发掘建筑数字化的好处，了解数字时代的BIM

     数字化对整个建筑业产生了变革性的影响，提高了生产率、盈利能力和项目质量。

许多公司越来越认识到数字技术所能带来的好处，并且能够通过快速发展获得竞争优势。然而，施工企业在数字化方面明显落后，基于实际文档的信息处理仍然是许多建筑工地采用的主要做法。

尽管早期建筑有关的数字工具已在20世纪90年代出现，但在整个发展过程中，却面临着来自行业参与者的某种内在阻力。

新的数字化解决方案通常会遇到对数字化和既定的工作流程变更不感兴趣的潜在客户。这意味着解决方案的推行正面临着越来越大的压力，需要在实践中演示如何简化日常工作。

这种阻力很大程度上是由于建筑公司分散的经营环境造成的。与许多其他行业不同，建筑业的供应链由建筑和工程企业、承包商、分包商、业主供应商、顾问、担保人、银行和监管机构组成。

这种复杂程度使得特定的参与者很难获得数字化的好处。

建筑业的数字化正在快速进行中。然而，即使粗略地对比一下建筑项目不同阶段之间的数字流畅性，也会显示出巨大的差异。

实际上，建筑师已经自然地向现代技术过渡，因为他们的工作本质上是基于数字技术的。然而，建筑公司的日常工作涉及在建筑工地上进行物理安装和管理混凝土等材料和设备的工作人员。

因此，在劳动力密集型的建筑工地中，数字化的前景很难得到巩固，这是很自然的一件事。因此，首先要清楚地了解数字化是如何对建筑工地的日常生活产生积极影响的。以下是数字化施工解决方案的一些关键好处：

第一是更好地协作。 鉴于传统的工具和流程，当今工程项目的复杂性往往超出了我们能力的控制范围。在建筑需求增加的驱动下，工程项目的建造需要比以往更快的进度和更紧的预算。

因此，需要对工程项目进行整合和协调。这需要参建各方在建设项目的各个阶段进行相互协作。

同时，这增加了信息交流和准确记录的必要性。在建筑项目中，信息总是随时可能会发生变化，其中包括落实设计意图，业主提供新的输入等等。这也适用于现场团队和分包商之间的信息交换，这些团队和分包商的工作绩效直接受到工作时间、地点和内容的影响。

只有通过使用数字技术，施工企业才能确保工程项目信息始终是最新的、可供各方使用和访问的。

数字化解决方案使参建各方能够在适当的时间将正确的信息连接至适当的地方，并避免参与者被淹没在文档、变更、新输入和信息丢失的海洋中。轻松跟踪需要在特定时间点关注的活动问题，对于在施工过程中保持主动性和高效性是绝对有必要的。

第二是风险缓解和现场安全。 在日常工作中，施工现场团队总是以某种方式参与风险管理。

这些风险管理可能以多种形式出现，如进度管理、成本管理、安全管理和所建产品质量保证等。

虽然安全生产管理通常是承包商的首要任务，但其他风险也有可能使项目出现问题。风险缓解与数字化大部分好处的共同点是信息管理的核心作用，有关现场安全问题的正确信息必须便于合适的人员获取。

通过数字设备和中央信息中心（而非无记录电话）记录和共享有关潜在安全风险的信息，意味着及时有效地解决问题或不得不推迟其他工作来现场解决问题。

尽管这些风险不会对人员健康构成威胁，但其他与成本和时间相关的风险表现类似，并且能够通过数字化解决方案清楚地记录这些风险，使团队能够在影响工程项目之前处理这些风险。

第三是提高生产率。 工程项目有时会因其超期和超支而变得声名狼藉。根据波士顿咨询集团（BCG）的一项研究，“只有约50%的施工现场计划活动能如期完成，这比掷硬币的概率好不了多少”。 

BCG估计，多达30%的工人在建筑工地上的等待时间并不是他们自身的过错。这就是应用数字方法所带来的影响，即便是非常简单或具体的工作也会对项目执行产生显著的影响。确保及时准确地交付材料，在现场进行必要的检查（而不是在不同地点之间进行检查），并共享相关工作状态的准确信息，这将有助于减少不必要的等待时间。

根据《2017年全球建筑行业调查》，这不仅仅是有关技术投资的问题，还需要了解哪些具体技术可以提高绩效，然后对数字和商业战略进行调整。这项研究也为数字化转型提供了以下建议：

• 今日： 优化当前系统，利用数据分析和可视化 结果来创建有深刻见解的报告，并做出更好的决策来提高绩效。

  
  

• 明日： 制定一份技术路线图 ，以确定那些已实现投资回报的技术和系统应用。

  
  

• 未来： 采用一种技术辅助式的商业战。

第四是提高建筑质量。 所建工程的质量与项目绩效密切相关。如果不及早地发现和解决问题，错误沟通的风险将会增加，进而会加大质量控制的难度。

当与质量相关的信息被记录并存储在基于数字云的系统（而非物理设备）中时，所有人都可以随时获得这些信息，并且可以主动解决新出现的问题。工人们不必急于通过自己的解决方案来解决意外发生的问题，而是应与相关方一起做出更明智的决定。

毕马威会计师事务所在其关于建筑公司和项目业主未来准备情况的《2019年全球建筑行业调查》中，一共收集了200多名工程、建筑专业人士以及项目业主的回复，他们大多数都曾经进行过大型的资本投资项目。

根据参与者对未来的预期准备情况和目前的数字化率，这项调查将参与者分为三种类型。

创新型领导者主要是积极寻求新的机会来提高自身绩效的公司，同时为所有利益相关者设想出一个更好的行业。追随者主要是平衡未来投资和当前挑战的公司。

落后于潮流的组织通常被眼前的问题所淹没，缺乏长期愿景。这种宽泛的分类有助于确定数字化发展的不同趋势。建筑业中的领先公司有能力应对未来不断变化的商业环境挑战，在战略、实践和绩效方面，我们可以看到这些公司有着许多共同的特点。

一是技术与创新。 领导型公司将技术和创新作为其经营的一个关键部分。在创新型领导团队中，90%的人拥有技术愿景和路线图，而且这些公司一般都致力于投资能够提高绩效的技术。

二是治理与控制。 三分之二以上的公司已经建立了综合项目管理和报告制度，投资也直接反映在其项目绩效中。调查发现，这些公司三分之二的项目基本在进度计划的90%内提前完成。

三是人员。 创新型领导企业将技术和创新作为吸引和留住技术人才的一种方式。此外，这些企业还拥有多元化的员工队伍，并提供多种软控制措施，用于优化人为绩效。

排名前20%的企业能够从同行中脱颖而出的原因：

（1）69%的企业拥有综合项目管理报告系统；

（2）90%的企业拥有技术愿景和路线图；

（3）76%的企业关注技术和创新，以此吸引和留住新员工；

（4）79%或以上的企业实施了五大“软”控制措施。 

在项目建设过程中，似乎总是会存在一些具体的问题。无论是大型建筑公司、小型专业企业，还是拥有数十年行业经验或刚刚从事这一领域的承包商，参与建设的每个人都可能在某个时间遇到这些问题。

在下文中，我们将更详细地探讨特定的现代技术如何处理建筑行业中一些最常见的问题。

一是构件和材料跟踪。 这些问题和建筑本身一样古老，包括是什么材料、在什么地点、有多少数量。跟踪材料及其使用情况是一个经常存在的问题。数字化解决方案使用户能够创建可跟踪的二维码，并将其放置在建筑构件上。

通过这些代码，用户可以跟踪制造、现场交付、质量和许多其他方面，这取决于用户希望更密切地跟踪流程的哪个部分。结合移动设备，我们甚至可以使用扫描仪应用程序更新任何构件在其生命周期中的任何阶段的状态，并提醒关键利益相关者进行流程开发。

当材料信息被关联至数字化项目模型时，材料跟踪甚至可以扩展到项目进度的实时跟踪。通过数字化材料跟踪，所有参与者都能了解到每个任务的内容，每个构件的存储或安装地点、可用和所需材料的数量。这些信息都将一目了然。

二是现金转换周期。 大多数项目都会经历较长时间的现金转换周期和资金紧缺，其中包括80天的应收账款周转天数（DSO）。

这个时间比大多数其他行业都要长得多，无论项目规模大小，平衡现金流和库存是非常具有挑战性的。数字化解决方案对进度、采购和材料管理的影响也直接影响到建设项目的财务周期。

在理想情况下，企业都希望缩短交货期，以便在材料支付之前收到已完成工作的款项。数字化项目管理将有助于消除在材料和时间上的浪费，减少整个过程中的不规范现象，并消除进度相关问题。

所有这些因素结合在一起就会造成一定的财务压力。另外，数字化项目管理为客户提供了更高的财务透明度，提供了有关索赔项目和数额的详细信息，增加了所有项目参与者之间的信任。

三是确保有效沟通。 建筑项目几乎都会涉及多个不同利益相关者（例如：承包商、专业承包商和供应商）之间的协作问题。

因此，成功的项目管理中一个最关键要素就是在每个相关人员之间建立起有效的沟通关系。传统的沟通方式包括电子邮件、项目会议和实际记录，它们容易造成时间浪费和信息丢失。

数字化项目沟通工具可以解决以上两个问题。实时通信功能可以让参与者即时共享和接收反馈，并在工作过程中就问题进行沟通，而项目材料的协作工具则确保每个人在任何地方始终都可获得可用的最新信息。

四是信息管理。 信息管理的问题通常很难解决，因为它通常会涉及需要不同类型信息的多个利益相关者。信息丢失的负面影响还会以多种形式间接出现，其中包括未能遵守预算和进度、质量、安全问题。

然而，建筑业中大多数信息管理问题的共同点是需要在一个位置存储、管理和共享不同类型的信息。

集中式信息管理不仅有助于整合来自不同来源的各种类型的信息，还可以通过云服务和移动连接为所有项目参与者提供无限的访问权限。

从建筑信息建模（BIM）的角度来看，数字化的好处可以涵盖建设项目全生命周期的各个方面，可延伸至竣工建筑的维护。采用BIM有助于在整个业务流程中降低成本。

通过快速交换设计信息，我们可以更快地对各种场景进行探索，进行更多的迭代，让设计更稳健和决策过程更高效。

随着项目的开展，BIM模型中的数据会增加，利益相关者可以访问设计、采购、施工、设施管理等每个特定阶段相关的数据。最终目标是建造一座能满足用户需求的建筑。

然而，建筑公司的数字化实施规模往往较小，更具渐进性和任务导向性。建筑公司通常通过基于需求来发现数字化的好处，进而解决施工过程中出现的具体问题，而不是全力投入到数字化工作流程中去。

虽然现代技术通常在建筑中应用并解决某些具体问题，但这些技术的应用效率和好处并不依赖于项目规模。

无论规模如何，同一工种和任务都需要完成。例如，就像建筑群一样，单个房子同样需要有通风、管道、电力、污水、电缆、墙壁、地板和屋顶等。

工程项目将来自多个不同领域的参与者结合在一起，共同完成工程的建设。

在同一栋建筑中，通常会有许多不同的承包商、专家和利益相关者参与其中。由于他们分别代表不同的专业领域，大部分工作都是彼此独立的，这是很自然的事情。然而，这种相对孤立状态使得从信息交换、相互调度和合作中获得的许多好处无法实现。

关联施工的概念提供了一个潜在的解决方案，用于将同时发生的多种行为与 参与者结合起来。关联施工可以被定义为“它是一个由相互连接的工作场所、机器和工人组成的生态系统，旨在提高运营效率和安全性”。 

这个概念的核心是将数字技术与现场的材料、设备和工人相结合。然后，可以使用自动化工具处理从各种来源生成的信息，进而提高所有项目参与者的可见性、协作性、绩效和安全性。

关联施工是一个信息生态系统，影响施工过程的各个部分。包括基于数据的决策（知情决策、方法评估、准确的估算和可预测性）、合作（促进参与者之间的沟通、发现和促进合作的可能性）、可见性（实时监控项目进度、过程透明） 、安全（确保施工现场的安全、及时解决问题）、进度和计划（跟踪材料和设备、根据实际绩效安排进度和计划）

麦肯锡公司的一项调查显示，只有16%的受访者认为，向数字化工作方法的转变已使他们的组织实现了可持续的绩效改进。这个令人失望的比率不一定是技术本身的问题，但却反映出了任何数字化实施规划、评估和培训的重要性。

企业可能经常在正确规划新技术工具的用途、实施方式以及如何对雇主进行培训以使其有效使用之前就匆忙采用新技术工具。

由于实施不充分，技术先行的方法可能会产生不良结果，从而使雇主不愿意接受新的解决方案。许多建筑项目有可能会被局限在适用于早期阶段或特定工作的有限点解决方案，但缺少随着组织数字化转型的推进而满足新需求所必需的高级功能和可扩展性。引入其他专门的解决方案和应用程序只会增加其中的复杂性，并有可能阻碍终端使用者使用多个不同的解决方案。

全面统一的平台解决方案为不断增加的数字复杂性提供了一种替代方案。这些软件工具将关键功能（例如：问题、进度、构件跟踪、报告和实时通信）整合到单个应用程序中。

单一解决方案为利益相关者提供了对项目开发的全面控制和对项目状态的虚拟实时查看。要想发掘数字化的真正好处，需要企业提前思考，并针对数字化如何创造商业价值树立起一个清晰的愿景，进而使企业能够利用统一的平台解决方案。

这既能满足当前需求，又能在出现新的使用需求时扩大规模，从而提高项目规划、执行效率以及数字化过程各个阶段的财务利润。简言之，明确了解战略优先事项，确保对所有参与者能接受适当培训，并确立具体的未来愿景是数字化转型成功的基础。

住房、基础设施和能源项目的需求不断增长，给建筑业带来了越来越多的挑战。我们已经看到了建筑技术的进步，它可以提高设计质量、执行时间、客户满意度和财务效益。

然而，我们也有充分的证据表明，踏上数字化之旅需要自上而下的大量投资、管理和培育工作。成功地采用数字技术需要从施工管理方面开展大量工作；制定清晰的愿景，详细规划应用步骤，并确保业务流程能够适应新的数字化机遇。

然而，对于成功的数字化应用来说，最重要的可能是要有一个整体的认识：数字化转型不仅仅是技术的改变，还是思维方式的改变。

我们生活在高度自动化的时代。每个业务流程均已数字化，每个决策均由数据驱动。世界经济论坛已宣布这是“第四次工业革命”，数据驱动的互联机器将成倍地改变各行各业工作流程。

Klaus Schwab更是强调“从其规模、范围和复杂性来看，这场革命将不同于人类以前经历过的任何革命。”很多先进行业均倡导“快速失败”的理念。也就是说，试验和尝试新事物，即使第一次很可能失败，但会带来迭代和最终成功。

在高风险的建筑与建造行业，该理念仅适用于数字化应用。“快速失败”的理念仅适用于开始建造之前的建筑设计阶段。因为不可能使用砖块和砂浆进行实验，但在以时间和财务压力、施工时间短暂、庞大而分散的工作团队以及巨额财政借款为典型特征的环境中，仍然可尝试该理念。

具体而言，在MEP领域中，由于建筑涉及到大量细节，因此没有充分的规划则显得十分鲁莽。BIM的价值已得到建筑行业公认，但既然我们已经了解了BIM，接下来的主要任务就是学习如何使用BIM转变业务流程。

结合人员、技术和流程改善建筑成果和建造过程；敏捷开发-软件行业长期使用的概念；建筑行业的精益建造；建筑流程完全数字化。根据一些行业报告预测，到2025年，BIM的广泛使用将为全球基础设施市场节省15-25%的成本。

传统建造方法中，当团队从项目的一个阶段转移至另一阶段时，会丢失前一阶段的部分信息。BIM可随时随地为任何人收集信息。使用BIM意味着建立连续的信息流。建造过程从早期规划和设计到建造、运营、维护和最终回收的每一阶段均数字化，可进行更多协作。

BIM战略不仅仅是使用新型数字化工具，该项技术极其重要。业主需采用新的思维方式、新方法，以完全发挥BIM技术的价值潜力，参建各方需一致同意才能使用该新方法，而且还需优化商业模式。

首先是业主需要问自己：我们希望通过BIM实现什么？为适应新BIM战略，需开发哪些流程和工作方法？团队是否能胜任该项新技术？其次是设定目标：应根据以往所遇瓶颈确定目标；

例如，业主可能会问：是否需要减少大楼内碰撞的次数；是否需要更好地估算成本。最后是建立方法：每个目标均需向BIM模型输入一组信息；应同意获取所需信息的方法。

“欧洲建筑行业总产值约1.3万亿欧元，占该地区GDP的9%，雇员超过1800万人，其中中小型企业（SME）占95%。但该行业数字化率极低，其生产率稳中略降。”（摘自欧洲BIM工作组手册）

几十年来制造业一直秉承着精益求精的原则，建筑行业目前仍然如此。自动化生产线不仅使制造业产品变得更加精致，同时还提高了生产效率。

其目标始终是通过不断更新换代尽可能减少浪费和提高效率。在以项目为中心的建筑行业，只有拥抱数字化才能保持精益求精。了解BIM有助于在建造过程中运用精益求精的原则。

但是顶级产品或服务并非一蹴而就，使用BIM也需稳步前进。BIM的不同等级有助于行业关注可实现的目标。

0级：无协作，2D CAD图纸（纸质版和电子版）； 

1级：3D CAD方案设计和2D文件审批；

2级：协作工作，数据整合用通用文件格式； 

3级：在线协作，包含施工进度、成本和项目全周期信息的项目模型。 

建筑业正向2级和3级BIM方向发展，且某些方面领先于其它行业。真正的BIM不仅仅停留在项目交付阶段。借助于正确的数据驱动模型和信息流，BIM还可以将其价值延伸到建筑施工后的使用阶段。通过降低维护成本、优化能源使用、减少环境污染以及提高健康和安全标准，BIM可确保提高建筑的物理空间利用率。

如果从项目开始就应用BIM技术，则可节省很多时间和成本，建筑师、承包商，MEP设计师以及所有项目参与者均能受益。项目从初步设计到详细设计再到建造过程，修改计划的难度和成本均逐步提高。随着项目推进，修改项目的难度逐步变大。与此同时，修改项目的成本呈指数增长。BIM技术的应用能在项目初始阶段就以数字格式发现和纠正问题。

古老的蚂蚁和蝗虫寓言讲到，蚂蚁在温暖漫长的夏天努力工作，准备过冬储备。而蝗虫在阳光下玩得很开心。严冬来临，蝗虫又冷又饿，必须依靠蚂蚁的捐助才能生存。最后，蝗虫因缺乏计划而付出更多。简单的寓言故事中蕴含着深刻的哲理，同理，BIM在成本效益分析中优于基于图纸的传统方法。

BIM更注重的是工作方法而非技术；沟通而非模型；质量控制而非碰撞控制；跨学科规划而非学科内规划。

数字化提高了各个业务领域的生产率，尽管建筑业可能落后于其他市场，但仍有许多效益有待实现。

想象一个理想的BIM世界就是想象每个建筑项目都能按时按预算完成，项目的参建各方都可无缝协作和交流。建筑在使用阶段将实现其创建的真正目的。对于公共建筑，政府有能力为了公众利益而迈向新的改良。

这不是未来主义模型，我们现在确实拥有这些工具。在正确了解BIM带来的好处后，全世界的人们都会在为BIM应用进行投资。

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