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新基建风口下,建筑行业如何走?

2021-04-25 17:20:23

与传统基建相比,新型基础设施建设内涵更加丰富,更能体现数字经济特征,侧重于突出产业转型升级。

 

无论是人工智能还是物联网,都体现出加快推进产业高端化发展的大趋势。

 

本文就从工业制造业跨界到建筑业,着眼新基建视野下的企业数字化转型之路,建筑行业如何走?

 

一、新基建:后疫情时代的国家经济建设发力点

 

在过去的两个月里,国家高层对国家新基建的发展做出了重要指示:

 

2020年3月4日,中央政治局常务委员会召开会议提出,加快5G网络、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设进度。第一次明确了工业互联网是“新基建”发展过程中的重要内容。

 

2020年4月9日,中共中央、国务院印发《关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》,首次明确了数据是一种新型生产要素。

 

两个文件奠定了数字基建大的方向和总体定位,在后疫情时代,中国将加速实现以工业互联网为主题,做好企业数字化转型和数字经济建设的工作,通过数字化技术的助力,实现数字经济的腾飞。

 

二、我们身处一个伟大的数字化变革时代

 

今天的数字化,实际上是一个覆盖了传统信息化的重要概念,其最重要的趋势之一是各行各业都在向数字化进军,所有能够数字化的要素都在加速数字化的进程。

 

赛迪研究院和网信办合作的一份报告指出,根据数字技术对经济社会影响的本质区别,数字化可分三个阶段:

 

第一个阶段是要素数字化(Digitization)

第二个阶段是业务数字化(Digitalization)

第三个阶段是数字化转型(Digital Transformation)

 

按照这样的次序和步骤,企业拥抱数字化的三个阶段是一个逐步演进的发展过程,逻辑上要素重构,层次上由浅及深。

 

1、要素数字化(Digitization):逐渐形成数字孪生

 

要素的数字化在几十年前已经开始。我们身边的,工作场景中的几乎所有的要素都在逐渐的进入赛博空间,都在数字空间中形成了自己的精准的数字映像,并且越来越像,彼此之间越来越相关,甚至开始了融合互动的历程,逐渐形成数字孪生。

 

要素的数字化首先是将物理世界的自然信息通过传感器采样和量化,用二进制数字序列来表示实现数字化,计算机屏幕上所显示的任何一个点、一条任意形状的线、一个字符、一篇文章、一幅图像、一种声音、一个视频、一个三维模型、一个仿真场景等,都可以看作是物理信息数字化的结果,都是由软件定义形成;

 

其次是将电子产品中的模拟信息数字化,如所有电子模拟信号转换成数字信号;

 

然后是将人类语言、文字、符号等作品数字化;最后将人、机、物等要素数字化。

 

2、业务数字化(Digitalization):重塑企业价值

 

实体事物逐渐有了自己的“数字孪生”,传统业务模式被数字技术解构和重构,逐渐向着两化融合、知识驱动、软件定义、智能决策的数字化业务模式转变,实现高质量、高效率、高客户满意度、低成本,重塑企业价值。“三高一低”,是企业永远的追求。

 

在数字化的业务逻辑发展之上,所有物理空间的信息逐渐被各种各样的传感设备感知到,任何一个系统从弱智的系统逐渐发展成数字化、网络化、甚至智能化演变,第一步状态感知、第二部实时分析、第三步自主决策,四精准执行,形成cps闭环 。

 

如果有必要,还可以加入学习提升,不断的去感知数据,分析数据,进行机器学习和大数据分析从而获得各种各样的业务洞察。

 

经过一千次,一万次的数字化演练之后,可以把一个业务做的更好,实现“三高一低”。

 

3、数字化转型(Digital Transformation)

 

第三步数字化转型,即在抓好两种“新生产要素”数据的前提下实现五个重构,重塑企业价值。

 

两种“新型生产要素”数据是指:

 

在赛博空间通过大量的传感器,用数据刻画、描述和控制物理空间实体事物的形、态、质地和运动方式,把过去一直在发生但是人感受不到、捕捉不到、或者感受到了但一直不了解的事物清晰化;

 

在物理空间将实体事物的运行信息转化为数据,通过分析与洞察,控制物理空间实体事物的形、态、质地和运动方式。

 

在抓好以上两种数据知乎,通过智能制造、工业互联网等工业转型升级活动(在建筑业,我们也可以形成智能建造和建筑互联网,帮助建筑业转型升级)实现五个重构,重塑企业价值,实现三高一低。

 

思维重构:在现有生产要素基础上,必须加上数字化维度去“升维思考”

 

战略重构:高度发达的数字化手段引发的工具革命,促进重构企业战略

 

技术重构:原有技术体系的解耦、分化、重组、再封装,重建技术体系

 

能力重构:企业层面,实现CPS赋能;社会层面,数字经济形成新动能

 

组织重构:组织边界逐渐模糊,组织本身不断柔性化、动态化,随时重组

 

以ICT技术在工业中的应用为例,ICT不断融入物理实体,赋能设备打破时空限制。

 

ICT技术是数字技术和通信技术的统称,IT指数字化技术,CT是通讯领域的技术。

 

这些技术不断的融入传统的物理实体设备,比如说机床,使得过去“聋、哑、瞎、傻”的物理实体设备逐渐开始变得有感知,有数据反馈有一些比较低端的智能,最后发展到比较高端的智能。让人工愚蠢的机床等物理实体,逐渐有了类似于人类的“五官”,有了“大脑”和“神经”。

其实在一条公路,一座桥梁,一栋楼宇等其他物理实体也是同理的。例如广联达信息大厦楼顶的天窗就是利用初级的智能技术,通过热膨胀实现自动开启,进而进行通风和光照。

 

设备日趋聪明智能,是新工业革命的另一个重要趋势与结果。

 

3、建筑行业的数字化

 

根据麦肯锡全球研究院发布的《想象建筑业数字化未来》报告,从全球来看建筑业的数字化应用水平仅次于农业,在全球行业数字化指数排行中居倒数第二位。

 

但从另一个角度理解,建筑行业的数字化工作,切入点很多,领域宽广,大有可为。

 

很多企业虽然后数字化、信息化部门和相应的部门主任,但是没有CIO,落后于数字化时代各个行业的发展节奏。

 

但是我们也可以看到,这些年在建筑业BIM(Building Information Modeling)技术应用已经开始如火如荼的展开。有了建筑的各种数据,在赛博空间可以精准的刻画未来的建筑。BIM技术一直在助力“中国建造”的数字化腾飞。

 

建筑行业数字化应用案例【敦煌文博会】

敦煌文博会工程是利用数字技术,快速施工,精准施工取得优秀成果的代表作,是“沙漠里的敦煌奇迹”,不妨从此入手管窥数字化能为建筑行业带来哪些价值。

 

“不可能的工程项目”

 

为加快推进“一带一路”建设,2015年11月,党中央国务院正式批准在甘肃举办首届丝绸之路(敦煌)国际文化博览会,永久会址设在新丝绸之路的标志性节点——敦煌,举办时间定于2016年9月20日。

 

文博会选址曾被规划成旅游度假村,最开始的现实情况是现场狼藉,杂草丛生,几乎是一片遗弃的破烂工地。8个月,一个项目要从没有图纸,没有建设者的艰难情况开始建设26万平方米的场馆和32公里长的景观道路,这其中涵盖国家级的敦煌大剧院、敦煌国际酒店和敦煌会展中心等大型项目。

 

在工期短任务重要求高的同时,还面临位置偏远、环境恶劣、冬季极寒春季强沙尘夏季高温酷热等自然条件的挑战和当地建筑资源不足,物资采购周期长等社会条件的挑战。

 

当文博会的主宾国法国的驻华大使来到现场时,对项目提出质疑:难道国际级的文博会要在鸣沙山下的一片荒草之地举办吗?法国驻华大使认为在这样的基础上用近一年时间建成国家级的敦煌大剧院、敦煌国际酒店和敦煌会展中心,是一个“不可能的工程项目”。

 

工业数字化方法,创造建筑奇迹

 

如何完成这项艰巨的任务?甘肃省政府与中建总公司联合组建场馆建设总指挥部,由时任副省长黄强,和时任中建总公司党组副书记刘锦章出任双总指挥,中建八局全面负责文博会场馆建设,中建上海设计院负责设计,省政府相关部门负责场馆建设的外部保障条件,转变传统思路,利用工业数字化方法进行工程建设。

 

敦煌文博会项目负责人黄副省长,是当年飞豹战机研制的领军人,曾经用2.5年完成了过去需要8年左右才能完成的战机研制任务,刷新了当时的战机研制速度。将设计战机的工业化思维和数字化技术,应用到文博会工程建设上。

 

以敦煌大剧院为例:这是一座需要空间可容纳观众1400席的大型多功能综合剧场,总建筑面积3.8万㎡,地下建筑面积超过1.2万㎡,基坑最深处超过15米。

 

剧院需要具备大型歌舞剧、交响音乐会演出条件,因此功能复杂、设备系统众多,其中包含大量舞台灯光、机械、音响设备,以用来演出驰名海内外的大型歌舞剧《丝路花雨》。

 

由中国建筑上海设计研究院领衔的整个项目有超过40个专业同时协同设计,42天即完成了三维数字化并行设计,58天按时完成专项设计。

 

项目全面采用BIM技术,设计、采购、建造在同一信息平台展示,避免错漏碰缺,提高出图质量。搭建各专业设计模型百余个,BIM协同设计模型十余个。有力地支撑了项目的顺利实施。

 

同比规模体量相近的大剧院25个月以上的设计+施工周期,敦煌大剧院仅为其1/3;全部主体工程仅用104天;15万平方米的广场石材铺设仅用40天。

 

同比国内几个大剧院工程,敦煌大剧院单位面积(或单个座位)造价均节省10%以上;采用当地石材莫高金和莫玉煌替代原设计材料,单项节省4000多万元,约50%;总工期从3年压缩到8个月,项目管理成本节能65%以上、资金成本(贷款利息)节省约35%。

 

数字化和模块化是场馆建设的主要手段。整个场馆建设,将数字化建造模拟先行,同时搭建BIM技术平台,提高设计、建造效率(原:全部采用全数字三维设计,省去图纸),确保设计结果高度精确;会展主场馆采用11米高的挑梁无柱钢结构,主体工程钢结构采用工厂化预制、现场安装的方式,(原:整个工程采用工厂生产预装配的方式,)一次做对无返工。

 

大剧院

 

为了能保证大剧院的音响效果,项目利用数字技术进行了大剧院观众厅满场混响效果及EDT(声音丰满度指标之一)分布模拟,保证声音厚重雄浑,音质丰富饱满;此外结构吸音,座椅厚度、墙壁材质等也都经过专业声学仿真计算。

 

最终,38217.88㎡敦煌大剧院项目61天完成2万余立方米地下混凝土结构施工,77天完成了8000余吨钢结构制作-运输-吊装任务,246天建成;

 

125061.92㎡敦煌国际会展中心,用时44天完成主体结构拆改及二次结构施工,81天完成机电安装工程、外幕墙工程、室内精装修工程,178天建成;

 

90526.135 ㎡敦煌国际酒店历时43天完成主体结构封顶,钢结构用量约9700吨,共32000多吊次,文博会接待用楼154天建成(整体306天建成)。

 

敦煌文博会仅仅是数字技术在建筑行业产生巨大价值的一个案例,建筑业拥有广大的转型升级空间。

 

4、新工业革命推动行业转型升级

 

回到全行业来看,中国在一些领域已经处于第三次工业革命的前沿,比如消费领域,中国‘互联网+’创新已经走在世界前列。在制造业、高铁、核电等领域处于先进水平,但在更广的范围内各行业与先进技术的融合度并不高。中国制造业与发达国家存在很大差距,同时拥有提升潜力和创新空间。

 

2015年国家提出互联网+双创+中国制造2025,实现中国的产业升级推动经济发展,同时也是一个结合中国实际创新催生新工业革命的过程。

 

那么新工业革命将有哪些特征呢?我们尝试总结以下五点。

 

 “人智”转“机智”是机器发展的宏观趋势,硅基知识/数字生产力大幅度增长,物理设备变成具有一定智能的设备。

 

传感器低价普及和软件定义制造是微观技术趋势,传感器低价普及后,传感器替代人的五官,极大增强机器感知能力,加速物理空间信息数字化;软件替代人脑的思考,算法算力急剧增加,定义材料/零件/系统的时空表现。

 

两化融合,软件闭环,CPS使能技术形成:比特遇到原子,赛博融合物理,数字指令跨时空精准操控物理设备。

 

大范围优化配置制造资源,互联网协助制造业跨越时空界限:基于互联网,实现多域而非局部、较大范围而非较小范围优化配置制造资源;

 

基于新工业革命的展开,各种基础设施日渐聪明,功能更先进,对人更友好,环境更和谐。

 

从建筑业的角度来看智能让城市和楼宇带来更和谐的工作与生活环境;让房屋实现人性化的感知与控制;桥梁实现预防性维修的数字孪生模型;高密度人员公共场所实现人群疏散的数字化分析,如何做到心中有数计划有度疏散有路。

 

智能之下,建筑和人之间的关系和互动是行业要研究的严肃话题。

 

所有建造出来的公共场所都是人本位的,建造意图最终指向为人服务。例如广联达信息大厦的楼梯,是根据计算之后为了人员的疏散加宽设计,所有建造结果一定要考虑人的动线。

 

放眼全球,我们可以借鉴一些国外企业数字化转型方面的些经验和方法。

 

参考埃森哲“数字化转型框架”,企业进行数字化转型和研发智能产品,可以从愿景与战略、产品与服务、用户体验、平台及生态系统、组织与劳动力等多个方面成体系的、分步骤的着力推进。

总体来说,未来数字技术将数字化一切可以数字化的事物,网联一切可以联接的事物,也就是前文所讲,要素数字化、业务数字化的结果,必然产生智能建造及工业互联网。而建筑领域在数字化的另有具有潜力巨大,和无数切入点。

 

在建筑业数字化的过程中一定要抓好两种“新型生产要素”数据,实现数字孪生,达成思维、战略、技术、能力、组织的五个重构,加速数字化转型,形成新技术、新模式、新业态,助推建筑产业转型升级。

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