建筑产业技术发展新趋势

最近10年，建筑行业总产值和合同金额均持续攀升，行业从业人数在波动中呈现上升趋势，行业整体发展迅速。2016 年计算机行业总产值19.36万亿元，同比增长7.09%；合同总额 37.43万亿元，同比增长10.79%；从业人数 5185.24万元，同比增长 1.80%。建筑行业的发展前景光明

但是我国建筑行业在发展迅速的同时也出现了一系列问题，以2015年或最新数据衡量，建筑行业在资产、应用和劳动力方面，数字化程度都很低。数字化程度低意味着生产效率的低下。目前我国大型投资项目通常会有20%的时间延迟，并且会高达80%高于预算，建筑行业研发投入远落后于其他行业，建筑产业利用现代信息技术进行转型升级势在必行。

生产效率提升必须源于数字技术驱动，美国芝加哥大学商学院教授詹姆斯·麦肯锡具体指出5个建筑产业技术创新发展趋势。

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。新技术可以继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，来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，这能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。

建筑业还没有采用覆盖项目计划、设计、施工和运维全过程的集成平台。相反，建筑业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。结果，就没有了单独的数据源以提供项目设计、成本和时间管理的集成、实时的信息。

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，例如几何结构、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开展早期风险识别和决策。

如果进一步和AR(放大现实)及可穿戴装备结合，5DBIM技术的价值会更大。为了更好的获得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，所有的利益相关者都采用和BIM兼容的标准化的设计和报告格式。此外，业主和承包商需要投入资源和资金来应用BIM。

行业表现较为糟糕的一个原因是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，业主和承包商使用不同版本的文件经常发生，这导致了变更和索赔。

数字化工作流具有显著的好处。在美国一个隧道项目中，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，就每周节省了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%。在另一个案例中，50亿的铁路项目节省了超过1.1亿成本，并且通过工作自动化大幅度提高了审查和批准的工作效率。

员工移动解决方案对效率提升产生了同样的效果。长期以来，现场人员和办公室人员实时沟通是一个大问题。但同时，以下因素限制了移动解决方案的应用，包括：不同移动解决方案的兼容性问题、可靠度、高速宽带和非直观设计及用户界面不友好等。低成本的移动连接费用已经导入了新一代“移动优先”的基于云端的APP使用方式，即使在遥远的施工现场，也能实时更新。目前，有60%的资金投入到了数字化协同和移动解决方案，如在平板和智能手机上使用APP，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。也有一些公司提供移动时间记录、实时成本编码、工人定位和问题日志及追踪。还可以实现变更管理、时间和材料追踪，调度，生产效率测度和事故报告。

人、设备和大量工作在现场开展，使项目现场会变得越来越密集，他们产生了大量数据，很多数据没有被收集，更不用说测度和处理了。

很多领域已经开始实际应用物联网了，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、结构甚至模板能和中央平台“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。

最常用的近场通讯技术是RFID，其广泛应用于物流、零售和制造业，以收集精细化的产品、地点、时间和交易数据。目前，近场通讯技术也在演化，标签tags将很快能包括很多信息，例如规格、日期、缺陷、供应商、设备厂商、维修记录、运行参数等。RFID设备，包括扫描器、接收器、标签的成本都在不断降低，一些新的设备也在涌现。

除了物联网外，高级分析技术也至关重要。伦敦大型基础设施项目采用这些方法大大了节省了时间和资金，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，这一系统吸收现场传感数据、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的伦敦至关重要。类似的例子比比皆是。启发于高级分析技术，一些石油天然气巨头采用匹配正确的团队，指派合适的项目领导，以及修改工作流以最小化浪费和改进效率，这提高了20%到25%的效率。另一个例子，一个大的中东施工企业和软件公司一起开发了预测分析引擎，以防止设备现场故障发生，这节省了大量故障停机时间、燃油成本和维修开支。事件模拟和优化算法也已经帮助造船企业优化了施工计划。

新的建筑材料，例如自修复混凝土、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，都能降低成本、加快进度同时能提高质量和安全。全球建筑业有1万亿材料市场，材料价格会占掉建筑成本的一半以上。传统的材料如混凝土、水泥和沥青是主要构成，但新的和更好的工程材料具有更大的需求，这源于以下几个趋势：绿色施工、成本效率、敏捷供应链、耐久性和强度改进、非现场施工等。这些新材料包括自修复混凝土、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，但很多项目开发商和承包商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，进入下一代技术。潜在几个技术包括：预装配、3D打印和机器人安装等。

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