理论教育 机器制造:工厂化生产的发展演变

机器制造:工厂化生产的发展演变

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:但就建筑单品部件而言,工厂化批量生产的方式很早就出现了。这些工作由不同的工人通过功能单一的机械设备完成,比如折弯机、切割机、雕刻机等,机器之间并没有联系,整个生产过程也没有完整的流水线,而是通过人工的方式进行传递。

机器制造:工厂化生产的发展演变

几乎整个20世纪,各种致力于场外预制的理论基础或者实践基础都是产品的同一性汽车流水线的T模式就是在对产品的大批量需求下应运而生的,它坚定地持续着重复生产的模式。勒·柯布西耶感受到了这种思想的力量,并积极地在建筑领域推行它。柯布西耶相信,“当世界上的万千事物蜕变成若干‘物体类型’时,不仅整个世界将变得更加美丽、更有力量,而且这些‘物体’类型也将以更高的质量、更低的价格出现在社会大众面前,人们能够从更广泛的途径中获得设计优良的生活用品,无论这些用品是汽车还是建筑”[11]

而事实上,真正迫使建筑师寻求新的生产方法的原因并不是工业化革命本身,而是城市现代化进程的内在需求。如果说过去一个主持工程的都料匠(掌握尺寸的大木匠)可以不依靠施工图纸,仍能总领工程的主要做法和规格:在掌握尺寸的匠人统一指挥下,在现场按规定要求分派任务。屋架结构现场放样、定尺寸,构造大样的尺寸直接画在墙壁或地面上,按尺寸截料……[12]那么,在建筑构成的复杂性以几何倍速度增加的现代,全部在现场完成构件的生产与建造显然是不现实的了。20世纪初,伴随经济发展而兴起的商业建筑与工业建筑需要大量、快速的产品生产制造模式。

如果将建筑作为一个终端产品来看,就像克里斯·亚伯所说的,建筑产品的生产方式相比较其他制造业是滞后的。1913年,亨利·福特首创了汽车制造的流水线生产福特T形车(图3-9),大大解决了汽车制造的成本,让汽车变得平民化;建筑的整体流水线生产直到20世纪后半叶才出现在某些特定类型的建筑中。但就建筑单品部件而言,工厂化批量生产的方式很早就出现了。1854年,柏林制造商卡尔·施利克森(Carl Schlikeysen)发明了挤压机,像虫一样的压头和可替换的模具是其基本组成。通过挤压机,预先混合好的黏土被挤出并被金属丝切成块。砖的制造过程由此可以变成一个从材料准备到塑形再到煅烧的连续过程,每一步都可以控制、调节,就如同汽车制造的流水线一样实现了可控的自动化生产。几年后,1858年,同样来自柏林的弗雷德里希·霍夫曼(Friedrich Hoffmam)发明了连续的环形砖窑,可以更快、更经济地完成砖的烧制,并可以连续工作几十年,因此也得以“效率窑”的美名。这些发明将砖的生产能力提高了近5倍。十年后,隧道窑的发明问世继续将同等砖厂的生产效率提升了12倍[13]

图3-9 汽车与建筑产品早期的工厂化批量生产

资料来源:Chris Abel.Architecture and Identity:Responses to Cultural and Technological Change[M].2nd ed.New York:Architectural Press,2000:4;Edward Allen,Joseph Iano.Fundamentals of Building Construction[M].Toronto:John Wiley & Sons,Inc,2009:306,307

批量生产(mass production)是工业化早期最先采用的一种大量性生产方式,它的显著特点是将需要加工的产品零件在整个生产流程中始终被固定在流水线上,并被自动地在一道道加工环节之间传送。这种流水线生产模式的主干即自动化的加工机器,它替代了传统的手工,可以高效率地进行重复性生产,并且不需要休息,也很少出错。从最早的砖,逐渐到结构柱、梁、楼板,再到门窗乃至每一个细微的连接构件,建筑业发展出了丰富的产品生产流水线。尤其随着层叠建造技术的发展,更多的围护体产品迅速地涌现出来,其中不仅包括了玻璃、金属面板、石材饰面等单一功能产品,还涵盖了集保温、隔热、装饰等多功能一体的复合产品。例如在复合铝板产品的生产流水线中(图3-10),经过铝板自动折边、发泡机自动填充发泡剂、自动敷设铝箔底面、自动裁剪等一系列工序后,工人只需要在生产流水线的末端检验裁剪整齐的复合保温板的表观质量后,就可以将成品保温板送入仓库储存。曾经的墙体平整、涂抹保温砂浆(粘贴保温材料)和饰面工程都被压缩在了60m的流水线中,而负责一系列复杂的工作的“工人”是铝板折弯机、标准PU发泡机和自动裁剪机。在这套机器的配合下,误差在3mm以内的复合保温板产品年产量可以达到125万m2

图3-10 安徽罗宝节能科技有限公司的复合保温板智能的流水线(www.daowen.com)

资料来源:自摄

虽然单品构件的生产效率的提升是显著的,但由于批量生产的类型是有限的,对于有着高度定制化需求的建筑,单一的生产线满足不了多样的建造需求。为了实现产品的多元性,又形成了另一种生产方式——批次生产(batch production)。批次生产可以实现多种类型零件的生产,但数量是有限的,这一过程通常需要大量手工操作的简单机器,每一个步骤都是独立的、不连续的操作,零件通过手工的方式在不同的机械之间传递。如果说批量生产适用于一些通用的标准产品,那么批次生产则可以实现更多元的定制产品。例如铝单板通过剪板、折弯、焊接、打磨、检验、前处理、上挂、喷涂等不同工序的处理之后,就可以形成形式多样的饰面产品。这些工作由不同的工人通过功能单一的机械设备完成,比如折弯机、切割机、雕刻机等,机器之间并没有联系,整个生产过程也没有完整的流水线,而是通过人工的方式进行传递(图3-11)。

图3-11 在铝板产品生产过程中所体现的人工与机器结合的批次生产方式

资料来源:自摄

批量生产与批次生产相结合的工业化生产模式不仅在建筑产业,在其他制造领域也持续了相当长的时间,即便是现在,这两种方式依然是众多工业生产部门所依赖的生产标准。随着20世纪60年代后以计算机发明为标志的信息化革命的到来,全球进入了一个知识爆炸的时期,自然科学领域产生了质的飞跃,科学发展突破了单一领域的发展模式,开始迅速地进入广泛的交叉领域综合研究中,建筑领域也同样如此。建筑师在被固有的国际式风格束缚多年后渴望多元的选择,渴望表达,渴望彰显个性,这种强烈的愿望在与不同的科学领域交叉中形成了多元的现代建筑理论:文脉主义、隐喻主义、建筑符号学、建筑现象学、建筑心理学环境心理学等等。面对快速变化和高度多样化的需求,产品的批量需求变得越来越小。同样显而易见的是,批次生产的方式,由于其缓慢的低产出也无法适应这一要求。工业化发展在这个时候到了一个瓶颈期,不过信息化技术的发展既带来了新的市场需求,也促进了一种新的产品生产模式的产生——批量定制,可以同时满足大量生产和多样化需求的生产方式。

然而,在汽车、电子等制造领域开始积极变革的时候,绝大多数的建筑师还没有意识到这一点,当他们发现新的形式无法通过现有的工业化生产技术实现时,他们最通常的做法是回归手工艺。这也正是克里斯·亚伯指出的建筑工业发展所面临的问题。而斯蒂芬·基兰与詹姆斯·廷伯莱克则更深刻地指出了落后的生产方式给建筑产品发展带来的危害:“为什么我们总是看见建造成本上涨的速度超过国民平均生活水平增长的速度?为什么我们必须始终在建造成本的边界条件约束下做出设计决策,而这种决策总会导致产品的可选性余地减少、用户的定制程度降低、标准化构件数量的增加以及建筑质量的下降?为什么当我们面临工程竣工验收阶段众多的质量问题时,唯一的解决办法依然是无止尽的书面交流和时间消耗?”[14]

基兰与廷伯莱克的问题已经在其他制造领域通过批量定制的方式得到解决,而建筑工业的批量定制却发展迟缓。直到20世纪后期,一些建筑师以及建筑产品制造企业才开始实践这种新的生产理念。批量定制平衡了批量生产的教条与手工艺的低效、高耗费的缺点,将两者的优点结合在一起,为未来建筑工业化发展带来了显著的、实质性的变化。

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