也許你從電視上或新聞上看到中國基建的超級工程,也許你從朋友圈看到有人在分享的機器人造房子和3D打印機打印建筑的場景。也許你一次偶然的機會踏入了一次建筑工地,回到現實而感嘆過我國建筑業的落后。就像一千人有眼里一千個哈姆雷特,一千人眼里也有一千個建筑業。
那么,我國的建筑業又是怎么樣的一種發展狀態?在國民經濟中發揮著怎樣的作用?又存在著哪些問題和挑戰?當前迅猛發展的數字科技又為建筑業帶來了哪些新的機遇?帶著這些問題,我們不妨對建筑業進行深入思考。
1、建筑業在國民經濟中的地位與成就
著名經濟學家斯蒂格利茨曾預言:西方的現代化和我國的城鎮化將成為21世紀全球經濟發展的兩大引擎。而建筑業作為我國城鎮化的重要支撐,在我國國民經濟中的地位十分突出,2018年我國建筑業總產值達到23.51萬億,其中建筑業增加值為6.18萬億元,占GDP比重達6.87%,從業者超過5000萬,是名符其實的支柱產業。
同時,我國一些大型基建的水平也達到世界較高水平。以中國高鐵為例,就讓世界見證了中國“中國建造+中國制造”的合力,除了質量水平超高外,在基礎設施的成本上也遠遠低于歐美等發達國家,每公里高鐵的基礎設施成本我國只需要1.2億元人民幣,而歐洲需要1.9億,美國更是達到了3.2億。
當然這樣的例子還很多,例1:北京三元橋的“換梁工程”,整體置換工作從啟動到結束僅用了43小時,創造了新的北京建橋速度,同類工程要放在其他國家起碼要幾個月時間;例2:中建三局研發了一種“蓋樓神器”—集成型智能模架體系,在“中國尊”項目中創造平均6天蓋一層樓的速度。
2019年新年前夕,習近平總書記在新年賀詞中提出“中國制造、中國創造、中國建造共同改變著中國的面貌”,這既是對建筑業的高度肯定,同時也對建筑業發展提出了更高的要求。
2、我國建筑業發展存在的問題
雖然我國建筑業在一些方面取得了不錯的成就,但是實事求是的說,也還存在了許多的問題。主要表現在:
?。?)生產模式落后。雖然在一些大型基礎設施建設領先世界水平,但從整體的發展上還是以現場濕作業為主的傳統生產模式,不僅生產效率低下、建筑資源能耗高,還有工程質量和安全堪憂等諸多問題,而日本、德國在上個世紀,都已經完成了建筑工業化進程,目前許多國家還提出建筑工業4.0的概念,相比之下,我們還是比較落后的。
(2)企業利潤偏低。與各行業對比處于底層梯隊。據統計,全球建筑業平均利潤率僅為4.4%,而中國建筑企業的利潤率僅為1%~3%;建筑企業產品質量差強人意。
?。?)人口老齡化與勞動力成本的沖擊。隨著全球進入老齡化社會,各行業都出現了職工老齡化的現象,建筑行業尤為明顯。據統計,從1985年-2014年,美國建筑工人45歲以上占比為44%,平均年齡為43歲。2017年,中國建筑工人平均年齡已經達到44.8歲。隨著中國人口紅利開始消褪,加之建筑業就業環境惡劣,年輕勞動力供給將逐年減少。人口老齡化同時,這些年建筑業的勞動力成本也在逐年增加,對于建筑業這么一個勞動密集型且低利潤的產業來說是個不小的沖擊。
?。?)產業數字化及科技投入仍在低位運行。與各產業數字化進程相比,建筑產業數字化技術的應用程度遠低于其它行業。麥肯錫全球研究院《想象建筑業數字化未來》報告顯示,在全球行業數字化指數排行中,建筑業的數字化應用水平僅高于農業,居倒數第二位。
同時,一直以來建筑行業在應用技術和管理創新上行動遲緩,行業主動擁抱新的數字化技術不夠積極。根據安永會計師事務所(Ernst&Young)在全球范圍內的一項調查顯示,只有不到2%的建筑企業在數字化轉型上投入超過5%營業額的研發資金,多達67%的建筑企業只投入不到1%的資金。
3、建筑產業轉型的難點
我國建筑業之所以轉型難,既有建筑業自身產業特性的問題,也有我國企業和市場組織模式自身發展的問題。
從產業特性上看:(1)建筑范圍廣、多參與方、產業鏈條長。其不僅包括了建筑行業和房地產行業的工程勘察、設計、施工等生產活動,和土地供應、環境、市場監管、地產投資、開發、建造、營銷、運維等環節相關,又受鋼鐵、新材料、水泥等產業深度影響(2)工程項目特征,體量大、過程復雜,建設周期長、資金投入大、項目地點分散、多專業、多關系方、流動性強等典型特征,這種“高度離散”的狀態無論從產業協作、專業協同都難度極大。所以使得建筑業特別難以標準化、產業化,建筑的產業轉型難度大,致使遠遠落后于其他產業。
從企業經營和市場組織模式看:同時,結合我國的實際情況,我國高速發展的新型城鎮化建設,雖然給了房地產企業、建設企業很多的機會,但同時高速發展的同時也形成了慣性和惰性,許多企業缺少現代化的經營理論,也缺少轉型的意識。很多施工企業采取傳統的經營管理模式,企業組織結構和職能的轉變跟不上要求,致使企業管理和項目管理脫節,不能順暢對接。同時又面臨我國建筑市場層層分包、層層壓價的問題,在高額融資成本、勞動力成本不斷上升、材料不斷漲價的多重夾擊下,再加上管理稍有不慎,可能就會陷入虧損的境地,建設企業經營難,所以企業轉型的彈性空間小,這也深刻的考驗著我國建設企業的智慧。
4、數字技術帶來建筑的新機遇
以上我們講到:數字技術的相互融合與集成正在引發一場產業思想的變革,而這些數字技術的發展也為建筑業發展帶來一些新的機遇。值得欣慰的是我們看到:基于傳統技術和思維的方法解決不了的問題,在數字技術驅動下在發生新的變化,也帶來的機遇。
首先是:“云計算+大數據+智能終端”技術組合把建筑業的海量數據集中在“平臺”處理,各種管理信息、生產信息、采購信息、市場信息、行為信息都可以在統一的平臺上進行處理,助于實現數據互通,業務整合。同時,也實現了供給需求的高效對接,一些建設單位或地產企業可以在平臺上及時分析消費者的愛好,并把同類的消費者進行“類聚”,實現了個性化產品的規?;ㄖ?,很好的統籌了產業的“規模化”和“個性化”的問題,使得建筑產業的市場更加多元豐富與健康。
其次是:BIM技術與云計算和大數據結合實現了“基于可視化的模型平臺”上協作,建筑業的各參與方、各產業鏈都可以在一個平臺上協作,互感互知,改變了建筑業的要素、參與方與生產過程割裂、孤立和分散的狀態,促進產業鏈的高效整合。
再次是:通過“數字孿生”技術。在建造之前,對建筑物、項目過程和智慧運維進行仿真和模擬,形成“全數字化樣品”,虛擬模擬出項目管理的最佳流程,再將真實參數傳給實際的智慧工地建設,有效減少誤差和風險。待智慧工地和生產線建成之后,日常的運行和維護通過數字孿生進行交互,能夠迅速找出問題所在,提高工作效率。
除了以上的技術組合,還有物聯網、區塊鏈等技術等也將改變這建筑業供應方式和金融模式等…,這些數字技術的涌現和建筑業的融合都在觸發新的變化,為建筑業的發展帶來新的想象力空間。
5、數字時代,建筑業是變革還是革命
如果熟讀中國歷史,你可能對其中的一些著名的變革和變法的典故記憶猶新,例如;最早的商鞅變法、到后來的王安石變法,以及近代的戊戌變法,他們都有一個共同的特點,就是對傳統的模式的優化。當然也有一些翻天覆地和轟轟烈烈的革命性活動,如許多的農民起義,他們更多的對傳統一種顛覆。
那么數字化對建筑業來說變革還是革命呢?帶著這些問題,我們開啟下面的思考。
(1)建筑業的變革旅程
關于建筑業的變革,早在上個世紀二十年代,“像造汽車一樣造房子”的概念就被法國建筑大師柯布西耶在《走向新建筑》中提出,人們就開始了建筑工業化的思考和探索。和汽車、飛機、船舶等離散型制造業一樣,“建筑產品”如何拆解成多個“零件”經過一系列并不連續的工序的加工最終裝配而成,就成了大家理想的生產場景。以日本為例,在上世紀70年代開始掀起了住宅工業化的熱潮。一是在“建筑產品”的結構(即裝配建筑方面)。通過大企業聯合組建集團企業,設立了工業化住宅的質量管理標準,制定了各種標準規范,發展樓梯單元、儲藏單元、廚房單元、浴室單元、室內裝修部品構件以及通風體系、主體結構體系;二是在建造的生產流程(精益建造方面)。借鑒豐田汽車的“精益制造”理念,讓每一道工序都有標準化的模塊,工序式的模塊施工中,一個施工段或一層的工作量沒有按照流程完成,不允許進入下一個施工段或下一層施工;每一道工序沒有按照“零投訴”標準作業,不允許進入下一道工序,從而有效地控制了建筑施工質量。一步步實現其建筑工業化,擺脫了傳統的建造模式。
我國雖然在上個世紀80年代也曾經進行過一段時間建筑工業化嘗試,但由于長期技術的限制和標準體系建設的缺失,再加上我國建筑業一直都是勞動密集型產業,且一直享受廉價勞動力的紅利,轉型的動機不強。因此,建筑工業化的推動力不強,直到最近幾年隨著我國經濟發展的增長放緩、勞動力成本的提升、綠色環保要求的倒逼效應,再加上人們對美好生活和個性化建筑的需求,再加上數字科技的沖擊,我國的建筑工業化才重新提上了日程。
對比制造業,我國建筑業的機械化水平都還存在較大差距,卻又在發展過程中,面臨著電氣化、信息化、智能化的多重“沖擊”,故呈現“三浪并發”的表現特征。一方面表現在既有落后的“半手工、半工業的”的建造模式和管理模式,也有基于“BIM+云大物移智”等信息技術催生的企業信息化、數字施工和智慧工地等類似先進制造業的新興產業形態。
(2)建筑業數字變革中的“三浪并發”現象
建筑業的數字變革,不能“就數字化談數字化”還要和建筑的工業化進程結合起來,但實際中建筑業變革中的正如上面所說的,是一種“三浪并發”的時期,既有傳統的濕作業模式、也有半裝配半傳統的模式,也有正在推動的建筑工業化(裝配式建筑),還有一些正在涌現的新工業生產模式,這些生產模式又和當前的數字結合起來,形成了更加復雜的市場格局。
第一種是傳統濕作業模式+數字化。傳統的濕作業模式的“高度離散”化一直是個行業難題。長期以來困擾大家的問題就是如何把建筑業這種“散亂”的結構進行有效的系統整合,促進產業鏈的協同和管理模式的創新。但是隨著云計算、大數據的發展,并結合建筑業的BIM技術,這一切開始有了新的曙光。結合數字技術將帶三個轉化:
一是作業數字化,過去工地一線的作業內容是記在小本上或者腦子里,這導致從任務分配到任務跟蹤,再到任務結束的整個過程中信息不連貫、并經常出現扯皮推諉的現象。利用數字化技術,能實現信息實時傳遞與留存,保證工作結果有據可依的同時,還能收集到工地現場的所有數據,使管理更加立體,全面實時感知。
二是管理系統化,智慧工地平臺全面接入施工現場的塔吊、施工電梯、高支模、深基坑、環境監測、雜技等多種設備信息,并將作業在線數據按照不同的管理維度(如進度管理、安全管理、質量管理)抽提給項目部的各級管理層,實現統一數據標準,達成業務動態協同。三是決策智慧化,BIM+智慧工地平臺使先進技術真正應用到項目管理,覆蓋質量安全巡檢、生產任務排分、安全教育、技術交底、物料驗收等各種場景;有了業務應用的場景后即可產生海量數據,平臺支持數據倉庫的建立,有利于數據的存儲、清洗、分析;篩選出有效數據后供項目負責人制定戰略規劃,合理高效決策,并及時預警風險。
第二種是半裝配式半現澆+數字化。雖然我國近幾年提出了大力發展“裝配式建筑”的戰略,但無可否認的是,這是一個循序的過程,直接過渡的裝配式建筑,都還存在這樣那樣的問題,這個時候一些創新的企業提出了“混凝土現澆和裝配式結合”的模式。除了在裝配式結構體系采取了“漸進式創新”既兼顧了現有現澆體系優勢,又在探索裝配式創新,還在積極的和數字化技術結合。例如:一些企業深深地認識到建筑行業亟需像制造行業一樣,搭建一個基于計劃管理的在線項目管理平臺,將設計、制造、與施工等環節進行打通。
第三種是兩場聯動+數字化。這種變革是完全學習了先進制造業的先進經驗,并結合建筑業的具體特征,強調融合了工廠生產和現場施工的一體化“生產線”。通過智慧調度系統充分鏈接工廠與施工現場,以現場工業化施工驅動工廠工業化生產,通過工廠生產,實現節能、環保、提質和增效,通過現場工業化施工,滿足個性化施工及建筑的定制需求。通過廠場一體化實現全產業鏈協同與柔性生產
強調打造數字建筑平臺,將消費者、開發商、生產、物流、施工等單位整合在一起,通過軟件和數據形成建筑全產業鏈的“數字化生產線”,這條“生產線”將工廠生產與施工現場進行實時在線連接與智能交互協作。如圖所示,實現工廠工業化和現場工業化,工廠工業化基于標準化、流程化,可實現構件及部品的大規模、柔性化生產?,F場工業化好比是“裝配車間”,通過計劃排程到末位到小時(甚至分鐘)、任務執行最小到工序、“圖紙模型”細化到構件的工業化手段實現精益建造。通過工廠與現場的一體化,將實現全產業鏈的協同,建造過程提升到工業級精細化水平。