第 8 章
設計永遠不會完成
當談到設計時（WHEN IT COMES TO DESIGN），建造專業人員，以及從事建築或工程的人，往往受到一種想要「凍結設計（freeze the design）」的慾望所驅使。
這代表設計已經完成，不再有任何變更。
這樣做的理由看似不言自明：完成設計階段，等同於為下一個步驟亮起綠燈，並為專案帶來穩定性與確定性——一個可以據以建構的基礎。
它是概念與執行之間的樞紐。
但實際上，事情並不是這樣運作的。
設計從來都不是真正完成的。
「凍結設計」本身就是一個謬誤。
按照一般的順序，需求完成後進入設計，工程完成設計後進入製作，製作完成後進行安裝，而試運轉（commissioning）則為整個流程畫下句點。
然而，當你啟動系統並開始實際運轉它——不論那個「它」是什麼——總是會出現必須進行的變更。
即使是由最有才華的專業人員完成、最為周密的設計階段，也無法賦予設計全知、全視、如同神一般的能力。
事情會被遺漏、不可預見的事件會發生、新的問題會浮現，或者會出現更好的做法。
有時候，如何把事情做得更好的方法，會在之後才出現。
一個專案的設計，也可以為你正在同步進行的另一個專案提供資訊。而這些經驗與知識，還可以被整理並納入知識庫，供其他設計使用。
所有這些在每個專案中都會發生的因素，都使得設計變更必然會發生在原始設計階段之後。甚至「設計階段（design phase）」這個詞本身都是一個不恰當的用語，因為它暗示著一段有明確起點與終點的有限期間。
事實正好相反，設計永遠不會完成。它會持續貫穿資產的整個生命週期。
即使是資產的除役（decommissioning），也需要一套設計流程來說明如何安全且有效地進行，從機械與電氣系統的斷開，到結構拆除的順序，甚至包含使用炸藥進行拆除的方式。
什麼是設計？
WHAT IS DESIGN?
設計是一個相當模糊、且高度依賴情境的名詞，因此我們可以先用一個簡單的方式來定義它：
凡是將商業或客戶需求轉化為技術解決方案的過程，都屬於設計（如今多半透過數位模型、圖面、示意圖、敘述文件等形式來呈現）。
這個解決方案不一定是實體的，但在本書中，我們將聚焦於實體解決方案——主要是資本性資產（capital assets）。
設計流程的第一步，是辨識、定義並排序需求的優先順序。
需求可能來自商業、技術或法規層面。
例如，商業需求可能是某項資產必須能在特定成本下，生產一定數量以實現指定利潤；
技術需求則可能與生命週期相關；
而法規需求則可能涉及必須滿足的環境標準。
在資本專案的世界中，需求的辨識、定義與排序是一個極為重要的機會，但我們往往在這件事上投入的時間，遠少於航太或汽車等其他產業。
設計涵蓋了：
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概念設計（我們要蓋的是十層樓，還是二十層樓？）
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工程設計（科學、機械、土壤、結構等）
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以及最後的 細部工程設計，用來精確決定我們要「如何」建造。
如果結構工程指出鋼構連接必須以某種方式配置，
那麼細部工程就會進一步處理那些技術層面的細節——也就是實際上要如何落實。
最後，還有生產工程（production engineering），這通常由現場人員主導，並關注這個問題：
「我們要如何執行這項工作？」
例如：
如果要安裝某個構件，我們要用吊車嗎？
吊車要放在哪裡？
我們要怎麼吊裝？
哪些工作在工廠做，哪些在現場做？
我們要用手動扳手，還是氣動扳手？
等等。
設計、製造與安裝之間並不存在固定的界線；
它們是同步進行的，並且彼此交織、相互滲透。
而作為一個產業，我們仍持續嘗試在能力範圍內進行快速推進（fast-track）。
在整個交付流程中，每一個人都在做設計決策——
不論這些決策是關於客戶需求、工程的科學層面，
或是現場的細部工程。
設計、製造與安裝之間沒有固定的邊界；
它們是同步進行的，並彼此交織。
從成本、品質、安全與時間的角度來看，一階與二階決策至關重要。
但太常見的情況是，由於建築師與工程師沒有參與施工方法與執行手段的討論，三階與四階決策往往在流程中過晚才被做出。
其結果是——（未完，續頁）
這會導致安全事故風險增加、品質下降，以及不必要的成本、工期延長與現金占用。
影響能力會隨時間遞減
ABILITY TO INFLUENCE DIMINISHES OVER TIME
請回想下方圖示所呈現的概念：影響事物的能力會隨著時間而逐步衰退。
在專案生命週期的後期，管理層可介入的選項會變得越來越少。一旦專案從需求的辨識、定義與優先排序，進入到實際製作事物所需的細部設計活動，任何變更的成本都會急遽上升。
因此，在前期盡可能多做，是一項必要的原則。
有些人會刻意利用這種動態，在專案早期強行做出設計決策，因為他們知道之後將很難再被修改。
例如，建築師可能會透過取得相關政府機關的核准，來強加他所希望的設計。一旦主管機關針對某個特定設計核發了規劃許可或建築許可，隨著專案持續推進，你幾乎就只能接受這個設計。
要再修改它將會非常困難，並且需要大量的智力勞動、行政程序、官僚協調、等待時間，以及額外的成本。
如下一張圖所示，當生產工程（production engineering）被推遲到專案生命週期的後段，影響能力會持續下降；同時，在製品（WIP）卻不斷累積。
為了將「影響能力」與作業系統（OS）連結起來，我們在圖中加入了 WIP 曲線，用來表示「決策在製品（WIP of decisions）」——也就是決策尚未被完成、但已經堆積起來的狀態。
註 18：此圖為改編自 Frederick W. Gluck 與 Richard N. Foster 於 1975 年 9 月發表於《哈佛商業評論》的文章〈Managing Technological Change: A Box of Cigars for Brad〉。本文作者另行加入了 WIP 曲線。
（右頁圖示說明）
圖中顯示：
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影響能力（Ability to Influence） 隨時間下降
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管理介入（Management Intervention） 的有效性逐步降低
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在製品 WIP 隨著專案推進而上升
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專案流程從：
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定義
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設計／工程（辦公室中的數位作業）
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細部工程
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製造（工廠）
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組裝
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安裝／試運轉（現場）
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這一點在公共資金專案或涉及大量法規與政府監管的專案中尤其明顯。
例如，政府機關或建築主管單位，往往希望在施工前（也就是設計階段）就取得盡可能多的資訊，結果反而迫使設計決策在更早的階段就被定案，而不是留到後期再做——即使那些後期決策才是你真正希望在接近施工時才決定的。
目前常見的做法，是建築師與工程師並未參與施工方法與執行手段（means and methods），導致設計結果沒有納入細部生產工程的考量。
作為資產的業主，你可能不喜歡這樣的結果；
但如果你希望資產能夠真正被建造出來，你就必須配合這套遊戲規則。
其根本問題在於，整個產業仍然運作在這樣的假設之上——總會有某個人，在後面的某個階段，把一切問題解決掉。（未完，續頁）
為了編製各種技術文件、圖說、規範，以及 3D 模型，這些成果提供了其他人進行成本估算、提案與成本預測的基礎。
我們可以追溯這種做法的起源至十九世紀，當時市政機構為了降低貪腐風險，開始在公共工程與政府合約中實施公開、競爭式的招標或投標採購制度。
這套制度至今仍大致存在，特別是在公共工程領域。
為了讓標案或提案能被有效且有效率地分析，必須先提出一套設計，讓承攬商依此準備並提交提案或報價，也就是投標。一旦最低價或得標者確定，便會將合約授予該建造公司；接著，視不同條件而定，施工可能已經開始，或依法必須與專業分包商簽訂合約；若法律未強制要求，則主承包商可依自身判斷「自行分包工作」。
一旦合約完成簽署，且專業分包商被聘用後，這些分包商便會開始準備並提交各類技術資料，有時稱為「送審資料（submittals）」或「供應商資料（vendor data）」，用來說明他們將使用的材料、施工方法，以及實際如何執行工作。
此時，設計團隊會組合一套設計文件包。這個設計包可能是 100% 完整設計，也可能只是部分設計，後者通常稱為 設計—施工銜接（design-build bridging）。這種方式會將完成設計的責任轉移給投標團隊。但不論是哪一種形式，最終都會形成一套可供競標的專案文件包。
我們在建造管理的其他層面曾看過類似的動態：這正是「規劃與執行分離」的另一種展現。沒錯，就是 巴貝奇（Babbage）與泰勒（Taylor）——他們又回來了。
設計本身也被切割成一連串專業領域，從各類工程師（結構、機械、電氣等），到建築師、室內設計師、聲學工程師等，眾多角色同時擁入這個領域。每個人都有其特定任務，但整體而言，他們的工作主要是提供文件，交由後續負責交付的人員處理：建造經理；機電、鈑金、屋頂、鋪面與景觀等承包商。
多年來，設計公司受到多種因素限制，其中包括保險公司嚴格的要求，以及錯誤與遺漏責任條款（errors and omissions policies），使他們被禁止涉入任何與施工方法與執行手段（means and methods）相關的事務。
然而，實務上幾乎不可能將設計與施工方法完全分離；在許多層面上，兩者其實是一體兩面。設計公司通常不會提供任何關於「如何施工」或「施工方法如何執行」的建議。這是有問題的，因為「做什麼」（產品）會影響「怎麼做」（流程），而施工方法也會反過來影響什麼是可行的。
相較之下，汽車產業的做法截然不同。他們拆除了設計與生產工程之間的高牆，這也是該產業普遍更具效率的原因之一。
隨著巴貝奇的專業分工思想與泰勒的「規劃與執行分離」逐漸成形，建築師與工程師反而無法善用建造公司所擁有的實務經驗與技術知識。承包商只能被迫透過錯誤與遺漏所產生的追加費用來「發揮」這些專業能力。
當錯誤與遺漏引發追加索賠時，法律事務所與顧問公司也開始提供建造法律與索賠服務。
建築師與工程師並不負責提供任何與施工方法、執行手段，或工作如何進行相關的意見或要求。
碎片化（Fragmentation）同時也驅動了由自動化所支撐的局部最佳化，例如：
在設計階段使用軟體來降低鋼材用量，或在製造過程中使用軟體來最佳化施工順序與批次生產。
這些做法往往提高了整體的複雜度，並增加相關的成本與時間，同時也因專案延誤而導致業主資產收益的損失。
在局部看起來合理的事情，對整個專案而言卻是一場災難；更重要的是，對投資該專案的企業而言也是如此。
不同的做法（Different Approaches）
儘管先進產業早已致力於實現並行設計（concurrent design）以及多方利害關係人的早期參與，但在建造產業中，設計與施工之間的分離卻反而更加根深蒂固，成為產業運作方式的一部分。
這一點在建造產業如何（相較於其他先進產業）導入新技術時表現得尤其明顯。
自 1970 與 1980 年代開始，電腦輔助製圖（CAD），以及後來的 3D／4D 建模，接著是產品資料管理（PDM）與產品生命週期管理（PLM）系統被開發出來，用以改善早已過時的流程。這是一大躍進，使這些產業得以有效率且自動化地完成過去幾年前根本不可能、甚至難以想像的事情。
CAD、3D 建模，以及 PDM／PLM 的發展，在消費性電子（Apple）、汽車產業（Toyota、Ford）、航太與國防（Lockheed Martin、McDonnell Douglas）等領域，被藍籌創新者更有效地吸收與運用，相較之下，建造產業的採用程度明顯落後。
在建造產業中，最早採用較先進技術的其實是專業分包商——也就是實際從事細部工作的那群人。他們受益於電腦化的計算能力，例如材料用量計算，或製作詳細的等角圖（isometric drawings），讓現場或工廠的人能夠實際把東西做出來或安裝完成。在某種程度上，這種情況在工程各專業領域皆然，無論是結構、機械或電氣工程；這些技術進步對高度技術性、細節繁複的工作特別有幫助。
然而，由於角色分工的性質，3D 建模對建築師與建造經理（CM）的實際價值卻相當有限。建築師多半負責概念層面（而非細部），而建造經理更像是仲介角色，負責得標並聘用專業分包商來處理那些繁雜、細節密集、且高度實體化的工作。
3D／4D 以及 PDM／PLM 的使用有時反而造成困惑，因為這些工具原本是由航太產業所開發，後來被汽車產業與消費性電子產業採用，用來促進更高度並行、協同的生產模式——這些團隊是在專案最早期階段就組成，而不是隨著設計推進才逐步加入，或等設計完成後再作為投標文件發出。
當技術本身要求在專業分包商進場之前無法做出關鍵決策時，這些問題便不會顯現。
對我而言，最深刻的一次經驗，是我以專業分包商身分參與一項大型機場擴建工程時：
專案進度延誤超過一年，而施工圖卻被蓋上「不依比例（Not to scale）」的章。
「這他媽要怎麼蓋？」我當時心想。
一定有更好的做法。
先進產業的做法完全不同。首先，他們在自有人員與外包承包商之間的比例就截然不同。
在我曾參訪的一家汽車製造商中，我驚訝地得知：80% 的設計專業人員是公司內部員工，而 17% 則是承包商，用來在需要更多人力時進行「彈性調整（flex）」。
……需要人力來支援一個專案。而那 17% 是「個人」——是真正的人：專職的承包人，而不是公司——他們向汽車公司的正式員工回報。其餘的 3% 則是無法列入公司薪資名冊的外部人員，因為某些測試必須由第三方來執行。
這一點非常重要，因為在建造產業中，多數人 並不 在業主的薪資名冊上。人力聘用早已被剝離或轉包出去。在一個特定專案中，實際上只有約 5% 的人是業主的員工，其餘都是承包商，不論是設計公司、工程顧問公司，或專業分包商。而承包商各自擁有不同（且往往彼此衝突）的誘因與利益。
這就產生了一個問題：每一個專案，你其實都在組建一個由新公司與新成員所構成的全新團隊。BAA 對此提出了一個有趣的解決方案。在 T5 啟動之前，BAA 成立了一支由設計師與承包商組成的專屬團隊，負責交付多個專案，並藉此學會如何有效地協同工作。BAA 為了培訓與整合這些團隊，付出了極大的努力。
其次，先進產業更重視「並行作業（concurrent）」的工作方式。他們同時看待概念設計、工程設計（包含細部工程）、生產工程，以及行銷與其他要素——同時進行。我們要建造什麼？我們要如何建造？
然而在建造產業中，做法卻更為零碎：一次只看一個元素，從需求、概念設計、工程設計，一路到細部工程。
正因為採取並行、而非循序的方式，這些產業在導入前述技術（例如 3D 建模或 PLM）時，採取了更為由上而下（top-down）的方式。當 Lockheed 等公司在 1980 年代開發 3D 建模技術時，他們是直接向內部團隊與供應商全面推行。這樣做的優點在於能夠達成——
工具的標準化：所有人使用相同的工具，朝向共同的目標努力，因為這正是高層所要求的。
Lockheed Martin、McDonnell Douglas 與 Dassault 都自行開發了 3D 建模軟體，用以支援一種以並行與協作為核心的工作方式。他們不是依序工作，其主要目標也不是為了贏得投標，而是讓所有要素能夠在一個統一、協調、協作的架構下共同運作。
相較之下，建造產業則受制於碎片化，因為各種專業分包商各自使用不同的軟體。這正是「由下而上（bottom-up）」而非「由上而下（top-down）」導入科技所造成的結果。
實際上，當前所使用的軟體，正因為是由下而上演進而來，反而將一個本來就行不通的流程自動化了。這就是軟體的問題——它是一把雙刃劍。自動化的能力極其強大，如果用得正確，確實能帶來優勢；但如果你把錯的事情自動化，只會製造更多問題。
正如 Peter Drucker 的名言所說：
「沒有什麼事情比『把一件根本不該做的事做得非常有效率』更沒有用。」
軟體反而強化了一種錯誤、且難以扭轉的工作方式。
這就是軟體的問題——它是一把雙刃劍。
自動化的能力非常強大，如果用得正確，確實有其優勢；
但如果你把錯的事情自動化，只會製造更多問題。
開創一條新路（Forging a New Path）
讓我們以 Toyota（豐田） 作為例子。與歐洲與美國公司不同，在設計方面，Toyota 採取了幾項相當有意思的策略，其中包括
（1）目標成本法（Target Costing），以及
（2）集合式設計流程（Set-Based Design Process）。
目標成本法（Target Costing）
目標成本是一種成本管理工具，用來設定某項產品製造或某項服務提供時的「預期成本」。這是一個結構化的流程，包含設定目標成本、分析產品或服務中各個構成要素的現行成本，接著再將這些成本降低至符合目標成本。
這是一種**主動式（proactive）**的成本控制方法，而非被動反應式的方法。目標成本法要求對客戶需求、設計流程與製造流程有深入的理解，才能找出並實現成本節省的機會。其目的在於維持競爭力，並最大化產品或服務的獲利能力。
加州大學柏克萊分校（UC Berkeley）的 Glenn Ballard 一直致力於將目標成本法引入建造產業，並將其稱為 Target Value Design（目標價值設計）。
集合式設計（Set-Based Design）
Toyota 會為同一個問題設計多種解決方案，或為某種情境建立多個選項，並且讓這些選項維持開放狀態更久。他們會刻意避免過早「凍結設計」，而是盡可能等到最後責任時點（last responsible moment）才做決定。
集合式設計是一種設計方法論，其重點在於將系統或產品視為整體來設計，而非只專注於個別元件。它的核心概念是在滿足設計需求的前提下，建立一組設計方案，而不是一開始就只優化單一解法。
這樣的做法能夠為設計流程帶來彈性與創造力，並有助於降低成本與縮短上市時間。集合式設計同時也支援快速原型與測試，並且適用於產品設計的各個層面，從概念設計到細部工程皆然。
舉例來說，Toyota 可能會為一套動力系統同時設計五種不同方案，並將它們全部保留為可行選項，而不是過早鎖定其中之一。這使他們能夠在策略層級清楚掌握整體設計如何彼此銜接。
在西方世界，設計通常建立在「凍結（freeze）」的概念之上，而且一旦凍結便完全不可變動。這種方式在理論上或許說得通——前提是你永遠不需要解凍。但在複雜的生產系統中，這種做法根本不可行。因為「解凍」所造成的返工一直是個棘手的問題，而 Toyota 則透過其 LRM（Last Responsible Moment，最後責任時點） 的方法，巧妙地避開了這個困境。
因此，Toyota 能夠降低設計成本並提升設計品質，因為他們避免或最小化了因凍結設計而導致的返工負擔。他們能以更低的成本、更快的速度創造更多選項。
在建造產業中，卻存在著強烈的壓力要求「盡快凍結設計」，主要原因在於：只有設計凍結後，才能開始報價。在製造業中，利潤 = 價格 − 成本；一輛車的價格終究有市場上限，超過消費者能接受的價格就賣不出去。但在建造產業中，由於屬於服務型態，計價邏輯卻是 價格 = 成本 + 利潤。
在像 Toyota 這樣的先進產業與公司中，所有人都是一起坐在同一個空間內協同工作，而且大多數參與者都是公司正式員工。
Toyota 也傾向將 80% 的工作交給主要供應商，20% 交給另一家供應商。他們會對排名第二的供應商說：「你可以成為第一名，但前提是你必須提出比另一方更好的構想。」這樣的機制同時激勵雙方持續改進其技術設計。
並行作業與協同合作，加上全面數位化的支援，正是 Toyota 能夠在全球設計領域中持續成為典範的原因——不僅限於汽車產業，也涵蓋其他產業。
產品生命週期管理（Product Life Cycle Management，PLM）系統，由 Dassault、SDRC（現為 Siemens）、Parametric Technologies（現為 PTC） 等公司率先發展，代表了設計技術下一個令人振奮的階段，而建造產業也有望能從中借鑑一二。
在 PLM 系統中，可以建立完整的產品配置。實務上，這意味著：「我們可以生產**依訂單配置（configured-to-order）**的車輛，因此從產線下來的 Land Rover，大致上沒有任何一輛會與另一輛完全相同。」
他們將「平台化設計」的概念推向極致，使其能支援高度的客製化、配置與情境變化——而且這些變化呈現指數級的組合可能性。
透過先進的 PLM 系統，可以開發「配置器（configurators）」，讓客戶幾乎能自行設計自己的產品。
建造產業在這方面一直落後，但已有一些具前瞻思維的企業開始跟進。例如，德國公司 Goldbeck 在這方面表現傑出，是一家值得關注的企業。他們在公司內部完成所有設計與大多數製造工作，同時也負責現場施工，並以「配置化產品」的方式運作。他們展示了以更先進的設計方法，透過平台化設計來實現「依訂單配置」的可能性。
這種模式可稱為 大量客製化生產（mass customization production）——這個詞乍聽之下似乎自相矛盾，但已被一些全球領先企業採用，因為他們找到了同時結合大量生產與專業化／客製化優點的方法。
汽車與航太產業，與資本專案的設計與建造實務形成了鮮明對比。隨著市場條件變得愈來愈複雜且動態，新的設計與工程方式變得必要。這促成了**並行設計與工程（concurrent design and engineering）**的發展——一種強調任務平行化（也就是同時執行多項工作的）工作方法。
這種做法有時也被稱為 同步工程（simultaneous engineering） 或 整合式產品開發（Integrated Product Development, IPD）。
先進產業與建造產業的比較（表格內容翻譯）
參數（Parameter）
-
流程方式（Process Flow）
先進產業：並行（Concurrent）
建造產業：循序（Sequential） -
生產工程（Production Engineering）
先進產業：在流程早期完成
建造產業：在流程後期才進行 -
材料清單（BoM）的準確性與精度
先進產業：高
建造產業：低 -
成本管理（Cost Management）
先進產業：成本作為設計的輸入條件
建造產業：設計作為成本的輸入條件 -
組織結構（Organizational Structure）
先進產業：以團隊為基礎
建造產業：以專業分工為基礎 -
內部完成設計的比例
先進產業：高
建造產業：低 -
供應商在早期階段的參與程度
先進產業：高
建造產業：低
如今，汽車公司以及其他先進產業的企業，正運用「元宇宙（metaverse）」於一個彼此互聯的虛擬世界中。這個世界以電腦模擬的現實形式存在，包含虛擬環境、虛擬世界、擴增實境平台，以及混合實境應用，其目的是為了更好地理解客戶所期望的價值、行為趨勢、進行設計與工程作業，並傳達作業指示，還有其他多種應用情境。
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