作者:夏奇
一、建筑業數字化轉型發展及價值
未來的工業化建筑工地,將不再呈現熙熙攘攘的人群氛圍,而是擁有大量機械設備和極少產業工人,他們按時上下班,體面且從容……
1、數字化轉型的背景
數字經濟是繼農業經濟、工業經濟之后的主要經濟形態。2020年4月,數據作為除土地、勞動力、資本與技術之外的一種新型生產要素被寫入中央文件,成為實現生產權力與產權分配的關鍵生產要素。2021年全國兩會上發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中提出,“以數字化轉型整體驅動生產方式、生活方式和治理方式變革”,2025年數字經濟核心產業增加值占GDP比重達到10%。國家政府層面對于數字化轉型的倡導,將數字化轉型推向了當前整個社會的發展建設熱點。
作為當前國民經濟支柱產業的建筑業,近年來發展一直備受爭議。產品質量參差不齊,建筑品質提升緩慢,建筑能耗居高不下,傳統增長模式已難以滿足建筑業高質量發展的需要。伴隨國家對環保要求的日益嚴格,從渣土揚塵管控到綠色建筑,再到碳達峰、碳中和,現場管理、施工工藝、成本控制等多方面水準均應有較大提升。同時人口紅利遞減、產業鏈參差不齊、有效的數據資產匱乏等也都是建筑業發展中必須直面的問題。
數字化可以打通策劃、設計、施工、運維全產業鏈,通過新材料、新技術的研發和應用,帶動整個建筑產業鏈的升級,實現高效生產和協同,提升建筑產品的質量、品質和生產效率;同時可以串聯研發、生產、交易和監管的各個環節,實現各個環節快捷高效。建筑業全要素數字化升級、轉型與再造將是未來必然的發展趨勢。
2、數字化轉型內涵的進一步明確
建筑業數字化轉型是指利用BIM、云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等數字化技術推動建筑業降本增效,實現企業經營及建筑建造業務的數字化。其核心是激活行業內的數據要素流轉,顛覆組織形態及業務模式,加速構建連接行業的數據生態平臺。
建筑業數字化轉型的本質是“讓數據來說話”,改變原先在數據斷層情況下憑借人工經驗的決策模式,轉向由集成的全流程數據實時驅動業務流轉的數字化模式。
業務轉化數據化:將業務過程的信息進行數字化轉化,并形成閉環管理;
數據驅動業務化:基于數據分析的結論,驅動業務的發展方向和具體策略;
數據融合生態化:數據作為新的生產要素,在生態及跨生態的組織間進行流通,驅動具體產業發展。
3、建筑業數字化的現狀及存在問題
(1)數字化進程整體相對滯后
據前瞻產業研究院數據顯示,當前我國建筑信息化投入占總產值的比例僅0.1%左右,遠低于發達國家1%的平均水平,離國際平均水平的0.3%也有較大差距。據麥肯錫《想象建筑業數字化未來》報告統計,在全球機構行業數字化指數排行中,建筑業在資產數字化、業務流程及應用數字化、組織及勞動力數字化方面居倒數第二位,僅高于農業。
(2)數字化應用點狀分布多,體系化水平不足
工程全生命周期涉及“投建營”相關的諸多單位,各主體訴求不一甚至相互矛盾,缺乏明確統一的標準支持,各階段產生的數據不能有效傳遞。面向單階段多,全過程應用少??绨鍓K、跨企業、跨境信息化、數字化發展不充分、應用不均衡,業務應用的深度和空間還很大。
(3)數字化轉型人才機制亟待優化
目前,50%以上的數字化人才基本聚集在增加值占GDP不足10%的互聯網、信息通信等數字技術基礎產業。建筑業信息化從業人員只占1%左右,且未建立與之配套的組織體系、晉升渠道及能力評估標準。建筑企業普遍缺乏數字化人才,迫切需要具備業務能力和數字技術專業能力的復合型人才,尤其是具有戰略眼光、數字思維及創新精神的高端人才為之奮斗。
4、數字化轉型發展的主要價值
賦能傳統項目建設全周期。數字化科技集成了建設項目進度、質量、成本三大目標,量化建造過程中的生產、管理要素,以數據分析結果作為科學的決策依據。深入貫徹建設項目整個生命周期的各個環節,涵蓋規劃、設計、施工等過程的各個參與方,打通建筑產業鏈的上下游,實現信息協同和產業效率的升級。
增強行業信息的透明度。數字化手段能有效增強建筑產品信息的透明度,針對影響建筑質量、功能、品質的建筑構配件、材料、設施設備的產品信息不透明問題,通過數字化交易機制實現產品信息的全過程公開。全過程追溯參建各方的資質資格、招標投標、誠信履約、表彰獎勵、不良行為等主要從業信息,讓一批業績優、信譽好的品牌企業在市場上脫穎而出。
重構行業監管機制。建筑質量關乎人民生產生活的安全性,同時建筑產品涉及專業多、產業鏈長,審批環節復雜,流程效率較低。運用數字化手段,監管部門可實時了解建筑項目推進的關鍵信息,強化事中、事后監管,構建以大數據為核心的多部門聯動的統一監管審批平臺,提升建筑產品質量可控性及各環節的審批速度。
二、建筑業數字化轉型重點場景應用
近年來,建筑業伴隨著如BIPV、房產稅、PPP、BIM云平臺、AI輔助設計、工業化建筑、智慧建造、綠色節能、城市更新、新基建、建筑碳中和等熱詞,呈現一股數字化創變氣息。與之息息相關的數字化科技,已悄無聲息地滲透到了建筑業的各個角落,由云計算、物聯網、大數據、AI、移動技術、BIM等技術理念驅動,落地房建、路橋、市政、交通、能源化工、水利核電等不同場景。
1、以項目制為基礎的智慧建造協同管理平臺是當下業內的熱點應用[1]
傳統項目建造模式下,業主方、設計單位與施工單位之間的協同問題成為業內的核心痛點之一,隨著EPC、EPCM等多種工程承包模式的應用,顛覆了傳統各自為政的工程業務模式。提升建筑設計-施工階段的協同效應成為實踐建筑全生命周期數字化的關鍵。
圍繞項目建設的智慧建造協同管理平臺貫徹了新承包模式下的先進項目管理理念,基于BIM、AIOT等技術,通過集成實時的、統一的底層數據系統,滿足全產業鏈上多參與方實時的信息交互,進而實現企業間的數據協同、資源協同及流程協同,使得整個行業資源配置得到優化。
2、施工信息化有望成為建筑數字化應用的最大爆發點
據中國產業信息網的數據顯示,未來較長一段時間內,施工信息化體量占比建筑信息化市場超過50%,伴隨建筑企業“十四五”規劃落地的逐步深入,市場空間將進一步打開。施工信息化應用著眼在圍繞項目,將施工企業與項目部一體化管理打通,將BIM與智慧工地各類硬件打通,實現互聯互通,為施工企業提供“項企一體化”和“業財一體化”。
施工信息化滲透率的提升有助于施工的數據標準化、完整性,提高實施情況的可視化、可控性,大大提高施工企業經營管理效率。
3、基于建筑全生命周期特定階段,結合基建類型的場景化應用百花齊放
建筑數字化科技應用主要圍繞建材生產、設計建造等環節展開,產品形態包括各類軟硬件設備,第三方技術平臺等[2]。
(1)建材供給階段
當前數字化科技的突破方向是圍繞材料研發、產線生產優化與供應鏈管理三者進行。隨著雙碳政策的推進,研發新型節能材料、產線降碳優化,包括業務云化、打通供應鏈等成為熱點。如在鋼筋層面,有專注于打造建筑業鋼材全生命周期管理的數字化、產業鏈互聯平臺。在混凝土層面,有研發智能商砼物聯網系統SaaS平臺,對整個混凝土生產運輸過程進行全面管理。
(2)設計階段
BIM技術作為建筑業的數據接口,改變了傳統CAD形式的點線面幾何信息存儲方式,拓寬了信息維度,為行業帶來了新的變革。
BIM模型既是數據信息也是數據載體,需結合大量相關聯的軟硬件設備,進行深層次整合應用。目前市場上出現的軟硬件設施,主要將工程經驗與固有規則轉化為設計語言,滿足要求的同時,注重與用戶的交互體驗。
(3)工程建設階段
存量市場競爭下,傳統施工企業正不斷采取數字化的手段去管控成本和風險。比如不同場景的SaaS平臺應用,基于BIM數據的可視化管理方案以及新技術帶來的工藝升級等,也包括建筑機器人、裝配式建筑等,工程建設的邊界不斷擴大,“深度結合業務場景+技術跨界融合”成為了數字化發展主流。
三、來自建筑數字化科技服務商的助力
建筑業數字化轉型需要產業鏈每一個節點上的企業攜力去推進。不僅需要具備數字化協同意識的企業為貫穿全生命周期的業務協同提供有力抓手,也需要源源不斷的數字化科技型服務商實現關鍵節點內生產技術的突破,提效生產過程。
1、建材供給階段
(1)生產制造
邁思科技,成立于2018年,專注于打造建筑業鋼材全生命周期管理的數字化和產業鏈互聯平臺,集軟件開發、智能硬件研究及銷售服務于一體,為路橋、隧道、市政、房建工程提供鋼筋全流程解決方案,核心產品包括鋼筋智能加工生產管理平臺、項企一體化鋼筋數據管理平臺、鋼筋原材溯源管理及鋼筋貿易數字服務等。
信之威,成立于2018年,智能商砼物聯網系統SaaS平臺服務商,聚焦整個混凝土生產運輸過程的全面管理,幫助商砼行業解決調度管控、級配優化、運輸調整,賬單交易和政府監管等問題。公司當前服務于單個企業的攪拌站、大型集團的商砼產品加工廠以及施工單位智慧工廠的場景建設。
筑峰科技,成立于2017年,聚焦建筑幕墻數字化基礎設施,以“筑峰云筑”幕墻大數據平臺為基礎,以生產端材料之星和設計端設計之星軟件為數據載體,通過云端數據存儲和交換,實現材料方與設計方的數據互通,引入施工端輕量化項目平臺,打造貫通設計、施工、生產全鏈條閉環的產品線。
(2)平臺服務
掌上輔材,成立于2017年,家裝輔材一站式供應鏈平臺。上游鏈接品牌供應商,下游服務工長及裝修公司;中間環節通過新技術進行選品采買、物流倉儲、銷售售賣,搭建輔材產業鏈服務體系。未來嘗試突破輔材單一供應鏈,向主材、設計、獲單等方面延伸。
公裝云,成立于2016年,公共建筑裝修交易管理平臺,已打造了通用版項目管理工具“公裝寶APP”,提供成本、進度、收付款、簽證變更、出入庫、工作匯報、質量安全、審批、任務、結算等實用工具;原“投招標撮合平臺”轉型為自營建材供應鏈平臺,平臺積累了大量的材料商資源,為公裝企業提供建材。
網筑集團,成立于2011年,泛建材供應鏈SaaS服務商,旗下擁有綠城電商、屋牛電商、仟金頂三家公司,助力企業實現從上游原材料采購、生產、倉儲物流,到下游產品的分銷、銷售、安裝及售后等各環節的全程運作管理,優化產品的供應渠道。
2、設計階段
小庫科技,成立于2016年,通過云端智能建筑信息模型及相應工具,為建筑設計端提供“智能設計云平臺”;為開發投資端提供“看地→定位→強排→測算→審查決策”AI解決方案;持續研發建筑產業AI應用產品系列,為產業鏈上下游提供AI解決方案。
魯班軟件,成立于2001年,致力于BIM技術的研發和推廣,近年來專注打造企業級工程管理數字平臺,以及可承載園區級或城市級的BIM、CIM開發者平臺,其工具級建模算量軟件裝機用戶量超過100萬。
嗡嗡科技,成立于2015年,專注于裝配式建筑BIM軟件的研究,通過在Revit平臺的二次開發,打通裝配式建筑工程的設計、施工、構配件生產、物流管理及后期運維等數據;在裝配式整個生命周期中提供用戶行為、虛擬大數據等衍生軟件服務,平臺管理應用服務等。
3、工程建設階段
(1)勞務與設備管理
目前工業領域相比于消費領域,在平臺、交易模式、信用體系等方面的發展嚴重滯后,工業領域內普遍存在較大的數字化科技服務市場空間。
墨斗科技,成立2018年,著力于利用互聯網技術提高建筑業的勞務效率,其產品從微信小程序端切入,由數據駕駛艙、勞務實名制管理、施工管理、工人教育、智慧工地等板塊組成,目前已在海內外超萬個基建項目中應用。
工云,成立于2018年,工程機械租賃服務提供商,為客戶提供起重吊裝、物流搬運、土方和路面施工、混凝土施工、動力等多種設備的專業化、一站式租賃服務。工云的租賃小程序目前擁有入駐商家數百家,使用時類似滴滴模式,平臺已覆蓋工程機械設備38個類別的170多個產品型號。
眾能聯合,成立于2016年,工程設備服務的B2B服務商,為客戶提供高空作業平臺、起重機、叉車等多品類工程設備租賃及物流等多產品一站式解決方案。目前公司業務覆蓋300多個地級市,建立了超過100個倉儲物流和服務保障中心,搭建了物流、服務、備件、集采等全鏈路線上交易閉環系統。
(2)企業經營與項目管理
從建筑企業組織架構來看,集團層、子分公司、項目部三級之間或其自身內部需要深度結合業務需求,融入數字化新技術,優化其項目信息化管理模式。從建筑產業生態來看,對于上下游供應方,也需通過業務協作,實現項目或產業鏈上的價值應用。
建筑業數字化包括企業經營業務數字化與項目全過程管理數字化兩個層面。數字化科技服務商主要由此兩方向切入,在企業經營管理層面,通過提供業務上云服務,集成業務數據,幫助建筑企業控制成本、降低資金與稅務風險。在項目管理層面,主要從質量、進度、安全、成本進行管控,提供SaaS產品、平臺或技術服務。
明建云,成立于2018年,為建筑企業工程項目管理提供“業務在線+數據智能”的OA系統,包含成本、合同、資金、發票、稅務等板塊。公司產品集成在釘釘、微信等企業協作平臺中,通過提供標準化模塊降低服務成本與客單價。
地厚云圖,成立于2015年,工程產業互聯網SaaS服務商。公司以單個工程建設項目為對象,采用標準化/非定制的SaaS平臺服務,通過智能建造平臺實現了“驗收過程行為數字化+歸檔表格數字化”一體化,為地產、施工、設計和監理公司提供項目級的移動端平臺服務。
益企聯,成立于2017年,工程建設領域企業云服務商,將傳統“表單+流程”模式改為“數據+模型”的驅動模式,把數據采集的陣地延伸到了下游,包括業主、材料供貨商、分包供應商及設備供應商等,使交易環節、生產協作環節、收料供料環節在線上運行。
云建信,成立于2015年,推出了4D Cloud PaaS平臺,圍繞施工階段的各個需求,對各階段及各參與方進行自動、智能的管理和控制,在任何時間點上,全過程的相關信息都可以被提取、處理和應用。目前,重點拓展的商業化方向主要在地鐵、大基建及市政板塊等領域。
(3)可視化管理
可視化管理的要點是需要將二維或三維數據運轉起來。BIM模型作為建筑實體的數據載體,用于在設計、施工和操作流程中創建和管理數據。工程領域的數字化轉型,核心是要將三維數據運轉起來,技術驅動力是三維圖形引擎。
當前國內已有的web端三維圖形引擎,在超大場景和精細化模型層面,其承載能力與運行效率明顯不足,嚴重限制了BIM模型數據在工程建設管理與運維階段的應用。同時由BIM到CIM級別的范圍中,提升B/S架構的三維圖形引擎性能,滿足三維數據的快速更新和輕量化發布,平衡可視化效果和大數據處理之間的矛盾等,這些都是亟待解決的問題。
秉匠科技,成立于2017年,專注于三維圖形引擎和數字化智慧管理系統研發,致力于為工程、智慧城市等領域提供可視化管理綜合解決方案。公司圍繞自主研發的“黑洞”三維圖形引擎,打造了工程建設管理平臺等系列產品,并已在大型橋梁、市政道路、軌道交通、水利水電、民用建筑等項目中深入應用。
以見科技,成立于2018年,致力于為建筑全生命周期提供基于BIM數據的可視化管理方案與智能軟件服務,核心是通過AR、AI等技術將BIM多維數據融入實景,提供基于BIM的施工階段數據協同、進度質量控制,以及運維階段可視化管理平臺及方案。
飛渡科技,成立于2016年,專注提供三維全域數據服務的互聯網企業,致力于BIM/GIS/CIM三維數字底板及高渲染可視化引擎等多種技術的自主研發,已完成了百余個數字孿生案例,包括城市級CIM、產業新城及園區、大型公共建筑、智慧市政、智慧交通、智慧能源等領域。
(4)建筑機器人
建筑機器人可應用于建筑全階段領域,如設計階段的無人機勘測,建造階段的3D打印、砌磚及鋪設工序,運維階段的巡檢、清潔場景等,建筑機器人能徹底改變傳統工地的“臟亂差”,通過多機協同和人機協作把工人從繁重危險的工地作業中解脫出來,從事更加需要人類智慧的協同工作。建筑機器人市場充滿挑戰與機遇。一方面,由于研發投入高,跨度時間長,大部分仍處于實驗室研發階段,下游滲透率較低;另一方面,國內勞動力老齡化帶來的人工紅利缺失,工程建設的高危性等都需要機器來替代,同時工業化的建造方式也利好機器人的應用。
大界機器人,成立于2016年,主要研究建筑機器人的控制系統、智能算法與人機交互的核心技術,專注于建筑工廠的機器人解決方案,通過輸出模塊化的建筑機器人軟硬件系統,輔助木材、鋼鋁材料、金屬板材、復合材料等傳統工廠完成數字化升級。目前大界機器人已持續服務近百家建筑工廠,逐步形成矩陣式的云工廠生產體系。
筑石科技,成立于2019年,以建筑特種機器人研發和生產為主的高科技創業公司,致力于將機器人技術和建筑業有機結合,形成具有專業建筑功能的特種機器人。公司在研和生產混凝土地面施工和建筑測量兩大系列機器人產品,包括激光地面整平機、地面抹平機、地面抹光機和室內測量機器人等。
(5)裝配式建筑
設計標準化、制造工廠化、施工機械化、管理現代化是裝配式產業的四大特點。在裝配式建筑領域里,作業方式由工地延伸至工廠,現澆施工演變為總體裝配。除了節點連接、構件設計、工藝工法等帶來的技術問題外,更多是全產業鏈協作管理方式的改變。數字化科技服務商多集中在PC建筑市場,分別從智能工廠、設計SaaS、新結構體系等技術切入,由單點向全局拓展業務。
墨點狗,成立于2016年,從布局大量智能工廠切入,致力于打造“管理+技術+平臺”的CPS工廠現場一體化解決方案。過去5年,公司研發了數字化工廠及數字化工地系統,積累了樣板工程數據,實現了單個智能工廠投資3000萬,回本周期為1.5年的目標。
大樂裝,成立于2020年,聚焦于裝配式混凝土建筑細分市場,通過研發SaaS裝配式設計軟件,助力建筑企業完成從平面圖到裝配式模型的AI輔助標準化設計工作,注重云平臺上的云數據流通,解決數據的離線問題,并通過自建分布式工廠及協同系統撬動產業供需鏈。
建筑業數字化轉型時代中,只有產業鏈內每一個節點上的企業都合力往前走一步,行業整體的數字化進程才能真正往前邁進!
四、建筑業數字化轉型發展趨勢
1、提升業內整體數字化協作水準成必然要求,建設業內集成性數據生態平臺將成為發展展望
當前建筑行業內存在大量數據孤島,建筑建造各階段數據獨立存儲,數據價值難以充分挖掘,行業數字化基礎整體較為薄弱。同時業內企業的管理能力及數字化水平參差不齊,甚至有大量企業尚未形成積累內部數據的模式及體系。
借助數字化科技服務商提供的云端服務和相關技術構建的管理體系,建筑產業鏈上各環節上的企業將得以快速建立完善的數據體系和信息共享機制,讓發展程度和管理水平殘次參差不齊的企業得到快速賦能與可落地的產業鏈協作基礎。
短期趨勢來看,基于行業內數據的共通性,以數據為資產的“數據群島”將加速建設。以設計-施工階段為首,部分業務數據實現打通,項目制的管理協同平臺將逐步滲透使用。
長期來看,隨著以隱私計算為代表的一系列數據互通技術日漸成熟,建設全行業內的集成性數據生態平臺成為發展展望,按照參與方角色,進行有效數據分發及數據權限管理,全面提效數據記錄、數據分析、數據分發的模式,最終促進數據、業務、應用的融會貫通。真正實現以數據驅動業務。
2、頭部數字化科技服務商將進一步整合內外部資源能力,建立健全貫穿建筑全生命周期的產品矩陣
頭部服務商將力求打破當下服務于產業鏈單點階段的困境,沿著建筑全生命周期的發展方向,打造建筑全鏈條的數字化服務產品體系,建立能服務于建筑全階段全參與方的產品矩陣。
頭部服務商將充分整合內部能力,基于自身對業務的規劃,將復雜耦合的業務模式、模塊、流程重新定義與拆解,明確各產品及服務的業務邊界,實現內部業務流程的整體優化。在此基礎上內部系統的數據、平臺互通也將基于邊界清晰的流程得到更大程度的舒展與應用。
頭部服務商將加強外部資源的整合,以提升整條產品和服務流通鏈路的質量和效率為前提,在追求合作共贏的目標下,與產業鏈內的其他節點企業建立戰略合作關系,推進建筑全生命周期的數據流轉,為最終用戶提供集成化的產品服務。
3、以滿足最終業主需求為出發點,產業鏈內企業將進一步加強其生態協同效應
圍繞建筑產品建造前中后的全生命周期應用,由B端業主方發起投資到項目建設再到交付至最終用戶。各參與方在建造過程中充分融合最終業主的需求,驅動整個行業從以產品(服務)為中心向以業主為中心的發展戰略轉型。
產業鏈上的企業應最大化其協同效應,包括企業間數據協同、資源協同及流程協同,從而使得整個行業資源得到優化配置。
4、以BIM為核心構建數字建筑平臺,協作式升級將持續深入
數字建筑平臺為基,協作發展定義未來。以BIM為核心的數字建筑平臺將成重要趨勢,協作式升級持續深入。數字建筑平臺橫向覆蓋設計、造價、施工、運維等環節,縱向覆蓋企業、項目、崗位等維度,有望成為建筑業轉型升級的核心引擎,其中三維圖形平臺引擎是平臺和產品的重要支撐。數字建筑平臺在功能上將貫穿項目全過程,升級產業全要素,鏈接項目全參與方,系統性地實現全產業鏈的資源優化配置,最大化提升生產效率,賦能產業鏈各方。
未來已來,將至已至。數字化轉型正成為建筑業順勢而為、乘勢而上的好契機。作為歷史悠久的傳統行業,建筑業的數字化轉型不可能一蹴而就,也將會為部分企業帶來短時陣痛。中國建筑企業應迎難而上,破局而出,努力適應數字化轉型的新態勢,積極擁抱建筑業數字化新未來。
[1] 源自億歐智庫
[2] 源自36氪