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  哈尔滨工程大学学报  2018, Vol. 39 Issue (12): 1926-1932  DOI: 10.11990/jheu.201804033
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引用本文  

张军, 翟羽佳, 苏义坤. 工业化建筑装饰装修标准体系的构建[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2018, 39(12), 1926-1932. DOI: 10.11990/jheu.201804033.
ZHANG Jun, ZHAI Yujia, SU Yikun. Research on the construction of standard system for industrial building decoration[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2018, 39(12), 1926-1932. DOI: 10.11990/jheu.201804033.

基金项目

国家重点研发计划项目建筑工业化技术标准体系与标准化关键技术(2016YFC0701605)

通信作者

张军, E-mail:13704515827@126.com

作者简介

张军(1971-), 男, 副教授

文章历史

收稿日期:2018-04-11
网络出版日期:2018-07-19
工业化建筑装饰装修标准体系的构建
张军 , 翟羽佳 , 苏义坤     
东北林业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
摘要:针对我国工业化建筑装饰装修标准缺失、体系空白的问题,在对工业化建筑装饰装修标准体系的系统性分析的基础上,将BSE-设计框架与实际工程特性相结合,强调了框架中的系统行为设定。从6个维度表征标准体系各结构间的关系,划分出适用于工业化建筑装饰装修的标准类型,以此遍历工业化建筑隔墙子系统,建立了工业化建筑装饰装修隔墙专用标准明细表。论证了工业化建筑装饰装修标准体系设计框架以及遍历方法的适用性,同时为构建工业化建筑装饰装修标准体系提供新的思路。
关键词标准体系构建    系统结构设计    系统行为    BSE-设计框架    标准类型    遍历    标准明细表    
Research on the construction of standard system for industrial building decoration
ZHANG Jun , ZHAI Yujia , SU Yikun     
School of Civil Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
Abstract: To establish a general standard system for industrial buildings decoration in China, the industrial building decoration systems are analyzed in this paper, as well as the BSE design frame and the actual engineering characteristics, emphasizing the system behavior setting in the frame. The relationship between the structures of the standard systems are represented using six dimensions, and the standards suitable for the industrial building decoration are categorized in order to traverse between the industrial building partition subsystems and finally establish a standard list for industrial building partition wall decorations. Therefore, this paper demonstrates the design framework of the industrial buildings decoration standard system and the applicability of the traversing method, and provides new ideas for the construction of the standard system for the industrial buildings decoration.
Keywords: construction of standard system    system structure design    system behavior    BSE design framework    standard type    traversing    standard schedule    

中央国务院办公厅在2016年9月刊发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,标志着我国正式进入了装配式建筑发展进程(装配式建筑是工业化建筑的主要组成部分[1])。因此,工业化建筑装饰装修标准体系的制修订也成为了当务之急。我国现阶段工业化建筑装饰装修的标准有下列不足:1)层次较低,多数为企业或者地方标准,国家标准较少;2)标准规范对象大多为住宅工程,很少涉及到公共工程;3)不适用于工业化建筑装饰装修;4)不足以建立体系结构, 且标准体系各个要素间还处于零散状态,并未形成内在联系。因此,我国急需构建工业化建筑装饰装修标准体系。现阶段我国大多数标准体系的构建方法是在过程方法和分类方法的基础上演变而成的,例如模块化方法[2]和三维坐标方法[3-4],上述的方法均为单一的方法,无法构成体系。在这些方法的基础上,国内一些学者运用系统工程学的方法来构建标准体系,例如由三维方法论空间演变而成的六维结构空间模型[5],由于标准化对象的不同,六维结构也不尽相同。虽然六维结构空间模型解决了标准体系的不完整性与不配套性的问题,但是对于工业化建筑装饰装修标准体系来说,六维空间结构模型过于庞大,且构建的标准体系与系统行为不一致。因此,在六维结构空间模型[5]的基础上,构建一个合理的系统结构设计框架是构建工业化建筑装饰装修标准体系的基础。

1 工业化建筑装饰装修标准体系的系统性分析

工业化建筑装饰装修标准体系具备普通系统的结构复杂、因素众多等特点,并且标准体系中包括许多子体系,且子体系又可以继续进行划分。因此,标准体系本身就是一个复杂的系统。系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的方法[6]。所以,依照系统工程学的理论知识来构建工业化建筑装饰装修标准体系。

文献[7]认为所有研究系统的学科都是研究系统环境、结构和行为,以及其间的关系及规律。文献[8]认为在特定的环境中,系统结构可以支配和决定系统的行为和规律。文献[9]认为由于系统的开放性,使得系统的整体结构处于一个不断的演变过程中。因此,由于工业化建筑装饰装修标准体系的各层次之间的不同程度的相互作用,形成了标准的子系统,且标准的系统、子系统的结构处于不断演变的过程之中。因此,界定标准体系、明确系统行为、分析系统环境及系统结构是理解标准体系和规范工业化装饰装修实际工程的基础,也是为工业化建筑装饰装修标准体系的结构设计做理论指导。

1.1 系统的适用范围

首先,要明确工业化建筑装饰装修的含义,即采用以装饰装修设计协同化、装饰装修产品部件标准化、生产过程集约化、现场施工装配化以及信息管理一体化等为主要特征的工业化生产方式装饰装修的建筑。其次,建立工业化建筑装饰装修标准是为在工业化建筑装饰装修领域内获得最佳秩序,对各类建筑的整个装饰装修全寿命周期,包括设计过程、建筑部品进行生产、施工等过程。因此,工业化建筑装饰装修标准体系的适用范围是各类工业化建筑的内装修系统和外围护系统等的管理、施工、生产与设计等领域。

1.2 系统的环境分析

系统的环境包含不属于本系统但和系统相关的其他部分[10],而我们常说的标准体系系统的环境则是指标准体系在其长期生存进程中所受到的影响因素的总和[11]。因此对标准体系的优化更新就是要及时的关注环境因素的变化情况,从而及时的对标准体系进行调整。工业化建筑装饰装修标准体系的环境因素主要包括三方面:

1) 我国工业化建筑装饰装修行业发展状况;

2) 我国的标准化政策措施和工业化建筑在施行装修装饰标准时的现状情况;

3) 国际工业化建筑标准体系现状。

1.3 系统的行为分析

系统行为的确定是对系统需求和约束条件进行综合权衡的结果[12],系统行为所遵循的基本原则应为一致性、时效性、实用性、可持续发展性以及宏观性。工业化建筑装饰装修标准体系构建的终极目标是使工业化建筑装饰装修行业得到规范化的高速发展,如:

1) 设计具有标准层级分明、关系协调的工业化建筑装饰装修标准体系结构。

2) 构建覆盖各类建筑的整个装饰装修全寿命周期的标准体系。

3) 建立科学清晰的标准体系表,析出完整的具体标准。

1.4 系统的结构分析

研究系统论可以发现,系统的功能和其结构是彼此作用,相互促进的,系统的不同结构致使该系统产生了不同的行为或功能,反过来系统的功能作用于系统结构。因此,在对工业化建筑装饰装修标准体系结构进行设计时,需在分析系统环境的基础上对系统行为或功能进行设定。再根据系统层次性定理得出的B-S-E设计框架判断系统行为设计是否合理,再依次设计系统第一层次结构、系统第二层次结构,直到系统基层次为止。对于已经设定系统行为的工业化建筑装饰装修标准体系来说,可能存在多个不同的系统结构,所以在设计系统结构时要对每一层次结构进行评估,评估通过后,再对整体结构进行评估。

2 工业化建筑装饰装修标准体系的结构设计

文献[13]认为一个系统是由多个结构层次组成,且存在这样的一个层次,在其之上的结构能够决定系统行为或功能。所以,工业化建筑装饰装修标准体系在系统环境保持不变的基础上,其基层次以上的结构决定和支配着系统行为,由于系统具有复杂性,无法将系统结构设计到任意层次,为此,只研究到标准体系系统的基层次结构。

2.1 标准体系基层次的确定

工业化建筑装饰装修标准体系的结构设计需要明确一个问题,即标准体系的结构设计应该进行到哪一个层次能够获得最佳效益,且该层次及以上的层次结构决定标准体系的系统行为或功能,将该层次设定为工业化建筑装饰装修标准体系的基层次。假设设计该标准体系时不能到达这一层次,则无法明确标准体系的行为或功能,反之则会增加不必要的工作。根据系统层次性定理[9],在系统环境保持不变的情况下,系统在某时刻具有某一层次上任一部分的状态或行为仅与其系统环境与系统间的关系成函数关系时,在该层次里系统环境所表现出来的系统行为、结构、状态以及特定时间内系统与系统环境之间的函数组合恒等于零,那么就称该层次为本系统的基层次。

工业化建筑装饰装修标准体系的基层次是某些具有共同特点的具体标准的相互组合。当满足如下条件时,称作工业化建筑装饰装修标准体系的基层次。

在环境E(S)中,SB,工业化建筑装饰装修标准体系X(n)在t时刻具有某一层次Lb以上的任一部分e(p)∈X(n), 它的行为Hp(t)或者状态sp仅与系统输入Rp(t)的函数:

$ {s_p}\left( t \right) = {F_p}\left( {{R_p}\left( t \right)} \right) $ (1)
$ {H_p}\left( t \right) = {F_p}\left( {{R_p}\left( t \right)} \right) $ (2)

恒有

$ {f_1}\left( {S\left( t \right), {\mathit{R}_{Xb}}\left( t \right), {\mathit{H}_X}\left( t \right)} \right) = 0 $ (3)
$ {f_2}\left( {S\left( t \right), R\left( t \right), {\mathit{R}_{Xb}}\left( t \right)} \right) = 0 $ (4)
$ {f_3}\left( {R\left( t \right), {R_{Xb}}\left( t \right), {\mathit{H}_X}\left( t \right)} \right) = 0 $ (5)

式中:BS分别表示在t时刻系统环境E(S)的状态空间与状态;R(t)为t时刻系统环境E(S)与系统X(n)之间存在的关系,即系统输入。当满足上述条件时,结构层次Lb即为工程建设标准体系中的基层次。

这里以工业化建筑内装修系统为例,按照实际工程对外围护子系统可以划分为外墙系统、屋面系统、外门窗系统三个二级子系统,即工业化建筑内装修系统的基层次。标准体系基层次间的关联则是根据序列维与属性维共同提炼出的标准构成,如管理标准、检测标准、工艺标准等。根据实际工程的需要,按照下文的体系结构对以上各系统、子系统、二级子系统进行再组织,即形成了具有特定功能的标准体系。

2.2 基于BSE-设计框架的标准体系结构设计

由于工业化建筑装饰装修标准体系的系统行为(B)是取决于该系统的环境(E)与结构(S),所以,在对标准体系的结构进行设计时,以前文设定的系统行为为基础,利用BSE-设计框架[13],对系统结构(Sv)和系统环境(E)进行设计,包括如下主要步骤:

在环境E(S)中,SB,系统X(n)在t时刻时一共有m层次,m ≥1,那么,当系统输入R(t)、系统相邻两个层次上的系统结构RX(t)CRX(t)C+1C=1,2,…,m-1,和系统行为HX(t)满足下列系统方程:

$ {f_4}\left( {S, {R_X}{{\left( t \right)}_1}, {H_X}\left( t \right)} \right) = 0 $ (6)
$ {f_5}\left( {S, R\left( t \right), {R_X}{{\left( t \right)}_1}} \right) = 0 $ (7)
$ {f_6}\left( {R\left( t \right), {\mathit{R}_X}{{\left( t \right)}_1}, {\mathit{H}_X}\left( t \right)} \right) = 0 $ (8)
$ \begin{array}{l} {f_7}\left( {R\left( t \right), {R_X}{{\left( t \right)}_C}, {R_X}{{\left( t \right)}_{C + 1}}} \right) = 0\\ \;\;\;\;\;C = 1, 2, \cdots, \mathit{m}-1 \end{array} $ (9)

首先根据式(6)可知,当工业化建筑装饰装修的系统环境状态S不变,系统行为设定合理的情况下,就可以设计出满足方程的系统第一层次结构RX(t)1。如果设计不出系统第一层次的结构,则说明标准体系的系统行为设定不合理,需要重新设定系统行为。

由式(7)可知,当工业化建筑装饰装修的系统环境状态S不变,系统结构第一层次RX(t)1设计合理时,就能按照前者设计出以第一层次为前提的系统结构RX(t)1的系统输入R(t);否则就意味着前者设计不当,需要重新对系统结构进行设计。

由式(8)可以发现,当一个标准体系设计好系统行为时还存在其他不同系统第一层次上的系统输入R(t)与系统结构RX(t)1的多种设计方案,且各个设计方案都能完成设定好的系统行为,所以要进行评估得到最满意的方案。

工业化建筑装饰装修标准体系是具有多个层次的复杂系统,按照式(9)所述,系统第C层次上的系统结构RX(t)C是由下一层次上的系统结构RX(t)C+1与系统输入R(t)共同实现的,因此,标准体系的结构设计开始于第一层次,并按层依次进行到系统基层次的。同式(8)所得,系统层次LC上的系统结构RX(t)C存在多个方案,也是需要进行评估的。

根据BSE-设计框架内容,结合工业化建筑装饰装修标准体系的特点,形成了工业化建筑装饰装修标准体系设计框架,如图 1所示。

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图 1 工业化建筑装饰装修标准体系设计框架 Fig. 1 Design framework of standard system for building decoration standard system of industrial buildings

以工业化建筑装饰装修标准体系设计框架作为理论基础,结合工业化建筑装饰装修行业特点以及工程实际需求,构建工业化建筑装饰装修标准体系的系统结构,如图 2工业化建筑装饰装修标准体系的层次结构。

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图 2 工业化建筑装饰装修标准体系的层次结构 Fig. 2 The hierarchical structure of the standard system for building decoration standard system of industrial buildings
3 工业化建筑装饰装修标准体系的构建方案 3.1 标准体系各结构之间的关系

根据标准的属性,标准体系的结构一般分为层次结构、专业结构、序列结构、类别结构等[14]。在魏尔曼所提出的标准化三维结构的思想(如图 3)的基础上,将工业化建筑装饰装修标准体系的层次结构、专业结构、序列结构、类别结构(级别、属性、状态)之间的关系表达如图 4

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图 3 魏尔曼标准化三维结构示意图 Fig. 3 Varman standardized three-dimensional structure diagram
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图 4 工业化建筑装饰装修标准体系结构关系示意图 Fig. 4 Schematic diagram of standard system structure for building decoration standard system of industrial buildings

图 4分别从标准的层次、所属专业、生命周期的阶段等6个维度表征工业化建筑装饰装修标准体系各结构之间的关系,各维度的具体含义表述如下:

1) 层次维。在若干标准中找到其共性特征,利用此特征作为共性标准对若干标准进行层次划分。将共性标准适用范围广泛的置于高层次,按照适用范围广泛程度依次向下进行排列。根据我国标准体制和前文拟定的工业化建筑装饰装修标准体系的适用范围,能够将其分为四个不同层次,如图 5所示。

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图 5 工业化建筑装饰装修标准体系的层次结构示意图 Fig. 5 Schematic diagram of the hierarchical structure for building decoration standard system of industrial buildings

2) 序列维。是依照工业化建筑装饰装修所呈现出来的生命周期来将其划分为不同阶段,如图 6所示。

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图 6 工业化建筑装饰装修标准体系的序列结构示意图 Fig. 6 Sequence structure diagram of the standard system structure for building decoration standard system of industrial buildings

3) 级别维。工业化建筑装饰装修标准体系通常包括行业、地方以及国家标准等。并根据不同类型的需求层次对其进行设定。同时,将标准中涉及环境保护和人身健康领域的标准作为行业内必须遵循的强制性标准,其他的标准则为推荐性标准,企业可结合自身发展情况进行可选择性遵循。

4) 状态维。是指各项标准现在所处的状态,包括下面几类:制定中的标准与建议制定的标准、复审后应修订的标准、修订中的标准、复审后应废止的标准、应复审的标准以及发布实施中或者复审后依旧有效的标准等。

5) 专业维。工业化建筑装饰装修本身作为一个专业是无法再进行专业领域的细分,所以专业维可以依照不同的对象将工业化建筑装修标准进行划分。比如对工业化建筑装饰装修标准体系划分为个3个子体系,分别是工业化建筑外围护体系、工业化建筑内装修体系、信息技术应用标准体系,如图 7所示。

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图 7 工业化建筑装饰装修标准体系的专业结构示意图 Fig. 7 Professional structure diagram of the standard system structure for building decoration standard system of industrial buildings

6) 属性维。属性维的划分的依据是工业化建筑装饰装修标准化对象的基本属性以及序列维度。这两个维度产生的标准类别可以涵盖工业化建筑装饰装修标准体系的各个方面,共同构成了完整的标准体系,如表 1所示。

表 1 适用于工业化建筑装饰装修产业的标准类型划分 Table 1 Classification of standard types of building decoration standard system of industrial buildings

分别从六个维度对工业化建筑装饰装修标准体系进行解读,明确各结构之间的关系,使得一个复杂的标准体系被分解为多个层次,为工业化建筑装饰装修标准体系的构建奠定基础。

3.2 基于“遍历”方法的标准体系构建

遍历是系统工程学方法的一种关键应用,即是指在实现具体的系统工程目标时,需要按照逻辑维存在的普遍规律,并在时间维的不同阶段上进行独立的分析,来保证其能实现所有条件维上出现的条件[15]。工业化建筑装饰装修标准体系的构建采用遍历思想,即在由工业化建筑装饰装修标准体系设计框架得出的系统结构的基础上,按照适用于工业化建筑装饰装修行业的标准类型,遍历每一个分系统、子系统,以析出每一项具体的标准,从而保证了标准体系的完整性与配套性,如图 8

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图 8 遍历示意图 Fig. 8 Diagram of the traversing

在适用于工业化建筑装饰装修行业的标准类型基础上,结合实际工程需要,对各系统的构成要素进行分析。由于构成要素在实际工程中的需求不同,仅需用部分标准类型对其进行“遍历”。以工业化建筑隔墙二级子系统为例,按照工业化建筑装饰装修产业的标准类型进行“遍历”,形成工业化建筑装饰装修隔墙专用标准明细表,如表 2所示。

表 2 工业化建筑装饰装修隔墙专用标准明细表 Table 2 Standard schedule for partition wall decoration of industrial buildings

1) 产品标准:隔墙系统要求采用装配式轻质隔墙,便于灵活分隔空间;隔墙系统基材表面采用干式工法施工的集成壁纸、石材等肌理效果;隔墙系统的材料根据不同的空间需求,可采用龙骨类、轻质水泥基板或轻质复合板类等。

2) 工艺标准:隔墙系统的安装设置需要考虑空间可变性;局部需挂有重物时,要进行加固。

3) 检测标准:隔墙系统的材料、连接及安装质量、抗压性能、抗冲击性能、隔声性能等检测需要标准规范。

4) 施工及验收标准:隔墙系统的施工过程及质量验收需要标准规范。

5) 绿色环保标准:隔墙系统的材料的有毒有害物质的限量标准。

6) 安全标准:隔墙系统应满足不同功能房间对隔声、防火、防水等的要求。

隔墙系统的设计标准、维护与加固标准、拆除与再利用标准与其他二级子系统共同构成上一层次的通用标准,其他各项标准类型则独自作为隔墙系统的专用标准。工业化建筑装饰装修隔墙专用标准符合实际工程需要,并且满足初始系统行为的设定,因此工业化建筑装饰装修标准体系设计框架适用性得以验证。

4 结论

依据B-S-E设计框架原理,结合实际工程特性,构建的工业化建筑装饰装修标准体系设计框架能够设计出满足最大效益的体系结构。利用此方法构建出的工业化建筑装饰装修标准体系,解决了如下问题:

1) 利用传统方法构建的标准体系与已设定的系统行为或功能不一致的问题。

2) 在工业化建筑装饰装修标准化工作中发现的标准重复、标准和实际工程不符合、关键标准缺失等现象。

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