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建筑业数字化转型研究

发布时间:2023/4/22 14:51:17   
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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……

作者:夏奇(慧朴咨询)

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。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。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”,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万。

嗡嗡科技,成立于年,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

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