科創人·中建三局一公司尹奎：數字化變革能創造全新行業，其意義超越形式、正規化創新

尹奎 中建三局一公司技術中心主任教授級高階工程師，BIM領域資深專家，完成10餘個基於BIM的相關研究課題，獲省部級以上科技進步獎 13 項；公開出版專著3部，參與編寫“十二五”國家重點圖書出版規劃專案《BIM應用·施工》；獲國家級工法2項，省部級工法14項，獲得發明專利及實用新型專利14項，授權軟體著作權4項；發表SCI、中外核心期刊論文14篇，主編了省部級以上規範、標準7項，主編國家標準《預製組合立管技術規範》等國標行標規範圖集4項，主編中國中施企協團體標準1項，參編國標圖集2項；獲中國建築業協會、中國施工企業管理協會、勘察設計協會、中國安裝協會等組織的BIM大賽等多項大獎。中建三局第一建設工程有限責任公司始建於1952年，創立70餘年來持續位居世界500強企業中國建築集團旗下三級號碼公司“排頭兵”地位，是全國第三家、中建集團首家三級法人單位施工資質全行業覆蓋的“三特四甲”企業，擁有12項住建部核准資質，是中建系統資質最全的施工企業，現有職工12000餘人。—文 | babayage編輯 | RQ《科創人》致力於分享面向大變局週期、高複雜場景的認知與思想，期望為數字化變革者帶來深層啟迪。本期《科創人》奔赴深圳，對話中建三局一公司技術中心主任、BIM資深專家尹奎，覆盤BIM引進、應用、發展的相對完整脈絡，窺探在建築行業這一支柱型產業中，推進數字化轉型的深層智慧。BIM，建築行業數字生產力主要導向BIM指建築資訊模型（Building Information Modeling），是一種應用於工程設計建造管理的資料化工具，透過引數模型整合各種專案的相關資訊，在專案策劃、執行和維護的全生命週期過程中進行共享和傳遞，在設計、施工、運維方面很大程度上改變了傳統模式和方法，使專案資訊共享，協同合作、溝通協調、成本控制、虛擬情境視覺化、資料交付資訊化、能源合理利用和能耗分析方面更加方便快捷。科創人：從各國政府發展經濟戰略的層面來看,BIM已經成為提升建築業生產力的主要導向,是開建立築業持續發展新里程的理論與技術，BIM是何時進入中國的？在引進過程中遇到了哪些問題？尹奎：BIM技術大約在2003年前後進入我國工程建設業，無論是深度還是廣度方面來看，國內BIM技術還只是開端而已，未來的路還很長。這項技術終會融入到工程建設各行業，站在當前世界角度來看，BIM無疑已是主要潮流。在國內政府層面，早在“十一五計劃”、“十二五計劃”中關於建設工程資訊化技術納入發展大綱之中。目前BIM技術底層平臺基本以國外平臺為主，缺乏國產化是現階段國內BIM發展的缺陷，當前國內BIM技術發展主要以國產化替代應用和開發為主流。BIM是建造行業未來發展的趨勢所在，理應在引進國內後變得炙手可熱，然而事實是BIM的推廣效果不盡如人意，還存在不少偏頗意見，甚至在推廣過程中也遇到很多困境，其背後的原因如下：第一，BIM技術缺少基礎標準體系支撐。當前國內相關BIM規範標準較少，導致BIM沒有相對統一的標準。其核心解決要點是解決共性的庫族系統和建模部分。眾所周知，對於制定BIM相關規範與標準這項工作，技術門檻要求極高，需要有一定的設計邏輯和工程建築行業經驗，還需要投入大量的人力、物力、時間成本，去整理各方面的條文條例和規範。很多單位也不願意去做這種沒有收益的基礎工作，另外對於中小型設計單位而言，也不是有能力做的事情。第二，國內複合型BIM人才較少。據行業資訊統計，國內施工管理人員中從事BIM工作不到5年的人員佔比達70.5%，從事BIM工作5年以上的人員佔比僅22.9%；而在實操層人員中有89%的人員從事BIM工作不到5年，擁有5年以上BIM工作經驗的人員僅有8.5%。現有BIM人員水平參差不齊，也是直接導致BIM宣傳難以推廣的原因之一。第三，BIM設計費用低廉，限制了設計院的設計質量和設計深度。BIM設計基本上圍繞正向設計和深化設計兩個環節，設計院當前的正向設計受軟硬體，BIM正向技術的影響，設計出來的模型僅能滿足進行設計系統引數校核需，不能延續到施工階段的使用，施工單位還得進行深化設計，設計單位不懂施工，進而導致設計週期增加，設計院的BIM質量低下，設計費用增長。第四，很多業主對BIM技術缺乏認知。在專案開展過程中，一些業主簡單地略施了BIM之後，發現從設計到施工到運維的管理流程並未得到改善，資料接不上，於是開始對BIM產生懷疑。甚至很多業主不主動要求使用，拒絕BIM技術在建築工程中的應用。原因是管理環節多了，員工工作量也增加了。第五，過度營銷，真實宣傳力度不夠。行業內確實存在過度營銷的情況，這造成客戶期望過高，落地實現的比例較低，行業難免對BIM技術或BIM廠商給予負面評價，或失望。其實這對整個BIM技術產業的發展很不利。第六，BIM技術應用軟硬體問題。硬體上：現階段的BIM軟體對電腦配置要求較高，十分影響工作效率和應用效果。軟體上：BIM軟體隨著該技術的大力推廣可謂是雨後春筍，五花八門，對於一個專案的開展與應用BIM，選擇合適的軟體極為重要。綜上所述，若想推動BIM更廣泛、更深層次的應用，僅憑專案主體一己之力是不可能的，需要建築業各方面的共同努力。科創人：在您看來，BIM具備哪些價值，有可能對建築行業產生怎樣的推動作用？尹奎：BIM對建築行業來說，最直接的影響，就是促進建築行業的流程、生產方式的革新，提升行業生產效率和技術進步。最明顯的體現在於降低決策成本和精細化建造。其次，未來行業的核心競爭力，是建築產品低成本、高品質。如何能實現建築產品從設計研發到虛擬演示，以及最終建造落地，全過程實現動態成本管理，把決策主動權掌握在自己手裡，這個就要依賴於企業的技術管理手段。為認真貫徹“十四五”規劃發展理念和加快綠色低碳產業的發展，多個省市相繼釋出關於“十四五”規劃的發展方向和提綱。綱要中指出：圍繞建築能效提升、綠色建築等重點方向展開編制，推動裝配式高質量發展，推進BIM、智慧化建造發展。一時間BIM和裝配式被推上風口浪尖，或將給建築產業發展帶來乘風破浪之勢。它作為建築業資訊化的重要組成部分，憑藉其自身的視覺化、協調化等優勢，為專案建設管理的各個階段提供了有力的技術支撐，對整個建築業傳統工作流程產生了巨大沖擊和改變。科創人：您在深研BIM的過程中，遇到的最大阻礙是什麼，如何克服的？尹奎：遇到的最大阻礙是BIM技術隨著建築行業的發展，其本身產生了一定的侷限性，BIM的3D數字化技術透過視覺化方案，碰撞檢測，能夠描述設計師眼中的價值，但他本身對於材料，生產工藝，運輸，施工過程描述具有侷限性，無法將生產裝置、施工工藝、人員、工期、質量記錄等各種資訊包含進來，形成建造過程的完整記錄，而運維管理人員在BIM模型中找不到他們所需的全部資訊，影響了使用者體驗與價值層面，無法滿足普遍性的行業需求。個人認為BIM技術應當需要全過程集合資訊化技術，建設工程各參與方透過基於BIM資訊化管控平臺提供的標準化作業環境，採集資料經結構化、非結構化資料庫與模型做相應關聯，資訊流動，並最終形成數字檔案，為建設工程全生命週期提供數字化解決方案。科創人：您在深研BIM的過程中，創造過的最大場景價值是什麼，能否詳細闡述BIM與場景結合的完整過程？尹奎：BIM技術是作用於建設專案全生命週期，可劃分為專案設計階段、施工階段以及運營維護等階段：專案設計階段各專業資源共享，一次設計結構工程師對BIM建築設計模型進行建築受力分析及完成結構設計，賦予BIM模型建築、結構資訊，然後傳遞給裝置安裝專業進行給排水、暖通、電氣等專業的設計工作以增加安裝工程模型資訊，最後形成涵蓋所有專業數字資訊的3D模型。深化設計則利用BIM模型根據現場實際施工情況，結合精裝修、材料選購的情況利用BIM模型進一步深化。由於BIM模型的三維真實特性，它能直觀反映施工過程可能發生的問題，並且將其提前到設計階段來處理，減少施工反覆，節省了建設週期的同時也節約了成本。施工階段將建立好的涵蓋所有資訊的三維模型再次透過BIM技術手段進行虛擬施工，實現動態、整合和視覺化的施工管理，在虛擬建造過程中對專案的潛在問題進行預測，同時還可以綜合利用5G、物聯網、AI等技術，實現智慧樓宇裝置的實時監控，進行智慧化和視覺化管理。運維維護階段利用BIM技術形成的資料庫，將包含設計、施工和運營管理等整個專案全生命週期的各個階段的資訊加以整合，搭建數字運維平臺，與綠色建築能耗標準值進行自動比提供預警功能；對能耗資料趨勢分析預測及自動策略部署。與根據建築型別，預設多種節能策略部署，根據建築實際執行工況進行最佳化調節，具備學習功能，實現AI執行策略部署；與建築執行能耗實時碳排放資料分析相結合，在系統平臺中顯示建築實時碳排放情況。BIM技術與數字運維平臺相結合，對建築機電系統執行大資料的分析與計算，實現了建設專案全生命週期的管理。值得一提的是，經過以BIM為核心的數字孿生技術加持，數字化運維似乎有獨立成長為一個完整行業的跡象，目前已經出現了一些以數字化運維為核心業務的創新型企業。-- 廣告--

數字化變革創造全新價值數字化運維，建築行業潛力股科創人：《科創人》非常關注數字化變革過程中“湧現”出的新價值場景，數字化運維獨特的業務價值是什麼？服務於哪些客戶？尹奎：區別於傳統運維服務，基於數字孿生技術的數字運維，是以智慧建造作為基礎，整合BIM數字化、IOT-物聯網、運維大資料以及AI智慧演算法等技術於一體的數字化管理系統，以解決傳統運維人效低、過程不透明、考核不量化、響應不及時、流程不閉環、執行力差等問題，最終實現建築運維的數字化轉型。根據數字運維業務側重點屬性不同，我們將數字運維類專案劃分為建築級數字運維、園區級數字運維、城市級數字運維三類。建築級數字運維側重樓宇的智慧化運維，以機電裝置設施運維管理為主線，以數字化、視覺化等先進技術賦能運維管理；園區級數字運維側重各類產業園區、社群的智慧化管理，以新一代資訊科技為載體，使得園區的管理更加科學、便利；城市級數字運維側重城市的數字化治理，涵蓋智慧城市各個細分領域，以“網際網路+”和大資料，雲端計算發展戰略為抓手，深化資訊化與城市經濟社會融合發展為主線，實現智慧生活，智慧經濟，智慧醫療，智慧政務，智慧治理和管理等。數字運維潛在客戶主要分為四大類：一是物業類公司如萬科物業、保利物業、碧桂園服務等；二是政府機構如各級政府單位；三是大型企業總部如萬科總部、華為總部、天安數碼城等；四是知名網際網路企業如騰訊、阿里、京東等。科創人：以商業性為標準，能否預估判斷數字運維的潛在市場規模？尹奎：參照建築行業的投資規模，按一線城市、新一線城市行政單位估算在保守、中性、樂觀的不同條件下數字運維的投資規模分別為20、50、80億元，和10、15、30億元，測算得出一線城市和新一線城市數字運維建設的市場空間在中性條件下合計約為425億元。

根據中國智慧城市工作委員會預測到 2022 年，我國數字運維建設涉及的數字化經濟規模將達到 1000億元。科創人：目前已有哪些企業從事數字化運維行業的創新探索？其核心能力與特色分別是什麼？尹奎：在中建三局一公司內部，數字化運維產品服務主要由中建三局一公司安裝公司（以下簡稱“三局一安”）提供，以三局一安視角進行競爭分析，大致可以得出以下結論：一是市場上的佔優領域比較單一，但各有側重，如博銳尚格專注建築運維、華為技術專注園區運維、同方股份注重能源運維等；二是運維板塊業績方面規模普遍較小，但合同數量偏多，如博銳尚格作為建築運維專業公司，年營收在5億左右；三是在工程業務理解、綜合資源組織、專案施工經驗等方面網際網路企業處於劣勢地位，但在人才結構、創新意識和新技術應用方面網際網路企業佔有絕對優勢。傳統機電類涉及運維業務的公司，近幾年正處於業務轉型期，部分機電行業代表企業憑藉資質、業績、專業技術和政商關係等優勢，逐步將商業價值鏈從建造延伸至運營階段，並進行相關商業模式創新，但由於機電行業企業相對缺少資訊化人才資源和網際網路運營思維，在數字運維方面還沒有出現明星產品和龍頭企業，總體態勢處於起步階段，安裝公司作為同行業代表企業，還有較大的市場機會和發展空間。科創人：三局一安計劃如何實現數字化運維產品商業化？尹奎：採取聯合體營銷、投資帶動建設、自研產品銷售等多方式擴充市場份額。聯合體營銷方面，對接裝置製造商、ICT廠商等資源，緊跟行業龍頭企業市場佈局，構建以大灣區為中心輻射全國的數字運維營銷體系。以投資併購、直接購買等形式引進行業成熟技術產品，同時與頭部企業強強聯合，雙方開展數字運維升級、改造、維護等一系列的專業合作，為使用者提供全產業鏈的數字運維高階定製服務。投資帶動總承包方面，嘗試EPC+O、EMC等模式，以小額投資帶動大額產值的創新商業模式。建築行業數字化趨勢&未來智慧建造將成建築企業核心競爭力科創人：短期內，建築行業目前最迫切需要數智技術賦能的有哪些領域？尹奎：智慧建造發展成為大勢所趨，要加快形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業鏈的智慧建造體系，重點把握數字設計、智慧生產、智慧施工、智慧運維四個關鍵環節。聚焦數字設計，夯實標準化和數字化基礎，打造建築產業網際網路平臺。推進在工程全壽命週期的整合應用，強化設計、生產、施工各環節數字化協同，推動數字化成果交付和應用。科創人：在您看來，目前有哪些新技術、新應用，有潛力成長為建築行業的標配工具？尹奎：建築行業遵循“科技是第一生產力”的原則，人工智慧因其強大的學習能力和高效的分析決策能力在許多行業起到了提高效率的作用，在建築行業也已經有一定的滲透，現階段基於統計機器學習的人工智慧，在建築行業中更多充當輔助的角色，如智慧建造，建築能耗預測等。但是，中國建築行業應用人工智慧受當前建築行業整體現狀限制，一方面建築行業人力資源豐富，建築企業並沒有利用人工智慧工具減少人工成本，例如設計院裡面代替初級繪圖員的動力；另一方面設計施工標準相對歐美體系整體而言較粗放，BIM的使用也並未成為行業標準或是主流。由於缺乏資料化管理，用以訓練神經網路的資料集往往難以獲得。全球範圍而言人工智慧在建築行業的應用也僅僅處於探索階段。若國內建築行業發展人工智慧的話，首先要滿足設計及施工精細化，資料化，透過施工的精細化和規範化反作用於設計階段的資料化，從而促進BIM設計的推廣。在這樣的基礎上實現建築設計行業資料的積累，才有助於人工智慧演算法的開發、訓練和應用。隨著施工企業一系列工程實踐應用和企業資訊化管理方面的高速發展，個人認為BIM後時代衍生出來的智慧建造是必然成為施工企業數字化轉型的核心，建築企業數字化轉型就是要實現智慧建造這種新的生產建造模式，完成企業核心競爭力重構。未來建築行業將出現在產業網際網路支撐下行業生態加速變化的局面，建築企業需要透過掌握智慧建造，構建數字化基礎設施，實現以資料為核心企業管理資訊化和生產資訊化閉環體系，以適應市場的不確定性，為使用者提供品質更高、價格更低、企業獲得利潤更大的建築產品。隨著BIM技術研究的深入，BIM的內涵和外延不斷豐富。數字孿生技術利用高精度的數字模型來描述和模擬現實世界中的事物，在BIM模型的基礎上具備了更為廣闊的領域資訊處理能力，結合物聯網將現實世界中採集的真實資訊反映到數字模型當中，使之隨現實進行分析計算，在數字空間內使用模型和資訊進行預測性的模擬分析和視覺化。基於BIM的數字孿生技術衍生出了城市數字運維、智慧建築等建築新型領域。