数字时代,建筑业是变革还是革命?

我要发布     发布日期:2020-03-30 13:40:02  来源:建筑前沿  作者:李晓军
核心提示:我国的建筑业又是怎么样的一种发展状态?在国民经济中发挥着怎样的作用?又存在着哪些问题和挑战?当前迅猛发展的数字科技又为建筑业带来了哪些新的机遇?带着这些问题,我们不妨对建筑业进行深入思考。

  也许你从电视上或新闻上看到中国基建的超级工程,也许你从朋友圈看到有人在分享的机器人造房子和3D打印机打印建筑的场景。也许你一次偶然的机会踏入了一次建筑工地,回到现实而感叹过我国建筑业的落后。就像一千人有眼里一千个哈姆雷特,一千人眼里也有一千个建筑业。


  那么,我国的建筑业又是怎么样的一种发展状态?在国民经济中发挥着怎样的作用?又存在着哪些问题和挑战?当前迅猛发展的数字科技又为建筑业带来了哪些新的机遇?带着这些问题,我们不妨对建筑业进行深入思考。


  1、建筑业在国民经济中的地位与成就


  著名经济学家斯蒂格利茨曾预言:西方的现代化和我国的城镇化将成为21世纪全球经济发展的两大引擎。而建筑业作为我国城镇化的重要支撑,在我国国民经济中的地位十分突出,2018年我国建筑业总产值达到23.51万亿,其中建筑业增加值为6.18万亿元,占GDP比重达6.87%,从业者超过5000万,是名符其实的支柱产业。


  同时,我国一些大型基建的水平也达到世界较高水平。以中国高铁为例,就让世界见证了中国“中国建造+中国制造”的合力,除了质量水平超高外,在基础设施的成本上也远远低于欧美等发达国家,每公里高铁的基础设施成本我国只需要1.2亿元人民币,而欧洲需要1.9亿,美国更是达到了3.2亿。


  当然这样的例子还很多,例1:北京三元桥的“换梁工程”,整体置换工作从启动到结束仅用了43小时,创造了新的北京建桥速度,同类工程要放在其他国家起码要几个月时间;例2:中建三局研发了一种“盖楼神器”—集成型智能模架体系,在“中国尊”项目中创造平均6天盖一层楼的速度。


  2019年新年前夕,习近平总书记在新年贺词中提出“中国制造、中国创造、中国建造共同改变着中国的面貌”,这既是对建筑业的高度肯定,同时也对建筑业发展提出了更高的要求。



  2、我国建筑业发展存在的问题


  虽然我国建筑业在一些方面取得了不错的成就,但是实事求是的说,也还存在了许多的问题。主要表现在:


  (1)生产模式落后。虽然在一些大型基础设施建设领先世界水平,但从整体的发展上还是以现场湿作业为主的传统生产模式,不仅生产效率低下、建筑资源能耗高,还有工程质量和安全堪忧等诸多问题,而日本、德国在上个世纪,都已经完成了建筑工业化进程,目前许多国家还提出建筑工业4.0的概念,相比之下,我们还是比较落后的。


  (2)企业利润偏低。与各行业对比处于底层梯队。据统计,全球建筑业平均利润率仅为4.4%,而中国建筑企业的利润率仅为1%~3%;建筑企业产品质量差强人意。


  (3)人口老龄化与劳动力成本的冲击。随着全球进入老龄化社会,各行业都出现了职工老龄化的现象,建筑行业尤为明显。据统计,从1985年-2014年,美国建筑工人45岁以上占比为44%,平均年龄为43岁。2017年,中国建筑工人平均年龄已经达到44.8岁。随着中国人口红利开始消褪,加之建筑业就业环境恶劣,年轻劳动力供给将逐年减少。人口老龄化同时,这些年建筑业的劳动力成本也在逐年增加,对于建筑业这么一个劳动密集型且低利润的产业来说是个不小的冲击。


  (4)产业数字化及科技投入仍在低位运行。与各产业数字化进程相比,建筑产业数字化技术的应用程度远低于其它行业。麦肯锡全球研究院《想象建筑业数字化未来》报告显示,在全球行业数字化指数排行中,建筑业的数字化应用水平仅高于农业,居倒数第二位。


  同时,一直以来建筑行业在应用技术和管理创新上行动迟缓,行业主动拥抱新的数字化技术不够积极。根据安永会计师事务所(Ernst&Young)在全球范围内的一项调查显示,只有不到2%的建筑企业在数字化转型上投入超过5%营业额的研发资金,多达67%的建筑企业只投入不到1%的资金。


  3、建筑产业转型的难点


  我国建筑业之所以转型难,既有建筑业自身产业特性的问题,也有我国企业和市场组织模式自身发展的问题。


  从产业特性上看:(1)建筑范围广、多参与方、产业链条长。其不仅包括了建筑行业和房地产行业的工程勘察、设计、施工等生产活动,和土地供应、环境、市场监管、地产投资、开发、建造、营销、运维等环节相关,又受钢铁、新材料、水泥等产业深度影响(2)工程项目特征,体量大、过程复杂,建设周期长、资金投入大、项目地点分散、多专业、多关系方、流动性强等典型特征,这种“高度离散”的状态无论从产业协作、专业协同都难度极大。所以使得建筑业特别难以标准化、产业化,建筑的产业转型难度大,致使远远落后于其他产业。


  从企业经营和市场组织模式看:同时,结合我国的实际情况,我国高速发展的新型城镇化建设,虽然给了房地产企业、建设企业很多的机会,但同时高速发展的同时也形成了惯性和惰性,许多企业缺少现代化的经营理论,也缺少转型的意识。很多施工企业采取传统的经营管理模式,企业组织结构和职能的转变跟不上要求,致使企业管理和项目管理脱节,不能顺畅对接。同时又面临我国建筑市场层层分包、层层压价的问题,在高额融资成本、劳动力成本不断上升、材料不断涨价的多重夹击下,再加上管理稍有不慎,可能就会陷入亏损的境地,建设企业经营难,所以企业转型的弹性空间小,这也深刻的考验着我国建设企业的智慧。


建筑业


  4、数字技术带来建筑的新机遇


  以上我们讲到:数字技术的相互融合与集成正在引发一场产业思想的变革,而这些数字技术的发展也为建筑业发展带来一些新的机遇。值得欣慰的是我们看到:基于传统技术和思维的方法解决不了的问题,在数字技术驱动下在发生新的变化,也带来的机遇。


  首先是:“云计算+大数据+智能终端”技术组合把建筑业的海量数据集中在“平台”处理,各种管理信息、生产信息、采购信息、市场信息、行为信息都可以在统一的平台上进行处理,助于实现数据互通,业务整合。同时,也实现了供给需求的高效对接,一些建设单位或地产企业可以在平台上及时分析消费者的爱好,并把同类的消费者进行“类聚”,实现了个性化产品的规模化定制,很好的统筹了产业的“规模化”和“个性化”的问题,使得建筑产业的市场更加多元丰富与健康。


  其次是:BIM技术与云计算和大数据结合实现了“基于可视化的模型平台”上协作,建筑业的各参与方、各产业链都可以在一个平台上协作,互感互知,改变了建筑业的要素、参与方与生产过程割裂、孤立和分散的状态,促进产业链的高效整合。


  再次是:通过“数字孪生”技术。在建造之前,对建筑物、项目过程和智慧运维进行仿真和模拟,形成“全数字化样品”,虚拟模拟出项目管理的最佳流程,再将真实参数传给实际的智慧工地建设,有效减少误差和风险。待智慧工地和生产线建成之后,日常的运行和维护通过数字孪生进行交互,能够迅速找出问题所在,提高工作效率。


  除了以上的技术组合,还有物联网、区块链等技术等也将改变这建筑业供应方式和金融模式等…,这些数字技术的涌现和建筑业的融合都在触发新的变化,为建筑业的发展带来新的想象力空间。


  5、数字时代,建筑业是变革还是革命


  如果熟读中国历史,你可能对其中的一些著名的变革和变法的典故记忆犹新,例如;最早的商鞅变法、到后来的王安石变法,以及近代的戊戌变法,他们都有一个共同的特点,就是对传统的模式的优化。当然也有一些翻天覆地和轰轰烈烈的革命性活动,如许多的农民起义,他们更多的对传统一种颠覆。


  那么数字化对建筑业来说变革还是革命呢?带着这些问题,我们开启下面的思考。


  (1)建筑业的变革旅程


  关于建筑业的变革,早在上个世纪二十年代,“像造汽车一样造房子”的概念就被法国建筑大师柯布西耶在《走向新建筑》中提出,人们就开始了建筑工业化的思考和探索。和汽车、飞机、船舶等离散型制造业一样,“建筑产品”如何拆解成多个“零件”经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成,就成了大家理想的生产场景。以日本为例,在上世纪70年代开始掀起了住宅工业化的热潮。一是在“建筑产品”的结构(即装配建筑方面)。通过大企业联合组建集团企业,设立了工业化住宅的质量管理标准,制定了各种标准规范,发展楼梯单元、储藏单元、厨房单元、浴室单元、室内装修部品构件以及通风体系、主体结构体系;二是在建造的生产流程(精益建造方面)。借鉴丰田汽车的“精益制造”理念,让每一道工序都有标准化的模块,工序式的模块施工中,一个施工段或一层的工作量没有按照流程完成,不允许进入下一个施工段或下一层施工;每一道工序没有按照“零投诉”标准作业,不允许进入下一道工序,从而有效地控制了建筑施工质量。一步步实现其建筑工业化,摆脱了传统的建造模式。


  我国虽然在上个世纪80年代也曾经进行过一段时间建筑工业化尝试,但由于长期技术的限制和标准体系建设的缺失,再加上我国建筑业一直都是劳动密集型产业,且一直享受廉价劳动力的红利,转型的动机不强。因此,建筑工业化的推动力不强,直到最近几年随着我国经济发展的增长放缓、劳动力成本的提升、绿色环保要求的倒逼效应,再加上人们对美好生活和个性化建筑的需求,再加上数字科技的冲击,我国的建筑工业化才重新提上了日程。


  对比制造业,我国建筑业的机械化水平都还存在较大差距,却又在发展过程中,面临着电气化、信息化、智能化的多重“冲击”,故呈现“三浪并发”的表现特征。一方面表现在既有落后的“半手工、半工业的”的建造模式和管理模式,也有基于“BIM+云大物移智”等信息技术催生的企业信息化、数字施工和智慧工地等类似先进制造业的新兴产业形态。



  (2)建筑业数字变革中的“三浪并发”现象


  建筑业的数字变革,不能“就数字化谈数字化”还要和建筑的工业化进程结合起来,但实际中建筑业变革中的正如上面所说的,是一种“三浪并发”的时期,既有传统的湿作业模式、也有半装配半传统的模式,也有正在推动的建筑工业化(装配式建筑),还有一些正在涌现的新工业生产模式,这些生产模式又和当前的数字结合起来,形成了更加复杂的市场格局。


  第一种是传统湿作业模式+数字化。传统的湿作业模式的“高度离散”化一直是个行业难题。长期以来困扰大家的问题就是如何把建筑业这种“散乱”的结构进行有效的系统整合,促进产业链的协同和管理模式的创新。但是随着云计算、大数据的发展,并结合建筑业的BIM技术,这一切开始有了新的曙光。结合数字技术将带三个转化:


  一是作业数字化,过去工地一线的作业内容是记在小本上或者脑子里,这导致从任务分配到任务跟踪,再到任务结束的整个过程中信息不连贯、并经常出现扯皮推诿的现象。利用数字化技术,能实现信息实时传递与留存,保证工作结果有据可依的同时,还能收集到工地现场的所有数据,使管理更加立体,全面实时感知。


  二是管理系统化,智慧工地平台全面接入施工现场的塔吊、施工电梯、高支模、深基坑、环境监测、杂技等多种设备信息,并将作业在线数据按照不同的管理维度(如进度管理、安全管理、质量管理)抽提给项目部的各级管理层,实现统一数据标准,达成业务动态协同。三是决策智慧化,BIM+智慧工地平台使先进技术真正应用到项目管理,覆盖质量安全巡检、生产任务排分、安全教育、技术交底、物料验收等各种场景;有了业务应用的场景后即可产生海量数据,平台支持数据仓库的建立,有利于数据的存储、清洗、分析;筛选出有效数据后供项目负责人制定战略规划,合理高效决策,并及时预警风险。


  第二种是半装配式半现浇+数字化。虽然我国近几年提出了大力发展“装配式建筑”的战略,但无可否认的是,这是一个循序的过程,直接过渡的装配式建筑,都还存在这样那样的问题,这个时候一些创新的企业提出了“混凝土现浇和装配式结合”的模式。除了在装配式结构体系采取了“渐进式创新”既兼顾了现有现浇体系优势,又在探索装配式创新,还在积极的和数字化技术结合。例如:一些企业深深地认识到建筑行业亟需像制造行业一样,搭建一个基于计划管理的在线项目管理平台,将设计、制造、与施工等环节进行打通。


  第三种是两场联动+数字化。这种变革是完全学习了先进制造业的先进经验,并结合建筑业的具体特征,强调融合了工厂生产和现场施工的一体化“生产线”。通过智慧调度系统充分链接工厂与施工现场,以现场工业化施工驱动工厂工业化生产,通过工厂生产,实现节能、环保、提质和增效,通过现场工业化施工,满足个性化施工及建筑的定制需求。通过厂场一体化实现全产业链协同与柔性生产


  强调打造数字建筑平台,将消费者、开发商、生产、物流、施工等单位整合在一起,通过软件和数据形成建筑全产业链的“数字化生产线”,这条“生产线”将工厂生产与施工现场进行实时在线连接与智能交互协作。如图所示,实现工厂工业化和现场工业化,工厂工业化基于标准化、流程化,可实现构件及部品的大规模、柔性化生产。现场工业化好比是“装配车间”,通过计划排程到末位到小时(甚至分钟)、任务执行最小到工序、“图纸模型”细化到构件的工业化手段实现精益建造。通过工厂与现场的一体化,将实现全产业链的协同,建造过程提升到工业级精细化水平。

 
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