——香港理工大学建筑及房地产系

    上个世纪末，李恒就是一个经常听到的名字。从同济大学到香港理工大学建筑及房地产系教授、博士生导师，他的每一步都走的坚实而有力量。学识渊博的他儒雅、内敛、朴实无华；放眼未来的他深沉、智慧、字字珠玑。

    长期以来，李恒教授亦任职于工程设计与建筑公司，为澳大利亚、中国香港和大陆地区的私有及政府组织提供技术支持和咨询服务。同时，他主持和完成多项与建筑信息技术的转移与创新应用相关的基金项目，并在与其研究领域相关的国际学术期刊上发表文章200多篇……

    他为中国香港及大陆建筑信息技术的发展所做出的贡献深深的烙印在我们每个人的记忆深处。

    做着自己最想做的事，所以安心欢喜、甘之如饴。让我们去接近、去感受李恒教授这一位极具魅力的人物，聆听他对建筑业在发展中面对的问题的精辟见解，以及建筑虚拟模型技术发展方面的情况。

    记者：不可否认，香港经济在过去的几年中已经复苏，建筑业也不例外，其总产值在稳步增长。然而，为什么建筑工人分享不到经济复苏所带来的利益呢？这是否是建筑业深层次矛盾的一个初现？
   
    李恒教授：当前，全球建筑业生产力水平逐年下降。根据美国劳动统计局的统计资料显示，美国制造业生产力指数呈持续上升趋势，而建筑业生产力指数则呈下降趋势，特别是最近10年来，下降幅度较大。这说明制造同样的产值，投入的资源会逐渐增长，即建筑业的利润空间正在下降。然而，为了保持利润率稳定或增长，必须降低单位资源的成本，以减少单位产值的总成本（以下简称“总成本”）。若用一个饼状图表示单位产值的总成本，则基于建筑企业的需要，这个“饼”将越来越小。

    总成本包括三部分，即直接成本、管理成本和不可预见成本，其中直接成本包括人工、材料、机械等费用，不可预见成本包括由设计错误、不可建造及其它风险形成的费用。为了降低总成本，提高利润，建筑企业必须降低直接成本和管理成本和不可预见成本。

    对于直接成本中的材料和机械的费用，其取决于市场的供求，可减少的空间有限；而对于建造商来说，工人的费用则是可以压缩的。

    管理成本高达总成本的20－30 %。原因何在？这主要是因为当前建筑管理或项目管理模式存在问题。香港建筑项目管理模式是英式的，即以管理为主体，不注重技术创新。在建设项目日益复杂化的情况下，为了解决设计或施工过程中出现的问题，不得不扩大管理队伍，这就造成管理层极度臃肿。例如：十年前，建筑企业管理层中根本没有 IT管理者，当然也不存在相应的成本，而当前大大小小的建筑企业都有相应的 IT管理者，这在无形中就增加了管理成本。可以说，当前的项目管理运作模式，决定了管理成本只会增加，不会减少。同时，在香港大学教育中也是这种模式，只注重管理理论的教学，不关注学生的创新能力培养大学的教育模式与业界的管理模式形成恶性循环，使得技术创新及应用无从谈起，也更难解决当前的高管理成本问题。

    不可预见成本，这部分成本是不可预测的，但根据数据统计，其占总成本的 12-22%。为何在加强管理队伍建立的同时，不可预见成本反而高涨？一个主要的原因就是英式管理模式是被动管理模式，即在事后进行补救，无法做到事前防范。怎样降低这部分成本？当前建筑企业只有接受，没有较好的防范途径。

    由上述分析可以得出这样一个结论：在建筑总成本需要不断减少的大环境下，管理成本则在不断增长，不可预见成本无法得到较好地削减，因此只有通过降低直接成本中工人的人工来减少总成本。然而，工人成本相对于管理成本而言，则是少之又少。这就是当前建筑业的内在矛盾。

    记者：那如何解决这一矛盾？

    李恒教授：欲解决总成本需要减少、管理成本不断增长、工人人工停步不前这一矛盾，要从矛盾的根源出发，即：

    第一， 解决建筑业自身生产力的问题，提高生产效率，减少资源投入量；

    第二，精减管理队伍，减少建造过程中的管理成本；

    第三，变被动管理为主动管理，减少由于设计错误、不可建造及其它风险所引起的费用。

    当前建筑业生产效率低下、管理成本以及不可预见成本较高，主要原因是新技术手段及管理方法在建筑业中没有得到较好的应用，而这恰恰是制造业生产高效率的根本所在。在此，我们不妨以 IKEA（宜家）为例，考虑一下制造业的生产与管理模式，看是否可以为建筑业提供参考。
   
    IKEA模式的核心是设计－制造一体化，及“自助安装”模式。一方面，设计－制造模式是在设计阶段充分考虑到设计的可制造性，这不仅可以减少由于设计错误、不可制造等引起的成本，同时可以保证生产效率；另一方面，通过基于 3D（三维）安装说明实施的“自助安装”模式，则可以大大降低技术指导或安装成本（类似于建筑业中的管理成本）。建筑业在某种程度上，与 IKEA有着类似的特点，若将一个建筑物简化到一定程度，可以说就是一件家具（如桌子）。因此，可以基于 IKEA的生产与管理思想，采用新的技术来改善建筑业的生产与管理模式。

    一是采用新技术“先试后建”，减少设计错误、提高可施工性。这对建筑产品尤为重要，建筑本身与一般产品有这本质的区别，即建造过程不可重复性。这就要求设计无错、施工过程可行，才能保证施工顺利进行，从而降低风险、减少不可预见成本。同时，“先试后建”提前发现问题、解决问题，将被动管理转为主动管理，从而可以精减管理队伍，降低管理成本。
   
    二是采用新技术基于“先试后建”的思想，将设计及施工可行的方案在建造之前转化为 3D施工说明（图片或视频），以指导工人施工，从而减少管理人员，如技术指导员等，降低管理成本。

    在实现这两方面的前提下，建筑业的生产效率自然就会提高。而“先试后建”的思想，是实现这两方面的基础。

    记者：那么能请您具体谈谈如何“先试后建”吗？

    李恒教授：香港理工大学CVP Lab（建筑虚拟模型实验室）在该方面已经进行了大量研究与实践， 提出了一种基于VP（Virtual Prototyping，虚拟原型）技术的“先试后建”解决方案。

    VP技术是一种在虚拟环境中建模、模拟、分析产品设计与生产过程的数字化、可视化技术，其在制造业中得到了较好的应用，如飞机、汽车制造等，但在建筑业中的应用才刚刚起步，尽管如此，其已初步显示出强有力的作用。VP技术可以实现“先试后建”这一思想，实施过程简要说明如下：首先，在虚拟环境中针对建筑设计进行建模分析，检测设计错误，提前排除设计错误；然后，基于设计的方案进行施工过程模拟与优化，从而检测施工方案的可行性，排除施工过程中的各种风险，如碰撞；最后，提供相应的3D施工过程说明，以指导工人施工，精减管理人员。

    CVP Lab是开发并将VP技术应用于建筑业的先驱者，在该领域一直处于世界领先地位，也是香港理工大学独一无二的VP技术研究室。CVP Lab对于VP技术进行了深入研究，并做了大量实践，目前已与中国大陆及香港的多家著名开发企业、建筑企业建立了战略伙伴关系。通过实践，已初步发现，将VP技术应用于建筑工程项目可以有效地解决上述建筑业存在的问题及矛盾，也逐步得到业界认可。

    可以说，通过基于VP技术的“先试后建”思想，即可实现主动管理，减少返工几率及施工风险，又可减少管理人员数量，从而降低管理成本和不可预见成本。同时，基于 VP技术的施工过程优化，使得整个施工过程比较流畅，施工效率将会大大提高，从而单位产值的资源需求量也会减少。这样以来，建造商的利润空间增大，工人的人工就不会被不断的压缩，相应的矛盾则迎刃而解。

    另外，若在大学教育中注重 VP等技术的创新与应用教学，或基于 VP技术进行相关施工现场模拟教学，相信以管理研究为主体的教学模式可以得到有效的改善，这将为建筑业的发展提供充裕的技术与管理复合型人才，同时改变当前“重管理轻技术、高管理成本”的局面。

    尽管政府已经提出 10大工程项目，但是在目前建筑业竞争激烈的环境下，投标价位势必较低，同时又由于低的生产力水平，因此工人从中获益水平可想而知。当前，为了提高工人人工，而又不损建造商的利益，可以一是在建筑工程项目可采用 VP技术，消除 12-22%的返工成本，减少管理成本，以节约总成本、转为增加工人人工；二是在所有公共项目的投标文件中标注工人最低人工，以确保最低人工。

    我们相信通过类似于 VP等新技术在建筑业中的推广应用，在当前经济形势大好的环境下，香港建筑业的发展空间会更大，同时也为世界其它国家或地区建筑业的发展提供较好的参考价值。

    记者：那么可以说理工大学研发建筑虚拟模型技术开创了该领域的先河，能请您具体谈谈吗？
   
    李恒教授：香港理工大学建筑及房地产学系在建筑虚拟模型技术方面取得了重大的进展，并将这专门用于庞大建设项目的技术用于香港，协助发展商和项目管理人员有效地节省成本，和避免不必要的工程延误。

    有关技术由我们十二人研究小组负责开发，研究论文已经在国际学术期刊内发表，理大科研人员并与业界结成合作伙伴，把技术应用于实际的建筑工程中。这崭新的建筑虚拟模型技术，简单而言就是透过计算机进行仿真工程建设，把摩天大厦或其它涉及复杂建筑结构的平面设计图，转化成三维立体动画影像，甚至连十分细微的部分也能清晰展示出来。更重要的是，这技术可以把施工流程及资源安排立体化，模拟实际施工时的每一个步骤。

    施工规划本身是一个复杂的过程，而且要在一个不断变化的施工环境中，有效配置和善用资源更加不容易。随着现时工程的难度和技术要求不断提升，项目管理人员难以利用传统的设计工具来想象和评估施工方案的可行性，因此，业界极需要一套能够实现高度仿真施工组织的设计工具，才可以解决施工时遇到的困难。由理大研发的建筑虚拟模型技术正好把整个建造程序立体化，让承建商在施工前尝试不同的方法，最终制订理想的方案，充分运用资源，有效控制时间。

    过去两年，这套先进的虚拟技术已经得到香港金门建筑公司和中国海外集团有限公司等大型承建商的采用，在多个繁复的项目中发挥效用。这些项目包括香港鱼则 涌的港岛东中心、将军澳东亚运动会主场馆、屯门警察宿舍，及澳门威尼斯人酒店等。

    为进一步发展这项尖端技术，理大建筑及房地产学系最近于校园设立了“建筑虚拟模型实验室”，并获得业界的大力支持，中国海外集团有限公司及金门建筑公司各自捐赠了港币一百万元支持实验室的成立。

    今年年初，国家住房和城乡建设部亦向理大建筑虚拟模型实验室提供人民币五十万元的研究资助，是首次有本地院校获得有关部门的资助。此外，两家内地主要的发展商——万科房地产有限公司及中国建筑国际集团有限公司也采用了新技术于内地房地产建设项目。

    记者：李教授，BIM Model能够推广，不仅需要得到政府的大力支持，同时还需要总承建商的积极配合。因此，请您谈谈如何发挥 BIM Model的用处，使得房屋署和总承建商都能够从中获益。

    李恒教授：BIM Model提高设计准确性，但使得总承包商claim的机会减少，因此单单是推行 BIM Model,很可能让总承建商感受到 FrancisLeung所说的诸多威胁，最终总承建商可能是抗拒而非支持 BIM Model。

    在推行 BIM Model的同时,还需要帮助总承建商改进施工的方法，减少施工过程的返工。4D是其中一个方法，能够显示总楼层建成的时间，但 4D并不是一个有效的计算工具，因为当中并没有利用资源，例如：天秤、工人、工地面积和物流等，和施工方法去配合计算每个建筑物的建造时间。我们认为，VP (Virtual Prototyping )是一种不可多得的工具，可以在推广 BIM Model减少设计失误的同时，真正的帮助总承建商节省时间和成本。
   
    在投标阶段，BIM Model可以增强总承包商对招标书和大厦设计的理解度，同时透过 BIM Model能准确计算物料的数量，令到总承建商的出价有一个科学的理据去支持。

    但选择哪一间总承建商，往往是考虑施工的方案，只凭 BIM Model未能反应施工的方案，他们亦只能沿用旧有的方法去表达。如果透过VP，BIM Model就能够发挥其用处。VP其中一大特点，只需现有的BIM Model，加上施工计划 (MicrosoftProject/Excel等)，就能把施工方案呈现在计算机屏幕上，更能把 BIM发挥到极至。同时 VP亦能初步评估施工方案和工期的可行性。房屋署能够凭清晰的模拟施工方案，加上专业的知识和经验判断出哪个方案可行，从而选择合适的总承建商。

    在施工阶段，BIM Model能够把大部份的设计问题检测出来，令房屋署和总承建商减轻大部份返工的工作。

    另外，房屋署为保证质量和总承建商能够准时在工期内完成或更早完成，房屋署需要不时监察施工上的问题和进度。同时房屋署对于一些有潜施风险工程的安排也特别关注，但总承建商往往未能把工程的安排，清楚地显示给房屋署。在这个阶段，VP亦能发挥其用处，能够把潜在风险的工程用仿真施工清楚显示在眼前。

    知识管理一向是建筑界的垢病，建成一层大楼的知识，往往只有总承包商的几个工程师能清楚明白建成的方法。单从建成大楼的外表，是无法得知建成大楼的方法。

    只有用科学的方法去记录，才是一个可行的方法。BIM Model无可否认是一个记录大楼知识的最好方法，但它无法记录施工时的过程和方法。只有透过VP，才能把施工方法和过程记录下来，这对下一次同类的工程有颇大帮助。

    以上所谈的几上阶段，全部都是经过四年来不断研究，并透过约 20个工程去实践收取各单位的不同意见，包括发展商，总承建商，工程顾问和次承建商，而获得的经验，认为这个方法最能令各单位达到最大利益。

    房屋署在设计阶段，透过 BIM Model来作设计。在投标阶段，房屋署提供 BIM Model和一些 BIM Model练习给总承建商，令总承建商可以懂得利用 BIM Model计算物料的数量，更可以在现有的 BIM Model上进行修改，同时建议总承建商在投标阶段，寻找顾问公司或总承建商透过原有 BIM Model做一个模拟施工方案来作投标之用。

    在施工阶段，为求房屋署能够更好地监察施工上问题和进度，建议总承建商透过BIM Model和模拟施工来做模拟。

    最后，用仿真施工记录下施工方法和过程，方便日后作参考之用。

    感谢李恒教授接受本刊采访，祝愿他能为我国建筑信息技术的发展做出更大的贡献。