笔记《从项目管理的角度看模块化建筑及其潜在优势和制约因素1gogo体育

　　gogo体育是加泰罗尼亚唯一一所教授土木工程的中心。其主要目标是培养具有扎实的科学培训和强大的管理技能的土木、海事和环境工程方面的高素质专业人才。巴塞罗那土木工程学院的学生能够应对复杂的挑战并适应不断变化的商业和社会环境，为其可持续发展做出贡献。

　　在土木工程领域，学校是欧洲最负盛名的中心之一，基于教学质量和高水平研究活动的卓越性。另一方面，学校有一个由专业团队组成的行政部门，其主要任务是提供最优质的服务。

　　本文是该学校“结构与建筑工程”专业2020年的一篇硕士毕业论文。让我们看一下西班牙的工程硕士论文大概什么水平~

　　结构与建筑工程硕士提供结构工程和建筑方面的扎实教育。学习计划允许 3 条路线：结构分析、技术或结构和施工。因此，它侧重于结构分析和设计、施工过程、项目和工程的有效管理、其环境和社会经济影响以及可持续性。硕士授予建筑和土木结构的设计和施工技能，成为一名高素质的专业人士，并有科学的基础继续攻读博士学位。

　　在过去的一个世纪里，与其他行业相比，建筑业的生产率很低。为了解决这一问题，引入了建筑工业化的概念，模块化建筑是其发展历史不短的方法之一。但是，在过去十年中，它的性质已经改变，作为永久性用途使用寿命更长。

　　本研究的目的在于从项目管理的角度识别模块化建筑行业可能的优势，并调查与之相关的常见挑战，并试图找到适当的解决方案。本研究的方法是定量和定性相结合的基础上的方法。

　　使用多准则决策软件(MIVES)来衡量优势的功能及其对最终决策的影响，使用三种模块化方案(钢、木材和混凝土)或传统的钢筋混凝土方法来建造住宅项目。结果表明，尽管在两个环境标准(二氧化碳排放量和施工期间使用的隐含能源)中很少有糟糕的表现，总的来说，所有三个模块化替代方案在每一个要求中都克服了传统的选择，预制木材模块化方法成为最可持续的替代方案。这一结果证实了模块化施工优势的积极作用，并显示出其优于常规施工的特性。

　　此外，我们还向模块化玩家发送了一份定性在线调查表格，以确认所确定的好处，讨论常见的挑战，并接收解决这些问题的建议和解决方案。回应从5家公司收集了平均20年的模块化建设经验，说明优势可以在实际项目中实现，以及文献回顾和研究案例的决策过程确定。

　　另一方面，仍然存在一些没有解决的挑战，如项目参与者之间缺乏合作伙伴关系、使用自动化时由于本地编码而产生的冲突、对市场的错误认识等。

　　可能的解决方案包括为模块化产品创建一个国际代码，在公共/市场上宣传模块化方法的潜在优势，更新合同条件，最重要的是改善科学研究人员和非现场行业之间的合作，以激励和提供研究人员更多的真实数据，以防止假设的对比，找到更创新的解决方案。

　　在过去的60年里，与其他行业相比，建筑业的生产率较低。研究人员建议，通过应用生产技术和设计标准化产品，在非现场工厂建造，以提高建筑性能。通过对非现场方法的搜索，模块化施工被发现，与传统施工方法相比，它具有更高的可持续性和生产力。

　　这些研究的动机之一是研究模块化结构的优势，以证明模块化结构优于传统方法，并作为生产力问题的合理解决方案。然而，关于该方法的受益对象存在各种各样的意见和争论，因此决定从施工管理的角度对其进行更深入的分析，甚至联系行业进行专业确认。

　　本研究的另一个动机是促进模块化建筑的发展，通过发现模块化建筑行业的挑战，找到阻碍其发展的原因，并找到可能的解决方案，以帮助增长。

　　在过去的二十年中，与其他创新方法相比，很少有研究关注这一主题，分析该方法在经济、环境和功能方面的优势，并在可能的情况下与传统施工方法进行比较。麦肯锡公司2019年报告概述了其潜在优势、挑战及其在施工过程中提高生产率的能力，同时通过比较模块化和传统方法在项目进度、预算和环境性能方面的好处，最后揭示了行业增长的障碍，并提出了改进的可能解决方案。此外，还有许多文章通过对排放、废物生成和消耗初级资源等进行生命周期评估(LCA)分析，关注模块化建筑的环境性能(Mohammad Kamali和Kasun Hewage等人，2016)。

　　本研究的重要性在于通过完成研究目标来解决上述问题，这些目标通过两种方法来实现，即定性和定量:

　　在研究过程中发现了几个障碍，对方法和输入数据产生了显著影响。以下是一些例子:

　　由于学科的新颖性或缺乏重点，参考文献的数量不足以涵盖研究的所有维度，因此很少使用估计、假设(最后的结果证明)和专家顾问来提供必要的信息。此外，许多科学报告和文章是在该研究得出结论的几个月甚至几天前发表的，因此决定立即使用该研究来提高研究的可靠性。

　　有些创新公司由于其隐私政策和对创新的保护，不能按要求提供有关其项目的必要数据，即使是用于学术用途。

　　另一方面，在某些情况下，科学论文受到保护，没有开放获取，甚至没有教育访问许可，因为作者的请求被拒绝了。

　　在研究期间发生的不可预测的挑战之一是对世界产生负面影响的病毒大流行，这项研究也不例外。取消了现场项目、非现场工厂参观、行业专家采访等。许多地区全面关闭，包括办公室、工厂等，这导致在线调查表格的参与也减少了。因此，我们决定选择5个最合适的参与者来进行分析，而不是计划中的大量结果。

　　第二章:技术现状，解释生产力问题，历史，模块化建设的类型和阶段，以及关于利益和挑战的文献综述

　　几十年来，建筑业在生产率方面远远落后于其他行业。该行业的创新参与者已经进行了尝试，但差异仍然太大，需要改进的要求。在过去20年里，全球建筑业的劳动生产率平均每年增长1%，而全球经济和制造业的增长率分别为2.8%和3.6%。如果建设产业的生产效率能够赶上整体经济，每年将增加1.6万亿美元的附加价值。(麦肯锡,2019)

　　可以说，建筑业是整体经济的重点行业之一。建筑业通常占西方经济体国内生产总值(GDP)的8- 10% (McGeorge & Palmer, 2002)。因此，只有10%的建筑性能改善就可以代表2.5%的GDP增长(McGeorge & Palmer, 2002)。因此，毫无疑问，提高建筑业的生产率将对整体经济做出积极的贡献。

　　英国存在生产率问题，而建筑业的生产率增长速度比其他任何行业都要慢。简单地说，生产力就是一个人在一段时间内生产的东西(无论是商品还是服务)的数量。英国的生产率低于2008年，而建筑业在过去20年里也没有看到任何显著的生产率增长。(图2.2)

　　并不是所有地区都在以同样的速度挣扎，原因将进一步讨论，这可能是监管机构的兴趣，以支持创新和新的解决方案，可以提高建筑业的生产率。(图2.3)

　　结果是70%到90%的项目超出了原来的计划成本，超支通常在预算的50%到100%之间。建筑业57%的工作是在非增值活动上，而制造业只有26%。(图2.4)

　　这些生产率在某些时期经历了几次上升和下降，这是因为住房需求的增加导致了建筑业的增长，以满足需求。

　　造成这种糟糕表现的原因有很多。该行业受到广泛监管，非常依赖公共部门的需求，而且周期性很强。不拘礼节和有时的腐败扭曲了市场。此外，糟糕的项目管理和执行、不足的技能、不充分的设计过程，以及对技能开发、研发和创新的投资不足，会通过降低活动的可行性和价值，并增加项目的额外成本，间接影响生产力。

　　另一个导致建造参与者之间中断的关键因素，这降低了平均生产率，是参与者之间缺乏协调的生产率。换句话说，该行业主要分为两部分:大规模参与者参与重型建筑，如民用和工业工作和大规模住房，大量公司从事分散的专业行业，如机械、电气和管道工作，作为分包商或从事小型项目，如翻新独栋住房。第一组的生产率比第二组高20%到40%。然而，即使是在生产效率更高的重型建筑行业，在满足大型项目的成本和进度承诺方面也存在着普遍的(潜在的)结构性挑战，而且参与者经常将专业交易分包。(麦肯锡和;公司，2019年)(图2.6)

　　Figure 2. 6 - 建筑行业参与者之间的分化及其不同的生产率(麦肯锡，2019年)

　　如今，有一些解决方案正在被应用于建筑行业，比如重塑法规;重新制定合同框架，重塑行业动态;重新思考设计和工程流程;改进采购和供应链管理;提高现场执行;融入数字技术、新材料和先进的自动化;对劳动力进行技能培训。每个地区将根据其能力、潜力和基础设施作出决定，哪些方法可以用于在短期或长期内提高建筑项目的生产率。

　　重新定义监管:行动包括简化许可和批准程序，就像澳大利亚所做的那样;减少不拘礼节和腐败;鼓励成本和性能的透明度，正如国际建筑测量标准项目所做的那样。许多政府为创新和培训拨款。例如，德国联邦交通和数字基础设施部(前身为联邦交通、建筑和城市发展部)通过建筑材料研究来支持R&D。最佳实践监管将包括朝着以结果为基础、更标准化的建筑规范发展，以及整合土地以促进规模发展。例如，新加坡允许高层建筑使用交叉层压木材(CLT)，日本通过土地集约扩大规模等。

　　重新安排合同框架:在项目中建立一个单一的真相来源，以便尽早监测进展，潜在地由协作技术支持，有助于最小化偏差，并使联合纠正行动成为可能。这些数据已经存在，可以从根本上提高成本和进度估计的准确性。在玩家继续使用传统合同的情况下，他们应该引入激励机制，在项目结果层面(而不是交易或包层面)显著提高表现和联盟。为了实现最佳实践，适当的替代契约模型(如集成项目交付(IPD))有助于建立长期的合作关系。关系契约需要比事务契约更普遍。充分投资于前期规划，结合各方的投入，已被证明可大幅提高生产率。智能合约是这些解决方案的另一个例子，近年来被主要参与者所识别。智能合约分别是一种计算机程序或一种交易协议，其目的是根据合同、协议或谈判的条款自动执行、控制或分别记录与法律有关的事件和行动。智能合约的目标是减少对可信中介的需求、仲裁和执行成本、欺诈损失，以及减少恶意和意外例外。(Tapscott Don, Tapscott Alex &Savelyev亚历山大2016)

　　非现场生产转移:对生产率影响最大的是将建筑视为一种生产系统，尽可能鼓励非现场制造，通过广泛使用预制技术最小化现场施工，在工厂组装面板，然后在现场完成部件。

　　提高现场执行力:有四个关键的方法在行业中很有名，但没有被普遍采用。首先是引入了一个严格的计划过程最后计划系统(LPS)是一个有用的工具，以确保关键活动在时间和预算范围内完成。例如，在大型油气项目中，综合规划工具的使用使项目的生产率提高了70%。其次是重塑业主和承包商之间的关系和互动，在解决现场问题的定期绩效会议上商定并使用关键绩效指标(kpi)。将常用的kpi与附加的前瞻性计划一致性度量相补充，以识别并随后减少方差是至关重要的。第三是通过确保所有前期工作(例如，获得批准和制定项目里程碑)在现场开工前完成，从而改进新项目的动员工作。最后，还需要对现场不同学科进行仔细的规划和协调，同时应用精益原则来减少浪费和可变性。通过实施一个基于云的控制塔，可以快速地以接近实时的方式收集精确的数据，这些数据可以回溯和预测(例如，使用计划一致性和其他可变性和库存指标)，现场生产力可以提高50%。

　　引入数字技术，先进的自动化:公司可以从在公司内部普及3D建筑信息建模(BIM)开始，同时使用数字协作工具、无人机和无人机进行扫描、监控和绘图。他们可以利用5D BIM等平台在设计、成本计算和进度可视化方面建立透明度(图2.8)，使自己处于最前沿。

　　物联网支持的高级分析技术，可改善对材料、劳动力和设备生产率的现场监测;数字协作和移动工具(如加载在移动设备上的建筑管理应用程序)可以更好地跟踪进度和实时协作。(图2.9)

　　先进的自动化设备和工具，如砌砖和贴砖机器人，可以加快现场执行。数字制造(dfab)是一个非常广泛的领域，有着广泛的应用。Dfab技术是基于计算设计方法和自动化施工过程的结合，通常分为减法、形成或添加(Kolarevic, 2003)。减法和形成化的数字制造正在成为建筑部件预制(非现场)的主流(例如，使用激光切割，数控铣削等)。

　　近年来，增材制造工艺，尤其是3D打印，在许多行业都有了迅速的发展。随着对添加剂制造兴趣的增长，对大规模工艺的研究开始揭示其在建筑领域的潜在应用(Labonnote等人，2016)。现有的增材dfab技术可分为两大类:现场施工技术和非现场施工技术。一方面，现场数字化制造的目的是将增材制造工艺引入建筑工地。

　　Sousa等人(2016)将现场技术分为三类:大型机器人结构、移动机器人手臂和飞行机器人车辆。第一类中一个著名的例子是轮廓工艺，一个用于3D打印大规模建筑的机器人结构，由南加州大学开发(Khoshnevis, 2004)。

　　培训劳动力:如果不投资重组劳动力，建筑业就无法实现变革，因为劳动力正在老龄化，并通过移民改变其构成。建筑公司和工人需要不断地进行技能培训，以使用最新的设备和数字工具。其中应该包括学徒计划，比如西门子在英国运营的学徒计划，对一线工人进行目前不发达的核心技能培训，并通过打破季节性和周期性来提高劳动力的稳定性。

　　1830年，伦敦木匠约翰·曼宁(John Manning)为他从英国搬到澳大利亚的儿子建造了第一个预制房屋。曼宁用碎片建造了一座预制房屋，然后把它运到“澳大利亚”，方便组装。1840年，为了满足加利福尼亚淘金热的住房需求，模块化建筑进入了美国。“水晶宫”是为英国世界博览会而建造的，在1851年仍然是早期模块化建筑最著名的例子之一。在不到两周的时间内设计完成，它使用了轻而便宜的材料，如铁、木和玻璃;它只用了几个月就建成了。后来，宫殿被拆除，搬迁，并在另一个地方重建。

　　芝加哥的建筑工人奥古斯丁·泰勒(Augustine Taylor)设计了气球框架法(图2.12)，使墙体可以在工地外建造，然后运到预定的工地，以便快速组装。目录房的兴起发生在1908年至1940年之间，当时西尔斯罗巴克公司(Sears Roebuck and Co.)通过目录直接向消费者销售了50多万套预制房屋。当时，这些房屋的成本不到传统房屋的三分之二，而且许多房屋仍然存在于美国各地。

　　预制结构一直延续到第二次世界大战，以满足日益增长的军事人员大规模住宿的需求。所谓的“Quonset hut”，在英国被称为“Nissen hut”，由波纹钢组成，用于国内、军事和机构用途。

　　当士兵们开始返回家园时，美国需要迅速建造新房，以容纳这些不断扩大的家庭。模块化施工再次满足了这些需求，因为它高效、低成本和快速施工。今天，许多这样的装置仍在使用中。

　　欧洲的情况更加困难:虽然由于第二次世界大战的破坏，数以百万计的人在旧大陆上没有地方居住，但人们不愿意接受预制建筑。在德国，不仅因为轰炸失去了25%的住房，还不得不让1200万来自东欧前德国领土的难民融入社会，一种预制房屋的形式被广泛使用:Nissen Hut(类似于Quonset Hut)。战后的法国也曾尝试用预制房屋来解决住房短缺问题。1944年，重建和城市规划部已经委托Jean Prouvé建造800所可以轻松拆卸的应急避难所。然而，只有400个“Maisons àportique”，配备了轴向钢框架，曾经被竖立。Prouvé在1956年为皮埃尔修道院流浪者组织开发的阿尔巴之家也不成功。。

　　20世纪60年代是社会转型的时期，人们对预制房屋的态度也发生了变化。在这个以太空旅行、登月为标志的时代，甚至在预言周末去遥远星系旅行的儿童书籍中，预制建筑被发现既是一种艺术表现形式，也是一种建造房屋的技术手段，为新的生活方式提供基础，在一个对进步极为乐观的社会中，这似乎是迫在眉睫的。

　　这些方法支持了用住宅胶囊建造巨型建筑的想法:建筑师Moshe Safdie当时只有24岁，他在67年蒙特利尔世博会上展示了他的巨型建筑Habitat 67: 158个住房单元，由354个混凝土模块组装而成。

　　英国建筑集团Archigram开发了由居住胶囊构成的建筑结构，作为一个建筑乌托邦，可以随意扩展，并联合起来形成整个城市。

　　1972年，日本建筑师黑川纪章(Kisho Kurokawa)在东京建造了中金胶囊塔;住宅单元在预制混凝土核心周围分层，形成一个14层的住宅塔。(图2.15)住宅胶囊式巨型建筑的想法多次被重新提出，如1974年Zvi Hecker在耶路撒冷的Ramot住宅开发项目。

　　20世纪70年代的生态运动结束了这种对技术进步和未来主义建筑梦想的狂热。现在，塑料或铝等高度现代的建筑材料似乎与回归自然不协调，因此声名狼藉。一种新的视角被取代，优先选择与不可再生资源关系最小的材料类型。

　　预制构件经常被用于建造高密度住房，这一事实进一步加剧了这种情况，现在普遍认为这是消极的。因此，装配式建筑现在被认为是一种审美和社会的失败，这种失败是在大城市的外围聚集起来的去个性化、自大的装配式板房。因此，直到20世纪90年代，欧洲大部分地区对预制房屋的接受度一直很低。

　　直到20世纪90年代，预制建筑才逐渐开始从土布、廉价、大规模生产的形象中解放出来。这主要是由于在设计和生产过程中使用了计算机操作程序。预制房屋行业现在正处于一个让人想起20世纪20年代和30年代的活力的关头。

　　多年来，日本的无印良品(Muji)、斯堪的纳维亚的BoKlok以及最近在波兰和英国的BoKlok等公司一直在大量供应预制房屋。仅在只有900万居民的瑞典，每年售出1.4万套住房。无印良品提供由隈研吾和难波和彦设计的模型，它们既简单又优雅，远比跨国公司三菱、丰田和松下提供的建筑套件更有趣。, 2019)

　　几十年来，世界各地的国家都采用了预制和模块化的建筑方法。例如，对各国所有预制独立住宅的估计显示，瑞典、美国、德国、荷兰和日本的增长潜力分别为84%、5%、9%、20%和28%。

　　今天，预制和模块化被应用于美国每个主要城市的酒店、公寓楼、办公室、医院和学校的建设。以下是每个行业使用某种形式的模块化结构的预制结构的百分比概述:(delxemodular.com, 2019)

　　产品可按功能、尺寸、材质、操作方式等进行分类。这里将介绍它们的一般特点。

　　浴室吊舱通常用于大多数酒店和公寓楼的建设，并越来越多地用于住宅。选择模块化吊舱方法的主要驱动因素是:

　　一旦浴室规格确定，设计完成，机器文件就会发布，框架就可以制作了。这些车架从机器上滚下来，准备装配。面板组装好了。然后面板与内部板安装，并与瓷砖或防水内衬完成。墙壁、地板和屋顶连接在一起形成房间结构，接缝密封。

　　一旦到达现场，吊舱就会滑到位，并与电力和供水系统相连。这个过程大大减少了构建时间，因为没有对站点上的交易的要求。由于吊舱在建筑完工前都是密封的，因此在建筑施工阶段被损坏的可能性降低了。

　　这些豆荚不太常见，但也越来越频繁地使用。所有的电器和电器都可以在工厂里安装，不需要在现场工作。厨房吊舱是翻修旧建筑或工业建筑的理想选择，因为建筑的所有电力服务都可以集成到吊舱中。从学生宿舍到住宅公寓，模块化厨房吊舱适合各种不同的部门和用途，因为它们是根据每个客户的确切规格定制的，它们可以是从完全安装厨房到小厨房的任何东西。从工作台面到防溅板和集成白色家电，每个模块化单元都是完全可定制的。

　　一旦建筑设计完成并指定了各个模块，框架组件就可以在现场交付的及时基础上制作完成。

　　然后就可以按需要的规格完成装配。例如，一个酒店模块会有地毯、床、床边家具、书桌、衣柜、电视系统、空调(主系统或独立单元的通风口)、浴室设备和固定装置。

　　然后按照要求的规格对建筑进行屋顶和覆盖。在某些情况下，包层可以在模块组装期间安装，进一步减少现场工作。

　　除了模块化住宅，模块化拖车可能是人们最熟悉的模块化建筑类型。这些建筑有很多用途，通常用作临时空间解决方案。这些拖车可以重新安置几次，设备也很好。临时的学期前学校班和临时办公室是这些拖车的两个例子。

　　从模块化集装箱的角度看，它是用来装载船舶货物的典型结构。在最初创建Shipping container时，它们的设计考虑到了模块化。他们被要求承受各种虐待，因为他们穿越了一些世界上最严酷的气候。从海水到冰天雪地，集装箱既能应对最恶劣的情况，又能保护世界上最珍贵的货物。它由耐候钢组成，放在集装箱的DNA中，以保护自己不受任何腐蚀或生锈，当它们从船上掉下来时，它们可能需要长达一周的时间才能沉没。由于进口的箱子比出口的多，我们有机会重新利用那些拼命寻找新家的箱子。最近有一个转变，在这些建筑的用途是海运集装箱之后，它们被重新使用，安装窗户、门、暖通空调设备等。并做成办公环境。

　　这些集装箱最大的优点是它们价格便宜，非常便携，易于现场安装。然而，由于大多数时候这些建筑是翻新和改造成模块化建筑，它们通常在布局或尺寸上没有很大的灵活性。

　　集装箱作为每个模块的外骨骼。原来的结构将框架暖通空调，布线，照明，管道，电器和墙壁装饰材料。由于集装箱被设计成耐用和可移动的，它们可以通过火车、拖车、船只运输，在某些情况下，还可以用强大的小货车。叉车袋和角铸件允许集装箱通过起重机和叉车移动更小的距离。运输容器使您能够在不牺牲结构完整性或损坏模块内容的情况下移动模块结构。

　　办公大楼将包含多个办公模块，并将它们组合成一座更大、功能齐全的办公大楼。就像所有的模块化建筑一样，这些模块是在制造环境中制造的，除了这些项目到达工作现场时，它们的功能更类似于成熟的施工现场。一般来说，该模块将需要一台起重机将部分从地面提起，并将其放在正确的位置，以组装建筑。接下来，工作人员将检查该模块，并做所有必要的事情来连接和连接件。然后，下一个部件被放置到位，这些步骤重复，直到建筑完成。

　　例如，自2001年以来，东北地区使用模块化结构的主要电力设施之一是Wunderlich Malec集成控制外壳。一个标准16×50×11-foot外壳，20(20)保护继电器和控制柜，编组柜，暖通空调，消防，和安全完全安装，有线，并在发货前在工厂测试。

　　在这种结构形式中，模块制造有四个封闭的侧面，以创建蜂窝类型的空间，旨在传递上面模块的组合竖向荷载和通过纵向墙壁的平面内荷载(由于风的作用)。所提供的蜂窝空间受到运输和安装要求的限制。根据位置和风的作用，完全模块化建筑的高度在6至10层之间。模块是由一系列二维面板制造的，从地板盒开始，四个墙板和天花板板通常用螺钉固定在上面。墙体传递垂直荷载，因此上部模块的纵向墙体被设计成位于下部模块的墙体上。

　　它由高强度镀锌钢的模块化结构组成，也被用作建筑封闭的基础。钢的物理特性使它成为最通用的建筑材料之一，因为它是:

　　弹性:钢不会断裂，因为它有很强的强度和弹性。它易于操作，与传统建筑相比有很大的优势。

　　通过引入角柱和中间柱，并在地板模组中使用刚性连续边梁，可以将4边模块设计成部分开放的边。开口的最大宽度受地板模组边缘构件的抗弯阻力和刚度的限制。额外的中间柱通常是方形空心截面(SHS)，以便它们能适应墙的宽度。

　　Figure 2. 28 - 公寓的布局采用部分开放的侧面模块，交替模块的阴影

　　模块可以设计成通过纵向边梁向角柱传递荷载来提供完全开放的侧面。该模块的框架通常是热轧钢构件的形式，如方管(SHS)柱和槽钢(PFC)边梁，这是螺栓连接在一起。

　　Figure 2. 29 - 角支撑模块的端视图和角支撑模块的纵向边梁(

　　模块化单元可设计为由平台或平台层面的主要结构支撑。在这种情况下，支撑柱的位置是模块宽度的倍数(通常为2或3个模块)。梁的设计是为了支持来自上面模块的组合荷载(通常最大4、6层)。支撑结构通常设计为钢框架，梁和柱与模块宽度的数倍对齐，并在地面层和地面以下提供开放的平面空间。这种形式的建筑非常适合混合零售、商业和住宅发展，特别是在商业区域或停车场以上的住宅单元等，特别是在城市项目中。

　　Figure 2. 30 - 由长跨单元梁支持的模块，在较低层次创建开放的平面空间(

　　在最初的模块化建筑时期，木材是模块化建筑材料的首选，而如今，由于木材的丰富和低廉的初始成本，它仍然是这些项目中使用最多的材料。然而，木结构模块化建筑有几个明显的限制，这可能会让房地产开发商望而却步，甚至可能在长期维修中成本更高。

　　木材通常缺乏支撑大型建筑项目所需的强度，尤其是那些多层建筑。由于这一弱点，木结构建筑通常不超过几层楼高，这对于想要建造酒店或公寓的人来说是一个相当大的限制。

　　木材易燃，易着火，这可能会严重破坏建筑的结构完整性，需要更换，甚至导致完全倒塌。

　　随着时间的推移，木材往往会变形，导致在建成后的几年里，建筑质量较低。考虑到木材对害虫和霉菌的易感性，从长远来看，考虑到维修成本，模块化结构选择木材可能是更昂贵的选择——即使最初节省了成本。

　　木材是现代建筑中最浪费的材料之一。平均而言，20%的建筑木材最终会被填埋，比其他替代材料留下更大的环境足迹。(

　　考虑到前面提到的所有负面因素，有许多地区仍然以木结构为导向，因为这种类型的住房是社会文化的一部分，因为传统建筑等。因此，典型的客户更喜欢建造他们信任多年的住房类型，因为它成为市场的主要需求。可获得的当地资源、建筑所需知识的可得性以及劳动力与这种方法的兼容性是选择其他方法的其他原因。

　　Figure 2. 31 - 木制模块化结构，作为绝缘体，木材优于钢或其他金属。

　　预制混凝土是一个成熟而高效的制造业，产品范围从空心板到结构框架的梁和柱。混凝土模块可以通过两种方式制造，一种是预制2D墙体、地板和天花板，另一种是3D模块单元，通常采用开放式基础浇铸。混凝土模块通常用于高安全性的应用，因为它们具有极强的抗损伤性。

　　可重新定位的模块化建筑被设计为多次重复使用或重新用途，并被运送到不同的地点。2015年《国际现有建筑规范》中定义的可搬迁建筑:部分或全部组装的建筑，用于多次重复使用并被运送到不同的建筑工地。

　　PMC是一种创新的、可持续的建筑交付方法，利用非现场、精益制造技术在可交付的模块部分预制单层或多层整栋建筑解决方案。PMC建筑是在一个安全、可控的环境中制造的，可以由木材、钢材或混凝土建造。PMC模块可以集成到现场施工项目中，也可以单独作为交钥匙解决方案，与只使用传统现场施工的项目相比，PMC模块可以与MEP、夹具和室内饰面一起交付，时间更短，浪费更少，质量控制更高。

　　可搬迁的建筑已经成为管理学生人口和增加注册人数的一个关键因素。可搬迁的教室也是理想的摇摆空间在新的建设或翻新。方便、灵活、具有成本效益的临时建筑可以在24小时内交付和运营。这些教室由国家或第三方机构通过日常和随机检查、测试和认证服务来衡量质量和规范的合规性。客户可以选择单独的教室，也可以将多个建筑组合在一起，营造出校园的感觉。MBI成员提供台阶，甲板，坡道，甚至家具。会员还为各种公立和私立学校提供租赁、购买和租赁到购买融资。这些教室有时被称为临时的、可移动的或流动教室。

　　可搬迁建筑的根源在于建筑工地的拖车，其中速度、临时空间和搬迁能力都很重要。用于标准的现场办公室，建筑工地和工厂内建筑，可立即交付。标准结构是木材，但钢单元可以满足不燃烧的要求。工厂内建筑可分为单层或两层，用于工业环境，具有降噪绝缘，通常可由叉车移动，包括电气和通信布线、暖气、空调，甚至管道。

　　用于医疗保健应用的可搬迁建筑的设计和建造都符合严格的质量标准。客户的新诊所、医院扩建、实验室、诊断中心、核磁共振成像单元、牙医办公室或其他医疗设施可以在短短几天内开业并为社区服务。您是否对在最安全、最美观的环境中尽可能快地为病人服务感兴趣?这些设施提供快速，安静，安全，清洁的建筑与无限选择的内部décor和家具和设备租赁。

　　当生产需求增加时，可搬迁的建筑可以暂时扩大现有的设施，而不需要永久改变现场。由于空间不是永久性的，许多公司可以在没有传统资本支出所需的预算审批程序的情况下进行扩张。可搬迁的办公室可以是单层或多层的建筑，其中包括独立的办公室、会议室和用于隔间或其他分区系统的大开放空间。大型和小型企业，以及地方和州政府，都是可搬迁办公空间的典型用户。

　　更早的入住意味着更快的投资回报。对于零售商铺来说，这意味着显著的现金流优势。标准的平面图可以立即交付，而定制的建筑可以在几周内而不是几个月内按照规格建造。模块化工艺的独特之处在于并行施工:现场施工是在质量控制的工厂中进行的。典型的零售应用包括新房销售中心、银行、高尔夫专业商店、汽车车队、大学书店和小卖部。如果客户的新业务需求是短期的，临时空间可以满足他们的财务状况、空间需求和期限。

　　可重新定位的建筑可以定制建立各种访问和控制情况。收费站、售票处、警卫站和称重站是常见的应用。一层和两层的木结构和钢结构的建筑有直墙或倾斜的墙，以改善视野和减少眩光。

　　在自然灾害之后，除了可重新安置的建筑之外，没有其他方法可以提供快速的过渡性住所和基本的社区需求。可重新安置的建筑物可以迅速有效地部署为紧急避难所、医疗和教育需求，或容纳救援人员。

　　模块化施工是在一个设施中制造多个建筑部件，然后在一个遥远的建筑工地进行组装的过程。这些被称为模块的建筑部分，一旦在现场组装完毕，就会与管道、暖通空调和电气连接连接在一起。模块化施工过程的最大优势之一是，许多过程同时发生，这可以减少一半的施工时间。完成一个模块化项目有六个常见步骤:设计&工程,允许,批准，场地开发，工厂制造，运输和安装。

　　模块化建筑过程的设计阶段对建筑进行描述，通常用详细的平面图和规格说明来表示。与帕洛玛项目经理进行全面的客户咨询，收集开发建筑计划所需的信息。一旦收集到这些信息，设计团队将产生理想的模块化建筑设计，以满足客户的需求。

　　每个建筑设计都要经过工程部门的工程审查。与现场建造的结构一样，模块化建筑也要遵守一系列国家、州和地方建筑规范，以确保建筑符合一系列安全和性能标准。州一级的建筑规范可以被当地的建筑规范所取代或加强，然后必须确认设计方案符合所有适用的建筑规范。

　　建筑许可证或建筑许可证是大多数司法管辖区新建或重大翻修所需的许可证。典型的施工许可证包括:

　　建筑业主最终负责确保其物业的施工许可。在实践中，大多数建筑业主都会指定总承包商作为授权代表，这样承包商就可以获得所需的许可证。业主应确认总承建商已为其工程项目取得适当的建筑许可证。如果没有获得适当的许可证，可能会导致巨额罚款，甚至拆除未经批准的建筑。

　　模块化建筑的一个固有优势是，当模块在制造工厂制造并运输到工作现场时，场地开发和建筑基础就已经准备好了。网站开发和构建过程是并行进行的，而不是像网站构建那样是顺序进行的。项目是在各种地理环境下开发的;典型的场地开发包括:

　　有两种主要的模块化建筑基础分类;在等级和提高或充分的基础。普通地基一般用于永久安装，费用较高。一个完整的地基可以用于临时或永久结构，它的安装成本更低，而且在对场地造成最小干扰的情况下，稍后重新安置建筑更具有成本效益。

　　钢结构模块化施工有两种场景。由于较高的初始预算，很少有场外工厂在工厂内部建造自己的钢框架，通常情况下，从其他供应商订购框架并转移到工厂与其他部件组装会更便宜。然后，钢框架被装载到工厂的主要生产线上，在那里，底层是绝缘的，地板装饰被组装在钢框架的顶部。随着模块在生产线上的移动，有框架的墙体部分被制作、绝缘并被吊装到位。桁架屋顶组件在地面上组装，然后吊装到位。在最后的绝缘安装到位的同时，该模块继续进行机械、电气和管道服务的安装。室内饰面如石膏板、油漆和地板，同时安装门窗。

　　在生产线的最后一站，在模块准备运输之前，外部完成和装饰被应用。在制造工厂的建造过程中，会有第三方检验机构在场，以确保模块的建造符合建筑规范。

　　组装好的模块由专门从事模块化建筑运输的运输公司通过公路运输。在大多数美国司法管辖区，每个模块的宽度为16 ，长度在70 和90 之间。在欧洲及英国，货车或拖车的允许最大尺寸为高4米、宽2.55米及长12米。(国际交通论坛)

　　一个总承包商，通常是一个专门从事模块化建筑的承包商，将安装模块，完成任何现场完成，并进行最后的公用设施连接。

　　建筑地基的选择决定了建筑的安装方式。永久性、半永久性和水平地基需要用起重机安装模块。通常用于临时建筑的凸起地基，可以通过简单的机械方法将模块固定在适当的位置。

　　随着模块到位，内部和外部的最终完成进行。完成包括模块之间的电气和机械系统连接，楼梯，轮椅坡道，踢脚板，外部壁板，装饰和公用设施连接。

　　模块化建设的优势促使投资者和创新建设者在未来的项目中应用这种方法。在这里，这些福利被分为不同的部分，如时间表、经济、环境、健康和安全以及社会-劳动优势。

　　虽然现场施工人员抱怨施工活动进展缓慢和项目交付延误，但仍然需要继续寻找新的方法来提高生产率和进展速度，同时保持质量在合理水平上，无论是否可以实现。另一方面，模块化建设由于许多原因，在时间管理方面在许多阶段取得了显著的进步。如图2.36所示，McKinsey &公司报告解释说，与传统的现场施工相比，大约可以实现20% - 50%的调度改进。

　　Figure 2. 36 - 与传统方法相比，模块化方法可能节省时间(麦肯锡公司，2019年)

　　更具体地说，文献综述确定了大多数建设性活动从设计到现场安装的许多好处。如表2.2所示，由于更好的协调，精确的质量管理，不受现场恶劣条件的影响，非现场制造为项目节省了大部分时间。

　　此外，设计可以应用于多个项目，而不是一个项目，这大大加快了项目进度。模块化施工的各种重叠可以节省大量的项目时间，如现场准备、非现场制造、现场安装等。

　　加速设计过程，这对于进度关键的项目是理想的(例如，为受自然原因影响的人提供紧急住宿)，也可以储备长期项目，在这种情况下，制造可以更早地开始和结束。在设计阶段的真实状态观点中，当客户和站点选择器需要几乎“准备就绪”的设计文档时，有一个巨大的好处是如此方便。(

　　在模块化项目中，设计方案的简单、精确和清晰可以增加使用BIM等先进软件的可能性，从而大大缩短设计阶段的时间。随着BIM在建筑项目中集成的可能性越来越大，将模块化建筑技术融入项目变得越来越发达，制造和施工过程变得更加精简。(Na Lu和Thomas Korman, 2010)

　　大约90%的建造活动发生在室内，这意味着建造过程几乎可以保证按时完成。这种可预测性和可靠性使您能够指望项目及时完成。如果一个熟练的模块化人员只花费比现场建造人员一半的时间来建造你的建筑，你的劳动力成本也会减少一半。

　　由于生产地点的稳定性，在其他行业的生产线上使用的许多先进技术可以用于这些非现场设施，以提高生产率和减少活动的时间。

　　自然与户外建筑总是相互影响，且大多以不利的方式存在。现场条件往往会对活动造成负面影响，导致延误、质量保险或因安全问题而停止活动。因此，项目进度可以改变，而且大多数时候不可预测的延迟会发生在时间轴上。此外，还有一些工地，在一年的大部分时间里，现场施工的可能性几乎为零，或者即使存在，也会受到限制，因为工人的生命风险。对于这些情况，合理的解决方案是场外施工，这在大多数情况下可以减少对自然的影响。因此，以工厂为基础的生产可以对项目调度产生革命性的影响。在模块化方法中，60-90%的建筑工作在封闭的工厂环境中完成，这减轻了不利天气的影响。

　　用机械设备代替人工进行生产，提高了生产效率，提高了质量，缩短了生产时间。机器人装配就是这种技术的一个有效例子。在Carlos III大学机器人实验室(进行的第一个欧盟项目名为FutureHome-IF7项目。所做的研究集中在通过模块化建设的方式实现建筑过程最后阶段的自动化和工业化。(马丁内斯,2008)

　　经济优势总是能够吸引投资者进行创新。由于在一个项目中，时间和成本之间存在着直接而相互的关系，所以前面提到的进度部分的大部分收益也会对项目的经济产生积极的影响。在某些情况下，这些好处等于初始成本，这将在后面的挑战中讨论。如前所述，由于需求相似，设计方案可以在项目中多次重复，从而节省未来预算中的设计成本。模块化建筑由于其在设计阶段的标准化和分类，可以更兼容BIM(建筑信息建模)等先进技术。BIM技术在其5D阶段，在对每个建筑模块进行更改时，会自动生成并修改成本估算、材料量化和定价(Na Lu和Thomas Korman, 2010)。

　　模块化建筑的基础并不复杂，因为模块的重量必须很轻，以便更简单地运输到地点。

　　同时，由于非现场执行的高质量和精确，模块化产品返工少，节省项目成本。非现场制造提供了更多的经济利益，例如由于工人数量较少和更专业的工人而减少工资，并通过提高活动的生产率增加每小时工作的价值。

　　此外，向供应商大量订购材料可以提高材料的质量，每次报价都有多次折扣，在不稳定的市场中增加材料价格的稳定性。

　　模块化建筑的优势之一是环境的观点。由于模块化建筑对环境友好，许多客户愿意改变他们的方法，以这种生态的方法，以使他们的项目更可持续，并在市场上推广他们的产品，作为行业中的创新建造者，如Grupo Consentino，不仅建造模块可用来使用太阳能电池板作为能源供应商，而且回收许多结构和非结构元素，并在另一个项目中重复使用。废物管理可以简单地应用在模块化建筑中，通过减少场外生产中的废物，在几个项目中回收和再利用元素。使用自动化可以确保以较高的速度减少浪费。事实证明，由于非现场施工，模块化施工可以减少高达90%的浪费。

　　Agostinho Mendonça在2018年做了一项关于建筑行业再利用的研究，表明在可持续性方面有很大的改善。在2022年卡塔尔世界杯期间，球迷们将有机会欣赏多哈摩天大楼的壮丽景色，并对独特的拉阿布阿布德体育场惊叹不已。它的设计理念产生了一个良好的成本效益的舞台与优雅的弯曲方形形式。

　　这个创新的体育场还将允许它在世界杯后完全拆卸。确切地说，体育场的许多元素，包括全部4万个座位、集装箱甚至屋顶，都将被重复利用，为其他地方的体育和非体育项目提供宝贵的基础设施。

　　此外，非现场制造比传统方法更能减少排放。2009年，Al-Hussein等人关注模块化和传统建筑的建设阶段，并比较了它们的二氧化碳当量排放量。他们分析了位于加拿大阿尔伯塔省的42间多户四层模块化住宅建筑。该建筑和类似的传统建筑所需的所有施工活动，如材料运输、劳动力旅行、设备使用和冬季供暖，都是单独确定的。因此，对这些活动的二氧化碳排放量进行了量化。作者的分析表明，与现场工艺相比，模块化工艺可减少43%的二氧化碳排放。

　　虽然现场施工会对周边环境造成噪音、灰尘、拥堵和废物的干扰，但模块化施工通过提供最小的项目现场干扰而表现得更好。卡马利(Mohammad也展示,2016)。由于大部分施工过程都是在工地外进行的，因此对工程环境的影响较小。模块化施工减少了现场所需的车辆和重型设备的数量，这意味着减少了污染，减少了对现场的破坏。

　　模块化建筑的居住阶段的能耗在其他生命周期阶段占主导地位。仅这一阶段就占了建筑生命周期能源消耗的70%以上，高达98%，而施工阶段的贡献相对较小。卡马利(m .也展示,2016)。可持续的材料选择，最佳的模块化工厂选址，以及劳动力的可用性，这导致更少的隐含能源消耗，是有效的机会，以减少生命周期的能源消耗和随后的环境影响。此外，在模块化建筑中先进的智能隔热设计可以在运行阶段实现大量的节能。

　　在安全性方面，模块化方法可以为工人和未来的用户提供两个阶段(施工和操作)的优势。将可能发生危险的现场活动转移到监督和控制更高的非现场工厂，可以减少人员和产品的事故。很明显，安全计划可以在工厂环境中更有效地应用。由于减少了高空作业，不仅减少了滑倒、绊倒和摔倒的风险，而且现场活动也减少了，因此始终确保健康和安全始终是重中之重。

　　此外，如果有必要，工厂可以24/7持续运行，噪音和干扰工人的风险更小。工程还不受天气和其他环境因素的影响，这可能会导致项目周转更快。

　　另一方面，在运行阶段可以提高安全性，例如，可以通过在面板内部使用多个绝缘体和保护器来设计防火。

　　其中一个例子就是Actavo的“确保每个人的安全”计划，这是Actavo的核心，与此相一致，他们开发了heart(今天帮助消除所有风险)程序。HEART行为安全观察流程为Actavo团队设定了一个预期:每一次伤害都是可以预防的，所以不要让任何伤害发生。(汉娜维氏

　　模块化结构通常使用符合BS EN 520的防火石膏板来达到这些要求。水泥刨花板、石膏纤维板等替代材料也可与石膏板结合作为饰面层。在住宅建筑中，每个住宅通常形成一个独立的防火分区。所有提供分隔功能的墙壁和地板都需要60分钟的防火时间。在旅馆和其他住宅建筑中，每一间卧室都可以形成自己的隔间。(

　　所提到的大多数好处，包括经济、调度、环境和安全优势，对社会福祉也有直接影响。因此，它们也可以在本节中命名。未来的用户可以从建筑质量、节能等方面受益，从而获得公众的满意。由于现场时间较短，对当地商业和城市美丽形象的负面影响比传统建筑更少。此外，模块化建筑需要更多的熟练劳动力和专家，这可以为这些地区的高失业率的劳动力群体创造更多的就业机会。

　　此外，每个行业都需要信任创新，以改善科学，帮助创新者打破限制，探索新的解决问题的替代方案。模块化建设，正如它所提到的，可以是一个伟大的解决方案，在建筑行业的生产力问题，通过应用这些方法，甚至有可能在未来找到更多的解决方案，可以提高这些比率更多或解决其他问题，目前在建筑行业的玩家中普遍存在。

　　认识到为快速增长的COVID-19患者创建模块化重症监护病房的迫切需要，HGA建筑师和工程师与Boldt建筑公司合作，在明显较短的时间内设计和建造了一个新的系统。最初的想法是为医院提供快速反应，用现成的、现成的部件制造产品，因为我们不知道供应链会是什么样子。在三周的时间里，我们从概念到完全设计，制造正在进行中，威斯康星州阿普尔顿Boldt Construction的执行副总裁Ben Bruns报告说。最终产品是一种预制模块化解决方案，用于组装能够提供空气传播感染隔离室的野战医院。

　　Figure 2. 46 - 新的模块化建筑解决方案可以部署为独立的医院，也可以在会议中心、竞技场和临时建筑内使用。图片由HGA和Boldt公司提供

　　这些战略临时急性适应性治疗(STAAT)单元是隔离单元，有足够的空间来转移安全的床，并容纳设备和躺椅。这些多功能模块可作为现有护理系统内的补充内部隔离室，作为模块系统连接到现有医院的基础设施，或作为具有自己的基础设施的自给自足的临时医院。

　　Figure 2. 47 - 有基础设施的自给自足的临时医院。图片由HGA和Boldt公司提供

　　PCL建筑公司与Thor Plumbing and Heating, f-BLOK Architecture, E.H. Price Industries和P4 Electrical Contractors合作，提出了类似的解决方案。这些单元被称为隔离舱，是应急响应模块化隔离/护理室，为COVID-19患者的护理和治疗提供临时和可重复使用的紧急隔离。每个单元都是自给自足的内置电源，加热和冷却，以及连接医用气体，氧气和真空。高度可扩展和定制，吊舱是连续负压，所有的排气是HEPA过滤。公民关怀吊舱是一个智能筛选和测试吊舱，在模块化设计中集成了智能技术，支持政府、企业和社区的安全、负责任的恢复。该项目可定制，具有在高流量环境中实现全面移动COVID-19测试的功能，将有助于大规模测试、筛查和最终接种疫苗。

　　公民关怀舱是一种全面的解决方案，可以加速企业和公共机构的恢复，如机场、办公室、体育和娱乐中心、建筑工地，以及通过重建员工和客户的信心，使他们相信你的组织有能力确保他们的安全。

　　不幸的是，COVID-19大流行只会加剧住房危机。让问题更加复杂的是，在未来几年内，相当大比例的熟练劳工将退休，这将对建筑行业产生重大影响。正如MBI的《美国建筑业:迫在眉睫的国家危机》中所述，目前没有足够的熟练工人来建造所有需要按照过去建造方式建造的项目。哈德曼建议说，没有其他选择。现在，我们的政策制定者应该开始寻找建造一切东西的替代方法，我们认为模块化建设应该是解决方案的一部分。与此同时，COVID-1应对页面还包括文章链接，说明MBI成员系统和设施目前如何被用于住房、基础设施和covid -19相关项目。

　　要在一个地区开始采用模块化施工方法，需要投入大量资金来制定生产计划，然后设计团队必须在设计阶段与执行工程师并行工作。

　　工厂成本:像任何其他行业一样，模块化建筑需要一条生产线，这是一个非现场计划，并基于3D体积产品的供应链。首先，非现场计划的设计必须基于当地的要求、需求数量、专家和劳动力的可用性以及制造商愿意在该技术上投资的预算。这些工厂大多造价昂贵，生产成本问题一直是模块化建筑创新的一个障碍，因为客户和建筑师都希望降造成本。

　　然而，每一个产业创新参与者的艺术都是研究已发布技术的经济利弊，然后产业专家通过对利弊进行权衡来决定是否应用新方法。模块化建筑也不例外。一项当地的研究可以告诉投资者，这种方法是否在所有方面都是合理的，而不仅仅是经济方面，对社会是否合理。因此，由于前面提到的经济效益，在劳动力工资较高的一些地区，运输成本、主要材料获取和成本、专家存在、当地市场及其对房地产的需求和初始成本之间的平衡更有利，模块化建筑可以是应用的最佳解决方案。另一方面，如今，有许多地区的工业投资者渴望使用创新的方法，成本更高，对环境和公共健康有积极的影响，模块化建筑比传统方法更友好。

　　首先是设计成本和错误:通过改变传统的建筑产品，也需要改变设计。模块化设计可以根据生产线的技术、制造商的预算以及最终产品的数量和质量进行设计。在早期关于设计阶段的讨论中，我们已经提到了3D体积设计的复杂性，并且在最初的尝试中，制造商肯定会付出昂贵的代价。但是，如果设计可以更多地关注元素的标准化，生产线的重复，并考虑与现代设计软件的集成，以提供更多的执行细节，并将未来的错误和返工降到最低，返工成本可以被消除，设计样本可以作为一个目录用于多个项目，很少发生变化。因此，通过这些优势，可以很快地收回初始设计成本，甚至可以获得更大的效益。

　　对模块化建筑进行争论的主要专家群体之一是那些总是受到这种方法在设计过程中施加的限制的建筑。以下提到了大多数这些挑战:

　　制造技术对设计的影响:制造商面临的挑战之一是考虑一条能够生产多种产品的生产线，这样在设计阶段就会有更少的限制。这一目标往往是不可能的，因为投资者的预测预算，有限的生产工厂和缺乏技术。因此，架构师必须灵活地处理生产线及其边界。在生产线的能力和最终产品对市场和行业的吸引力和创新性之间保持平衡，是建筑师的艺术。

　　建筑的交通边界:模块化建筑的交通限制了建筑师的作品，这是一个事实。部件必须遵守所在运输区域的义务和法规。因此，建筑师必须设计出可移动的模块，并将对项目的负面经济和时间影响降到最低。此外，在设计过程中，运输阶段可能发生的环境方面必须加以考虑。

　　地域性建筑专业化:有这样的情况:在不同的地区，不同的气候、不同的文化建筑和不同的建筑法规，在多个项目中，一个非现场的生产工厂生产相同的模块，这肯定会对该地区的建筑业、房地产市场和文化建筑方面产生负面影响。例如，东部和西部的住宅建筑，阳光的天使与窗户的形状和尺寸的协调，减少或增加了居民对建筑内部阳光的吸收。在这种情况下，如果相同形式的模块在运输和组装过程中不做任何改动，就会增加未来用户的不满意程度，从而大大降低需求，这可能会导致该地区的房地产和建筑业的失败。在建筑文化方面，模块化制造商在设计时必须考虑所在地区的传统建筑，以保证现有建筑与模块化建筑之间的和谐。

　　建筑师对模块化建筑缺乏了解:制造商认为建筑师对模块化制造过程、第三方检验和审批流程、运输方式及其边界、现场装配程序、模块化结构的截面等方面缺乏足够的知识，会减少他们对制造商对项目要求的理解，导致最终产品的设计不合适。这些分歧伴随着土木工程社会的每一次创新，建筑师在大多数时候都必须遵循他们的领导。解决这一问题的方法是在项目期间通过制造商举办的研讨会或实习来教育建筑师，通过观察和参与真实的项目来提高他们的知识和获得实际经验。

　　不可行的现场装修:常见的建筑创新设计都把重点放在装修上，以吸引买家的注意，提高建筑的吸引力。关于这个问题有不同的观点。一些制造商认为，精加工过程必须尽可能简单，或将现场进度和成本降到最低，才能从项目中获益。另一方面，建筑师认为模块化建筑的吸引力不够，因为他们的设计重复，并试图专注于完成过程，使它们符合市场需求或从建筑学的角度改进产品。

　　通过将大部分的建设活动转移到非现场的工厂，运输在项目中扮演着至关重要的角色，因此，如果物流管理不善，可以破坏许多在工厂中取得的效益。

　　基于运输类型的尺寸和重量障碍:从设计阶段到现场组装，每个模块化建造商的物流类型和技术都会影响项目。这些影响可以改变产品的尺寸、重量和结构特征。例如，平装拖车运输的模块化结构将受到长度、宽度和重量的限制，这取决于卡车的物理容量。适合海运集装箱的组件最适合海外项目，因为集装箱的结构完整性允许无组织的堆叠。然而，组件将受到容器内部尺寸的长度、宽度和高度的限制。(Joseph M. Schoenborn, 2012)。

　　长途运输和缺乏本地工厂的存在:由于这些方法在许多州甚至地区的发展不佳，目前还无法在每个地点都有非现场工厂。因此，在某些情况下，模块甚至必须运至海外的现场位置进行组装。长途运输及其在陆上或海上运输过程中可能遇到的困难会给项目带来额外的成本，在招标前必须对这些成本进行经济上的研究。

　　国家对结构尺寸和战略问题的规定:房地产法律总是会给建筑业划定界限，模块化建筑公司也不例外。每个地区都有其限制最终产品的结构和运输规则。此外，在运输阶段的房地产审批可能会损害项目的进度计划，延误到达时间，甚至偶尔会造成罚款，从而在预算中造成额外的成本。

　　运输过程中环境对模块的负面影响:模块运输到现场的过程中，产品会直接暴露在阳光、雨水、风等自然环境中。到那时，模块可能会出现损坏，在某些情况下可能会太严重，以至于模块需要维修或更换才能使用。另一方面，地面运输会对卡车及其装载的货物造成振动，损坏的强度通常会随着路面粗糙度的增加而增加，这在某些情况下会产生裂缝或对结构元件、安装或装饰造成更严重的损害。为了最大限度地减少运输的困难，可以使用装有减振器的车辆来最大限度地减少振动造成的损害，对于较宽的模块需要考虑额外的预防措施，而较高的模块则最好使用低床运输车辆。(W. Ferdows, 2019)此外，装载和卸载过程必须通过精确的策略和足够的设备仔细完成，以避免对产品的伤害。

　　可运输材料:有两个术语迫使模块化施工人员使用先进和高质量的材料，运输和设计情况。正如前面提到的，运输对最终产品有限制，迫使施工人员使用重量更小的材料，更能抵抗路面振动和阳光和潮湿暴露的耐力。总之，这些材料必须是可运输的最终产品的一部分。通常，这些材料会增加项目的成本，因为它们比传统建筑中使用的材料更昂贵。所有的房产都需要在原地结构良好，但在整个运输和组装阶段，使用非现场施工方法建造的单元也需要结构良好。关键的结构元素，如梁、柱，以及潜在的墙壁和地板，必须重复在三维模块的运输目的。这可以显著增加材料成本，取决于材料选择和设计优化水平。(麦肯锡和;公司,2019年)

　　另一方面，模块化建筑在材料方面有许多好处，如返工少、折扣大、不暴露于自然原因及其非现场存储和生产过程中更少的浪费，这可以确保施工人员可以克服这些挑战，即模块化建筑在材料标准上比传统建筑更好。

　　没有正确宣传的创新会给人们和市场带来错误的认知。此外，错误、用户糟糕的体验和不专业的作品也会迅速改变用户的心态，从而导致投资者的不满。在过去的一段时间里，场外住宿大多是临时用途，材料质量较低，功能较差。对于那些失去房子的人和想要在国外生活的难民来说，在世界大战等中断之后，永久住房的需求增加了。因此，许多公司开始修改他们的非现场产品，以获得更长的寿命和可服务性。然而，有一些建筑商无法为建筑提供更好的功能性服务，用户对这些产品不满意，失去了信任。直到现在，这种错误的看法仍然被提出，即非现场建筑，如模块化建筑，不会使用很长寿命，材料质量低，不方便和没有吸引力的设计和糟糕的功能。显然，人们的不良观念会减少需求，也会破坏市场。

　　如今，该行业认识到，即使是临时用途，也需要耐用的建筑，这使得整个建筑的移动和再利用成为可能。因此，消费者对设计的可行性缺乏认识会阻碍设计创新。为了克服有时与模块化施工相关的污名，制造商试图提供与现场施工没有区别的产品。因此，该行业宣传的是现场施工的直接替代方案。在两个过程的比较分析中，节省时间和工人安全是模块化施工比现场施工的主要优势。建筑制造过程本身，即在控制环境中使用先进技术的建筑，是建筑艺术的进化，而传统上建筑艺术发展缓慢。因此，模块化建筑行业应该宣传一种完全不同的建筑产品，通过先进的建筑技术实现设计创新和独创性。(约瑟夫·m·舍恩伯恩，2012)

　　此外，为了提高公众对其未来用户的需求，我们应积极宣传其环保优势，如减少排放、节省能源费用、在运行阶段更便宜和更容易的维护过程和更快的建设过程，以帮助它们更快地得到接纳，从而在公众中形成积极的心态。此外，建筑商提供的售后服务，如为买家提供更好的保障政策、维修服务和向有紧急住宿需求的客户提供贷款等，可以极大地改变市场。

　　正如前面提到的，模块化结构可以受益于在设计阶段使用创新软件，以便在规划上更精确，并为生产线提供细节。其中一个软件就是BIM，它可以在设计阶段、施工阶段、现场组装阶段甚至运行阶段使用。然而，尽管有它的优势，也会有一些挑战。无论软件能力如何，在建筑项目中使用BIM最大的挑战是实施过程本身。开发准确的BIM模型需要广泛的资源和对施工方法和过程的深入了解。大多数中小型公司负担不起专门的团队和人力时间来对齐BIM。(Na Lu和Thomas Korman, 2010)。除了财务和组织问题外，项目团队还经历了法律方面的挑战。BIM技术的使用鼓励多学科合作，这与为每一方定义责任，然后在各方之间分配责任问题形成了鲜明对比。此外，使用BIM模型而不是传统的合同文件，会引起保险覆盖范围和保密暴露的问题。模型使用的所有权和控制权，模型的分发，以及知识产权是在建筑行业采用BIM实施时需要解决的一些问题。

　　由于每个参与者的责任变化，他们对项目活动的影响程度，以及将大部分工作转移到非现场工厂，需要一种新的承包方式，以优化业主、设计师和制造商在项目所有阶段之间的关系。以下是模块化建筑行业中使用的一些常见合同类型:

　　设计-建造:聘请建筑师、模块化制造商、现场总承包商组成团队，共同承担设计和施工责任。DB契约可以被命名为最传统的契约类型之一，它将在项目的所有各方之间创建一个集成。由于模块化建筑的设计-建造性质，在项目阶段需要密切的合作关系。

　　设计-投标-建造:建筑师的设计被业主批准后，一个竞争性的投标过程就开始了。这导致了双方之间更大的脱节。在这种类型的合同中，参与之间的共同差距经常会造成对每个专家的责任的误解、对项目设计或执行细节的不完整信息以及参与者之间缺乏透明度。

　　协商投标:模块化制造商首先由客户聘请，在预算限制范围内找到合适的建筑师和现场总承包商。这个概念可以增进专家之间的联系，并提高每个人对项目许多方面的理解。但是，预算将决定质量水平和设计改进是否符合客户的要求。另外，如果得到客户的认可，由于工程质量水平的预算限制，未来用户的满意度将成为问题。

　　认证模块化架构师(CMA):架构师和制造商之间的持续关系可以在多个项目中开发。因此，可以将提供培训和继续教育的认证过程引入模块化建筑行业。当工作在工厂和现场同时进行时，熟悉模块化结构的建筑师最适合处理出现的协调问题。前面提到，建筑师的理解和知识对于避免可能的错误和不合适的模块设计是至关重要的。因此，这种被称为设计团队半专业实习的认证教育，能够出现在项目的每一个阶段。

　　在施工中使用预制构件的主要目的之一是提高施工阶段的生产率，而施工阶段大多发生在非现场工厂。正如前面提到的，在制造工厂中有一个供应链，它的生产力取决于许多关键因素，这些因素会发生在工厂之外。装配作业的连续性是其中之一，它将与非现场供应链并行发生。模块准备好运往现场后，运输系统必须与工厂交货和组装需求同步。如果在运输过程中发生任何延迟，将影响出发地和目的地的调度、存储策略和需求。

　　另一方面，装配线还必须准时，并与非现场的工厂专家良好沟通，因为任何执行阶段的变化都可能对供应链的生产力产生巨大的负面影响。因此，这三个重要阶段必须根据现场需求、供应链生产力、执行管理和运输系统进行规划。

　　本研究使用了定性研究，特别是扎根理论方法，以揭示更多关于模块化结构的优势及其在市场上发展该方法的约束或障碍的信息。定性研究强调研究人员对收集到的数据的影响。

　　在这项研究中，我作为唯一的研究员，负责根据文献综述设计问题，然后通过创建一个在线调查表格，试图从参与者收集数据。

　　为了遵守数据保护的法律，参与者的名字和他们的品牌对所有角色甚至研究人员都是保密的。

　　由于病毒在世界各地大流行造成紧急限制，无法进行若干选择，如面对面面谈、参观工厂和项目现场实践。

　　因此，对于参与者和研究者来说，在线采访是唯一可以避免任何危险的解决方案。在大多数地区，建筑公司的生产线和现场项目都被全面关闭，因此与这些参与者接触变得比以往更加困难。因此，本研究选择了办公室表格的在线调查表格，以便参与者可以在任何时间和地点回答表格问题，并轻松地通过多次访问表格的链接回答问题。(图3.1)该调查表格已通过电子邮件发送到他们网站上提到的官方联系地址。在选择接收对象时，优先选择施工经理、项目经理和执行工程师，以便从最具技术经验和最了解从现场生产到现场安装的施工阶段的运营经理那里收集信息。这也可以帮助调查发现施工期间由于全球流行病的限制而无法访问的挑战。

　　预计时间减少到13分钟，其中包括最重要的问题，以提高效率和及时合理的参与者。

　　经过数小时的研究，这些文章集中在模块化建筑行业的挑战，发现了一些缺乏科学范围和推荐的解决方案。因此，许多问题的设计都是为了首先揭示尚未被提及的、对行业而言完全未知的潜在优势。例如，在COVID-19大流行期间，社会福利对卫生中心和医疗基础设施等非常有用。此外，工业和科学之间缺乏不一致性，这显示了建筑行业中这两个重要角色之间的巨大差距。这一差距说明，与应用相反情况的其他行业相比，一些领域的科学研究人员与建筑行业的行业参与者接触最少。为了填补这一空白，设计的问题来源于科学研究，以及来自建筑行业参与者(如建筑商、模块制造商等)的直接和第一手信息。

　　问题的发展路径可以解释为每个标准的最佳细节的关键路径，而不是可以从参与者那里获得有用的信息。在优势方面，将文献中发现的优势进行排序，并向参与者征询，由行业参与者在真实的项目案例中进行确认和验证。例如，从环境的角度来看，在文献中确定了减少能源消耗，并要求参与者确认模块化结构与传统方法相比可以减少能源消耗的假设。(图3.2)

　　正如“表3.1”所解释的，本次调查选择了五家公司的信息，他们的背景各异，从先锋到行业中经验丰富的玩家，在模块化建筑社会中作为建造商和模块化制造商超过120年的经验。回答的专家在行业中扮演着不同的角色，从CEO到架构师到销售经理，让数据对销售市场、设计流程到项目管理等问题有更多的视角。

　　由于大型国际建筑商和本地建筑商之间的挑战影响的多样性，这五家公司的回应从C公司(本地建筑商)到E公司(目前在80个国家执行模块化项目，每年大约建造6000个模块)进行了比较。在某些情况下，材料的类型可以有不同的统计结果。例如，在模块化建筑中，钢和木材模块在项目中使用得更多，可以产生不同数量的二氧化碳排放和废物，或回收过程可以更容易地完成。因此，这些调查的所有类型的材料包括钢模块，混凝土模块，和木材模块。还有一种观点认为，一些好处和挑战在独特的项目中看不到，在生产要素和大规模生产中，如酒店和学校，而在住宅项目中可以比其他项目更存在。为了涵盖所有信息对比，这些公司被选择参与所有类型的模块化建筑项目，包括住宅、医院、学校和商业建筑。

　　正如前面提到的，BIM程序可以在很多方面推进项目，但不幸的是，在这些参与者中，只有A公司能够从这个软件中从0%到100%的项目受益。因此，取消进一步安排的以BIM Function为重点的访谈，并可能在以后的调查中进行。自动化作为建筑运动工业化的一部分，可以在提高建筑过程的生产力和可持续性方面发挥重要作用。在调查参与者中，非现场工厂的最低自动化水平为20%，最高为60，现场活动的自动化水平可达40%。此外，A公司声称，在不久的将来，他们的自动化程度可以达到80%，这是建筑行业的创新举措。另一方面，每年生产超过6000个模块的公司在他们的工厂中有60%的自动化程度，这表明他们对这项技术有巨大的投资兴趣。另外，自动化应用难度与模块使用的材料类型和项目类型有直接关系，如表3.1所示，项目类型和材料使用种类最多的E公司在自动化应用方面取得了60%的巨大成功，这对拓展海外市场也有很大帮助。

　　所有收到的信息都已附在“附件1”中，其中的回复没有经过编辑，也没有按原格式提及。以下是简短的回答:

　　为了使投资者对一种创新方法的关注，需要合理的动机，可以是当前的市场需求、经济利润和环境效益。因此，有必要确定这些公司开始模块化建设形式的动机。对于这些公司来说，经济优势不仅在于盈利，而且在于能够在未来发展主导地位。另一方面，创新也有着几乎相同的兴趣，这解释了为什么选择模块化方法，这是行业中最具创新的非现场施工方法之一。

　　在之前的文献中提到的事实回顾了市场的高需求和缺乏建筑公司提供的是应用快速和高质量的解决方案来达到住房市场的满意的最重要的原因之一。对这些公司来说，更短的时间和环境效益排在第二，这当然也很重要。

　　所有五家公司都是在非现场的工厂内生产用于模块的面板，正如前面提到的，所选的参与者有不同的生产速率，通过这些信息，他们可以自己建造面板，可以说他们的生产是100%的非现场生产。然而，对于E公司来说，这是一个大型的国际模块化公司，由于经济可行性问题，有些类型的模块正在从国内市场提供。

　　一般而言，参加者提到与传统方法相比，工地内外需要的工人数量较少。关于工资的金额，A公司确认是按现场外每小时少支付给工人的工资金额。另一方面，模块化项目的项目进度较短，也可以减少支付。事实上，大多数参与者强调的是，现场外的工作效率和活动附加值远远高于现场的传统项目，A公司称赞在工厂1小时的效率相当于现场4小时。

　　B公司表示，对于模块中重复使用的每一种材料，他们确实有多种解决方案，例如，他们将回收使用的不可用的干墙和PVC材料，或用于制造地膜产品或为他人供暖的木材。E公司表示，他们的产品有50年的寿命，与传统建筑住宅的寿命相同。但是C公司由于产品的不便携性，在元素的回收再利用方面存在一定的困难。

　　这五家公司中的四家证实，他们的产品可以选择与其他创新技术相结合，例如利用太阳能电池板自给自足的住宅，以及在电池板中使用由非石油材料制成的先进绝缘技术，以减少运行阶段的能源消耗。

　　A公司称赞他们的生产线与传统方法相比产生的废物减少了70%。其他公司专注于减少碳足迹，通过在生产中选择环保技术和明智地选择产品材料，能够比传统方法减少15%的碳足迹。

　　五分之三的参与者确认他们有能力在接下来的项目中重复使用他们的产品，以减少制造过程中的浪费和能源消耗。项目的类型和材料与元素的可复用潜力有直接关系，由于多样性，参与者在这两个标准中的潜力是可变的。

　　E公司提到模块化建筑与传统的现场建造方法相比可以节约30%的能源，而a公司则称赞他们的住宅从能源角度来看并不积极。B公司通过对现场活动和现场传统施工的对比，给出了更多的能耗细节，并称赞由于现场生产的时间较短，能耗可降低50%。他们提到，工厂的能源消耗是已知的，每周、每月和每年都相对稳定。一个有能力和经验丰富的模块化建造者可以多次使用模块在8-10周内完成整个项目，从破土动工到签发许可证。一个类似的现场建造的房子可能需要多达4个月的时间来完成相同的任务。

　　正如它前面提到的，由于目前正在世界各地发生的病毒大流行，对卫生组织的应急服务比以往任何时候都更需要快速反应，根据这项调查，其中一家公司正在为此提供产品，这可能是一个好消息，并被认为是这种建设方法的社会效益。

　　与传统建筑在项目交付前只承担责任相比，模块化建筑公司由于其行业特点，有能力为客户提供售后服务，如维护、升级等。根据该调查的结果，这五家公司中有四家证实他们为客户提供售后服务。

　　A公司声称其成立公司的初始投资约为2000万加元，回收期为5年。E公司的金额为1500万美元，期限为5年。然而，C公司和许多较早开始模块化建筑行业的老玩家一样，无法估计他们的初始投资。

　　有一些因素可以改变公司的初始成本。参与者优先选择了这6个因素，首先是产品类型和生产范围，占31%。自动化水平占饼图的25%，这与初始成本有直接关系。非现场工厂的起始成本效率为19%，此外，项目中分包商的数量达到了图表的13%。最后，融资和设计改进具有最小的平等份额6%，尽管是最后的因素，但对初始成本也有效率。

　　A公司提到在设计阶段要考虑的主要因素是组件，而D公司和B公司则为他们的生产线引入了一个最大尺寸，以经济上可行的运输成本。此外，C公司和E公司也证实，由于他们对预制方式的明智选择，生产线不会给设计师带来任何边界。

　　初创公司和加入模块化建筑行业的专家的主要问题之一是缺乏对非现场流程和运输限制的知识。五分之三的参与者证实，设计师缺乏这方面的知识。

　　5名参与者中有3人认为，交通管理部门的管制可能会对项目造成额外费用或工期延误等不利影响。A公司提到给生产和施工单位发放许可证的时间延迟，会降低元件到现场的运输速度，从而影响生产线和现场安装的同步。B公司补充了美国一些州的运输系统的信息，这些州使用超级负载这个术语来限制超大的运输，增加了项目的成本和时间。另一方面，C公司为了避免这个问题，在他们的设计说明书中使用了法定的负荷限制，这样他们的产品就会遵守规定。

　　B、D、E公司确认特殊可运输材料条款不会给项目增加额外费用。A公司表示，运输带来的额外成本可以通过项目的生产速度和融资成本的降低来抵消。

　　在这项调查中，基于文献综述，选择了在非现场生产中难以使用自动化的4个主要原因来询问参与者。与先进软件的集成和在生产线%。编码问题是本课题的另一个主要问题，占饼图的28%。另外，A公司要求“An international coding”来解决这个问题。最后一部分属于“人工流程较低的薪水”，其在参与者中的重要性最低，为14%。

　　从公司A开始gogo体育，它宣称每个国家都有自己的代码，缺乏通用代码会给模块化玩家带来挑战。

　　B公司解释了最终客户的误解，最终买家“认为工厂是”建造商“，实际独立建造商是工厂的销售代理”。对于这个问题，他们推荐的解决方案是通过社交媒体来定义项目参与者之间的关系，并要求建造方的客户签署一份详细描述这种关系的“公开承认”。

　　C公司提到了银行带来的财务挑战，在由他们(银行)资助的项目中，银行认为项目在现场安装之前没有完成。这对涉及银行融资的项目的现金流造成压力。在合同方面，E公司唯一考虑的问题是缺乏项目交付的时间，这通常是由建筑商或总承包商造成的。

　　首先，A公司认为现场缺乏优质的合作伙伴。他们解释说，当现场参与者意识到模块化施工的优势时，他们倾向于提高服务价格，这可能会提高项目的最终价格。模块化项目可能面临的另一个挑战是无法在约定的时间内交付项目，而且现场执行的质量不可接受。B公司提到，确保工作正确完成的责任属于建造方，任何“延误都可能导致通过滞期费推迟产品和利息的运输”。

　　A公司使用当地分包商进行场地规划和基础建设阶段，因为他们的项目位于不同的地点，并且易于使用当地分包商。B公司只负责模块的生产，并定义客户(总承包商/独立建造商)的责任来执行项目的其余阶段，如果需要的话，可以有分包商。C公司确实有在直接监督下进行现场准备和基础阶段的分包商，他们没有自己完成的原因是所需设备成本高，而且每个项目都不能携带。

　　参与者提到的唯一一个问题是，A公司建议“教育大多数当地的subs，让他们了解我们以某种方式做事的过程和原因”。

　　根据B公司的经验，在美国，大多数人、媒体，甚至专业工程师都不了解模块化施工的能力。许多人继续混淆这种形式的建设与HUD，在框架产品。

　　公众/市场认为的另一个错误看法是预制方法限制了设计选择，而C公司认为情况恰恰相反。

　　A公司认为，通过使用模块化建设的一个主要优势，即较短的工期，市场可以由模块化项目主导，他们交付的案例越多，这种方法就越得到公众的认可，最终可以证明模块化方法的优越性。公司B以建筑商、制造商、建筑师和工程师合作的形式，通过模块化住宅建筑商协会(Modular Home builders Association)等国家实体向公众提供解决方案。C公司。