作者:夏奇
一、建筑业数字化转型发展及价值
未来的工业化建筑工地,将不再呈现熙熙攘攘的人群氛围,而是拥有大量机械设备和极少产业工人,他们按时上下班,体面且从容……
1、数字化转型的背景
数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态。2020年4月,数据作为除土地、劳动力、资本与技术之外的一种新型生产要素被写入中央文件,成为实现生产权力与产权分配的关键生产要素。2021年全国两会上发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出,“以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”,2025年数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%。国家政府层面对于数字化转型的倡导,将数字化转型推向了当前整个社会的发展建设热点。
作为当前国民经济支柱产业的建筑业,近年来发展一直备受争议。产品质量参差不齐,建筑品质提升缓慢,建筑能耗居高不下,传统增长模式已难以满足建筑业高质量发展的需要。伴随国家对环保要求的日益严格,从渣土扬尘管控到绿色建筑,再到碳达峰、碳中和,现场管理、施工工艺、成本控制等多方面水准均应有较大提升。同时人口红利递减、产业链参差不齐、有效的数据资产匮乏等也都是建筑业发展中必须直面的问题。
数字化可以打通策划、设计、施工、运维全产业链,通过新材料、新技术的研发和应用,带动整个建筑产业链的升级,实现高效生产和协同,提升建筑产品的质量、品质和生产效率;同时可以串联研发、生产、交易和监管的各个环节,实现各个环节快捷高效。建筑业全要素数字化升级、转型与再造将是未来必然的发展趋势。
2、数字化转型内涵的进一步明确
建筑业数字化转型是指利用BIM、云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等数字化技术推动建筑业降本增效,实现企业经营及建筑建造业务的数字化。其核心是激活行业内的数据要素流转,颠覆组织形态及业务模式,加速构建连接行业的数据生态平台。
建筑业数字化转型的本质是“让数据来说话”,改变原先在数据断层情况下凭借人工经验的决策模式,转向由集成的全流程数据实时驱动业务流转的数字化模式。
业务转化数据化:将业务过程的信息进行数字化转化,并形成闭环管理;
数据驱动业务化:基于数据分析的结论,驱动业务的发展方向和具体策略;
数据融合生态化:数据作为新的生产要素,在生态及跨生态的组织间进行流通,驱动具体产业发展。
3、建筑业数字化的现状及存在问题
(1)数字化进程整体相对滞后
据前瞻产业研究院数据显示,当前我国建筑信息化投入占总产值的比例仅0.1%左右,远低于发达国家1%的平均水平,离国际平均水平的0.3%也有较大差距。据麦肯锡《想象建筑业数字化未来》报告统计,在全球机构行业数字化指数排行中,建筑业在资产数字化、业务流程及应用数字化、组织及劳动力数字化方面居倒数第二位,仅高于农业。
(2)数字化应用点状分布多,体系化水平不足
工程全生命周期涉及“投建营”相关的诸多单位,各主体诉求不一甚至相互矛盾,缺乏明确统一的标准支持,各阶段产生的数据不能有效传递。面向单阶段多,全过程应用少。跨板块、跨企业、跨境信息化、数字化发展不充分、应用不均衡,业务应用的深度和空间还很大。
(3)数字化转型人才机制亟待优化
目前,50%以上的数字化人才基本聚集在增加值占GDP不足10%的互联网、信息通信等数字技术基础产业。建筑业信息化从业人员只占1%左右,且未建立与之配套的组织体系、晋升渠道及能力评估标准。建筑企业普遍缺乏数字化人才,迫切需要具备业务能力和数字技术专业能力的复合型人才,尤其是具有战略眼光、数字思维及创新精神的高端人才为之奋斗。
4、数字化转型发展的主要价值
赋能传统项目建设全周期。数字化科技集成了建设项目进度、质量、成本三大目标,量化建造过程中的生产、管理要素,以数据分析结果作为科学的决策依据。深入贯彻建设项目整个生命周期的各个环节,涵盖规划、设计、施工等过程的各个参与方,打通建筑产业链的上下游,实现信息协同和产业效率的升级。
增强行业信息的透明度。数字化手段能有效增强建筑产品信息的透明度,针对影响建筑质量、功能、品质的建筑构配件、材料、设施设备的产品信息不透明问题,通过数字化交易机制实现产品信息的全过程公开。全过程追溯参建各方的资质资格、招标投标、诚信履约、表彰奖励、不良行为等主要从业信息,让一批业绩优、信誉好的品牌企业在市场上脱颖而出。
重构行业监管机制。建筑质量关乎人民生产生活的安全性,同时建筑产品涉及专业多、产业链长,审批环节复杂,流程效率较低。运用数字化手段,监管部门可实时了解建筑项目推进的关键信息,强化事中、事后监管,构建以大数据为核心的多部门联动的统一监管审批平台,提升建筑产品质量可控性及各环节的审批速度。
二、建筑业数字化转型重点场景应用
近年来,建筑业伴随着如BIPV、房产税、PPP、BIM云平台、AI辅助设计、工业化建筑、智慧建造、绿色节能、城市更新、新基建、建筑碳中和等热词,呈现一股数字化创变气息。与之息息相关的数字化科技,已悄无声息地渗透到了建筑业的各个角落,由云计算、物联网、大数据、AI、移动技术、BIM等技术理念驱动,落地房建、路桥、市政、交通、能源化工、水利核电等不同场景。
1、以项目制为基础的智慧建造协同管理平台是当下业内的热点应用[1]
传统项目建造模式下,业主方、设计单位与施工单位之间的协同问题成为业内的核心痛点之一,随着EPC、EPCM等多种工程承包模式的应用,颠覆了传统各自为政的工程业务模式。提升建筑设计-施工阶段的协同效应成为实践建筑全生命周期数字化的关键。
围绕项目建设的智慧建造协同管理平台贯彻了新承包模式下的先进项目管理理念,基于BIM、AIOT等技术,通过集成实时的、统一的底层数据系统,满足全产业链上多参与方实时的信息交互,进而实现企业间的数据协同、资源协同及流程协同,使得整个行业资源配置得到优化。
2、施工信息化有望成为建筑数字化应用的最大爆发点
据中国产业信息网的数据显示,未来较长一段时间内,施工信息化体量占比建筑信息化市场超过50%,伴随建筑企业“十四五”规划落地的逐步深入,市场空间将进一步打开。施工信息化应用着眼在围绕项目,将施工企业与项目部一体化管理打通,将BIM与智慧工地各类硬件打通,实现互联互通,为施工企业提供“项企一体化”和“业财一体化”。
施工信息化渗透率的提升有助于施工的数据标准化、完整性,提高实施情况的可视化、可控性,大大提高施工企业经营管理效率。
3、基于建筑全生命周期特定阶段,结合基建类型的场景化应用百花齐放
建筑数字化科技应用主要围绕建材生产、设计建造等环节展开,产品形态包括各类软硬件设备,第三方技术平台等[2]。
(1)建材供给阶段
当前数字化科技的突破方向是围绕材料研发、产线生产优化与供应链管理三者进行。随着双碳政策的推进,研发新型节能材料、产线降碳优化,包括业务云化、打通供应链等成为热点。如在钢筋层面,有专注于打造建筑业钢材全生命周期管理的数字化、产业链互联平台。在混凝土层面,有研发智能商砼物联网系统SaaS平台,对整个混凝土生产运输过程进行全面管理。
(2)设计阶段
BIM技术作为建筑业的数据接口,改变了传统CAD形式的点线面几何信息存储方式,拓宽了信息维度,为行业带来了新的变革。
BIM模型既是数据信息也是数据载体,需结合大量相关联的软硬件设备,进行深层次整合应用。目前市场上出现的软硬件设施,主要将工程经验与固有规则转化为设计语言,满足要求的同时,注重与用户的交互体验。
(3)工程建设阶段
存量市场竞争下,传统施工企业正不断采取数字化的手段去管控成本和风险。比如不同场景的SaaS平台应用,基于BIM数据的可视化管理方案以及新技术带来的工艺升级等,也包括建筑机器人、装配式建筑等,工程建设的边界不断扩大,“深度结合业务场景+技术跨界融合”成为了数字化发展主流。
三、来自建筑数字化科技服务商的助力
建筑业数字化转型需要产业链每一个节点上的企业携力去推进。不仅需要具备数字化协同意识的企业为贯穿全生命周期的业务协同提供有力抓手,也需要源源不断的数字化科技型服务商实现关键节点内生产技术的突破,提效生产过程。
1、建材供给阶段
(1)生产制造
迈思科技,成立于2018年,专注于打造建筑业钢材全生命周期管理的数字化和产业链互联平台,集软件开发、智能硬件研究及销售服务于一体,为路桥、隧道、市政、房建工程提供钢筋全流程解决方案,核心产品包括钢筋智能加工生产管理平台、项企一体化钢筋数据管理平台、钢筋原材溯源管理及钢筋贸易数字服务等。
信之威,成立于2018年,智能商砼物联网系统SaaS平台服务商,聚焦整个混凝土生产运输过程的全面管理,帮助商砼行业解决调度管控、级配优化、运输调整,账单交易和政府监管等问题。公司当前服务于单个企业的搅拌站、大型集团的商砼产品加工厂以及施工单位智慧工厂的场景建设。
筑峰科技,成立于2017年,聚焦建筑幕墙数字化基础设施,以“筑峰云筑”幕墙大数据平台为基础,以生产端材料之星和设计端设计之星软件为数据载体,通过云端数据存储和交换,实现材料方与设计方的数据互通,引入施工端轻量化项目平台,打造贯通设计、施工、生产全链条闭环的产品线。
(2)平台服务
掌上辅材,成立于2017年,家装辅材一站式供应链平台。上游链接品牌供应商,下游服务工长及装修公司;中间环节通过新技术进行选品采买、物流仓储、销售售卖,搭建辅材产业链服务体系。未来尝试突破辅材单一供应链,向主材、设计、获单等方面延伸。
公装云,成立于2016年,公共建筑装修交易管理平台,已打造了通用版项目管理工具“公装宝APP”,提供成本、进度、收付款、签证变更、出入库、工作汇报、质量安全、审批、任务、结算等实用工具;原“投招标撮合平台”转型为自营建材供应链平台,平台积累了大量的材料商资源,为公装企业提供建材。
网筑集团,成立于2011年,泛建材供应链SaaS服务商,旗下拥有绿城电商、屋牛电商、仟金顶三家公司,助力企业实现从上游原材料采购、生产、仓储物流,到下游产品的分销、销售、安装及售后等各环节的全程运作管理,优化产品的供应渠道。
2、设计阶段
小库科技,成立于2016年,通过云端智能建筑信息模型及相应工具,为建筑设计端提供“智能设计云平台”;为开发投资端提供“看地→定位→强排→测算→审查决策”AI解决方案;持续研发建筑产业AI应用产品系列,为产业链上下游提供AI解决方案。
鲁班软件,成立于2001年,致力于BIM技术的研发和推广,近年来专注打造企业级工程管理数字平台,以及可承载园区级或城市级的BIM、CIM开发者平台,其工具级建模算量软件装机用户量超过100万。
嗡嗡科技,成立于2015年,专注于装配式建筑BIM软件的研究,通过在Revit平台的二次开发,打通装配式建筑工程的设计、施工、构配件生产、物流管理及后期运维等数据;在装配式整个生命周期中提供用户行为、虚拟大数据等衍生软件服务,平台管理应用服务等。
3、工程建设阶段
(1)劳务与设备管理
目前工业领域相比于消费领域,在平台、交易模式、信用体系等方面的发展严重滞后,工业领域内普遍存在较大的数字化科技服务市场空间。
墨斗科技,成立2018年,着力于利用互联网技术提高建筑业的劳务效率,其产品从微信小程序端切入,由数据驾驶舱、劳务实名制管理、施工管理、工人教育、智慧工地等板块组成,目前已在海内外超万个基建项目中应用。
工云,成立于2018年,工程机械租赁服务提供商,为客户提供起重吊装、物流搬运、土方和路面施工、混凝土施工、动力等多种设备的专业化、一站式租赁服务。工云的租赁小程序目前拥有入驻商家数百家,使用时类似滴滴模式,平台已覆盖工程机械设备38个类别的170多个产品型号。
众能联合,成立于2016年,工程设备服务的B2B服务商,为客户提供高空作业平台、起重机、叉车等多品类工程设备租赁及物流等多产品一站式解决方案。目前公司业务覆盖300多个地级市,建立了超过100个仓储物流和服务保障中心,搭建了物流、服务、备件、集采等全链路线上交易闭环系统。
(2)企业经营与项目管理
从建筑企业组织架构来看,集团层、子分公司、项目部三级之间或其自身内部需要深度结合业务需求,融入数字化新技术,优化其项目信息化管理模式。从建筑产业生态来看,对于上下游供应方,也需通过业务协作,实现项目或产业链上的价值应用。
建筑业数字化包括企业经营业务数字化与项目全过程管理数字化两个层面。数字化科技服务商主要由此两方向切入,在企业经营管理层面,通过提供业务上云服务,集成业务数据,帮助建筑企业控制成本、降低资金与税务风险。在项目管理层面,主要从质量、进度、安全、成本进行管控,提供SaaS产品、平台或技术服务。
明建云,成立于2018年,为建筑企业工程项目管理提供“业务在线+数据智能”的OA系统,包含成本、合同、资金、发票、税务等板块。公司产品集成在钉钉、微信等企业协作平台中,通过提供标准化模块降低服务成本与客单价。
地厚云图,成立于2015年,工程产业互联网SaaS服务商。公司以单个工程建设项目为对象,采用标准化/非定制的SaaS平台服务,通过智能建造平台实现了“验收过程行为数字化+归档表格数字化”一体化,为地产、施工、设计和监理公司提供项目级的移动端平台服务。
益企联,成立于2017年,工程建设领域企业云服务商,将传统“表单+流程”模式改为“数据+模型”的驱动模式,把数据采集的阵地延伸到了下游,包括业主、材料供货商、分包供应商及设备供应商等,使交易环节、生产协作环节、收料供料环节在线上运行。
云建信,成立于2015年,推出了4D Cloud PaaS平台,围绕施工阶段的各个需求,对各阶段及各参与方进行自动、智能的管理和控制,在任何时间点上,全过程的相关信息都可以被提取、处理和应用。目前,重点拓展的商业化方向主要在地铁、大基建及市政板块等领域。
(3)可视化管理
可视化管理的要点是需要将二维或三维数据运转起来。BIM模型作为建筑实体的数据载体,用于在设计、施工和操作流程中创建和管理数据。工程领域的数字化转型,核心是要将三维数据运转起来,技术驱动力是三维图形引擎。
当前国内已有的web端三维图形引擎,在超大场景和精细化模型层面,其承载能力与运行效率明显不足,严重限制了BIM模型数据在工程建设管理与运维阶段的应用。同时由BIM到CIM级别的范围中,提升B/S架构的三维图形引擎性能,满足三维数据的快速更新和轻量化发布,平衡可视化效果和大数据处理之间的矛盾等,这些都是亟待解决的问题。
秉匠科技,成立于2017年,专注于三维图形引擎和数字化智慧管理系统研发,致力于为工程、智慧城市等领域提供可视化管理综合解决方案。公司围绕自主研发的“黑洞”三维图形引擎,打造了工程建设管理平台等系列产品,并已在大型桥梁、市政道路、轨道交通、水利水电、民用建筑等项目中深入应用。
以见科技,成立于2018年,致力于为建筑全生命周期提供基于BIM数据的可视化管理方案与智能软件服务,核心是通过AR、AI等技术将BIM多维数据融入实景,提供基于BIM的施工阶段数据协同、进度质量控制,以及运维阶段可视化管理平台及方案。
飞渡科技,成立于2016年,专注提供三维全域数据服务的互联网企业,致力于BIM/GIS/CIM三维数字底板及高渲染可视化引擎等多种技术的自主研发,已完成了百余个数字孪生案例,包括城市级CIM、产业新城及园区、大型公共建筑、智慧市政、智慧交通、智慧能源等领域。
(4)建筑机器人
建筑机器人可应用于建筑全阶段领域,如设计阶段的无人机勘测,建造阶段的3D打印、砌砖及铺设工序,运维阶段的巡检、清洁场景等,建筑机器人能彻底改变传统工地的“脏乱差”,通过多机协同和人机协作把工人从繁重危险的工地作业中解脱出来,从事更加需要人类智慧的协同工作。建筑机器人市场充满挑战与机遇。一方面,由于研发投入高,跨度时间长,大部分仍处于实验室研发阶段,下游渗透率较低;另一方面,国内劳动力老龄化带来的人工红利缺失,工程建设的高危性等都需要机器来替代,同时工业化的建造方式也利好机器人的应用。
大界机器人,成立于2016年,主要研究建筑机器人的控制系统、智能算法与人机交互的核心技术,专注于建筑工厂的机器人解决方案,通过输出模块化的建筑机器人软硬件系统,辅助木材、钢铝材料、金属板材、复合材料等传统工厂完成数字化升级。目前大界机器人已持续服务近百家建筑工厂,逐步形成矩阵式的云工厂生产体系。
筑石科技,成立于2019年,以建筑特种机器人研发和生产为主的高科技创业公司,致力于将机器人技术和建筑业有机结合,形成具有专业建筑功能的特种机器人。公司在研和生产混凝土地面施工和建筑测量两大系列机器人产品,包括激光地面整平机、地面抹平机、地面抹光机和室内测量机器人等。
(5)装配式建筑
设计标准化、制造工厂化、施工机械化、管理现代化是装配式产业的四大特点。在装配式建筑领域里,作业方式由工地延伸至工厂,现浇施工演变为总体装配。除了节点连接、构件设计、工艺工法等带来的技术问题外,更多是全产业链协作管理方式的改变。数字化科技服务商多集中在PC建筑市场,分别从智能工厂、设计SaaS、新结构体系等技术切入,由单点向全局拓展业务。
墨点狗,成立于2016年,从布局大量智能工厂切入,致力于打造“管理+技术+平台”的CPS工厂现场一体化解决方案。过去5年,公司研发了数字化工厂及数字化工地系统,积累了样板工程数据,实现了单个智能工厂投资3000万,回本周期为1.5年的目标。
大乐装,成立于2020年,聚焦于装配式混凝土建筑细分市场,通过研发SaaS装配式设计软件,助力建筑企业完成从平面图到装配式模型的AI辅助标准化设计工作,注重云平台上的云数据流通,解决数据的离线问题,并通过自建分布式工厂及协同系统撬动产业供需链。
建筑业数字化转型时代中,只有产业链内每一个节点上的企业都合力往前走一步,行业整体的数字化进程才能真正往前迈进!
四、建筑业数字化转型发展趋势
1、提升业内整体数字化协作水准成必然要求,建设业内集成性数据生态平台将成为发展展望
当前建筑行业内存在大量数据孤岛,建筑建造各阶段数据独立存储,数据价值难以充分挖掘,行业数字化基础整体较为薄弱。同时业内企业的管理能力及数字化水平参差不齐,甚至有大量企业尚未形成积累内部数据的模式及体系。
借助数字化科技服务商提供的云端服务和相关技术构建的管理体系,建筑产业链上各环节上的企业将得以快速建立完善的数据体系和信息共享机制,让发展程度和管理水平残次参差不齐的企业得到快速赋能与可落地的产业链协作基础。
短期趋势来看,基于行业内数据的共通性,以数据为资产的“数据群岛”将加速建设。以设计-施工阶段为首,部分业务数据实现打通,项目制的管理协同平台将逐步渗透使用。
长期来看,随着以隐私计算为代表的一系列数据互通技术日渐成熟,建设全行业内的集成性数据生态平台成为发展展望,按照参与方角色,进行有效数据分发及数据权限管理,全面提效数据记录、数据分析、数据分发的模式,最终促进数据、业务、应用的融会贯通。真正实现以数据驱动业务。
2、头部数字化科技服务商将进一步整合内外部资源能力,建立健全贯穿建筑全生命周期的产品矩阵
头部服务商将力求打破当下服务于产业链单点阶段的困境,沿着建筑全生命周期的发展方向,打造建筑全链条的数字化服务产品体系,建立能服务于建筑全阶段全参与方的产品矩阵。
头部服务商将充分整合内部能力,基于自身对业务的规划,将复杂耦合的业务模式、模块、流程重新定义与拆解,明确各产品及服务的业务边界,实现内部业务流程的整体优化。在此基础上内部系统的数据、平台互通也将基于边界清晰的流程得到更大程度的舒展与应用。
头部服务商将加强外部资源的整合,以提升整条产品和服务流通链路的质量和效率为前提,在追求合作共赢的目标下,与产业链内的其他节点企业建立战略合作关系,推进建筑全生命周期的数据流转,为最终用户提供集成化的产品服务。
3、以满足最终业主需求为出发点,产业链内企业将进一步加强其生态协同效应
围绕建筑产品建造前中后的全生命周期应用,由B端业主方发起投资到项目建设再到交付至最终用户。各参与方在建造过程中充分融合最终业主的需求,驱动整个行业从以产品(服务)为中心向以业主为中心的发展战略转型。
产业链上的企业应最大化其协同效应,包括企业间数据协同、资源协同及流程协同,从而使得整个行业资源得到优化配置。
4、以BIM为核心构建数字建筑平台,协作式升级将持续深入
数字建筑平台为基,协作发展定义未来。以BIM为核心的数字建筑平台将成重要趋势,协作式升级持续深入。数字建筑平台横向覆盖设计、造价、施工、运维等环节,纵向覆盖企业、项目、岗位等维度,有望成为建筑业转型升级的核心引擎,其中三维图形平台引擎是平台和产品的重要支撑。数字建筑平台在功能上将贯穿项目全过程,升级产业全要素,链接项目全参与方,系统性地实现全产业链的资源优化配置,最大化提升生产效率,赋能产业链各方。
未来已来,将至已至。数字化转型正成为建筑业顺势而为、乘势而上的好契机。作为历史悠久的传统行业,建筑业的数字化转型不可能一蹴而就,也将会为部分企业带来短时阵痛。中国建筑企业应迎难而上,破局而出,努力适应数字化转型的新态势,积极拥抱建筑业数字化新未来。
[1] 源自亿欧智库
[2] 源自36氪