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麦肯锡国际研究院发布了《想象建筑业数字化未来》(Imagining construction’s digital future)一文,指出建筑业需要变革,且建筑业瓦解的时机已经成熟,同时,文中提出了引领未来建筑业变革及发展的5大数字化、信息化新技术,并对于项目建设单位及业主、承包商、行业机构等相关方提出了建议。

建筑业瓦解的时机已经成熟,其体现在:各类大型项目超进度20%以上,超投资更是达到80%以上;自20世纪90年代以来,建筑业生产效率实际上呈下降趋势;承包商的利润率一直相对较低并且不稳定。随着项目的复杂性和规模的日益提高,上述问题更富挑战性。环境敏感性需求的提高意味着传统实践必须变革,富有经验的劳动力和管理人员的短缺会变得越来越严重,这就要求必须采用新的思维方式和工作方式。

据麦肯锡全球研究院预计,到2030年将有57万亿元的基础设施投入,将会大规模地刺激一些公司投入新的技术和改进实践方法来提高生产效率和项目交付方式。在接下来的5年中, 以下5方面发展趋势或将改变建筑业。

趋势一:

高清晰度测量和定位技术

不可预知的地质问题是项目延期和超预算的关键原因。项目实际条件和早期勘查预计的差异,要求项目需要花费较多时间以变更项目范围和设计。未来,集成高分辨率图像技术、3D扫描技术、地理信息系统(GIS)技术和无人机技术等新技术应用,可显著提高精确度和速度。例如,激光雷达探测和测距技术比传统技术、3D图像技术、BIM技术和项目计划工具集成效果更好。借助探地雷达、磁力仪以及其他设备,激光雷达能产生项目基地地面以上和地面下的3D图景,这都将大大减少环境敏感性项目或者历史文化项目的不确定性干扰。

这些先进的勘查技术能通过GIS技术补充,使地图、图像、测距和GPS定位等得以实现综合应用。同时,信息可以上载到其他分析和可视化软件,以用于项目计划或者施工中。
此外,由于成本显著下降,现代信息技术越来越容易获取。例如,激光雷达和实时动态GPS现价约1万美元;高分辨率摄像机越来越小,也越来越轻;相比传统直升机,工业无人机越来越快,价格也越来越便宜。

趋势二:

下一代5D建筑信息模型(BIM)
目前,建筑业还未完全采用覆盖项目计划、设计、施工和运维全过程的集成平台。相反,仍然依赖定制的软件工具,项目业主和承包商经常使用不同的平台,相互之间并不同步,无法实现项目设计、成本和时间管理的集成以及实时的信息提供。
下一代5DBIM能为任何一个项目提供实体和功能特征的5维信息,即除了标准的3D空间设计参数以外,还包括项目的成本和进度。同时也包括一些细节,如几何结构、规格、美学、热能和声学特性。一个5DBIM平台能为业主和承包商提供项目成本和进度变更影响的识别、分析和记录,也能帮助承包商更好地开展早期风险识别和决策。
某项研究发现,有75%采用BIM的企业认为,BIM技术的应用给他们带来了积极的回报,包括缩短了项目周期、节省了纸质文档和材料成本等。如果进一步和AR(放大现实)及可穿戴装备结合,5DBIM技术的价值将会更大。为了更好地获得BIM技术的丰富价值,项目业主和承包商从设计阶段就需要将用户嵌入进来,所有的利益相关者也都采用和BIM兼容的标准化的设计和报告格式。

趋势三:

数字化协同和移动技术
管理数字化意味着需要从现有的纸质方式向在线、实时信息共享方式转变,以确保透明化、协同、及时跟踪和风险评估、质量控制,最终获得更好、更可靠的产出。
建筑行业表现较为糟糕的一个原因在于目前仍然依赖纸质文件来管理项目,包括蓝图、设计图纸、采购和供应链订单、设备日志、日进度报告以及竣工审核。由于缺乏数字化,信息共享延迟司空见惯,经常出现业主和承包商使用不同版本的文件的现象,这也就导致了变更和索赔的发生。
数字化工作流具有显著的好处。例如,在美国某隧道项目中有600家供应商,承包商开发了一个简单的平台用于招投标和合同管理,每周节省了20个小时的管理工时,消减了制作报告75%的时间,文件传递速度加快了90%。
员工移动解决方案对效率提升也能产生同样的效果。在移动终端上使用基于云端的APP,即使在遥远的施工现场,也能实时更新相关信息,如将施工蓝图和计划的变化实时告知现场人员,现场图片也能超级链接到项目计划中;通过数字化系统和移动解决方案应用,还可提供移动时间记录、实时成本编码、工人定位和问题日志及追踪等。

趋势四:

物联网和高级分析技术
人、设备在现场汇集,大量工作在现场开展,使项目现场变得越来越密集和复杂,并且由此产生了大量的数据,但很多数据没有被收集,更不用说测度和处理了。为此,很多领域已经开始实际应用物联网,传感和无线技术使设备连接起来并越来越智能。在工地现场,物联网能使建筑机械、设备、材料、结构甚至模板和中央平台会话以获得关键性能参数。传感、近场通讯(NFC)设备以及其他设备能帮助监控工人和设备的生产效率,包括设备监控和维修、存货管理和订购、质量评估、能量效率管理和安全管理等。

除了物联网外,高级分析技术也至关重要。例如,伦敦大型基础设施项目采用这一方法大大节省了时间和资金,项目领导和数据分析公司一起构建了一个基于网络的适配仪器和监控系统,这一系统可收集现场传感数据、施工进度数据、工人和设备移动数据。基于这些信息,通过统计分析帮助项目团队识别异常和潜在风险,这对于人口稠密和历史文化敏感性高的伦敦至关重要。

趋势五:

不过时的设计和施工技术
新的建筑材料,如自修复混凝土、气凝胶和纳米材料以及创新的施工方法,如3D打印和模块化拼装,都能在降低成本、加快进度的同时提高质量和安全。材料价格会则占据建筑成本的一半以上。传统的材料以混凝土、水泥和沥青为主,但对新的和更好的工程材料存在更大需求,包括自修复混凝土、混凝土帆布、高渗透混合物、气凝胶、纳米材料等。
大约80%的施工工作依然依赖于现场操作,很多项目开发商和承包商也开始探索新的非现场方法,以帮助改进可预测性、一致性和可重复性。建筑业需要超越预制和拼装结构,应用下一代技术,包括预装配、3D打印和机器人安装等。

行动建议

考虑到建筑业创新和应用新技术、新工具和新方法方面的糟糕记录,业主和承包商需要有新的心态。当业主把任务发包出去,他们往往认为责任就结束了,殊不知他们仍然需要为工期延误买单。从承包商角度看,他们往往只想满足项目合同的最低要求,实际价值也就说说而已。因此,为了使建筑业做得更好,需要注意以下几个方面:

对项目建设单位和业主而言,需要授权和采取措施,即在合同阶段就需要委托数字技术的应用,并设置一定的预算。为了管理风险,业主应该与承包商共同投资技术示范应用并共享一定比例的回报。相关经验显示,大型项目经常不是重大技术应用的首选项目,恰恰相反,应该选择小型或者中等规模的项目开展新技术示范以建立信心。

对承包商而言,关键是再憧憬和再布局。为此,承包商需要开发信息化路径图,以确定行动、规避风险。组织资源需要再分配,如指定首席信息官、首席创新官等来领导信息化过程。公司还应该考虑和形成信息技术公司伙伴。当然,需要确保项目具有相应的预算来实施新技术示范项目。

对行业机构和政策制定者而言,应该投资和创建激励措施。行业机构和政策制订者应该担任帮助者的角色,例如,和承包商、业主以及信息技术公司一起制定新技术标准,建立示范项目等;建立基金、奖励或者补贴业主或承包商以推广使用数字化解决方案,帮助进行新员工培训或者教育;鼓励应用新技术,如在公共项目中采用5DBIM技术,使用预制化构件等。在投资方面,一些行业机构建立风险资本基金来帮助初创企业对接开发商和承包商。

总之,首先采取行动的企业会建立持续的竞争优势,在建筑业同样如此,在技术创新和数字化应用方面的领先者将成为明天的赢家。

(本文摘编自复杂工程观点,原文由同济大学复杂工程管理研究院李永奎编译)

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