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BIM当道,偕同新技术进入建筑业数字化时代!
 [打印]添加时间:2022-03-11   有效期:不限 至 不限   浏览次数:49
   根据相关数据显示,我国智慧建筑市场产值已超过千亿元,并且正以每年20%-30%的速度增长。智慧城市对建筑之间的信息互联、互通提出了更高的要求,尤其在BIM、大数据、物联网、云计算等新技术的推动下,强调建筑和人的关系时,也注重环境可持续发展。2021年,住建部发布《建筑信息模型存储标准》等文件,大力推广BIM在建筑工程领域的应用。针对建筑与建筑信息化工业软件行业,鲁班研究院进行了趋势研究与BIM应用分析。
 
  一
 
  建筑业及工业软件行业发展趋势
 
  1、中国建筑业
 
  根据国家统计局数据,宏观来看,我国建筑行业总产值逐年上升,从2016年的19.36万亿元增长至2020年的26.4万亿元,复合年增长率为8.27%;2021年全国建筑业总产值达到19.3亿元,同比增长11.04%,占国内生产总值25.63%。
 
  数据来源:国家统计局,图表制作:鲁班研究院
 
  我国建筑业房屋施工面积整体也呈上升趋势,到2020年,中国建筑业房屋施工面积达到149.47亿平方米,同比增长3.71%;2020年中国建筑业房屋施工面积达到157.55亿平方米,同比增长5.41%。
 
  数据来源:国家统计局,图表制作:鲁班研究院
 
  根据2021年的初步统计,2021年上半年,全国建筑业企业(指具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业,不含劳务分包建筑业企业,下同)完成建筑业总产值119843.55亿元,同比增长18.85%;建筑业企业完成竣工产值44334.74亿元,同比增长16.59%。
 
  与此同时,我国建筑行业需求市场也持续增长,自2016年来,我国建筑业新签合同额逐年增加,到2021年中国建筑业签订合同额达到656886亿元,同比增长10.3%;新签合同额达到344558.1亿元,同比增长5.96%。
 
  数据来源:国家统计局,图表制作:鲁班研究院
 
  数据来源:工信部,图表制作:鲁班研究院
 
  注:工信部2021年度报告还未公布,此处以2020年度报告数据为例
 
  2、工程软件
 
  工程类工业软件是针对工程行业特性开发的软件。工程建设行业包含建筑、市政、交通、电力、水利、铁路、航空、新能源等工程建设领域,具有管理难、周期长、地质复杂等特点,工程类工业软件几乎被国外产品垄断。2021年,住房和城乡建设部总结各地、企业经验做法,先后发布《第一批智能建造与新型建筑工业化协同发展可复制经验做法清单》、《第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例清单》,与13部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》。智能建造以信息技术为基础,以数字化技术为支撑,实现建造过程一体化和协同化,并推动工程建造工业化、服务化和平台化变革。2021年,工业软件产品实现收入1974亿元,增长11.2%,为支撑工业领域的自主可控发展发挥重要作用。
 
  数据来源:工信部,图表制作:鲁班研究院
 
  2021年2月初,工业软件首次入选科技部国家重点研发计划首批重点专项。工信部《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》中提出“研发推广计算机辅助设计、仿真、计算等工具软件,大力发展关键工业控制软件,加快高附加值的运营维护和经营管理软件产业化部署。”“加快突破金融核心业务系统、建筑信息建模和建筑防火模拟、智慧能源管理、智能交通管理、智能办公等应用软件。”
 
  二
 
  BIM市场及应用
 
  1、发展历程
 
  自上世纪50年代CAD技术诞生以来,商品设计、工程设计等设计领域得到了蓬勃发展。但商品化的CAD设备较少。到20世纪80年代,大规模和超大规模集成电路的出现,使得CAD系统的性能有了很大提升,与此同时图形处理软件发展也日趋成熟。二维和三维图形处理技术、模拟仿真、动态景观、科学计算可视化等技术应用引发了建筑信息化的第一次革命。
 
  20世纪80年代末,互联网的兴起,为人们提供了巨大的信息资源和服务资源,极大促进了信息交换和技术交流。互联网的发展,也促进了建筑工程项目的各参与方、多项目之间的数据交换。
 
  BIM技术的应用推广,代表了建筑信息化进入3.0时代。第一款BIM软件模型在1980年代初才出现。由于早期软件运行所需的硬件条件所限,相关技术发展应用受阻。1984年,ArchiCAD的Radar CH提供了可以在个人电脑上运行的BIM软件。21世纪初,随着互联网和计算机快速发展,BIM逐渐引起市场普遍关注,BIM的标准体系开始建立。随着互联网的进一步发展,BIM技术的广泛应用使得建筑业发展趋于个性化、定制化、集约化,逐步实现产业链条上下游数据、信息的共享。与此同时,云计算、物联网、人工智能、5G、建筑机器人、虚拟现实等新技术与BIM技术结合,促进建筑业信息化市场进一步重构。
 
  2、技术特征与必要性分析
 
  BIM,Building Information Modeling,即建筑信息模型,是以三维数字模型为基础,集成了建筑项目全寿命各个阶段的数字化信息模型。BIM技术应用在工程施工管理的优势有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等。BIM模型内的动态变化的数据信息能够根据工程的进展进行动态调整,实现信息共享。在建筑施工过程中,应用BIM技术的目的在于制定资源计划、提高施工质量、降低施工成本、保证工程进度、有效降低风险。目前,只依靠单一的建筑软件产品是无法实现独立完成整个工程建设项目的需求的。
 
  从项目建设的设计、建造、管理三个层面,BIM技术在工程建设领域应用的必要性如下:
 
  1)设计层面
 
  BIM技术可以为设计人员提供设计信息、造价信息和时程信息。在大型设备工程建筑项目中,因为空间、系统的复杂性,多样性,各种大型设备之间,各种多样化的管线之间,在建筑时容易发生彼此间的摩擦与碰撞,这样的碰撞容易给监理方、设计方及施工方易造成施工间的作业困难,增加各类专业的交叉作业,从而使得易返工及二次施工作业,增加施工的不必要成本。由于BIM技术的应用,可以将建筑工程中的各个专业进行模型整合,然后根据每个施工专业的要求,利用BIM技术进行碰撞检查、碰撞试验模拟,查找涉及到的问题。将BIM技术检查的结果应用到具体施工现场中,避免对施工交叉作业及施工作业中碰撞而引起的施工事故。
 
  对于钢结构设计,使用BIM技术可进行立体化及平面化的管理及将其进行可视化管理,使得优化了设计方案,解决设计上的缺陷,减少设计变更,减少施工成本支出。
 
  2)建造层面
 
  BIM可以提供数量信息、时程信息、估价信息。可以形成建筑施工企业信息数据库的建立,在信息数据库中建立为工程招投标报价、施工成本、设计规划等方面的提供管理依据。项目的累积形成庞大的数据集,并通过当代科学的计算方法,最终形成适合建筑企业本身的建模数据库。
 
  在资源计划和成本管理方面,基于BIM技术,结合三维模型整合建筑工程的进度信息和成本信息。通过建筑建模信息,能够算出建筑项目工程各阶段的所需要的人力、物力、财力等建设资源的需求量,进而可以制定出符合实际情况的用人计划、施工设备需求计划、工程建筑材料使用的计划等,减少资金浪费,材料堆积等情况,高效地控制成本。通过对实际成本及时统计,并与预算成本、实际收入进行分析对比,可以时刻控制成本的盈利与亏损的控制分析,有效实现成本的动态管理。
 
  3)项目管理层面
 
  对大型建筑工程项目来说,分包单位多、专业作业多。利用BIM模型,可统计出各个专业在任意时间内的施工情况,模拟施工单位的作业顺序及内容。BIM建模模型技术可提高施工间相互的组织协调性,集成工程劳动力、材料,施工方案,施工计划、进度、成本等信息,实现合理的施工作业的划分。
 
  对于质量管理,将BIM模型与施工作业结果进行比对验证,及时高效地避免施工中错误的发生。针对质量人工检测工作量大,质量、验收记录审核归档、查找不便等问题,通过利用BIM技术,可以简便质量检查工作及质量管理工作。质量检查人员将质量检查的结果录入BIM系统里,通过模型查阅,让质量问题能在各个层面上体现出来。通过对比,BIM技术比传统的纸面记录要更为准确、方便、快捷,为后续的维护工作提供了便利的条件。
 
  在施工项目管理过程中,结合云技术,BIM平台同时也是图文资料管理的相关信息平台。把不同专业的设计图纸、承包合同、设计变更、文档资料等信息与专业模型进行整合,进一步实现查询、存储功能。以《上海市建筑信息模型技术应用指南》为例,建筑项目BIM应用的总体流程如下:
 
  图表来源:上海市建筑信息模型技术应用指南
 
  3、产品链与市场规模
 
  在我国建筑行业产业链中,上游主要参与者为建筑工程的勘察、设计、项目管理、工程监理、招标代理、工程咨询、原材料供应等;中游主要为行业工程的施工;下游行业为建筑工程的检验检测、维护维修和运营。
 
  BIM产业主要可分为四个细分市场--软件、咨询、培训与运维市场。诸多本土BIM软件厂商结合国内软件应用环境和实际情况,围绕建筑设计、建造、运维三个阶段进行BIM软件的研发。但因软件研发需要大量的资金投入,目前有实力的BIM研发企业数量还较少,产品覆盖并不全面。市场上也存在大量的BIM咨询企业,有的依托软件研发业务提供咨询服务,有些传统的设计院、工程咨询公司新开辟BIM咨询业务,另有部分以BIM咨询为主营业务的新公司。
 
  根据长安大学交通BIM研究中心的计算方法,参考上海住建委出台的《关于本市保障性住房项目实施建筑信息模型技术应用的通知》中对各阶段和项目规定的BIM使用价格在10-25元/㎡之间,结合国家统计局公布2021年的房屋新开工面积为19.89亿平方米,按照5%的增速计算,2021年BIM年市场容量将达到400亿元以上,2025将达到803亿。预计“十四五”期间,建设工程行业的BIM市场的年规模将达到1000亿元左右。随着数字化浪潮的兴起,BIM的市场可能超出此数值。
 
  4、壁垒与应用痛点
 
  1)技术壁垒
 
  BIM应用技术本身还没有完全成熟,周边的技术例如BIM后期的显示技术、虚拟现实等应用于工地的技术还不是很成熟。各BIM软件产品公司研发产品参差不齐,标准难以统一。
 
  2)人才壁垒
 
  BIM作为一种新技术,代替传统建筑行业的应用习惯,这就要求工程领域从业人员能快速掌握、适应建造过程中的技术改变。同时,BIM对高级技术人才的综合技术能力要求较高,除了必须具备专业技术能力外,还必须深入了解行业的业务流程、管理标准、相关技术和应用环境,并能针对不同层级、不同区域的特点进行合理规划设计。只有长期服务于应用领域的企业才有机会培养出兼具行业知识和项目建设经验的人才,并能提供专业综合的解决方案。
 
  目前中国BIM行业教育培训以及资格认证体系尚处于发展初期,还没有形成完整而齐备的BIM人才培养体系,对于BIM人才的孵化培养以及为行业输送合格的BIM专业人才产生一定的瓶颈,导致行业内存在一定的人才缺口。
 
  3)资金壁垒
 
  主要体现在前期研发投入。BIM产品的研发开发周期长,在前期需要投入大量资金和技术人员,并且在项目风险上具有较高的不确定性。新产品要获得市场的认可也需要一段时间的试用期与学习期,因此对企业的资金要求较高,资金实力较弱的企业在竞争中有较高的财务风险。
 
  三
 
  小结
 
  随着智慧城市的发展,结合“BIM+GIS+物联网”技术,形成城市建筑设施模型数据,实现CIM管理;同时,国家大力推广装配式建筑,装配式建筑BIM细分市场也是BIM技术最具潜力的市场之一。预测“十四五”期间,建设工程行业的BIM市场的年规模将达到1000亿元。
 
  综合来看,建筑业在未来几年发展的趋势包括但不限于:对绿色建筑的需求,减少建筑碳足迹;工程项目管理软件系统应用更广;新型材料的使用,如纤维增强聚合物复合材料等;装配式建筑、智慧建筑的的大力推广与应用。建筑施工项目管理手段的不断升级,将出现越来越多的数字化、信息化、智能化趋势。
 
  2022年,建筑企业要继续深化BIM应用,加快企业数智大脑建设,大力发展智能建筑、绿色建筑和装配式建筑,不断提高企业核心竞争力,实现转型升级。