装配式建筑既是一种新型的建筑形式,又是一个复杂的系统工程。装配式建筑主要包括要素流和效率流,其中,要素流是通过加快要素的流动以实现价值的传递,效率流是通过流程设计、管理方式的变革来提高生产效率。目前的建造经验和技术无法满足装配式建筑的可持续发展,因此,研究装配式建筑自身发展规律、依靠其自我演化能力来保证其发展动力才是装配式建筑健康发展的关键所在。适应性循环模型是基于系统动力学比较研究的一种系统演化分析的工具,系统动力学需要额外增加释放和重组的功能来更好地解释或研究系统的演化,适应性循环模型增加了对系统在破坏和重组过程上的关注。针对装配式建筑发展中资源长期集聚转化和短期创造创新的特点,提出相互交替的适应性循环,并确定了适应性循环的四个不同阶段:培育和构建阶段(r);积累和扩散阶段(k);创新和释放阶段(Ω);提升和转化阶段(α)。

适应性循环模型包含系统发展潜力、系统内部的关联性和系统发展到新状态的机会选择等三个属性,彼此相互依存并伴随着系统能力的提升和降低。其中,系统的发展潜力被认为是系统的原始“财富”决定了系统演化的动力,这个过程包含了系统内部的资源重组、资本分配等活动。根据适应性循环模型的核心思想,结合装配式建筑的特点,在适应性循环模型的基础上提出装配式建筑的演化过程,将适应性循环模型进行转化,如图1所示。

装配式建筑开发阶段是装配式建筑发展前期储存阶段。在这个阶段,装配式建筑的发展呈现较多的不确定性。首先,技术的不确定性。装配式建筑包含以房屋建造技术为核心的一系列工业化技术,在方向选择方面具有充分的视野和转化前景,此时对技术的追求表现较为高涨;其次,产业模式的不确定性。由于技术的不确定性,装配式建筑内部的要素组合方法也存在不确定性,规范要素组合的模式也无法固化。最后,是产业配套的无序化。产业配套为装配式建筑发展提供有力支撑,但是支撑需要明确的目标引导和合理的供给模式之间相互匹配才能发挥配套能力的作用。

根据适应性循环模型,在该阶段装配式建筑仍在摸索固定的系统组织模式,发展潜力处于较低势位,但有上升趋势。系统开发阶段向下一个过程的演化一定要经过充分的能力积累和组织关系作用。从要素流的特征来看,本阶段需充分发挥建筑师的主导作用,通过需求的精准识别,在项目前期做好规划设计,进而将项目的设计、生产、施工、运营、拆除等过程链接,形成完整的产业链,实现要素的价值传递。再通过产业配套系统的流程设计,转变管理方式、变革组织模式,从而提升装配式建筑的生产效率,实现系统的转型与升级,其体现了装配式建筑完整性。

因此,这个阶段要着重培养装配式建筑的路径选择和发展路径依赖,以此来完成开发阶段的积累。在系统的开发阶段应建立起适应、学习和自组织演化的能力,装配式建筑是以效率需求为目标进而实现系统价值最大化和自我演化能力的资源重组过程,因而其逻辑构建如图2所示。

装配式建筑由r向k演化的过程是一个能力不断提升的过程,其内部的精益运作是系统整体提升的关键,动力来于系统内部对客户需求的精确识别,是装配式建筑的演化潜力,系统内部的资源配比和组织方法应严格按照需求导向。按需导向降低了选择过程中对能量的浪费,其对需求的正确理解和传递是装配式建筑的首要功能,决定了后续的组织形式。

本阶段系统发展潜力处于较高势位,但有下降趋势。从要素流特征来看,在需求目标的指引下,系统内部可以快速完成产业的初始积累。初始积累包括装配式建筑的生产模式、技术发展方向、产业布局、发展目标、知识体系构建、人才培养模式、产品路线、品牌打造以及相应的产业基础配套,即确定了基本发展路径方向后开始的能量积累,其使系统内部可以明确技术方向、完善技术体系,体现了装配式建筑的高效扩散性。从效率流特征来看,装配式建筑的整体状态相对于开发阶段开始有了相对稳定的组织模式,系统内部生产过程重组、产业布局扩大、产业配套完善,发展开始步入正轨,其体现了装配式建筑的转化精确性。

开发阶段出现的问题基本得到了解决,则新的问题逐步显现。此时系统具有完整性的基础和扩散性的条件,进而引发了下一阶段的演化开始。其逻辑构建如图3所示。

装配式建筑内部完成了从r到k的过渡,其发展趋于稳定状态,但产业积累在技术、管理、资本、知识方面不断增加,原有的组织模式难以承载较高能量的产业基础,产生新的矛盾。新的矛盾可以概括为更强的生产能力和落后的组织模式之间的矛盾。这时系统内部开始经历从k到Ω阶段的过渡,装配式建筑内部积蓄的能量打破了原有组织模式的束缚而要面对外界对装配式建筑发展的新要求,内部和外部都对这种组织模式产生不满。

本阶段装配式建筑发展潜力处于较低势位且有下降趋势。装配式建筑作为新的生产工具,其演化过程中系统内部积蓄的能量与原有的生产关系产生矛盾。从要素流特征来看,随着资本投入不断增加,技术体系和要素投入方式在原有的系统之上提升,系统实现进一步演化需要创新,其体现了装配式建筑的创新融合性;从效率流角度来看,经过系统的自我创新后,系统内部组织模式和管理方式都将进行变革,知识和经验也不断积累,最终系统消除矛盾实现演化过渡并完成内部能量的释放,其体现了装配式建筑的“流”科学性。

装配式建筑演化有两个方向:第一是通过连接内部较高的生产能力和外部的新要求形成新的生产模式,其实现了系统的平稳过渡和演化即系统内部能量的释放。这是一种积极的释放,进一步推动系统持续的演化过程,这个过程的动力来自于系统发展的创新。第二是内部的较高生产能力和外部需求无法进行完美适配,即创新的缺失,此情况下系统会面临一种系统内部的扰沌的崩溃。这时系统内部需要消耗更大的能量来解决适配问题,开始出现效率降低、利润下降等新的问题,不得不从这些问题入手推动系统的进一步演化,其演化逻辑如图4所示。

装配式建筑在Ω阶段有积极的演进和消极的演进两个方向的演化,两个方向所代表的能量级是不同的。一方面是通过路径创新推动的系统演化,创新使系统保持原有的较高能量进而推动装配式建筑进入一个较高的能量级,此时的路径发展隶属于路径创新并在对应能量级层面开始探索更符合内部生产力水准和外部要求的新组织模式。另一方面则是系统消极的演进,此时具有较高的生产能力和较高的产业能力积累,此时的突出矛盾是用一个相对落后的组织模式解决相对较高的生产力问题。但不论两个方向的路径怎样变换,其系统的演化规律都会推动系统从Ω向α阶段过渡。

装配式建筑从Ω向α演化的过程中,装配式建筑实现了产业结构高级化、技术结构系统化、管理结构科学化的转变,此时系统发展潜力处于较高势位,但有下降趋势。从装配式建筑要素流特征来看,系统内部已具备一套固定的组织模式,但其内部积蓄的能量要求系统探索符合新的生产力水准的组织模式,只有通过提高转化效率、优化资源配置,才能面临机会选择多元化,其满足装配式建筑完整性。从效率流特征来看,要想推动系统进一步演化,只有通过系统协调集约发展、创新可持续发展,价值多元化发展来减少系统运作成本、消除内部不协调性,才能提高整个系统的效率,推动装配式建筑进入一个新的循环,其体现了装配式建筑价值增值性。

本阶段装配式建筑内部在技术、管理层面都有了一套符合新型生产力标准的组织模式,系统趋于完整。此时系统内部要素得以高效流动,进而加速价值传递,实现装配式建筑内部产业升级和价值增值,推动系统进入下一个适应性循环。其演化逻辑如图5所示。

通过对装配式建筑进行演化逻辑分析,加强系统演化逻辑的认识,确保系统具备充足的抗风险能力和恢复能力,以实现转型升级。传统的装配式建筑发展经验未充分考虑装配式建筑生产集约化和规模化程度,故而本研究将适应性循环模型理论引入构建装配式建筑演化逻辑,指出装配式建筑各发展过程中的特征表现和问题属性,为装配式建筑的研究提供科学框架和新的视角。