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    漫談系列40 建筑設計的歷史V.2)

    發(fā)布于:2023-01-30 09:08:12
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    本文來源:微信公眾號crefm001  更多文章請關注公眾號!

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    本文最初寫于2010年,今次改編為版本2.0(2013.12)。其語境乃是由討論BIM的諸方面而伸展至對于整個建筑的設計領域的探討,由此需要重新梳理一遍關于建筑設計的歷史,因此本文是關于建筑的所有設計(design of building)的歷史,而不僅僅是建筑設計(architecture)這一專業(yè)領域。

    建筑設計的歷史可謂是從人類第一次搭筑茅屋就開始了,但是她沒有一個誕生的日期。在她漫長的歷史中,絕大部分的發(fā)展都是逐漸進行的,越到近代才越有標志性的節(jié)點,比如CAD的誕生。

    【如果你熟悉建筑史,那么BIM就不是什么新鮮事】

    古代社會,建筑設計和施工是混合在一起的,總工匠大概是她的最佳頭銜,在architecture(建筑學,建筑設計)這個詞的分析中,arch代表總的,tecture是技術。這個詞在西方基本上沒有變過,但譯為建筑學就問題大了,譯為建筑系統(tǒng)架構(相應的建筑師就是架構師,英文很統(tǒng)一。我們將會使用建筑系統(tǒng)架構師這個譯法)是比較符合原意的。在中國,她的名字一直是匠;時至今日,國內(nèi)建筑師也不過是建筑各種工種之一,許多工程專業(yè)都是與建筑學并列的,而不似西方建筑師是作為總架構師的角色,所有其他角色都是居于其下。

    由于是同一個人統(tǒng)管設計施工,另外繪圖技術還沒有發(fā)展起來,所以,即便是復雜工程,他基本上都是一個人搞定,他的大腦就是當時時代最厲害的三維空間模型計算機。后世所產(chǎn)生的此類計算機思想都源自于此:對于人類思維的仿生學。最經(jīng)典的乃是BIM思想的祖師爺Eastman在1950-1970年代所作的建筑設計自動化的研究,此時西方社會尤其是美國業(yè)已進入信息時代,古老的夢想至此時才得以接近實現(xiàn)。

    【圖紙誕生于設計與施工的分離】

    建筑設計的第一個專業(yè)分離是施工從建筑設計中分工出來:西方大概在文藝復興時期。這次分離導致了設計需要向施工交付設計文件,交付文件的誕生具有重大意義,這是建筑專業(yè)化分工的第一步,文檔(圖紙)成為其必然的載體。這次變革的驅動,沒有任何技術的原因,因此應該是來自于管理(經(jīng)濟分析也屬于管理)。當然,此時的繪圖技術還非常原始,這一直要等到工業(yè)革命時期誕生的各類繪圖工具,以及專門的繪圖員職業(yè)。

    【BIM誕生于第一張圖紙中】

    最初的建筑意圖表達肯定還是文字形式為主,但是使用文字來表達圖形的能力非常差,肯定不如圖形。我們今天在上海的歷史檔案館可以調(diào)閱到文字和圖紙兩者并舉的奇觀,在清末的上海租界時代,由西方已經(jīng)熟通了建筑繪圖技術的業(yè)主在將工程發(fā)包給中國的施工隊之后,施工隊用毛筆簽約不說,仍然用豎排的文言文來描述工程內(nèi)容,以符合原設計圖紙的要求。這一次的競爭中圖形戰(zhàn)勝了文字,凡能夠以圖形表達的皆置于圖紙之中。

    最初的圖形一定是三維的(軸測圖),因為這最直觀,后來才有了三視圖(平面立面剖面)。繪圖法的逐漸發(fā)展,催生了相應的繪圖工具、紙張的發(fā)展,后者也反作用于繪圖方法。繪圖法讓三視圖變得容易操作(標準化程度高),在與軸測圖的競爭中獲勝而普及。這個過程在工業(yè)革命時代也是緩慢的演變的。

    見:

    繪圖工具的發(fā)展歷史http://en.wikipedia.org/wiki/Technical_drawing_tools

    這是人類社會第一次選擇2D還是3D。2D戰(zhàn)勝3D。并且從此以后,有空間思維障礙的人不能從建筑專業(yè)(無法繪制和理解三視圖)。紅樓夢里面有惜春手繪大觀園,那大概是軸測圖版本的竣工圖。

    制圖法是一項管理和技術混合在一起的創(chuàng)新。技術是其中的標準部分,管理則是驅動這些標準制定的需求、方法論。并且,將新技術納入到行業(yè)中的驅動力一定是管理決策的。

    【各工程專業(yè)相繼分離,BIM消失在專業(yè)分工之中】

    工業(yè)革命期間,結構工程、水暖電工程相繼誕生,并且分離獨立。但此時,建筑系統(tǒng)架構師仍然是設計的總管,他自古以來就是總管,設計管理的任務一直都是他的,而各專業(yè)工程師各司其職,只專注于自己專業(yè)的計算分析及制圖。

    結構工程是18世紀誕生的。最初是相對于軍事工程而起的一個并沒有建筑意味的專有名詞:civil engineering,意即民用工程,國內(nèi)一般譯為土木工程。19世紀初美國西點軍校的主要專業(yè)就是土木工程,這是美國最早的土木工程專業(yè)。

    維基百科之土木工程歷史http://en.wikipedia.org/wiki/Civil_engineering

    建筑大師賴特就是結構專業(yè)畢業(yè),先做繪圖員,進而成為建筑系統(tǒng)架構師,當建筑系統(tǒng)架構師之后,他就把結構設計交給專業(yè)工程師去做,但是,他仍然在結構方面有所創(chuàng)新,流水別墅(1936)那個大挑臺,超出了當時混凝土結構的最大挑出長度,承包商不敢拆模,還是賴特親自砍掉繩索,這挑臺結構存在到2002年才重新改造。此建筑被評為20世紀最偉大的設計之唯一建筑作品,內(nèi)中就包含了對這一結構創(chuàng)新的肯定。

    其他工種的專業(yè)也在這個期間誕生,但是在美國的專業(yè)劃分中,它們都是與建筑設計相對的,并稱為A-E(architecture-engineering,建筑學-專業(yè)工程),也即除了建筑設計之外,都屬于工程,不管是結構、還是暖通、水電等等。再加上C(construction,施工),就是美國業(yè)界常說的建筑業(yè)(A/E/C)。這種劃分方法與國內(nèi)非常不同,各自歷史淵源所致。

    在機電工程一塊,國外工業(yè)革命歷史上是由機械而電氣,所以有ME(機械+電氣)這樣的專業(yè)劃分,最終有MEP(機械+電氣+管道)這樣的軟件。而國內(nèi)的專業(yè)劃分習慣則與此不同,以至于有些地方因襲傳統(tǒng)甚或因陋就簡而導致無法理解,比如在電氣時代之前產(chǎn)生的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),在信息時代之前就產(chǎn)生的信息系統(tǒng)。

    【專業(yè)分工的巔峰,管理開始凸現(xiàn),及空間管理的誕生】

    管理一直是混合在技術里面的,自古以來。但是,在二戰(zhàn)之后,又解決了房荒問題,發(fā)達國家開始進入建筑業(yè)的大轉型時期,新建建筑急劇減少,AEC行業(yè)面臨行業(yè)創(chuàng)新的問題。建筑設計此時仍然是總管,從未動搖過,只有在蘇聯(lián)指導下的中國,結構師成為一般項目的負責人,這是中國獨特的歷史背景下產(chǎn)生的特例,也是一貫的中國特色。

    在1965年前后,以Gensler為代表的全程建筑空間設計專業(yè)問世,代表著一種業(yè)務拓展的創(chuàng)新:建筑設計從建造階段向后延伸,稱為“后設計”post-design,到建筑空間優(yōu)化、改造、管理。也同時向前延伸到“前設計”,pre-design,這部分是和房地產(chǎn)開發(fā)、企業(yè)不動產(chǎn)管理以及專業(yè)建筑工藝設計密切相關的。中國的建筑設計階段有一個“初步設計”,和這個有點像,但不是(有些行業(yè)很像,比如工業(yè)建筑中的工藝設計,卻并不屬于建筑的設計范疇,而是那一種工業(yè)領域的,各制造業(yè)都不同)。這是空間專業(yè)的誕生——全生命周期角度的建筑空間規(guī)劃與設計,即architectural programming;及其相應甲方機構的空間管理專業(yè),即space management。

    最值得提出的一點是:在這個時期,由于管理逐漸占據(jù)一定地位,導致了一些新專業(yè)(職業(yè))的誕生,而不像歷史上每次專業(yè)誕生都是技術驅動的。空間管理就是一個最典型的專業(yè)。

    在這兩個延伸中,技術手段變得不那么重要了,因為最密集的技術使用還是在傳統(tǒng)設計環(huán)節(jié)中,是什么讓這兩個延伸獲得了市場回報呢?答案是:管理。或由最新的設計技術支持下的管理。

    不僅是建筑設計,水暖電專業(yè)也在向前向后拓展,尤其是向后拓展,與建筑物運營維護管理結合在一起。所有這些專業(yè)的向后延伸,導致了設施管理專業(yè)的誕生——最初,這個專業(yè)關注的只是設備維修,漸漸綜合成為整個建筑物績效表現(xiàn)的管理??冃П憩F(xiàn)performance,我建議譯為效能,其本身就是一個帶有強烈的管理意味的術語,非常不同于性能capacity這種技術術語。

    設施管理專業(yè)(大寫的FM代表著涵蓋了空間管理在內(nèi)的整合設施管理專業(yè),不同于小寫的facility management,這很多時候是僅限于運行維護,即O和M)的誕生,讓建筑師第一次失去了最崇高的專業(yè)地位。當然,又誕生了另外一個頭銜:室內(nèi)建筑系統(tǒng)架構師,IA,interior architect。(由于同期發(fā)達國家已經(jīng)進入了運營時代,蓋樓遠遠少于改造裝修,絕大部分工程項目發(fā)生在室內(nèi)領域,這也是未來幾十年中國建筑行業(yè)必然發(fā)生的巨變,所以這個IA是室內(nèi)的。此時室內(nèi)設計行業(yè)也發(fā)生了巨大變化,從過去的裝修裝潢decoration變成了interior architecture)

    空間顧問首先進入甲方的團隊,她就像甲方的成員,來幫助甲方考慮企業(yè)不動產(chǎn)(CRE,一個與FM競爭又交融的術語,首次誕生于1910年代杜邦公司,管理企業(yè)自用的房地產(chǎn)物業(yè)資產(chǎn))的全生命周期問題,這是一個混合了企業(yè)管理和建筑學的復雜難題。然后,帶有更多專業(yè)內(nèi)容的設施管理團隊作為甲方的直接代表,來向(傳統(tǒng)的)建筑師發(fā)出設計任務書,即由FM批準付諸實施的program。

    在(乙方的)建筑系統(tǒng)架構師的管轄范圍內(nèi),連空間規(guī)劃都被分離成獨立專業(yè),并且隨著室內(nèi)設計、裝飾設計、景觀設計、室外燈光設計、樓宇自控系統(tǒng)等等專業(yè)、以及效果圖、模型等繪圖員職業(yè)的發(fā)展,建筑師已經(jīng)看似無事可做了,但是,他留下了最初就具備的功能:管理或架構。

    后來建筑師還分化為兩個專業(yè):只做方案設計的建筑師,和只做設計管理的項目經(jīng)理(他可以完全不懂設計)。當然,在很多項目中,兩者都會具備,在技術上有建筑系統(tǒng)架構師主導,管理上由項目經(jīng)理主導。

    這個項目管理的背景則是上世紀中葉項目管理(PM)專業(yè)的普及,又一次由古老的建筑行業(yè)誕生的概念至計算機時代被計算機行業(yè)發(fā)揚光大而成為標準專業(yè)之后,又回饋到了建筑行業(yè)來了,這一次普及不僅僅是建筑設計的項目管理,還是所有的建筑項目管理,無論甲方的還是乙方的,建筑業(yè)總是一個“項目型”的行業(yè),是天然的以項目為主業(yè)的行業(yè),只不過是管理上極為落后的行業(yè)——這一次PM的普及居然要到建筑業(yè)大繁榮之后的衰落之際才普及過來,我們可以由此悲觀的看待中國建筑業(yè)的未來。

    這一階段的專業(yè)分離,基本上該有的專業(yè)都有了,專業(yè)分工已達極致,BIM在專業(yè)分工之中消失的無影無蹤,可能只在效果圖和沙盤模型中才能依稀看到。其實,在工程計算中,BIM已經(jīng)開始施展身手了,這就是我所說的”基于專業(yè)的BIM“。因為結構計算是天然的BIM作業(yè)方式,即使沒有電腦,工程師也會在紙上繪制計算模型,結構計算的模型天生就是帶有力學數(shù)據(jù)的空間立體結構,因為力的傳遞是空間多維的。同樣,水暖電的系統(tǒng)計算,也是空間多維的。在核試驗的大型機仿真計算里面,就有城市、建筑和設施的建模。這說明BIM不是消失了,而是被寫入了混凝土無法揚名:歷來只有建筑師的名字才被鐫刻在石頭紀念碑上,其他專業(yè)都埋進混凝土和管子里面了。

    一個小猜測:建筑師歷來重視技術,而輕管理,是否是導致建筑師在建筑業(yè)中的地位降低的原因?因為甲方顧問的第一把交椅以前都是建筑師,現(xiàn)在卻逐漸變成了空間顧問,進而又是FM經(jīng)理,其中的管理含量明顯上位。另外在中國,建筑學領域的參數(shù)化設計放到結構專業(yè)領域簡直就是笑話,哪有不參數(shù)化設計的結構設計?可能只有在建筑學設計里面才會有那么隨心所欲的創(chuàng)作建筑物形體,以形式創(chuàng)作代替功能研究,那才是非參數(shù)化設計,因此后日才會這么有參數(shù)化設計這一術語產(chǎn)生,我懷疑在參數(shù)化設計之前建筑師都沒有在使用任何參數(shù),可能只有在繪圖員手里才進行一些規(guī)范參數(shù)校核。當然這有待考證。

    【現(xiàn)代設施管理FM的誕生,BIM重現(xiàn)江湖】

    在1980年前后,空間管理融入到傳統(tǒng)的設備設施管理領域。這個標志性的事件是:1980年IFMA國際設施管理協(xié)會的成立,首次正式的將空間管理作為設施管理的基礎專業(yè),并且跟其他所有專業(yè)融合在一起,為建立企業(yè)內(nèi)的工作空間環(huán)境提供整合的服務。

    此后的FM逐漸成為建筑業(yè)的主導性力量,以致于建筑業(yè)的劃分變成了:AEC/FM。這也是一場競爭,F(xiàn)M由于是甲方的代表,自然獲勝(隨著業(yè)務外包的流行,甲方的FM也逐漸外包給乙方做,但是這個乙方是入駐到甲方內(nèi)部的,這種外包不是簡單的服務外包,而屬于”流程外包“)。此時,F(xiàn)M基本上成了建筑設施行業(yè)的管理的代名詞,而AEC則是技術那一邊(當然里面還是有項目管理)。

    這次的融合,徹底奠定了FM的地位。而且,這次歷史性的飛躍,不是技術帶來的,而是管理的變革驅動的,于是,這次變革實際上是一場管理變革,她讓建筑業(yè)的面貌完全不同了。她已經(jīng)滲入到甲乙方、每個企業(yè)的角角落落和日常操作中,而從外表上,似乎完全看不到她——我們的很多訪問團仍然是去美國看工地說看不到FM,這都是閱讀國外資料時產(chǎn)生的誤解。

    這次變革,在很多方面帶來的飛躍,BIM也因此重新進入建筑業(yè)。但是,這一次的進入,不是三維模型和制圖法,而是管理信息結構化之后進入數(shù)據(jù)庫,這是實際管理的需求產(chǎn)生的,特別是FM管理。當然,這是BIM的廣義定義,我稱之為“基于管理的BIM”(即CaFM+CaBIM),遺憾的是,這個BIM和前面隱藏在混凝土里面的“基于專業(yè)的BIM”還無法對接,這是因為當時的BIM技術尚未發(fā)展到位,尤其是計算機技術。

    順帶提及一點:BIM的思想就誕生于這個時期,但是并無實際的產(chǎn)品對應,所以它還是一個理論模型。而實際應用中的兩個BIM,卻不被認為是BIM。我猜測:這一時期,在管理上已經(jīng)對BIM產(chǎn)生了需求,但它是否促進了BIM思想的發(fā)展?有待考證。

    這一次變革對BIM的驅動,導致不到十年就誕生了軟件產(chǎn)品——第一款建筑設計BIM軟件ArchiCAD(1987)。這一事件在建筑史上的影響力巨大,雖然她只是最后的BIM(我稱之為基于繪圖的BIM,哦,ArchiCAD應該是集成了基于繪圖的和建筑設計的綜合BIM)。人們第一次形象地看到了參數(shù)化建模的技術威力。此時,2D的制圖軟件Autocad才推出沒幾年(1983)。

    這是2D和3D的又一次交鋒,又是2D獲勝,原因還是一樣——簡單實用。

    【手工繪圖時代飛躍到電子繪圖,BIM閃亮登場,1983-1997】

    隨著繪圖軟件和計算機的普及,而飛躍進入電子繪圖時代(相比于漫長的歷史,這十幾年如同煙云;即使是按照繪圖法的手工時代也好幾百年了),中國的建筑業(yè)是制造業(yè)中最落后的產(chǎn)業(yè),也在2000年前后完全甩掉了圖板。這次工具技術的變革的確產(chǎn)生了巨大的價值:繪圖速度加快,改圖成為家常便飯(在手工時代則是不可逾越的障礙)。

    特別提出的一點:圖層的應用使得各專業(yè)可以基于同一套建筑設計進行本專業(yè)設計,我稱之為”基于繪圖的BIM“,即便是2D的。并且基于CAD也大大加快了各專業(yè)計算工具的發(fā)展,這些專業(yè)工具,都是不折不扣的BIM,包括結構分析(那些構件都被系統(tǒng)識別為構件,而不僅僅是線條),水暖電系統(tǒng)分析。即使是天正建筑這種基于cad二次開發(fā)的軟件,也是BIM。這個時期,建筑師所作的建筑設計圖,成為各專業(yè)設計的基礎,讓建筑師仍然穩(wěn)固的成為設計組的核心——這個時期,也是中國的結構師領銜轉為建筑師領銜的時期。

    在這期間,cad的普及之前,1990年代,中國還發(fā)生了一件有意思的事情:平法的普及(混凝土結構施工圖平面整體表示方法,1995年陳青來)。這種結構專業(yè)里面的制圖法,在國外早已流行,這是能夠參數(shù)化的cad軟件之前的產(chǎn)物,然而在國內(nèi)囿于傳統(tǒng)管理體制僵化,到了90年代因為”能夠提高繪圖效率70%“才被大力推廣,可見之前國內(nèi)的效率有多么低下,生產(chǎn)率永遠是最重要的事。這是僅以制圖方法改變就能大幅提高效率的典型案例,跟技術完全無關,只是改變方法。

    這個事件讓我們清楚的知道:中國的建筑業(yè)體系,與國外的完全不同,結構師花8成的時間畫圖,即便是到了現(xiàn)在,內(nèi)地的設計院還只有兩個工種:畫圖的,還是搞經(jīng)營的。我們剛才談了那么多專業(yè)分工,都是發(fā)達國家的,國內(nèi)的情況和國外差別很大。90年代之后,很多新舊專業(yè)是一起進入中國的,尤以物業(yè)管理(PM)和設施管理(FM)為最,甚至被當作是一家。

    在這個時期,技術的驅動力所起作用非常明顯,特別像結構工程等專業(yè),其有限元計算方法早在50年代就誕生了,直到這時,才有足夠便利的建模和計算工具,讓結構設計的專業(yè)面貌煥然一新,分析一套結構方案的時間縮短了千百倍,從此,結構師多方案選項就成為主要工作內(nèi)容,結構創(chuàng)新的可能性大大提高,建筑設計方面所稱的”高技派“也流行世界各地。(當然,在中國,主要工作仍然是畫圖,而且還要靠平法提高效率;國外一般由施工單位畫的施工圖,都是建筑師和結構師畫。于是,在中國很多項目中并無嚴格意義上的設計師,其實都是繪圖員,按照國家規(guī)范進行校核的高級繪圖員。)

    PC時代幾個重要的商業(yè)軟件的時間點:

    【基于繪圖的BIM】1982年,Autodesk推出第一套autocad軟件;1997年,推出有鼠標的cad14;1998年,推出cad14中文版,放縱盜版,并且電腦價格劇降,讓中國的甩掉圖板計劃終于實現(xiàn)。

    【基于管理的BIM】1982年,空間管理軟件Archibus問世,與autocad集成。

    【基于專業(yè)的BIM】1987年,首款BIM建筑設計軟件ArchiCad問世。

    【中國BIM】1980-1997,中國建科院開發(fā)了基于結構設計的PKPM系列軟件,并且擁有自主研發(fā)的圖形引擎TCAD,這是世界上產(chǎn)品線最全的BIM系統(tǒng),在中國市場上的占用率第一。1994年,天正建筑、暖通、電氣問世,是中國最普及的基于cad平臺二次開發(fā)的BIM軟件。

    至1997年,BIM領域所有的重要軟件基本上都產(chǎn)生了,而且隨著IT技術的發(fā)展而獲得長足進步。AEC雖然在專業(yè)技術方面,并沒有太大的提升;但是FM方面獲得了非常大的提升,由于技術的進步帶來了更多的管理半徑和管理深度。AEC和FM之間的連接問題還沒有解決。

    【BIM時代】

    進入21世紀之后的十年來,是IT技術長足進步的十年,BIM所需要的IT能力以及完全具備,而市場需求早已在等待:連接繪圖和管理的中間件亟待問世,Revit應運而生。

    嚴格來說,中國BIM時代始于2002年歐特克(Autodesk)收購基于繪圖的BIM軟件Revit,此后擅長市場推廣的歐特克就將BIM大旗推到世人面前。這力度之大,導致在這之前誕生的BIM軟件普遍沒有被當作是BIM,在中國,計算機制圖就是cad(國外也是這樣,產(chǎn)品名字成為通用詞),而BIM就是Revit(國外最初則是以ArchiCad、Microstation等為主,Revit進入Autodesk之后又經(jīng)數(shù)年開發(fā),到了很后來才在市場占有率上翻盤為王)。

    歐特克通過大量并購,得到了建筑業(yè)的若干基于專業(yè)的BIM軟件,包括建筑設計、結構設計、機電水電MEP、日照分析、能耗分析等等。這讓歐特克得以站在CaBIM老大的位置去推廣BIM理念,其聲勢之大,讓人感到:無BIM,就滅亡。

    但是反觀國內(nèi)軟件,還渾然不覺——這背后隱藏的深層次的原因則是管理之缺乏。在技術這一邊,繪圖和各主要專業(yè)設計、及算量造價,都已很發(fā)達;但是在管理那一邊,也找不出能代表行業(yè)的軟件,而且只有工程管理這一項還算過得去。加在一起,AEC行業(yè)算是信息化挺深入的了,但是FM還完全沒有,人們對于BIM的管理需求仍然沒有感覺。

    國外的BIM時代則要從1987年第一款真正的建筑設計BIM軟件ArchiCad推出算起,這么多年的發(fā)展,除了技術的進步之外,還被管理需求推動著。這個管理,是以FM為代表的設施管理體系。

    【BIM給建筑設計帶來什么飛躍】

    建筑設計和各專業(yè)設計真正放在一個平臺上來了,比之CAD平臺的確產(chǎn)生了巨大的飛躍:

    1,建筑中,空間設計成為一個核心的設計——這個空間,是為使用者提供一個作業(yè)環(huán)境而設計的,于是,空間設計,也等同于室內(nèi)設計,或者室內(nèi)環(huán)境設計;水電暖通設施是為了空間的需要而”反算“整個系統(tǒng)的參數(shù);各專業(yè)之間的碰撞檢測成為家常便飯。建筑設計師更加名副其實的成為建筑系統(tǒng)架構師。

    2,建筑設計和施工,在分離了這么久之后,現(xiàn)在又融合到一起了——他們是基于一個模型在操作。由于中國的專業(yè)分割的體制問題,導致我們還沒有感受到這一點的威力。設計的模型,可以直接用于施工,也可以用于預算造價和工程管理。僅在項目實施范圍內(nèi)進行基于BIM的作業(yè),就能產(chǎn)生相當高的價值。不僅建筑師本人,整個項目的人都可以成為建筑系統(tǒng)架構師。

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