建筑的未来是模块化。那么，建筑商如何优化工作流程以实现最大收益呢？我们将深入剖析这一策略。
产品化的核心：用于协作模块化施工的“玩具箱”
用玩具积木建房子和实际建筑项目有很大的区别。或者说有区别吗？
长期以来，传统施工流程高度碎片化，在典型项目的整个生命周期中涉及多个利益相关方，从建筑师到材料供应商再到建筑商。这可能会是在最佳时间交付项目的拦路虎。但这样做的同时，应对当前最大的战略挑战，从全球技术短缺到不断上升的材料和劳动力成本，再到不断发展的 ESG 法规，是一项极为艰巨的任务。
建筑行业的数字化转型迫在眉睫，经过多年的缓慢推进后，现在终于有了眉目。这场变革的前战是产品化，旨在将建筑元素从静态的定制对象转化为创成式资产，从而实现便捷性、成本效益和灵活性都更高的施工方法。
应对现代施工挑战的模块化施工解决方案
简而言之，产品化涉及隔离和定义制造既定组件的流程（从预制墙到窗框再到地下布线）并使该流程易于重复。
正如达索系统建筑、工程与施工行业数字化转型负责人 Marty Doscher 阐明的那样：“总体思路是将建筑分解成一系列产品，这些产品可以轻松进行复制或修改，以满足不同的需求。”
产品化工作流程如下：
- 1.
创建虚拟建筑砖块：
首先将指定的施工流程定义并规划成组，称为“虚拟建筑砖块”。这些砖块为创成式、自适应的，也就是说，可根据个别项目的参数进行修改。 - 2.
数据库集成：
随后可将这些砖块加载到数据库中，在这里可根据需要为其提供许可。例如，建筑商可从一家供应商那里选择楼梯，从另一家供应商那里选择地板。 - 3.
虚拟建筑集成：
然后将砖块集成到虚拟建筑中，使建筑商能够针对时间、成本和材料进行优化。这些砖块的创成式属性意味着它们可以轻松适应不同的物理、材料或工艺需求。 - 4.
制造与装配：
一旦选定，物理元件就会在小规模微型工厂制造，运输到工地，并根据标准化指令进行装配，这可降低工地管理与协调的成本和复杂性。
为了产生预期结果，产品化需要一个安全的数字平台作为有效的数据库和市场环境，通过该平台可以实时存储、交换、管理和整合模块。虚拟孪生不仅提供这种环境，还提供一种持续改进的中间环节，从每次构建中获得的知识可迭代地反馈至每个“砖块”的数据中。
以总部位于美国的 Assembly OSM 为例，他们正在使用 3DEXPERIENCE® 平台来为其“模块化 2.0”产品化方法提供支持。他们的建筑采用虚拟组件设计，然后其可从制造合作伙伴的生态系统采购，有助于他们将整体项目时间缩短达 50%。
举例来说，公寓项目的施工时间，传统施工模式与模块化施工的比较，以月为单位
6
12
18
24
传统
模块化施工
加快 25% - 50%
6 个月
12 个月
18 个月
24 个月
数据来源：麦肯锡，模块化施工：从项目到产品
预制化转型
与传统的预制方法相比，产品化的最大区别在于数字技术的力量以及算法生成设计，它能够将定制化和标准化相结合。
“产品化有点像一本食谱。我们可能没有时间培养顶级厨师的专业技能，但是我们可以购买他们的食谱，然后了解他们平生总结的技巧和食谱，”Doscher 说道。“然而，如果一个食谱是四人份的，但我们需要做八人份该怎么办？而且如果我们需要用一种香料代替另一种香料又该怎么办？”
通过将产品化与数字技术的功能相结合，虚拟孪生可实现这种灵活性，不仅有助于企业根据特定的项目需求定制他们的方法，而且还可同步建模不同材料或组件的结构和成本影响。
“总体思路是将建筑分解成一系列产品，这些产品可以轻松进行复制或修改，以满足不同的需求。”
模块化能源设施
此外，模块化施工也用于能源等其它领域，帮助解决有关成本和复杂性的类似问题。
例如，小型模块化反应堆（SMR）和先进模块化反应堆（AMR）对于实现净零排放目标至关重要，因为许多国家承诺到 2050 年将核能发电产能提升两倍¹。
“借助 SMR 和 AMR，我们可以将建设核电产能的方法标准化和工业化，从而降低成本和风险，”达索系统可持续基础设施和清洁能源总监 Audrey Goulven 表示。“而且由于它们的体积小且模块化，因此其可更灵活地部署，必要时，可添加新的单元。”
虚拟孪生可加速这一进程。Goulven 指出：“虚拟孪生将 SMR 和 AMR 开发的整个生命周期（从设计到运营）的数据汇集在一起并加以利用，可为整个建设和运营流程带来高级协作、知识存储和标准化。”
50%
Assembly OSM 使用 3DEXPERIENCE 实现其“模块化 2.0”方法，缩短了整体项目时间。
无论是在电力行业还是在建筑行业，解决速度、成本和一致性问题都是使基础设施开发更快、更可持续的核心。产品化将模块化、标准化和工业化相结合，并利用虚拟孪生的强大功能，可在推动行业转变过时的实践和流程并满足未来需求的过程中发挥关键作用。
让今天的学生为产品化做好准备
产品化不会取代长期存在的设计、工程和施工技术，但会使其更强，有助于企业更快、更可持续地大规模建造我们所需的大楼。达索系统正在与南加州大学（USC）等教育机构积极合作，为未来工程师提供虚拟孪生方法的实际动手体验，这些方法将用于交付未来的产品化解决方案。
“通过培养实现变革的新一代，南加州大学土木与环境工程系（CEE）正在为土木与环境工程师传授必要的技能，帮助他们利用技术制定变革计划，创造更美好、更可持续的未来，”南加州大学维特比工程学院 CEE 系主任 Burcin Becerik-Gerber 教授讲道。重新思考该行业未来专业人士的技能及其在创新中的重要作用非常关键。
这只是 3DEXPERIENCE Edu 支持学术机构实现其变革使命的众多方式之一，所提供的技能不仅是当前工程师所需要的，而且还将为未来全新方法（如产品化）的实践提供支持。
了解基础设施与城市板块转型的其它方法：
基础设施与城市的洞察
模块化建筑是一种使用预制部件或模块建造的结构，这些预制部件或模块在工厂环境中制造，然后运往建筑工地装配。这些模块可以按各种配置组合，打造各种建筑设计。
特色
特色
模块化施工
模块化施工
非模块化施工
非模块化施工
特色
施工流程
模块化施工
模块在工厂预制，在现场装配
非模块化施工
从头到尾完全在现场建造。
特色
建造工期
模块化施工
现场施工和模块施工同步进行，因此工期一般更短。
非模块化施工
一般情况下，按顺序进行现场施工会减缓进度。
特色
质量控制
模块化施工
在工厂环境中可实现更高的质量控制。
非模块化施工
可变的质量控制，取决于现场条件。
特色
天气影响
模块化施工
大部分工作都在室内完成，因此受天气延误的影响较小。
非模块化施工
很容易受到天气延误和条件的影响。
特色
成本
模块化施工
效率提高、劳动力成本降低，因此潜在的成本更低。
非模块化施工
建造工期较长，劳动力成本上升，因此通常成本更高。
特色
灵活性和可扩展性
模块化施工
灵活性较高；可以轻松添加或重新配置模块。
非模块化施工
灵活性较低；修改可能很复杂，而且成本高昂。
特色
可持续性
模块化施工
更高的可持续，可减少浪费，提高能效。
非模块化施工
通常浪费更多，能效更低。
特色
定制
模块化施工
通过创成式设计和标准化流程实现定制。
非模块化施工
一次性的设计和流程会导致成本超支、工期延迟。
特色
交通运输与物流
模块化施工
需要将大型模块运往现场。
非模块化施工
较小批量地将材料运往现场。
特色
结构完整性
模块化施工
坚固，但模块连接需要仔细设计检查。
非模块化施工
坚固，不间断施工可提供稳健的完整性。
模块化施工更好，因为它允许场外模块制造和现场准备同时进行，可显著减少建造时间和成本，可通过工厂环境确保更高的质量控制，并可通过减少浪费和环境影响来提供更高的灵活性和可持续性。
模块化施工的三种类型有：
永久模块化施工（PMC）：这些是打算在建筑的整个生命周期内一直处于一个位置的模块。PMC 广泛用于各种建筑类型，包括住宅、教学、医疗保健和商业大楼。
可搬迁建筑（RB）：这些结构经过精心设计，可多次重复使用或重新利用，并可运往不同的地点。它们通常用于临时应用，例如教室、建筑工地办公室和紧急避难所等。
混合模块化施工：将模块化施工与传统施工方法相结合。建筑物的某些部分是使用模块建造的，而其他部分则是在现场建造的。
模块化施工提供了一些优势，它允许场外模块制造和现场准备同时进行，不仅可缩短建造工期，而且还可降低成本。可通过工厂环境确保更高的质量控制，并可通过减少浪费和环境影响来提供更高的灵活性和可持续性。这些优势使其成了替代传统施工方法的更高效、更环保方案。
模块化施工的示例包括住宅，例如通过工厂制造的模块现场装配的预制房屋等；工业建筑，如工厂、特定车间；重要设施，如数据中心；以及医疗设施，包括为快速部署而设计的模块化医院和诊所等。此外，模块化教室和学校扩建等教育建筑展示了这种施工方法的多功能性。
(1)
S&P Global，COP28：22 个国家承诺到 2050 年将核能发电产能提升两倍