以第二代轻型结构住宅产品为例，这是铝合金结构产品的第二次实验，将模块组团式排列，产生开阔连续大空间，可作为组装式住宅或办公空间等用途。区别于传统的作品模式，作品模式下是缺乏有效的工厂制造环节的，此次铝合金房子可以看成线性的由研发到工厂再到工地的生产作业方式，是复杂的高层工业化住宅的生产作业方式，即实现工厂制造、组装现场装配的组装式住宅产品。可以看出，研发、工厂、现场三个环节既是相互独立又是高度协调的三角关系（图6－20）。其实，工业化组装式住宅的概念最先在日本提出，并实现产品的预制装配，最早的工业化组装住宅是1959年由大和住宅工业株式会社推出的。第1号是1959年销售的“小型住宅”工业化组装式住宅也叫预制装配式住宅，面积约为9.9m2和7.4m2，它是为院子中的简易书房而开发的，建筑所需时间只要3h。

图6－20　研发、工厂、现场三角关系

图片来源：作者自绘

从手工模式转变为工业化模式，是工业化住宅产品的典型特征，使其具有与工业产品的相似性和差异性。相比轮船、汽车工业产品，差异性表现在：工业化住宅产品不能脱离施工现场完全在工厂完成。同时建筑相比汽车、轮船尺寸巨大，需装配形成整体，且高层工业化住宅产品的使用主体不止一个，因此高层工业化住宅产品的研发、生产乃至运营维护修缮都要比工业产品复杂得多。

基于过程管理强调输入、过程处理和输出成果控制的实施思想，铝合金住宅产品集成模型节点包含五要素：功能框符、输入、输出、控制和机制，按照IDEF0功能模型从上至下、逐层分解的原则，得出部分装配系统的功能模型层次分解图（图6－21）。

我们对铝合金住宅产品进行了层级划分，根据模块功能的不同，分为基础模块、标准单元模块、装饰装修模块、内外功能体模块。依照7号标准单元体与8号标准单元体的装配顺序，建立了部分过程的IDEF0过程模型。模型分别设标准单元工厂装配、安装准备、货车进场、现场基脚安置、基础框架安装、7号标准单元体放置、8号标准单元体放置、安装紧线器和工装框架、拉紧8号标准单元体、货车离场、拼缝处理、内分隔体与内装模块、内／外功能体模块全过程中的活动或过程任务。此过程表示为A0图，A1、A2、A3……是对A0图中的模块的拆分分解（图6－22）。

控制包含了每一活动变换的条件或环境，即约束。铝合金住宅活动中的约束来源有设计要求文件、资源计划、装配计划。

机制是用以支撑活动所需的条件。铝合金住宅活动所需条件一般为设备、组织和技术。铝合金住宅产品的设备以机具为主，机具分为安装工具和工装机具。安装工具包括卷尺、全站仪、扭力扳手、铁锤、手电钻等工具，以辅助构件与连接件的组装，工装机具是为辅助装配现场或为产业工人操作而搭设的设备，包括脚手架、切割机、钢尺、滚刷等机具。组织可以具体到个人，铝合金住宅产品的全过程的组装是由产业工人和东南大学建筑技术与科学研究所的师生负责指导实施的，过程中的材料及模块主要由鑫霸铝业厂商提供装配。每一活动都对应具体的负责人、指导人员及产业工人人数，具体活动落实到个人。

装配过程信息集成为BIM，所有的装配活动实质是BIM虚拟建造的现实装配生产制造过程。BIM技术主要用于尖端作品模式，用以支持和指导实际的装配活动，即用以建造和管理的数字化方法，支持整个铝合金产品建造的集成管理环节，提高装配效率，减少风险。

数字化平台用以支持所需相关项目或相关技术、相关管理的知识、经验查询平台，也是组织间进行文件共享、协作交流的平台。

输入表示在铝合金住宅产品全过程中所产生的或活动所需的资源，在该过程中包括基本构件和连接件。每一层级的活动都可直接对应所需资源，利于资源优化管理。

输出表示执行工业化产品活动时产生的信息、服务或真实对象，同时会对其他活动产生信息反馈。此过程输出的费用信息包含材料费、工具租赁及购买费、人工费。其中人工费包含具体的人数和工时。费用信息集成生成清单列表，以控制全过程成本。输出的宝贵知识和经验存储于数据库。

图6－21　装配系统的功能模型层次分解图

图片来源：作者自绘

标准单元模块又分解为基座结构模块、主体单元结构模块、外围护体模块、内围护体模块和交通体模块（图6－23）。活动按照WBS的分解方法可以依次分解至最小单元，如主体单元模块可细分至铝合金立柱及角码的安装（图6－24）。

图6-22　A0标准单元现场拼装

图片来源：作者自绘

图6-23　A1标准单元工厂组装

图片来源：作者自绘

图6－24　标准单元模块的分解

图片来源：作者自摄（张宏教授工作室）

铝合金质轻、密度低，但强度接近或超过优质钢，具有很强的可塑性，可以制成各种所需型材，且耐腐蚀性好，可以作为理想的建筑材料、结构材料，在机械制造、航空工业领域已普遍使用，可以大大地减轻结构重量，便于运输。可以说，在可移动住宅产品轻型结构材料的选择中，铝合金是非常合适的有色金属结构材料，在第二代产品研发案例中，不仅采用标准铝型材作为构配件、基本构件，外墙板及内墙板也采用了标准规格铝型板材，内填充聚氨酯以改善铝型材导热性强的特性，同时简化装配方法，易于组合拼装。12个尺寸为6m×2.9m×3m的标准箱体连续水平组装仅在一天内完成全部装配工作，充分达到了敏捷生产的目标。

生产装配全过程分别在工厂和现场完成，以7号及8号两个标准单元体拼装为例，在运往现场总装前进行安装准备工作。首先2名工人检查内部墙板、地板安装可靠性，2名工人检查外部墙板、屋顶及吊装斜撑、胶条的连接可靠性，无质量问题后，清理单元体内垃圾，将外露型材擦拭干净，单元体整理完毕。为了辅助单元体吊装，增加必要的辅助组件。2名工人安装临时吊装斜撑，增加吊装辅助垫块，通过连接件与框架型材固定连接，另2名工人在单元拼接一侧胶粘20mm限位件（图6－25）。

标准单元的主体拼装在工厂完成后用货车运输至现场总装。因此，主体单元拼装完成时间、货车进场时间在进度计划中明确说明，以保证活动间的连续性，减少等待时间的浪费。货车进场将安装好吊装斜撑的标准单元吊装到货车上，依照产品深化设计文件说明安全运输产品，驶入现场。

基脚安置和基础框架的安装是在现场进行总装前的基础准备工作，与工厂标准单元拼装活动并行。基脚安装活动包括基脚放线和基脚调平，用曲尺、记号笔放线并将基脚安置就位，用全站仪和水平尺调平基脚（图6－26）。基脚安置完毕，首先在基脚上安装框架型材，在框架固定位置安装导轨，导轨上放置滑块，从导轨两侧用T形螺栓固定限位器在滑块边缘，等待7号标准单元体就位（图6－27）。

图6－25　A2安装准备

图片来源：作者自绘

图6－26　基脚与基础框架的安装

图片来源：作者自摄（张宏教授工作室）

7号标准单元体运输至现场后，关键活动是将单元体吊装放置就位，吊车吊具需调整吊带长度以保证单元平衡，起吊过程中4名产业工人观察单元四角垫块，保证垫块外边缘与基础框架边缘对齐，放置单元就位。主体垫块与滑轨上的槽钢链接，在辅助垫块上塞入防腐木楔，防止主体底部框架梁中部悬空于基础框架梁。随后的8号标准单元体与7号标准单元体放置操作方法相同。

图6－27　A5基础框架安装

图片来源：作者自绘

两单元放置后，安装紧线器组件，下方紧线器分别拴在两单元相邻吊装杆件上，上方索具用角码连接于吊装立柱上，再将紧线器两端分别系于索具与吊装杆上。两名产业工人试推单元体至上下缝隙均匀，同时拉紧上下紧线器至一单元框架紧贴另一侧框架上胶粘的20mm限位件，分别用T形螺栓将外墙面、屋顶、地板间连接件锁紧，即两单元连接固定完成。此后的10个单元体拼装都依此方法进行装配（图6－28）。

图6－28　两标准单元连接固定

图片来源：作者自摄（张宏教授工作室）

两侧各2名产业工人将吊装斜撑从两单元中拆除，以备循环使用，货车携带拆除的吊装辅助斜撑，返回工厂。

安装单元体外墙盖缝企口板，用T形螺栓将外墙企口板与立柱型材连接。内外墙侧各2名工人首先在连接件之间填入聚氨酯板，后在连接件位置填充发泡聚氨酯。屋顶内外侧各2名工人填充发泡聚氨酯，地板内侧2名工人填充发泡聚氨酯。内外墙板、屋顶内外侧各2名工人通过铆钉将盖缝板分别与企口板、檐口板相连。最后是内分隔体与内装模块、内外功能体模块的拼装，单元体的总装工作完毕。

A11、A12……将A1图中表示的模块再进行细分，对A1图表示的标准单元工厂组装模块进一步拆分分析，分解为基础结构模块、主体单元结构模块、外围护体模块、内围护体模块、交通体模块。

基座结构模块装配分解为安装准备、基础框架安装和入口框架安装三个活动。首先将6个基脚按照轴线距离2 900mm×2 960mm放置，6个基脚的托板调到同一水平高度。在调平的基脚上方放置铝合金长杆和短杆，用8个80角码连接形成基础框架，并堆放至工厂空地处，入口框架依照同样方式安装到位，堆放一起（图6－29）。(www.daowen.com)

图6－29　A11基座结构模块

图片来源：作者自绘

主体单元结构模块组装过程由安装准备、安装底部框架、安装立柱、安装顶部框架、安装临时支撑5个活动组成。按照4 000mm间距放置工字钢，调平水平面，将4根8080W－2铝型材组成2个顶部主梁。底部框架的安装是将2根8080W－2与工字钢垂直放置，2根80120－2与8080W－2连接，安装4个80角码连接型材，再放置中间短杆，即3根8080W－1放置到位并安装12个角码，再安装好4个垫块。在底部框架组装完成的基础上，放置4根80120－1铝合金立柱，8个80角码安装到位。顶部框架的装配方法与底部框架相似，先放置顶部主梁，角码安装完成后，放置端头和中间次梁，后放置辅助次梁，将角码安装到位，结构框架装配基本完成。为了减少吊装吊具对主体结构的影响，在主体结构上增加了临时支撑体系，需放置临时中柱，角码连接固定所有构件，放置斜支撑并安装斜撑连接件后，主体结构装配完毕（图6－30～图6－35）。

图6-30　A12主体单元结构模块

图片来源：作者自绘

图6－31　A121安装准备

图片来源：作者自绘

图6－32　A123安装立柱

图片来源：作者自绘

图6-33　122安装底部框架

图片来源：作者自绘

图6-34　A124安装顶部框架

图片来源：作者自绘

图6－35　A125安装临时支撑

图片来源：作者自绘

围护体模块包括外围护体模块和内围护体模块。外围护体模块依照功能划分为地板建造、外墙体建造、门窗建造、屋顶建造。铝型材无机保温板依次铺于底部框架之上，板间缝隙通过“7”形条填充，端头板通过L形连接件与底部梁连接。将木工板平铺于保温板之上。地板铺设完毕（图6－36）。

图6－36　外墙板外挂构造

图片来源：作者自摄（张宏教授工作室）

外墙体的建造先固定好外墙板龙骨，龙骨通过螺栓与立柱框架相连。外墙板包边铝片钻孔，通过螺钉连接卡扣，后通过卡扣将板挂至龙骨上，在墙板间填充耐候胶（图6－37）。

门窗建造先用螺钉将门窗框架与立柱型材固定，将玻璃装入框架内，安装玻璃固定件，用吸盘调整玻璃位置，使其在门窗框架内平整。通过玻璃胶将玻璃与玻璃固定件固定。

装配屋顶板，板间用胶枪填充耐候胶，通过双面胶将预制铝板与屋面板黏结，沿铝板边缘用耐候胶将铝板与屋面板间缝隙密实。

图6－37　铝型材无机保温板

图片来源：作者自摄（张宏教授工作室）

内围护体模块包括内天花聚氨酯建造和内墙体建造两个部分的活动。将聚氨酯板按照屋面图纸要求切割，将刷胶后的聚氨酯板填入屋顶梁80mm框架空腔内。再将聚氨酯板按照图纸要求切割，切割好的聚氨酯板平铺场地，刷防水胶，将聚氨酯板填充入框架80mm空腔内，在立柱上通过T形螺栓固定内墙板龙骨，内墙板包边铝片钻孔，通过螺钉连接卡扣，后通过卡扣将板挂至龙骨上。内围护体模块装配完毕。

内分隔体与内装模块组装包括装配内隔墙体、铺设复合木地板、安装天花、安装窗帘盒嵌板、安装门廊、安装木平台。4名工人在单元体就位后分别卸下斜撑并安装立柱，吊装结束后2名工人安装单元的内隔墙骨架，隔墙板安装完毕后清理地面，铺设垫层后，安装地板。

内饰天花的装配需要先安装窗帘盒嵌板，装完后再在骨架已装配好的基础上安装天花板。

门廊的安装基于平台基脚固定型材，再将门廊立柱与平台固定，在立柱上安装屋顶型材。

2名工人将木龙骨与铝合金型材固定，通过连接件将第二层龙骨与第一层龙骨连接，将防腐木固定在龙骨上。内分隔体与内装模块装配完毕（图6－38）。

IDEF0输出的除了产品、知识经验外，还要输出重要的造价统计清单。通过IDEF0模型帮助我们清晰地了解每一活动的资源输入情况、机具使用情况和劳动力分配情况，最终得到我们所需的每项造价的统计清单列表（表6－5）。

造价总表由两个部分组成：生产场地准备阶段和产品实施阶段的造价表。在该案例中，生产场地准备阶段主要任务是为工厂组装产品各模块搭建临时工棚，工棚由脚手架和防雨布搭建而成，相应的型号、尺寸、数量、单价、总价、生产厂家、采购时间、进场时间、加工内容根据工棚具体产品信息键入表格。

产品实施阶段主要内容为产品组件等相关信息，产品组件信息的正确与否直接关系到成本控制与产品组件采购计划等。其次是产品组件组装所需的机具，部品从工厂运输至现场所需的起重、运输相关设备，以及根据活动所分配劳动力的统计，这些都将组成整个装配过程的成本清单列表。

产品组件造价等相关信息与传统的建筑项目分类方法有所区别，在铝合金住宅产品WBS体系基础上，产品组件造价的相关信息也是根据产品模块的分类来统计材料、构配件等造价信息的，在该表格中划分为四个组成部分，即地基、基座、主体和内外功能体。所有都统计至最小不可再分的组件及连接件。表单元分类至标准构配件、具体工具工装需求，对应需求标明各部件所属工位及所属部件，并包含相应的数量、单价及总价，标明外购、自制或购入加工等采购方式以及产品和工器具的制作方式、采购需求日期、构配件等进场时间等，以利于造价统计、进度安排等管理。

图6-38　A12内分隔体与内装装配表

图片来源：作者自绘

表6－5　统计清单列表

续表6－5