【2019建筑行业峰会嘉宾分享】新范式、新动能、新方略——数字建筑推动产业数字化转型

新范式、新动能、新方略——数字建筑推动产业数字化转型

——广联达科技股份有限公司董事长助理、研究院院长  刘刚

尊敬的各位领导、各位嘉宾，下午好！很高兴有这个机会在这里给各位领导和嘉宾汇报一下我们对未来建筑产业数字化的一些思考。确实现在数字的时代已经到来，各个产业都在纷纷的数字化变革，在新的变革的大势之下，我们建筑产业将迎来一个怎样的未来。

首先，我们也是想看一下未来我们数字化转型的趋势之下，我们新的范式是什么，用什么样的方式去转。

应该说科技创新是推动社会发展的同时，已经让整个世界和社会步入一种新的数字经济时代，在新的时代里头，其实它有它的一些典型的特征，大家可以看到，右侧这个图我们客观存在世界已经发生了一些变化，因为从以前的二元世界就是意识世界和物理世界，现在通过数字化技术的驱动已经迈入到三元世界的时代。因为我们以前的所思所想和对一个产品的设计是直接做，我们无论做的一个样品样机还是直接进行实物的生产，都是在物理世界进行实现。

对于我们建筑来说更是这样，有了数字技术之后，我们是在意识世界和物理世界之间构建了数字世界，就像我们在设计一个建筑的时候，我们可以通过像刚才讲的用BIM的技术来创建一个数字化的模型，通过这个模型来充分的模拟和分析和优化，这样再进行后面的实体的工程的建造，让我们改造这个世界的能力大大提升，从而成本也大大的降低，效率大大的提高。

在新的时代背景之下，各个产业已经发生了各种的变化，应该说目前数字化的转型已经成为产业发展的必然选择，这个已经得到了很多产业的共识，在制造业更是如此，这张图也列举了制造业里头典型的数字化应用的场景，比如说智能化的生产，社会化的协同，个性化的定制，这些场景实际上在服装制造，在零售业，在先进制造、工业制造领域，这些已经进行了尝试。

这里要举两个例子，我们以飞机制造业为例，目前来说中国在飞机制造商也是在推进和践行，像中国C919飞机，它不光是自身工厂和自身的公司自己完全都是自己生产，而是协同了各个供应链上的这些厂商，几十个甚至上百个，而且可能分布在全球，跟整个的制造车间进行网络化协同。这些是依托数字化的平台才可以完成，同时还有像中国的大运飞机，这也是我们前阶段学习考察收获非常多。像整个飞机的制造和生产之前，是全数字化的建模和虚拟，首先第一是协同设计来构建数字化的样机再进行虚拟的生产，虚拟的装配和虚拟的试运行，折价完全是可以在数字空间之间通过模型和算法来进行模拟和分析。

当时我们交流的时候那边的专家也说，像中国本身风动实验就没有口，而且每一次风动实验成本非常高，有了数字化之后，这一方面通过模拟仿真通过分析优化，一次生产成功，一次装配成功，一次使用的运行成功，这也是全过程基于数字而生的。

在各个产业变革大的环境背景之下，其实我们建筑业更是到了一个迫切需要用数字化手段转型升级的时机和一个时代，应该说看到的这个上面的一些数字，其实可以说触目惊心。现在目前来说，当前建筑业有一个主要矛盾，就像十九大里提的当前社会发展主要矛盾是人民日益增长对美好生活的需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。建筑业的主要矛盾其实就是人们日益增长的美好生活需要与建筑产业落后的生产力水平之间的矛盾是日益凸显的。从需求侧和供给侧这两侧来说，需求侧消费者他的消费在升级，我们已经不能满足一个建筑就是为了遮风避雨和简单使用的功能，而是需要健康舒适，是要能够更加符合我们使用需求的，而更加的智慧和可靠建筑，所以我们供给侧，我们的建筑业的生产力水平目前来说，不确定性在增大，一方面人口老龄化、工人老龄化，这个产业的事故频发是比交通事故还要多，能耗也是比较高，污染相对也是比较大的。所以生产力效率又是普遍偏低，这里包括成本的超标，进度的超期，利润像中国制造业平均企业的利润率是1%到3%，全球建筑业的平均利润率也不高，整个产业全球平均利润率才4.4%。

所以这些方向来说，再加上科技的投入也不足，如果从国际的平均水平来说，建筑业投入不足1%，但是中国在数字化的建筑投资0.3%到1%之间，更是低，前面刚才修董事长也说数字化程度在新的报告里仅高于农业，在中国的调研还在倒数第一。我们也需要一些方式方法去实现它的有效转型升级，我们说三全三化会是未来建筑产业数字化的方式，通过三全把整个产业拆解成全要素，这个全要素里头包括了生产要素管理要素，以及环境因素，要把它全过程进行解构，生产过程、管理结构都要进行解构，同时全参与方，各方的角色、各方的关系都要进行解构，这些解构之后，我们再通过三化进行重构，一要进行全要素全过程和全参与方每一全都要数字化、在线化、智能化，会形成新的生产力，在建筑业来说就是新设计、新建造和新运维，生产力会产生重构新的生产关系形成新的产业生态。

在这个里面，我们举几个例子，首先三化它也是范式演进和迭代去推进的，它也不是一步到位，数字化是一个基础，在数字化这个阶段来说，有了数字化的手段，数字模型的技术，有了数字的这些工具，我们是可以完全在实体建造之前，先进行设计仿真和优化，像上海中心这个案例通过数字化的建模和模拟仿真，因为上海环球中心是超高层，它会受到整个上面风压的影响，通过模拟仿真之后，把整个外观造型旋转120度，这样会减少风荷载作用效率24%。未来这种方式我们可以应用于整个项目的各个环节。

在数字化基础之上，我们需要实时在线的连接，这个数字孪生一定不是静态的，是动态的，这点需要整个过程的活动，过程的行为，而且动态实时的数据要动态采集上，比如说这个案例，研发了这么一套系统，首先在整个模型的建立和模拟肯定是在事前要做的，所有模拟充分之后，在实际操作过程中，一方面要通过物联网实时监测盾构机高盘的状态，这些信息和数据通过物联网捕获和采集之后，会实时呈现在模型之上，这个时候模型不光是为了看，有了这些我们是可以进行分析计算和推演，看它是否超过了警戒，我们就可以采取预测性的处置的行为。

只有这样动态的数字孪生，我们才可以让整个工程的吊装能够最终达到我们的要求。

另外，在数字化、在线化的基础上，有了数据的驱动和算法，我们才可以真正的实现智能化，当然这个是一忧不断进化的过程，其实人工智能跟技术的发展有是有几个关键的技术，再加上深度学习技术，但是光有这些也不够，还需要行业知识图谱，因为大家可以看到这个里头是很典型了，AI技术在建筑工地的应用场景，这个工人在现场是有一些管理的要求，在什么场景之下，你是合规的应用，什么情况下是违规的，所以肯定通过图象识别，首先要识别之后再通过知识图谱判断是否符合要求。右侧的钢筋，这个是要比人的准确率和效率会大大的提升。还有像车辆的识别，可以识别出车辆的型号、车牌，还有像人员的管理，在目前来说，还做不到真正的无人工地，有人在的时候对的人的安全和作业行为都可以通过人工智能提供各方面的服务，比如说人脸识别，在工地特殊的环境下，它的作业环境，包括人穿戴、安全帽和有遮挡和各方的环境能够精准的识别，所以这些应用会给建筑产业带来效率上的提升。

因为曾经在雄安包括北京副中心一些客户领导交流的时候，像有些时候，像雄安当时高峰的时候七千多人要进场作业，这种情况要无感进行考勤，所以这些人工智能的应用都会提升效率。

我们说建筑产业的升级需要平台支撑、数据驱动和未来的智能主导，作为数字技术和建筑产业有效融合的数字建筑平台，我们说它是未来驱动我们产业转型升级的核心引擎，同时也是重要的一个平台支撑，应该说数字建筑平台就是我们建筑工业互联网平台，同时也是产业生态合作共赢的平台同时也是未来数字化的生产线。

我们说数字建筑的平台核心也是通过BIM技术云计算、大数据、物联网，通过三全三化的技术手段支撑来实现新设计、新建造和新运维驱动之下的未来我们全过程全要素和全参与方的产业升级。

在数字建筑平台推动之下，我们未来建筑产业数字化的场景是什么样的？首先数建平台会驱动我们建筑产业生产力升级，在这里从需求侧和供给侧这两侧来说，他们各自会有什么变化？首先说需求侧，我们以房子为例，对消费者、购房者来说，现在都是标准化的预制房子，未来我们是不是能够规模化的，个性定制的家，你自己能定制你自己的家。对于供给侧来说，对于我们开发企业设计企业和建筑企业，未来的建筑一定是虚拟建一遍，实体的建一遍，我们未来的房子应该是在工厂建，未来的工地一定是无人化，基于这些场景一起来看一下，首先规模化的个人定制，我们说从目前来说，房价这么贵，一个人一生能买几套房，但是你在买房子的时候，你根据个人的需求，这个时候我们对整个户型和空间，我们是不是可以分割出不同户型，我在购房的时候就可以通过数字化的技术来进行模拟来进行推演，这样能满足我至少十年或者十几年之内的需求，而这些对于消费者来说，他也不是那么复杂，都是依托背后的物品的标准化，空间模块化，户型个性化来进行自由化的组合，来实现你的功能组合和空间的组合定制。

有了这些之后我们也需要有一个属于自己的家，属于自己个性化和满足自己需求的家，所以我们希望像建筑里的装置装修这其实跟我们人直接进行交互的关键环节，所以我们是不是能够通过数字化的平台能够定制我们的装饰风格，定制我们的家居风格，定制我们里头的产品选配，通过手机端通过APP端这些方式进行沉浸式的体验。

同时，我们说装修定制之后，空间的环境我们还需要进行它是否符合健康和舒适的要求，就像刚才修董事长也说了，我们未来不是要追求单纯的绿色建筑，因为单纯的绿色设施的节能低耗，这不是以人为本，而是我们应该看它是否基于人的健康和舒适，生理和心理满足的同时，所以我们通过基于健康建筑，依托于这些场景和算法来进行里面的空间的空环境分析，采光的分析，照明的分析，这些分析都是依托这些人在空间之间是否舒适和健康，是否能够有效的工作和生活，基于这个分析完了之后，这个方案就是更加符合我们的要求，同时也是健康和舒适的空间。

对于供给侧来说，这个建筑要建造起来一定是建两遍，一个是虚拟建造，一个是实体建造，虚拟建造是全过程的虚拟，我们简称叫PDCA，结合消费者的需求，我们首先要进行产品的协同设计，但是光这儿是不够的，我们一定要把它进行虚拟的生产，看它是否可生产，要进行虚拟施工，是否它的施工方案是可行的，还要进行虚拟的运维，投入使用之后，它的这些功能是否需要要求，整个过程都是虚拟化，在这个过程当中也不光是设计院在做，而是一些重要的供应商和生产商和设计院甚至于甲方业主共同在这个方面上来进行全数字化的交付，所以最终交付的数字化样品一定是施工方案可行，它的经济造价也是最合理的。

在这个过程中，也不是光依托于人来做，未来随着人工智能的发展，一定是可以通过人工智能技术衍生出智能设计，本身来说，我们整个建筑进行三全的解构，这些数字化之后再结合项目的一些施工条件，把这些参数设计者提供给计算机，由计算机来进行方案的推演，他依据标准规范数据算法和知识库来推演出各种的设计方案，这些设计方案里，每一套设计方案出来之后，都要经过分析，他的能耗分析，他的实用功能的分析，这些分析完了之后，最终的方案又设计者来进行选择，所以这个过程中一定是实现的是全过程全部进行模拟和推演它的方案一定是最优的。

施工方案在过程中也是可以衍生式的智能方案的生成，也是依托于这些算法算力来把各种施工方案数字化来自动进行技术排成，未来施工组织的这种虚拟施工，得到一个最优的方案，能够交付今后是可行的。

在实体建造，刚才说的都是全数字化虚拟建造，实体建造的时候，首先第一个关键就是精益建造，也是工业化和自动化的前提条件，因为不管你是工厂工业化，还是现场工业化，不管是人作业还是机器人来作业，你首先得有个条件，是否以你的进度为主线，是否能够精确到分钟级，整个过程管理作业是否能到工序级，你围绕着工序是否能够进行成本的测算，能够进行任务的分配和后面的验收和结算，是否能够以构建为载体，能够真正设计到或者深化到生产作业的节点，每一道工序每一个部件每一个部位都是有图可依的，是不是这个过程我们都是以工法为基础，只有做到这一点，我们才可以真正达到精益化建造。一定需要软件定义的数字化的生产线，一定在过程中需要平台来支撑，从而需要数据的驱动才能够实现未来智能的主导，推动整个数字化生产线服务于整个物理的实体建造。

我们也在广联达上海大厦做了一些实践，当时也实践了能够基于工序级的精益化管理，这个楼买的时候主体已经盖完，装饰工程我们已经达到最小工序级，而且保证每个工序是可行的，因为它是和班组能够排到周到天，这个工序的过程是可计量的，而且依据工序我们可以进行供需的合约清单，可以达到工序级的进度和施工方案的设计，最终我们结算和验收的时候也是可以基于工序级的。所以这个也是我们做的一些尝试。

另外，实体建造环节，就是未来的房子“工厂”造，它一定是两厂共同决定，一个是现场工业化，一个是工厂工业化，而且是现场的工业化的施工在驱动工厂的工业化生产，我举一个场景，现场需要进行装配和进厂的时候，这些是通过线上的数字化平台向我们的大脑来进行调度，它要进行驱动整个工厂进行自动化排成，再进行技术的配送再到现场进行装配，这个过程需要对生产的调度，这个过程中一定是有两个自动化，一个是生产设备本身的自动化，无论是你工地现场的这些施工的设备还是工厂的生产加工的设备，另一个自动化是数据流动自动化，我们说这个过程中，数据的流动是一个关键，它一定是相对驱动我们整个智能调动的关键，只有做到这一点，我们未来才可以实现这个房子是真正工厂造的。

在实体的工地建造现场，其实在不远的将来一定是无人化的，这个无人化的前提一定是依托于软化平台，线上项目大脑，因为我们说机器人也好，智能机械智能装备也好，如果它没有软件就跟没有灵魂一样，它就是一个终端设备的工具，所有这些工具都是通过云计算和边缘计算，通过数据和算法来驱动它现场的作业，那个时候人可能就是远程来进行监控，来进行远程的决策，现场可能无人机在进行扫描建模，整个所有过程中是通过数字化模型和驱动，来驱动终端的设备和机器人来进行现场的作业。

所以未来自动化生产线要把人、机器和现场有机的连成一体，最终来说，交付的建筑一定是两个建筑，一个物理的实体的建筑和数字虚拟建筑，在这里，这个过程中所有的全过程的数据都是留痕的，都会沉淀在这个模型上，还有一个关键强调，未来交付数字模型的时候，我举一个例子你未来这些交付的建筑设备在运行过程中，如果是今后产生一些故障或者是故障的隐患，我们通过数字线索是可以直接追溯到在设备加工和装配过程中它的数据的留痕，到底这个设备产生问题是因为当时哪个作业环节产生的一些疏漏或者是不合规而造成最终事故的引发。只有这样，才能实现未来我们虚实两个建筑的孪生和实时为未来运营和服务。

因为数字建筑平台它影响的生产力，未来也会深刻影响生产关系的变革，通过数字建筑平台，今后我们觉得在项目管理的模式，对于我们建筑产业来说，这个模式本身会形成一种新的关系的变革，因为传统项目的管理很多时候甲方乙方很多都是利益的个体，各方之间也都是利益的博弈关系，所以在利用BIM技术也好或者好的技术平台也好，从BIM的特性来说，它是以三维模型为载体，集成全过程的信息和数据，它是一个集成化的管理环境，在这种环境之下，信息是充分共享和共赢，过程中是充分的协作，如果大家是利益的博弈关系，不可能真正去把这个平台用好。所以一定是要生产关系要发生变化，我们的项目管理模式发生变化，就像类似于IPD的模式一样，我们今后是不是可以在项目之初就形成一个共同的团队，形成一个利益共同体，基于整个统一的流程和建立一套统一的数据或者模型，基于统一的模型围绕一个计划来进行基于统一的作业标准进行协同协作。最终来实现项目成功的目标。

在这个过程中，数字化的转型升级我们也需要有一个路径，前面看到了场景，未来是从点到线到面到体，点就是岗位层数字化，对建筑业来说，他们应用的工具，他们应用的系统，他们的平台未来首先要进行数字化，只有在这一层作业层数字化对他自身的工作进行了提效，我们项目的管理才有数据可依，才能进行横向的打通，在项目层的数字化也是从点到线的过程，深圳国际会展中心的项目，它的核心特点是基于BIM为核心为基础，在这个之上又有效跟IOT有效的融合，把这些关键生产要素数字化打通跟BIM有效集中在一起，同时又融合项目管理系统，同时BIM+PM+IOT，基于这个应用来说也是取得一些很好的应用效果，比如说高峰期近两万人劳动工人的管理，无论对人员的进场还是对工程的质量安全，这部分都是有效的进行控制，而且过程是实时可追溯，隐患排查达到八千多次而且是上万次处置的实效大大的提高将近50%多。

另外，就是企业层面的数字化，这也是点线面的面，这也是重庆大江建设集团的案例，在岗位层就是工具应用的基础之上，在这个上面实现项目层的打通，在项目的应用基础之上，最终企业对多项实现统筹的资源调配，资源的优化配置，因为我们传统信息化很多时候数据的来源，它的采集，它通过填报真实性是不及时的，所以它有这些数据支撑，如果每个项目假设都进行这个计划，在企业级平台我们就可以实现整个采购的计划来进行集采服务，某一个工程产生了工程事故，我们会通过这个平台来进行推演，存在这些工程安全隐患的工地工程还有哪几个，企业这一层可以提前推动干预，对那几个工程来提前进行隐患的排除。

另外一个案例就是绿城，它是房地产开发企业，它跟产业链上下游施工总包和监理单位之间横向进行了打通，最后一个案例我们说案例主管部门，拿到最终来说，形成整个数字建筑业，这个场景其中一个案例就是贵州住建云，这个行业未来的发展，现在通过各种的监管手段也是想为了营造一个有序和健康的市场环境和一个行业的氛围，未来我们说通过住建云大数据的平台，一方面是通过这些系统的依托来实现建筑市场这一块有效的管理和监管。再一个对工程现场本身，通过这些监管的平台和系统，能够有效的进行规范的管理，这两场的数据，在有效的联动，比如说我在工商市场这个企业有哪些违规行为和未处置的事故，他可能这些数据会直接进入到下一次招投标，直接进入到行业的征信，通过大数据今后这种行业的自律就会依托数据和数据征信的基础上建立起来，最终实现整个行业的自查。

所以我们说未来数字建筑在路上，数字化的转型也在路上，就像这次大会主题一样，我们也希望现在我们创新探索的每一小步逐步的积累，能够成为助力整个建筑产业数字化转型升级的一大步，我们也希望未来数字建筑将成为数字化基础设施，每一个项目都像接水接电一样介入到数字服务，共同推动整个产业的升级，也是希望用科技来让每一个工程项目成功，用科技来让人们的工作和生活环境更美好。

谢谢大家！