼得認為創新的出現必然會引起模仿，模仿會引起創新浪潮帶動經濟的發展。當許多企業都實現模仿之后，創新的浪潮也就停止了。這時就需要新的創新浪潮出現來引發經濟的再次波動增長[5]。可以看出創新流程的周期性推動著經濟的持續發展。這種理論也適用于工程創新，工程創新也是一個周期性的流程，由此推動工程不斷發展。以產品開發創新為例，其一般的流程具有線性遞進的特點。工程實施者在其中扮演的是一個“全局把控者”的角色，而不是僅僅進行產品的設計。產品開發創新不僅包括產品的設計創新，還包括產品的技術應用和市場推廣，形成產業開發創新的一個周期。根據上市推廣所得的產品銷量和顧客反饋情況再進行產品的設計，可以有效地降低成本、提高效率，并得到更加符合消費者需求的新產品（見圖1）。
2.2集成性的體系
集成是通過某種方式將一些孤立的事物或元素改變原有的分散狀態集中在一起，構成相互聯系的整體過程。工程是規模龐大而復雜的，工程創新往往呈現出集成性的特點，是一個重新組合物質因素和社會因素的橫向體系，涉及不同的學科領域。物質因素包括知識要素、技術要素、材料要素等；社會要素包括法律要素、管理要素、倫理要素等。技術創新是工程創新集成性的重要體現。技術創新不是單個技術的創新，而是多個技術的集成創新。工程實施者通過統一配置物質和社會資源，選擇和集成各類技術，追求技術的集成和構成優化。在工程技術創新中，創造發明固然是其中重要的組成部分，但是更重要的是如何將發明創造轉化為具有實際功效性的單個技術，最終再轉化為具有社會和經濟效益的集成技術。如港珠澳橋隧工程的技術創新。該工程面對諸如臺風、洋流等惡劣的環境條件，同時需要建造橋梁、人工島和海底隧道的技術創新（見圖2）。工程實施者通過對一系列的單個技術進行革新，如大型鋼管復合鋼技術、埋床法全預制墩臺技術、預制墩身連接技術以及大懸臂鋼箱梁耐疲勞結構設計技術等，最后形成了在海上建造跨海大橋的創新技術體系。港珠澳橋隧工程建成后能夠抵抗16級臺風、8級地震，預期使用壽命能夠達到120年[6]。
2.3結構性的網絡
工程需要經過諸如規劃、設計、建造以及使用等階段才能完成。工程創新存在于每個階段之中，不斷地革新與發展，有著縱向的時間維度。同時如上文所說，工程創新是一個綜合各組成要素的橫向體系。由此可以看出工程創新是一個縱橫交錯的結構性網絡。工程創新來源于實踐，它在不同階段對工程組成要素的整合會帶來經過檢驗的、相對全面、正確的模式。這些模式包括在不同外部情況下組成要素的數量比例、排列次序、結合方式、關聯變化等，不同的工程創新活動都能遵循這些模式順利地完成。如港珠澳橋隧工程的管理創新。北京等5省市在2006年12月開展了設計施工總承包試點工作。截至目前，內地已有十余個試行設計施工總承包的項目，為港珠澳橋島隧工程的管理模式創新提供了寶貴的經驗?？紤]到該工程的跨境性和綜合性，工程實施者采用了設計與施工聯動的管理模式——設計施工總承包模式，規定了工程的人員構成、責任分配以及獎懲制度，來解決施工過程中信息不暢、溝通困難、效率低下等矛盾。該工程以施工負責人作為聯動體的總負責人，全面負責聯動體各成員完全履行合同，并同步負責施工團隊統籌協調管理工作，而設計負責人則在總負責人的統籌管理下，具體負責設計團隊的統籌管理工作；明確施工對設計的反饋和協調責任，設計方在施工圖設計前需要充分聽取施工方的建議，使設計方案符合有關規范與指標，盡量符合施工方的要求，便于施工的進行；建立完善的獎懲管理制度，工程的每一項任務都具體落實到個人，根據工程任務完成質量，由總負責人和設計負責人具體落實對團隊的獎勵或者違約處理。這種設計施工總承包模式為同類型的大體量的跨境性工程項目提供了樣板，能夠有效提高工程效率、縮短工期、確保工程質量[7]。
3對建筑設計的啟發
（1）建筑是循環的周期——可持續的建筑設計理念
與工程創新相似，建筑的實施過程也應該是一個循環的周期，是一個包括規劃與設計、建造與運輸、運行與維護直到拆除與回收的過程。建筑設計理念應該從傳統的“設計—建造—使用—廢棄”轉變為“設計—建造—使用維護—再利用”。建筑師在整個建筑的循環周期中需充當“全局把控者”的角色，在設計階段就應該考慮到建筑的建造、使用和回收，并在之后的階段與其他專業部門做好協同工作（見圖3）。湖南省郴州市的“萬花沖一號”綠色建筑項目，就是在“建筑是循環的周期”理念下的實際應用。建筑師在項目的設計階段采用了全壽命周期成本分析，定量地測算出整個工程開發、設計、建造、運行的成本費用，并通過綠色技術在項目中后期節約出來的經營方面的成本彌補前期設計方案選擇所帶來的增量投資。據相關資料顯示，該建筑項目約十二年后就能回收增量成本投資，如果考慮到建筑的拆除回收期節省的成本，其經濟效益還將有進一步的提高[8]。
（2）優化的信息整合——計算機技術的集成
在建筑設計中，計算機輔助建筑技術，如CAD、SU等已經被建筑師廣泛接受。但是對于大多數建筑師來說，這些技術只是代替了傳統的圖紙，建筑的設計信息仍然是二維的、弱關聯的，這給建筑的平、立、剖面的同步修改帶來諸多不便。同時，這樣的設計信息在建筑的設計和建造階段傳遞，容易造成解讀困難、信息流失甚至信息斷層等現象。目前正在逐步推廣的BIM技術雖然能較好地解決這一問題，但是隨著建筑項目規模的擴大和管理模式復雜化，傳統的分析算法已難以滿足智能化管理的需求。建筑設計可以學習工程創新的集成性體系，對各類新技術進行集成。如近年來被廣泛應用于制造、醫療、能源和通信等工程項目中的大數據、云計算和物聯網等新型計算機技術。通過對BIM技術、大數據、云計算、物聯網等計算機技術的集成應用，使建筑數字化、網絡化、智能化。原本運用于其他行業的新型計算機技術，如今正被建筑師靈活地運用于建筑的設計、建造和管理之中。如在運行維護階段，運用物聯網技術對建筑的機電設備進行實時監測，并將其與BIM模型中的設備進行綁定，從而在BIM平臺中進行可視化查詢和管理。該技術已經在中國尊等項目中得到成功運用[9]。雖然由于各地自身條件的限制，這些技術還沒有普及，但是工程帶給我們的技術創新集成性體系，建筑師已經在積極、努力地做出回應。
（3）程序化的行為準則——可操作的設計模式
克里斯多弗•亞歷山大在《建筑的永恒之道》一書中描述了模式的通用規則：它表示了一個特定的環境、一類問題和一個解決方案之間的關系。每一個模式描述了一個不斷重復發生的問題，以及該問題解決方案的核心設計[10]。建筑設計也是一個創新的過程，其與工程創新一樣，應當擁有在設計實踐中得到的相對全面、正確的設計模式。這種設計模式是在應對不同的環境條件和各種矛盾中形成的，是一種程序化的行為準則，幫助建筑師清晰、明確地表達自己的設計理念。不可否認，建筑師在建筑設計時是需要感性的意象構思的，但是在具體的操作層面又依賴于理性的設計模式。在理性的設計模式下，設計切入點和切入方式的不同是建筑最后呈現形式不同的原因。如建筑師諾曼•福斯特設計的彭博歐洲總部大樓，為了實現建造一座兼顧歷史與時代特征的石砌建筑的目標，福斯特以建筑表皮作為切入點，對豎向遮陽板的制造提出了很高的要求。該豎向遮陽板需要不同專業的人員協同合作，經過采集、加工、測試等一系列步驟才能完成。最后的材料呈現出歷史感與工業感的交織，呼應了倫敦市區的社會風貌，使建筑在整片區域中能夠十分自然地融入。同時豎向遮陽板還與自動通風系統有機結合，通過豎向遮陽板的開閉，調節室內的氣流，改善了室內的辦公品質，同時還降低了建筑能耗。經過測算，預計將每年節省600～750兆瓦時的電能，減少約三百噸的二氧化碳排放量（見圖4）。
4結語
通過前文的探討，可知工程實施者在進行工程創新時，往往會采用整體的、客觀的理性方式來節省成本、提高效率，以實現其既定的目標。建筑師主要可以借鑒其三點經驗：在建筑設計中秉持可持續的設計理念、運用集成的計算機技術以及遵循可操作的設計模式?；蛟S這樣能夠為我們帶來基于真實、正確的設計結果，才有可能實現“美”的建筑。
參考文獻：
[1]李伯聰.工程創新:聚焦創新活動的主戰場[J].中國軟科學,2008(10):44-51+64.
[2][英]克里斯•弗里曼著.工業創新經濟學[M].華宏勛譯.北京大學出版社,2004.
[3]徐長山.工程十論:關于工程的哲學探討[M].西南交通大學出版社,2010.
[4]王洪波.工程哲學與社會工程簡論[Z].首次全國自然辯證法學術發展年會會議論文,2001.
[5]孟凡超,劉明虎,吳偉勝,張革軍,張梁.港珠澳大橋設計理念及橋梁創新技術[J].中國工程科學,2015,17(01):27-35+41.
[6]孟凡超,劉明虎,吳偉勝,張革軍,張梁.港珠澳大橋設計理念及橋梁創新技術[J].中國工程科學,2015,17(01):27-35+41.
[7]張勁文,朱永靈,高星林等.港珠澳大橋島隧工程設計施工總承包模式構建[J].公路,2012（1）:133-136.
[8]李運,屈瑜君,廖曉玲,陽玉香.湖南省綠色建筑全壽命周期成本的現實案例分析[J].衡陽師范學院學報,2016,37(03):173-176.
[9]劉三明,雷治策,孫大峰.BIM+物聯網技術在中國尊項目運維管理中的應用[J].安裝,2017(07):12-14.
[10][美]克里斯多弗•亞歷山大.建筑的永恒之道[M].趙冰譯.知識產權出版社,2002:145-146.
作者:陳翔 陳舒揚 單位:浙江大學
