住宅产业现代化注重的是全产业链、全系统的组织和全生命周期的发展进程，即包括规划设计、投融资、开发、部品部件生产、施工建设、运营与管理、更新改造以及再利用等相关单位的生产经营活动。因此，住宅产业现代化的发展既不是单指某一个环节的发展，也不是单指某一项技术的进步与应用。研究住宅产业现代化，必须把其放在一个全生命、大系统中进行考量［1］。

工业化住宅产品研发是从业主导向作用分析开始的，业主需求分析不仅提供了产品研发目标，还指导着工业化住宅产品模块化设计进程。业主对住宅产品的导向作用贯穿整个生命周期，从住宅产品可行性分析研究到产品研发、构造实验、工厂制造、现场装配、性能测试、交付使用等各个环节。住宅产品全生命周期不仅仅涉及市场环境、技术经济等多个领域，还包括了产品的资源利用、节能减排，并采用先进的技术手段，通过在工厂对产品进行生产制造及运输至现场进行装配总装等生产过程，生成最终的工业化住宅产品，又经过市场的检测，不断对产品进行技术更新，从而构成一个物质循环的工业化住宅产品建造过程。即集产品决策、产品研发（包含了系统设计、深化设计、工程设计等）、构造测试、工厂制造、吊装运输、现场装配、安装调试、完成总装、性能测试、交付使用于一体的住宅产品建造过程全生命周期（图2－1）。

图2－1　工业化住宅产品建造过程全生命周期示意图

图片来源：作者自绘

（一）产品决策阶段

主要工作包括：项目可行性研究、项目评估及决策。着重解决对项目投资的必要性、可行性，以及为什么要投资、何时投资、如何实施等重大问题。产品项目决策对投资者最为重要，因为它对项目的长期经济效益和投资方向起到决定性作用。

（二）产品研发阶段

产品研发阶段是住宅产品全生命周期的重要阶段。该阶段包含了概念方案选择、系统设计（拆分设计）、深化设计、工程设计、小规模生产建造、部品构造实验和部品性能测试。

复杂产品研发阶段的显著特点是设计活动之间存在大量信息流的交换和传递，也包含物料流。很多研发活动是无形、多样的和不可预测性的，不但产品研发时间不易确定，同时产品研发信息常常伴随反复和交互流动［2］。在这个阶段需要更多的专业人员参与，知识技能更加多样化。

概念方案选择阶段：在产品方案设计初始阶段，提供给业主初步的方向性建筑设计草图，通常会准备两套或三套的产品方案供业主选择，方案草图包含了项目意向、产品示意图、产品概念模型以及大体的功能布局和建筑经济技术指标。

系统设计阶段：系统设计阶段是基于WBS工作分解结构工作方法对工业化住宅产品设计系统模块的层次结构进行分解。系统设计建立在系统分析的基础上，其内容主要包括：确定工业化住宅的设计方法，将对象看成系统的整体，将系统分解为若干的设计模块，即若干子系统。确定每个模块的设计目标、功能和模块间的相互关系，保证每一模块可以单独设计、制造和建造，这也决定了对模块系统的管理体制和控制方式，对子系统进行技术设计和评价，进而对全系统技术设计和评价（图2－2）。

图2－2　预制外墙板平面拆分图

图片来源：江苏国际绿色建筑博览会－江苏立德绿色建筑系统集成有限公司PC集成建筑

深化设计阶段：一旦系统性设计方案通过，新产品项目便转入深化设计阶段。该阶段需要多种专业知识的融会贯通，需要不同专业背景的专业人员密切配合、通力合作才能完成的系统化设计工程。该阶段主要是对工业化住宅产品设计的优化、预制构件深化设计以及新型产品技术的研发。预制构件的深化设计包括安装节点图纸、节点配筋图和构件加工详图，需要更多地做专业化设计。安装节点图纸包含了构件外形构造尺寸、体积、重量、吊装埋件、支撑埋件、电气埋件及水暖孔洞等信息。如根据电气图纸及建筑平面图纸，对电气预留洞、风道预留洞、烟道预留洞、灯具接线盒进行深化设计，对各种规格预制板上的预留孔洞进行详细标注，确定孔洞的几何形状、位置和尺寸，预制构件钢筋的深化设计细致到每一根钢筋的准确位置。预制构件的节点配筋图包括了钢筋的明细表、套筒型号数量等（图2－3）。此外，构件图的深化还包括构件加工详图，这不仅加大了工业化制图量，对制图质量的要求也十分高。同时，预制构件的深化设计还包括设计后的预埋件受力计算分析、构件受力计算分析。

图2－3　预制内墙板深化设计配筋详图

图片来源：江苏国际绿色建筑博览会—江苏立德绿色建筑系统集成有限公司PC集成建筑

深化设计阶段的核心是“设计—建立—测试”循环，正如产品工程的核心一样。如果设计不能体现期望性能特征，工程师则应寻求改进设计以弥补这一差异，重复进行“设计—建立—测试”循环。深化设计阶段的结束以产品的最终设计达到规定的技术要求为标志。

现在我们通常的住宅设计不能满足工业化的要求，和工业化还有很大的差距。现阶段，虽然一些大型的建筑企业努力向深化设计转变，但是要拿出自己一套完整的深化设计图纸，还是有很大的难度。他们依然根据市场、工厂的需要在不断地修改设计，还是在进行传统的非标的生产。另一方面，建筑设计的图纸转变为装配式施工设计，即现场的装配建造图纸仍需要很长的时间，至少需要耗时半年来对图纸进行转换设计。

江苏省内大约有11种住宅工业化体系，大部分都是从国外引进国内的，但自动化程度仍然不高，如果需要从根本上提高住宅产品的生产效率，实现预制构件装配化，必须将普通的建筑图纸深化设计并改变为构件图，依靠自动化程序来完成生产预算，实现预制构件。这个改变的过程是由传统建筑设计转向装配式施工设计的深化过程，叫做深化程序。2013年12月在东南大学召开的第十次江苏省科技论坛“建筑工业化与城乡可持续发展”分论坛上，江苏省住建厅王然良总工说：“7月份的时候我们专门去英国看了他们国家的工业化，每个建筑构件，包括装饰的每一盏灯，设计图上全有详细的设计，所以有了深化程序，我们的工业化才能进行。”［3］所以，在国内，我们缺少装配式住宅的深化程序。

此外，由于缺少深化程序，支撑深化程序实现的技术手段几乎没有。工业化住宅新型产品技术的研发是工业化住宅产品开发的特殊和必要阶段。基于我国目前建筑产业化技术人才和先进设备的欠缺，技术人员的培养和先进的工业化住宅技术的开发尤为重要。并且要实现设计图转化为构件图，构件图再转化为实际的住宅部品，这需要新型产品技术的研发做支撑，技术研发应由技术单位掌握。技术研发主要包含以下几点内容：

1.结构技术

装配式混凝土结构是目前工业化住宅主要的建筑结构形式。结构技术的关键是节点处理技术，目前的节点处理成本高、效果一般，待开发出成本适宜的、连接效果好的节点连接技术。装配式混凝土结构要超过现有规范的应用范围，所投入的研究成本是巨大的，且无法保证有良好的效果。现阶段装配式建筑技术路线应该是水平构件（梁、柱、楼板等）叠合、竖向构件（剪力墙等）现浇、外围护构件（外墙板）外挂的技术形式。

2.装配式施工技术

施工环节是最能体现建筑工业化技术优势的环节。钢筋混凝土结构的装配式施工技术主要是：施工信息化管理、大型预制构件的吊装、节点钢筋处理等关键技术。通用的施工设备与装配式施工的要求有差距，需要开发专用高精度、运动速度可调范围大的起重机和各类适用于不同类型预制件的吊运夹具；开发便于快速安装固定的预制件连接件和支撑设备；开发便于车辆运输快速安装固定的预制件固定设备；引入手持式电动设备方便工人现场的安装和拆卸作业。

3.预制构件生产技术(www.daowen.com)

预制构件生产技术是建筑工业化中的一个重要环节，利于形成产业，也是一个薄弱环节。企业太少，而且生产水平普遍低下，亟须开发操作简单、少用人工、质量稳定、产量较高，且价格适宜的、自主产权的新型生产设备。由于预制结构采用工厂中生产的模式，定制的标准化的生产设备、生产工艺可以保证构配件质量的稳定性和可靠性（图2－4）。

除了开发新型的生产设备，还要依据PC构件的生产方式及模具的加工原理按照生产要求进行模具设计。模具的设计包含模具的组成及配件的设计，对不同的部品所进行的模具设计也不同，如内外墙板模具设计、叠合板模具设计、楼梯模具设计等，模具的研发和生产技术也是关键活动之一。

4.住宅部品部件构造实验技术

由于采用了新型技术，需要对新技术进行构造实验。准确地把控部品、部件精度对住宅成品的品质和质量尤为重要。

在工业化住宅产品的建造过程中，对材料的选择和测试更加严格，生产的过程得到更有力的把控。有效控制产品的精度可以大幅度提高成品的质量。在现场，为了保证施工质量，施工人员会对材料和框架构件进行多种实验测试，如万科在对工业化住宅的探索和实践中，选择和测试了运用的新材料，其中包含了坍落度试验、外墙砖拉拔试验、现场压载试验等，试验证明了产品质量的可靠性。

工程设计阶段：由传统的施工设计转变为装配流程设计。工业化要求住宅部品快速运输到现场进行快速组装，像造汽车一样造房子的前提是要把传统的建筑施工图转化为住宅部品的装配建造图，形成专业化的工程设计。

图2－4　预制构件生产技术

图片来源：江苏绿色建筑博览会－江苏元大建筑科技有限公司装配式建筑混凝土预制构件手册

图2－5　梁板模架建造流程图

图片来源：张宏教授工作室

以江苏武进举办的第八届江苏省国际绿色建筑大会展出的揽青斋重型结构工业化住宅为例，该绿色建筑产品采用的是钢筋混凝土现浇法工业化建造及预制装配外墙构件，其梁板模架建造工程设计，以图示的方式展示其详细的建造流程，便于组件运输至现场后快速组装。梁板模架的建造流程为：①模架准备；②按照定位尺寸安装稳定架；③安装支撑定位杆；④调节定位杆，装配梁定型构件；⑤安装梁钢筋；⑥装配楼板定型构件；⑦安装楼板钢筋；⑧混凝土浇筑；⑨调节定位杆拆卸定型构件；⑩移动稳定架至周转场地；○1最终形成结构体（图2－5），这是由东南大学建筑学院建筑技术与科学研究所、东南大学工业化住宅与建筑工业研究所研发建造的。

小规模生产建造阶段：在该阶段中，最初加工与测试的单个散件与基础构件、构件与构件已装配在一起，并作为一个系统在工厂内接受测试。在小规模生产中，应生产较少数量的产品，测试新的或改进的生产过程保证投产能力。正是在这一阶段，整个系统中的产品设计、深化设计活动，以及工具与机具、部件、装配程序、工程师、操作员、产业工人都整合在了一起。

部品构造实验阶段：新产品的研发过程需要通过不断的实验，对新技术的概念和观点进行验证，新技术方能被采纳，目的是保证产品结构的稳固性。主要对预制件和预埋件的受力进行计算分析，然后取样品进行测试验证。

部品性能测试阶段：测试内容包含部品、材料防火性能测试，部品、材料保温及隔音性能测试，部品、材料防潮性能测试等。部品性能测试是对建筑部品子系统的部分物理测试的分析评估。

（三）构造实验阶段

住宅产品构造实验信息的反馈：对新技术、新产品的采用，在工厂进行实验并达到设计标准后再运往现场总装。设计中采用的新设计和新想法有时候在现实操作的过程中不一定能够按照最初设计想法实现，这是因为实际操作过程中有诸多不可预测的因素，例如实施进度、操作难度或是力学方面等。所以新的想法在实施前需要不断地实验证明可行性后才能运用到实际项目中。构造测试主要对预制构件的受力及预埋件的受力进行测试。

（四）工厂制造阶段

此阶段为相关部品生产和组装的工厂阶段。工业化制造在保证质量的基础上真正地实现投产，进入建筑零部件的制造阶段，价值流以物流为主。工厂根据研发阶段数据库分发的信息来进行标准件生产，通过查看组装示例文件来进行部件组装。

（五）吊装运输阶段

吊装运输阶段实现了现场装配的部品、部件的配送和吊运的过程，是实现工厂建造和现场装配的中间环节。

（六）现场总装阶段

机械化建造打破了传统建设项目湿作业的建造方式，变湿作业为干作业建造，不但节省了水资源，也改变了传统脏乱差的作业环境。工业化住宅装配的核心任务是对抵达现场的模块进行最后的总装，优化装配流程，改变原有串行的工作模式，提高工作效率，缩短工期。

（七）性能测试阶段

住宅产品性能测试信息的反馈：从系统的观点出发，目前我国建筑相关能耗已占总能耗的46.7%［4］。预计2030年建筑业产生的温室气体占全社会排放量的24%［5］。因此对新型的工业化住宅产品进行性能测试至关重要，通过性能测试得到的数据可以清晰地反映新技术下的能耗是否达标或对下一步更好地实现技术创新及性能改进提供具体的数据，对探求低能耗住宅产品全生命周期管理模式十分必要。

（八）产品交付使用

工业化住宅产品由业主组织验收合格后，出售给购买者。业主销售以成品或半成品销售为主，即房地产开发企业将竣工验收合格的商品房出售给购买者或将正在建设中的商品房预先出售给购买者，并由购买人支付定金或房款。