陳德貴

(福建巨岸建設(shè)工程有限公司 福建莆田 351100)

0 引言

住房一直是人們關(guān)心的話題。隨著人類新技術(shù)的發(fā)展，如何在現(xiàn)有的住房基礎(chǔ)上，大膽構(gòu)思理想住宅(智慧空中城市森林花園別墅)，引領(lǐng)新時(shí)尚，“創(chuàng)造新需求”，推動(dòng)建造方式的變革、建筑業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，打造企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。建筑業(yè)(尤其是房地產(chǎn))要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)做到“科技創(chuàng)新，方法先行”，TRIZ理論就是這個(gè)創(chuàng)新方法之一。目前，TRIZ理論在建筑工程中的應(yīng)用[1]，屬鳳毛麟角。探索、研究TRIZ理論創(chuàng)新規(guī)律，科學(xué)預(yù)測(cè)建筑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[2]，對(duì)我國(guó)建筑業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)“雙目標(biāo)”創(chuàng)新模式，必將產(chǎn)生積極的作用和深遠(yuǎn)的意義。本文嘗試應(yīng)用TRIZ理論創(chuàng)新規(guī)律中向超系統(tǒng)進(jìn)化法則原理，來(lái)預(yù)測(cè)第五代住宅建筑發(fā)展的趨勢(shì)。

1 TRIZ理論簡(jiǎn)介

TRIZ理論是前蘇聯(lián)人——根里奇·阿奇舒勒(GenrikhAltshuller)在1946年創(chuàng)立的，TRIZ的俄文拼寫為теории решения изобрет-ательских задач ，譚潤(rùn)華歸納為TRIZ發(fā)明問(wèn)題解決理論[3]。

TRIZ理論以辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識(shí)論為哲學(xué)指導(dǎo)，以自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和思維科學(xué)的研究成果為根基和支柱，以技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則為理論基礎(chǔ)，成功揭示了技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)在的規(guī)律和原理(圖1)。TRIZ理論由三部分組成：

(1)術(shù)語(yǔ)。功能、技術(shù)系統(tǒng)、矛盾、理想度、資源、效應(yīng)等。

(2)工具。創(chuàng)新思維工具(九屏幕法、小人法、金魚法、STC算子、IFR理想解)；創(chuàng)新方法工具(技術(shù)矛盾、創(chuàng)新原理、物理矛盾、分離方法、物場(chǎng)模型、標(biāo)準(zhǔn)解法、因果分析、功能分析、知識(shí)庫(kù))；創(chuàng)新規(guī)律工具(S曲線、完備性法則、能量傳遞法則、協(xié)調(diào)性法則、動(dòng)態(tài)性法則、子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化、向超系統(tǒng)進(jìn)化、向微觀型進(jìn)化、提高理想度法則)等。

(3)算法。九步法、ARIZ、自己的算法等。

圖1 TRIZ理論體系結(jié)構(gòu)圖

其中，創(chuàng)新規(guī)律工具中獨(dú)特的八大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則被西方稱之為“人類三大進(jìn)化理論之一”，與達(dá)爾文的“生物進(jìn)化理論”和馬克思的“人類社會(huì)進(jìn)化理論”相提并論[4]。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則指出，所有技術(shù)系統(tǒng)都遵循某種規(guī)律，可以應(yīng)用創(chuàng)新規(guī)律工具找出規(guī)律，從而達(dá)到分析當(dāng)前系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，提前布局富有競(jìng)爭(zhēng)力的新系統(tǒng)。因此，住宅建筑的進(jìn)化也不例外，其更新?lián)Q代的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是可以預(yù)測(cè)的。為便于理解，以人類居住歷史的變遷來(lái)佐證。

2 住宅建筑發(fā)展歷史回顧

居住建筑經(jīng)歷了地域化到全球化、小型單一化到大型多元化、工業(yè)化到自動(dòng)化、安全化到優(yōu)質(zhì)化、節(jié)能化到生態(tài)化、智能化到智慧化等歷史變遷與傳承，人們對(duì)居住建筑文化的理解不斷深入，對(duì)未來(lái)居住建筑的功能提出了越來(lái)越高的需求，迫切想知道未來(lái)住宅建筑何去何從，并充滿了期待。

住宅建筑發(fā)展的歷史演變過(guò)程回顧。

目前，業(yè)內(nèi)專家對(duì)住宅發(fā)展更新?lián)Q代的概念沒(méi)有一個(gè)完整統(tǒng)一的定義，判定的方法也各有不同。有的按歷史朝代(原始社會(huì)、奴隸社會(huì)、封建社會(huì)、現(xiàn)代社會(huì)等等)，有的按建筑材料(泥草木、磚瓦、鋼筋水泥等)，也有的按建筑功能(生存型、經(jīng)濟(jì)適用型、改善舒適型、生態(tài)安居型等)……莫衷一是。筆者認(rèn)為按人類活動(dòng)(技術(shù)進(jìn)步)進(jìn)程，將住宅建筑進(jìn)行斷代區(qū)分，更趨合理。據(jù)此，歷史住宅建筑可分為以下四代：

(1)第一代住宅建筑：生存型房(如草堂、窯洞等)，建筑材料基本未經(jīng)人類加工，直接利用天然材料建造，以家為單位蝸居為主(可遮風(fēng)擋雨，但安全性不足)，如圖2所示。

(2)第二代住宅建筑：溫飽型房(如木樓、瓦房等)，建筑材料有部分經(jīng)過(guò)人類加工，天然材料經(jīng)過(guò)人工改良建造，以家、族為單位獨(dú)居為主。(有生存空間，但舒適度不足，無(wú)獨(dú)立衛(wèi)生間污水排放系統(tǒng))，如圖3所示。

圖3 第二代住宅建筑(溫飽型)

(3)第三代住宅建筑：安居型房(如高層建筑等，又稱小洋房,戲稱“鳥籠式”住房)，建筑材料均有經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，天然材料全部經(jīng)過(guò)人機(jī)加工建造，以社會(huì)為單位群居為主(舒適度改善，但人文不足)，如圖4所示。

圖4 第三代住宅建筑(安居型)

(4) 第四代住宅建筑：小康型房(又稱“空中城市森林花園”)(來(lái)源：央視財(cái)經(jīng)、河北共青團(tuán))，典型代表作是由清華大學(xué)建筑研究院設(shè)計(jì)，將郊區(qū)別墅和胡同街巷以及四合院結(jié)合起來(lái)，建在城市中心，并搬到空中，形成一個(gè)空中庭院房，就坐落在成都市新都區(qū)新泰東路71號(hào) ，如圖5所示。

第四代住宅建筑核心設(shè)計(jì)理念主要有：小車上樓、私家庭院、綠色生態(tài)、人與自然和諧共生(人文融合，但智慧不足) ，如圖6所示。

圖6 第四代住宅建筑(小康型)

第四代住宅建筑設(shè)計(jì)理念已是當(dāng)下中國(guó)首個(gè)綠建全國(guó)聯(lián)營(yíng)項(xiàng)目。它可以讓每家每戶的客廳外都有一座私人小院，一塊幾十平米土地，可在家種樹、種花、種菜、遛狗、養(yǎng)鳥、聚會(huì)、聚餐、休閑、娛樂(lè)，而且戶戶相通，共享空間大，堪比郊區(qū)別墅居住更舒適，建筑使用價(jià)值高。

能否在第四代住宅建筑的基礎(chǔ)上，再大膽將想象的精彩住宅建筑世界呈現(xiàn)出來(lái)，開拓住宅建筑的未來(lái)？又該如何正確預(yù)測(cè)建筑業(yè)發(fā)展的新方向？下文不妨應(yīng)用TRIZ理論創(chuàng)新規(guī)律中向超系統(tǒng)進(jìn)化法則原理，預(yù)測(cè)一下第五代住宅建筑發(fā)展趨勢(shì)。

3 向超系統(tǒng)進(jìn)化法則原理在建筑行業(yè)中的應(yīng)用分析

3.1 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理簡(jiǎn)介

技術(shù)系統(tǒng)概念:是由若干要素以一定結(jié)構(gòu)形式聯(lián)結(jié)構(gòu)成的具有某種功能的有機(jī)整體。(錢學(xué)森《系統(tǒng)工程》)

技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展是有規(guī)律的，技術(shù)系統(tǒng)有完整的生命周期，隨著技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的不同階段呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。

如在嬰兒期的時(shí)候，技術(shù)系統(tǒng)更加注重有用功能的完備，有技術(shù)系統(tǒng)完備性法則、能量傳遞法則、協(xié)調(diào)性法則，目的都是為了使技術(shù)系統(tǒng)盡快滿足符合市場(chǎng)需要的基本功能。所以，此3大法則也稱為“生存性法則”。目前，第一、二、三代住宅建筑已基本進(jìn)入飽和狀態(tài)，“生存性法則”已不適用。

而技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)入成長(zhǎng)期，將更加注重快速提高理想度，包括提高有用功能、降低有害功能和成本。因?yàn)榧夹g(shù)系統(tǒng)剛剛大規(guī)模投入市場(chǎng)，需要通過(guò)快速提升理想度以獲取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和地位。目前，第四代住宅建筑剛剛興起，正進(jìn)入成長(zhǎng)期。從提高理想度法則分析，第四代建筑的建設(shè)成本、運(yùn)維成本以及綠色、健康等方面還存在一定的短板，所以從技術(shù)特征分析，此階段最佳適用法則是提高理想度法則。本文基于更超前思維，暫不進(jìn)行深入討論。

由于技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則實(shí)質(zhì)上是反映了技術(shù)系統(tǒng)在不同生命階段呈現(xiàn)出來(lái)的主要技術(shù)特征，相較基于TRIZ理論的S-曲線法則分析企業(yè)生命周期[5]中，技術(shù)進(jìn)化S曲線，后者反映的是技術(shù)系統(tǒng)在不同生命階段呈現(xiàn)出來(lái)的生存規(guī)律，前者更具有對(duì)比性和操作性。結(jié)合第五代住宅建筑目前發(fā)展的技術(shù)特點(diǎn)，反向推演技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化階段，再根據(jù)結(jié)論選擇合適的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

從完備性規(guī)律分析，第五代住宅建筑實(shí)質(zhì)上已經(jīng)具備動(dòng)力裝置、傳輸裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置的基本要素，也就是說(shuō)當(dāng)前系統(tǒng)資源并不缺乏；從能量傳遞法則分析，第五代建筑也基本滿足能量到戶、能量到人的傳遞路徑；從協(xié)調(diào)性法則分析，第五代住宅建筑在蓄能、采光、通風(fēng)以及生態(tài)平衡方面也實(shí)現(xiàn)了較為理想的水平。從提高理想度法則分析，目前第五代建筑的開發(fā)成本、建設(shè)成本以及智能化、智慧、萬(wàn)物智聯(lián)等方面還存在一定的短板，所以從技術(shù)特征分析，目前第五代建筑處于升級(jí)版嬰兒期，應(yīng)用向超系統(tǒng)進(jìn)化法則是最佳選擇。

鑒于技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，反映了一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)完整的生命周期?；诩夹g(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，不僅可以合理選擇下一步第五代住宅建筑創(chuàng)新和運(yùn)營(yíng)策略，同時(shí)也可以應(yīng)用技術(shù)進(jìn)化法則，對(duì)技術(shù)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)提前預(yù)判，做好未來(lái)技術(shù)規(guī)劃。

3.2 向超系統(tǒng)進(jìn)化法則原理簡(jiǎn)介

超系統(tǒng)，廣義上講，是超出技術(shù)系統(tǒng)之外的其它系統(tǒng)。向超系統(tǒng)進(jìn)化有兩種方式：一是使技術(shù)系統(tǒng)和超系統(tǒng)的資源整合;二是讓技術(shù)系統(tǒng)的某子系統(tǒng)，被容納到超系統(tǒng)中。向超系統(tǒng)進(jìn)化法則，是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的最高層級(jí)，適合在技術(shù)進(jìn)化的每個(gè)過(guò)程及任何階段使用。

圖7 住宅建筑技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成圖示

為便于理解，以住宅建筑為例(圖7)，將房間內(nèi)可移動(dòng)物件作為當(dāng)前系統(tǒng)，即研究對(duì)象(含家具、電器設(shè)備等)；則當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)的每一件家具(如桌椅板凳、床等)及每一臺(tái)電器設(shè)備(如電視、冰箱、洗衣機(jī)、臺(tái)燈等)就是其子系統(tǒng)；當(dāng)前系統(tǒng)以外的(如住宅建筑、室內(nèi)空氣、室外萬(wàn)物等)任何物質(zhì)及系統(tǒng)都屬于超系統(tǒng)。在超系統(tǒng)中，所要分析的系統(tǒng)只是其中的一個(gè)組件，組成超系統(tǒng)的組件，稱作超系統(tǒng)組件。

接下來(lái)不妨應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新規(guī)律中向超系統(tǒng)進(jìn)化理論，預(yù)測(cè)第五代住宅建筑的模樣。

3.3 向超系統(tǒng)進(jìn)化法則原理預(yù)測(cè)住宅建筑進(jìn)化趨勢(shì)

向超系統(tǒng)進(jìn)化法則可知，隨著工程系統(tǒng)進(jìn)化，工程系統(tǒng)有逐漸與超系統(tǒng)的組件集成方向發(fā)展總趨勢(shì)。

例如：隨著重慶交通大學(xué)易志堅(jiān)“沙漠土壤化快速生態(tài)恢復(fù)一體化技術(shù)”項(xiàng)目在內(nèi)蒙、新疆、南海島礁、西藏及中東和非洲撒哈拉沙漠等地1.7萬(wàn)畝沙漠土壤化實(shí)地驗(yàn)證成功，并榮獲2020年中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果最高榮譽(yù)獎(jiǎng)，標(biāo)志著沙漠變綠洲將成為現(xiàn)實(shí)。居住建筑工程系統(tǒng)有逐漸與非宜居地域這個(gè)超系統(tǒng)的組件集成方向發(fā)展總趨勢(shì)，以解決宜居城市人口過(guò)度擁擠，生活品質(zhì)提升困難的問(wèn)題。國(guó)家可以采取適當(dāng)加大科技研發(fā)投入，將沙漠、高原、冰川、海洋及太空等不適合人類生存環(huán)境的超系統(tǒng)組件進(jìn)行改良或增加新系統(tǒng)，從戰(zhàn)略上緩解地廣人稀，人口外流不良趨勢(shì)，打造宜居新城。向超系統(tǒng)進(jìn)化的子趨勢(shì)發(fā)展主要有以下4個(gè)方向：

(1)子趨勢(shì)一：集成超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的參數(shù)差異化增加的趨勢(shì)(主要功能相同)

集成超系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)化趨勢(shì)有3種類型：

①向同質(zhì)性系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(不改變性質(zhì))；

②向多參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(參數(shù)增加)；

③向競(jìng)爭(zhēng)性系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(功能升級(jí))；

例如：居住住宅建筑發(fā)展趨勢(shì)

①科研教師房+企業(yè)人才房(參數(shù)增加，產(chǎn)學(xué)研用 );

②助教房+講師房+教授房(功能升級(jí)，競(jìng)爭(zhēng)性系統(tǒng))。

(2)子趨勢(shì)二：集成超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的主要功能差異化增加的趨勢(shì)(主要功能不同)

集成超系統(tǒng)功能進(jìn)化趨勢(shì)有3種類型：

①向聯(lián)合工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(功能對(duì)象相同)；

②向異類工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(功能對(duì)象不同)；

③向相反的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(功能對(duì)象相反)；

例如：養(yǎng)老住宅建筑發(fā)展趨勢(shì)

單身老年男性或女性房(相同功能對(duì)象，相同性別進(jìn)化)；圖8為新加坡-Spark Architects設(shè)計(jì)的未來(lái)養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)新概念方案(新加坡·都市樂(lè)齡農(nóng)莊)，集一起私交好的單身老年男性或女性摯友社交、養(yǎng)老居住、農(nóng)莊、生態(tài)與環(huán)境于一體，聯(lián)合工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)的第五代養(yǎng)老住宅建筑的典范。

老年夫妻房(功能對(duì)象不同，分居同居進(jìn)化)。

圖8 第五代養(yǎng)老住宅建筑

(3)子趨勢(shì)三：集成水平深度增加的趨勢(shì)(更深度集成)

集成超系統(tǒng)縱深進(jìn)化趨勢(shì)有3種類型：

①向原始單系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(非關(guān)聯(lián)性獨(dú)立個(gè)體)；

②向改進(jìn)雙系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(部分裁剪，合成)；

③向理想多系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(徹底裁剪，集成)；

例如：居住建筑發(fā)展趨勢(shì)

居家辦公房(居家虛擬辦公進(jìn)化)：將客廳一角部分裁剪合成，設(shè)計(jì)成升降(推拉)或伸縮虛擬辦公室，居家時(shí)內(nèi)藏隱身；辦公時(shí)外露可操作，如圖9所示。

圖9 第五代居家辦公住宅建筑

智慧生態(tài)小區(qū)房(徹底裁剪集成，理想系統(tǒng)進(jìn)化)

(4)子趨勢(shì)四：集成數(shù)量增加的趨勢(shì)(增加的集成的系統(tǒng)數(shù))

集成超系統(tǒng)縱深進(jìn)化趨勢(shì)有3種類型：

①向數(shù)量單系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(獨(dú)立功能)；

②向數(shù)量雙系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(合成功能)；

③向數(shù)量多系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)(集成功能)；

例如：超級(jí)住宅發(fā)展趨勢(shì)

超級(jí)人才房(量身打造獨(dú)立功能，各種單系統(tǒng)個(gè)性化進(jìn)化)；

商住房(規(guī)劃合成功能，住+學(xué)區(qū)、海景、基礎(chǔ)設(shè)施配套)；

智慧地球房(創(chuàng)造集成功能，人類智慧活動(dòng)、居住與地球環(huán)境及生態(tài)等多系統(tǒng)融合進(jìn)化)。

綜上所述，所預(yù)測(cè)的第五代建筑的模樣應(yīng)該是：建筑外形可自由變化(滿足人類一切智慧活動(dòng)、充滿個(gè)性化、建筑與地球生態(tài)融為一體、自然通風(fēng)采光、水天一色)；建筑結(jié)構(gòu)剛?cè)岵⒅?安全可抵御各種自然災(zāi)害，任意旋轉(zhuǎn)及自由拼裝，任意組建居住新城區(qū))；建筑室內(nèi)外全智慧化(滿足人類各種需求，不限于當(dāng)前已有認(rèn)知的綠色、環(huán)保、大數(shù)據(jù)、各種人類體驗(yàn)等)，它可以在地球任何地方，甚至宇宙空間站得以建成。這就需要我們不斷的創(chuàng)新發(fā)展，天馬行空，充滿想象力，親近大自然，擁抱大自然，最終實(shí)現(xiàn)人類的夢(mèng)想。圖10為美國(guó)Ahearn Schopfer事務(wù)所的負(fù)責(zé)人Kevin Schopfer設(shè)計(jì)的“新奧爾良理想漂浮城市棲息地”概念方案，集颶風(fēng)地震災(zāi)害避難、休閑旅游、商住、智慧與環(huán)境于一體，就是創(chuàng)造集成功能的第五代超級(jí)住宅建筑的典范。

圖10 第五代超級(jí)住宅建筑模型圖(智慧無(wú)處不在)

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)TRIZ 理論中創(chuàng)新規(guī)律的分析探求，和對(duì)在建筑發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)的實(shí)例分析，再次被證實(shí)TRIZ 理論是目前各行各業(yè)中，行之有效的創(chuàng)新方法。應(yīng)用TRIZ 理論，可以用來(lái)預(yù)測(cè)住宅建筑進(jìn)化趨勢(shì)，幫助建筑業(yè)(尤其是房地產(chǎn))企業(yè)打破“同質(zhì)化”競(jìng)爭(zhēng)，“創(chuàng)造新需求”，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)“雙目標(biāo)”創(chuàng)新模式。

進(jìn)化趨勢(shì)也是產(chǎn)生創(chuàng)造性的新概念的新工具，同時(shí)將TRIZ方法引入到建筑業(yè)或其他的行業(yè)科學(xué)研究中，可以加快創(chuàng)新過(guò)程，提升創(chuàng)新效率。 這種創(chuàng)新TRIZ理論方法必然會(huì)得到更大的發(fā)展與應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。