经过一段时间的酝酿，创新的步伐在20世纪70年代又一次加快了，这次的创新借鉴了早先建筑师在工业化制造领域尝试的经验以及其他制造业的发明在建筑实践中的应用。虽然出发点各异，但加紧与制造业的合作是诸多建筑师改变的共同点，建筑师开始有意识地整合下游的生产力量为更具说服力的建筑创作提供技术支撑。

日本的新陈代谢派（metabolism）在著名建筑师丹下健三的影响下，开始与新的工业化生产技术结合，致力于城市与建筑的动态研究。丹下健三在1959年这样说道：“在向现实的挑战中，我们必须准备要为一个正在来临的时代而斗争，这个时代必须以新型的工业革命为特征，……在不久的将来，第二次工业技术革命（即信息革命）将改变整个社会。”在信息化技术还未普及的当时，丹下健三的观点是有相当的前瞻性的。新陈代谢派对信息化社会特征的把握并不是非常准确，而诸多新陈代谢派的实践也没有对社会问题做出相应正确的对策。尽管并没有显著的成果，但强调与工业化技术应用相结合的发展方向却并无偏颇，他们的努力为日本现代建筑的发展提供了正确的思想基础和人才储备。

在这些零星的实验中，一些案例至今依然具有相当的典型性，它们为之后的建筑师在更广阔的领域内寻求与制造商合作，以及打破传统的层级限制，迈入整体的设计、生产建造流程提供了较高的参考价值。由黑川纪章设计的东京中银舱体大厦就是一个典型的案例，和普鲁维的法国公众之家一样，建筑的形式完全由产品本身的品质所决定，它与当时依然盛行的通过折中风格重塑建筑文化价值的后现代主义以及基于分离原则的“国际式”建筑毫无关系，每一个填充在整体框架中的舱体单元都立场鲜明地表明了自己的态度——它们是高度集成的工业化制造技术的产物（图5－27）。

图5－27　中银舱体大厦高度集成的舱体单元以及特殊的窗户构造设计，1972

资料来源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog＿804cd99701016mym.html；现代建筑细部集成－2，p288

建筑师在这个独特的设计中摒弃了之前通常的对预制单元的偏见，通过与集装箱制造厂商的合作赋予了每一个单元一定品质的生活空间：用高强度塑料预制而完成封闭的舱体单元，舱体内预先安装了浴室、厨房、家具等一应俱全的设施。虽然每个舱体都不大，但是建筑师还是精心设计了舱体内每一个部件。例如在圆形窗户的设计中（图5－27），设计者为了实现室内光线的可调节性，利用合成纸材料设计了可折叠的百叶，通过固定于窗户中心玻璃上的环轴自由开闭。分散的个体被统一在牢固的框架结构之内，规整又稍有变化的堆叠让零散的局部组成了有个性的整体，充分回应了在高密度城市中心节约用地的原则和一定济经成本控制的需求。模块化的装配建造设计还赋予这个建筑额外的好处，那就是建筑的每一个组成部分都是可以更新的，这也符合新陈代谢派的设计理念。

这个看似简单像搭积木一样的建造形式充分体现了制造业深度结合的优势：将复杂的生产过程交给工厂，留出更多的时间用于创造性的建造设计。当零部件生产高度集成化之后，建筑师就不能只是作为顾问的身份而必须是以研究与开发的统筹者来控制整个设计过程，传统的设计（design）—承包（bid）—建造（build）模式就变成了设计—建造（DB）模式［32］，去除了承包商的中间环节，或者说以建筑设计团队为总领的承包商方式精简了设计与建造的流程，设计的思想亦可以更早地介入工厂生产环节，这样更有利于改进和协调施工建造，从而更好地控制建造的成本与质量（图5－28）。这与普鲁维所倡导的“工人参与”机制有着很高的相似度，不过对于更复杂的工程而言，这种流程的组织也更为严密。中银舱体大厦的设计与建造已经初步展现了这种新型流程设计的先进性，但将这个新模式的潜力发挥到极致的要数高技派的代表人物诺曼·福斯特。

虽然不能确定福斯特合作事务所（Foster Associates）设计完成的香港汇丰银行项目（1986）是否为最早在复杂形体的建造实践中采用DB模式的案例，但可以肯定的是，这个项目是采用DB模式中最成功的案例之一。在福斯特早期的建筑实践中，他们与其他大多数事务所类似，也限于对现有的工业化成果的利用之中。而在香港汇丰银行的项目，事务所采用了一套全新的设计与建造的方法——几乎所有的零部件都由事务所设计，并和相关厂商的设计与生产人员密切合作，使得所有的部件都经历了从样品测试到成品制造的完整过程［33］。建筑师团队与生产部门毫无隔阂地通力合作使得工程进展中遇到的复杂问题得以迅速找到最优解决方案，而不是以通常在开放系统中建筑师向产品工程师妥协的方法去回避问题。在这个特殊的钢悬挂桁架结构工程中，结构杆件、束柱、悬挂杆、交叉桁架等不同类型的杆件都需要防火覆层和免维护表面；出于结构稳定的考虑，随着楼层升高和竖向荷载的减小，杆件的结构截面也在相应减小，由此产生了成千上万形式各异、大小不一的维护面板。数量巨大，形式复杂的铝板不仅对设计提出了苛刻的精度要求，更不要说制造的难度了。

为了更效率地解决上述问题，建筑设计团队迅速开始对现有的工具进行了重大改进，为此，一家专业的美国公司Couples被选中进行这项工作，包括了计算机控制的可变冲压机以及许多焊接机器人［34］。虽然前期耗资巨大，但工程的收益也是显著的：不仅节省了大量绘图的劳动力和传统冲压机重新调试的时间，也避免了组装中的焊接变形。在人工越来越昂贵的未来，节省绘图时间和采用机器人代替人工进行生产都将为建造节约大量成本。尽管为特殊生产的机器付出了高额成本，但由于可变性机器固有的灵活性，最初的采购成本无需通过传统的大量重复性生产来补偿，而可以通过类似项目的再生产和更广泛的应用来分期偿还（图5－29）。

图5－28　建筑工业发达的国家从20世纪80年代至本世纪初，设计、生产、建造模式已经发生了明显变化

资料来源：Ryan E Smith.Prefab Architecture：A Guide to Modular Design and Construction［M］.John Wiley ＆ Sons，Inc，2010：54

图5－29　设计、研发、测试、生产、建造的流程整合设计高质量地完成了汇丰银行复杂的零部件生产制造

资料来源：Chris Abel.Architecture and Identity：Responses to Cultural and Technological Change［M］.2nd ed.New York：Architectural Press，2000：40－43，作者编辑

灵巧的工具为这个特殊项目的零部件制造提供了高效的生产途径，更重要的是在流程得到整合后，由协同工作形成的“快速跟进”（fast track）的施工计划使得工程整体效率提升（图5－30）。克里斯·亚伯认为这个项目的重要意义不仅在于它包含了当时计算机化机器生产在单体建筑中的最大应用，更在于福斯特及其设计小组所用的设计方法和这些特殊工具之间的独特关系：“现在，我们有了格罗皮乌斯曾经提到过的只有在当今我们掌握新的技术条件后才可能实现的手工业和工业化统一的第一个实例。值得强调的是，这个案例研究的全部内容包括了建筑师和工业密切合作，设计、测试、生产以及组装不计其数的各种建筑零部件，并且这些部件只应用于这个唯一的项目中，在这个过程中，还使用了大量全自动化的、灵活的生产工具。所有这些内容的总和就是大规模的工艺技术，它完全颠覆了曾经固有现代主义运动教条的、使建筑师脱离他们所依赖的建筑工业化工具和产品的工业化发展方式。”［35］

图5－30　并行的流程使得各部门间可以协同工作，快速推进关键技术的创新，提升工程整体效率

资料来源：自绘

除了全面与工艺技术相结合，这个被克里斯·亚伯视为后工业化（信息化）时代的重要代表充分展现了一种并行的流程整合设计方法。在传统线性的建筑设计流程中，设计决策的权利和责任大多是自上而下、分层划分的；而建筑产品生产制造以及建造的过程也是分层的，但顺序恰巧和设计是相反的，是自下而上的。随着设计与生产部门的无缝衔接，在计算机化的信息交互工具的帮助下，通过虚拟的、可视化的即时交互技术，一种新的流程已经建立，不管是设计还是建造都不再需要遵循固定的形式，设计不必完全是自上而下，建造也不必自下而上。设计与建造可以根据实际需要解决的问题并行交叉进行，分模块和集成化设计将取代原有的流水线作业模式［36］。相比较前者垂直的单线结构，后者更多的是一种水平的多线结构。传统的垂直串行流程限制了信息从雇主到建筑师和承包商、建筑师到工程师和承包商以及承包商到制造商之间的传递，而水平的并行流程清除了设计团队与制造团队之间的交流障碍，也使得利益相关者的信息交流更直接（图5－31）。

图5－31　并行的流程促进了不同领域与专业之间更广泛的合作

资料来源：Ryan E Smith.Prefab Architecture：A Guide to Modular Design and Construction［M］.John Wiley ＆ Sons，Inc，2010：59(www.daowen.com)

这种已经在制造业领域成熟的并行设计流程逐渐改变了建筑产业模式，建筑师将一个完整的建筑分解成连续的、具有较大体量的组件或模块，在不同的地方、不同的企业进行生产和加工，直到现场安装的末端，所有的组件才会装配成为一个整体。为了实现同步生产，设计团队与生产团队从方案的初始就汇聚在一起，研究和开发每个不同的模块。在这种方式下，每个组块都是独立设计和生产的，但是连接的接口是统一的。设计团队的合作方式不再是单一的从设计到结构再到设备的单线联系，而是结构工程师与设备工程师与建筑师从方案的可行性研究开始，一起深化方案，保证来自各方面的新颖见解能够成为设计优化的综合推进因素，并通过和材料学家、产品工程师的及时沟通迅速进入样品开发阶段，使得需要特殊定制的产品可以随着方案的进行快速跟进。当方案趋于成熟的同时，也是产品可以进入量产的阶段（图5－32）。并行的流程解决了滞后的产品研发所造成的成本与时间的耗费问题，也提高了建筑技术创新的积极性。

图5－32　整合流程将更多的时间和耗费集中于更需要创新的产品设计研发阶段，并大大减少了建造阶段的耗费

资料来源：Ryan E Smith.Prefab Architecture：A Guide to Modular Design and Construction［M］.John Wiley ＆ Sons，Inc，2010：58，作者编辑

19世纪末至20世纪初，众多成功的案例表明，当建筑的建造过程越来越靠近制造业的时候，建筑师与生产制造端的密切配合非但不会削弱建筑师对总体设计的控制，反而会促进建筑工程的质量和原创性的进步。过去，主持建筑师通过同时控制建筑材料、产品和建造方法来实现对建造过程的控制；而现在，虽然无法回到集所有职能于一身的时代，建筑师在坚守基于功能和场地条件进行的建筑构思等核心领域之外，通过在产品材料、工艺、组装等领域的延伸，依然可以推动建筑科学的几大衍生学科（施工、产品制造和材料科学）的集成。

在这方面，伦佐·皮亚诺工作室的近年来成就在同行中是出类拔萃的，这一切都与皮亚诺在工作中善于整合内部和外部的资源有着很大关系［37］。皮亚诺这样说过：“如果建筑师不能够倾听别人的意见并试图理解他们的话，那么他就只能是一个沽名钓誉和狂妄自大的创造者，这与建筑师真正应该做的工作相去甚远……建筑师必须同时也是一名工匠。当然，这名工匠的工具是多种多样的，在今天的形式下也应该包括电脑、实验性模型、数学分析等，但是真正关键的问题还是工艺，也就是一种得心应手的能力。从构思到图纸，从图纸到实验，从实验到建造，再从建造返回构思本身，这是一个循环往复的过程。在我看来，这一过程对于创造性设计是至关重要的。不幸的是，许多人往往习惯各自为政……团队工作是创造性产品的基础，它要求聆听他人的意见和参与对话的能力。”［38］

当建筑师转变为产品流程设计师，实现对建造全过程流程的整合时，每个环节都会受益匪浅，并将最终提高建筑的各方面品质。比如建筑师在材料选择、产品工艺设计方面与产品工程师的合作将使得从目的出发的产品性能与功能设计更好地融入形式设计，实现技术向艺术的转变。例如皮亚诺通过铸造技术赋予曼尼尔（Menil）艺术收藏馆19世纪工程中经典的结构特点和表现形式，这种技术在20世纪后几乎没有被应用，直到在蓬皮杜艺术中心设计中才得以复苏。这些精美雅致的顶棚铸造零件和桁架形式是标准滚动断面无法做到的，铸造零件完美的有机形式是在对展厅光线、气流等综合问题考虑基础上与汽车工业中铸铁技术相结合的产物。球墨铸铁被用来制造12m长的桁架，由于是通过铸造而成，构件具有雕塑般的张力（图5－33）。桁架被铸成一系列单独的三角形，与带螺栓的半套筒固定在一起，桁架的外形和金属板类似，整个桁架看上去像放大的骨头断面。“叶片”的原始概念是作为充当桁架的斜支座，为了获得精确的光照，构件的形式在物理模型、太阳能机械和计算机模型等方面进行了多方面的测试和修正（图5－34）。除了光照的控制，叶片还要具有有利于保持馆内稳定温度的功能，它们的水平顶面通过玻璃把热量反射回去。同时当向下的热辐射降到最低时，叶片还在热空气下方形成一个保护层，使得空气在通过地板进入顶棚处时可以稳定下来［39］。

从上述案例中可以看出，从设计—建造—设计（DBD）到设计—建造（DB）模式的转变，虽然前期的研发时间加长了，但协同工作并没有增加总的设计时间，相反，由于之前周详的考虑，大大减少了建造期间可能出现的问题，最终节约了成本。不同专业领域的跨界合作，使得建筑师可以集各家所长，系统地将结构、性能与形式设计结合起来，全面提高了建筑的品质。

图5－33　曼尼尔艺术收藏馆中特殊的顶棚构造设计与构件制造

资料来源：［美］彼得·布坎南.伦佐·皮亚诺建筑工作室作品集［M］.张华，译.北京：机械工业出版社，2002：150，151，152，作者编辑

图5－34　根据光线与温度控制需求设计的“叶片”构造形式以及实验修正：并行的流程保证了研发工作的快速推进

资料来源：［美］彼得·布坎南.伦佐·皮亚诺建筑工作室作品集［M］.张华，译.北京：机械工业出版社，2002：150，151，152，作者编辑

对建造过程的整合不仅为建筑师提供了多元的构造技术途径，还促使产品工程师将零散的建筑材料变为集成化的组件，为降低选择困难和减少连接接口提供了便利。通常产品工程师会研发一些建筑产品，并由公司负责生产和销售。建筑构造协会（Construction Specification Institute，CSI）就是对这些新研发的产品进行分类的组织，他们一般按照方便查找的原则对信息和知识进行整理［40］。但一般的分类方法并不符合真实情况，因为分类结构将产品分为成百上千种互相独立、彼此竞争的产品，设计者为解决一个问题需要在不计其数的解决方案中搜寻，效率低下并且没有明确的针对性。而所有的创新也只是建立在单体的产品或材料上，不同产品之间的接口创新无法得到体现。于是，在统一的整合流程中，产品工程师获得一项新的、至关重要的任务，就是开发集成化的组件，这些组件将集成原来彼此分离的材料和功能类别。

承包商在长时间内仅仅扮演着产品采购代理人的角色，很少有承包商真正承担施工任务，他们采购各项分包工程的零部件，然后按照合同监督施工单位完成建设。而事实上，由不同层级的多个分包商将建筑产品的组装工艺分割得支离破碎，19世纪形成的传统的制作工艺依然占据了大量的施工进程，一个一个分散零件的组装不仅耗时、耗力，还在建造过程对环境造成了破坏，不利于建筑的可持续发展。集约型的建筑产业发展趋势，需要一种新型的承包商，它介于建筑师与产品工程师之间，作为最终的集成者与组装者，承包商应当尽可能多地采用工厂化生产的产品，开发集成化组件的装配生产线，从而减少现场组装的工作量，来达到减少生产成本和时间的目的（图5－35）。

图5－35　从零碎的现场安装到整体的模块装配，建筑师以及产品工程师开始用更整体的思考方式进行建造设计

资料来源：Stephen Kieran，James Timberlake.Refabricating Architecture［M］.New York：McGraw－Hill Press，2004：58

在重新整合的、并行的协同设计中，信息的建立与传递无疑是关键的，在传统流程中通过“破碎化”的二维信息进行的交流不仅欠缺精度，发现问题和解决问题的效率也不高。比如当一个零部件被发现有问题需要修改时，所有关于这个零部件的平面、立面、剖面乃至细部大样都要修改，同时这个修改如果牵扯到其他相关专业，工作的内容就会更加繁琐。这大大增加了图纸的审阅工作量，也影响了信息交互的流畅性。如今，我们已经拥有了能够完整描述信息和瞬时传送信息的工具，通过它们，不仅团队之间的交流可以更加快捷、准确，还使得跨地域的生产协作可以顺利进行，例如在不同地方生产的零部件，大到整个单元结构，小到一个螺钉，都可以用一张完整的信息表格描述完整的零部件的属性特征和安装步骤，生产和建造环节得到了有效控制，而所有信息的基础就是建筑模型（图5－36）。不过这个模型并不是通常作为结果呈现的物理或者效果模型，而是包含了所有建造组成的建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）。

图5－36－a　在新的封闭系统中建筑师转变为流程设计师重新控制建筑产品设计、生产和建造的全过程