聚焦前沿科技創(chuàng)新與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

在我們追逐互聯(lián)網(wǎng)金融、區(qū)塊鏈、數(shù)字醫(yī)療、人工智能、無人駕駛、共享經(jīng)濟(jì)等新技術(shù)與新經(jīng)濟(jì)熱潮的時(shí)候，卻很少能看到建筑業(yè)的影子。

然而，沒人敢否認(rèn)，作為一個(gè)傳統(tǒng)的、重型的基礎(chǔ)行業(yè)，建筑業(yè)對(duì)國(guó)計(jì)民生具有的重要和廣泛的影響。而建筑業(yè)一旦開始加速數(shù)字化的進(jìn)程，自身的變革大幕將被拉開，并將帶來眾多新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

麥肯錫近期發(fā)布了一份報(bào)告《想象建筑業(yè)的數(shù)字化未來（Imagining construction’s digital future）》。該報(bào)告回顧了建筑業(yè)在數(shù)字化方面的滯后、成因及其產(chǎn)生的眾多問題，并提出了建筑業(yè)數(shù)字化的五大趨勢(shì)，最后提出了相關(guān)行動(dòng)建議。該報(bào)告還融合了諸多實(shí)踐案例。

麥肯錫近期發(fā)布了一份報(bào)告《想象建筑業(yè)的數(shù)字化未來（Imagining construction’s digital future）》。該報(bào)告回顧了建筑業(yè)在數(shù)字化方面的滯后、成因及其產(chǎn)生的眾多問題，并提出了建筑業(yè)數(shù)字化的五大趨勢(shì)，最后提出了相關(guān)行動(dòng)建議。該報(bào)告還融合了諸多實(shí)踐案例。

報(bào)告描述的建筑業(yè)數(shù)字化圖景包含五個(gè)方面：1.更為清晰的測(cè)量和地理定位；2.下一代5D 建筑信息建模（5D BIM）；3.數(shù)字協(xié)作與移動(dòng)化；4.物聯(lián)網(wǎng)和高級(jí)分析；5.不會(huì)過時(shí)的設(shè)計(jì)和施工�？梢韵胂螅瑹o論哪一個(gè)方面得到實(shí)現(xiàn)，都將帶來建筑業(yè)生產(chǎn)效率及其他指標(biāo)的大幅提升。與其他行業(yè)通常的大膽得有些云里霧里的展望相比，這些趨勢(shì)顯得更為腳踏實(shí)地，并具有更強(qiáng)的可實(shí)施性。

最主要的是，大量的猜想與預(yù)測(cè)都已經(jīng)開始實(shí)施。

最后，報(bào)告從合同的透明度和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)、投資回報(bào)取向、設(shè)計(jì)新方案的簡(jiǎn)單性和直覺性、變更管理四個(gè)方面提出了具體建議。

總體來看，數(shù)字化將把眾多新的技術(shù)帶到建筑業(yè)，并推動(dòng)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)從勘探、設(shè)計(jì)到施工、交付的全流程變革。這時(shí)候的建筑業(yè)是一個(gè)更智能、更高效、更安全、更環(huán)保的建筑業(yè)。與此同時(shí)，這個(gè)傳統(tǒng)的重型行業(yè)需要更多重型垂直，以及行業(yè)跨界的科技企業(yè)的參與。

資本實(shí)驗(yàn)室對(duì)本報(bào)告進(jìn)行編譯。原作者分別是：Rajat Agarwal, Shankar Chandrasekaran, Mukund Sridhar。

一、問題由來已久

在談?wù)摻ㄖ�業(yè)的數(shù)字化未來之前，我們需要先檢討該行業(yè)由來已久的若干問題。

根據(jù)以往數(shù)據(jù)，大型項(xiàng)目的完工時(shí)間通常比預(yù)計(jì)的要長(zhǎng)20%，而實(shí)際成本可超出預(yù)算80%。

自20世紀(jì)90年代以來，某些市場(chǎng)的建筑業(yè)生產(chǎn)率實(shí)際上在下降；承包商的財(cái)務(wù)回報(bào)往往相對(duì)較低且不穩(wěn)定。

建筑業(yè)在流程和技術(shù)創(chuàng)新方面的進(jìn)展緩慢，而在基礎(chǔ)改善方面，也存在持續(xù)挑戰(zhàn)。例如：項(xiàng)目規(guī)劃在辦公室和工地之間仍然不協(xié)調(diào)，而且經(jīng)常只表現(xiàn)在書面文件中；合同不包括風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)和創(chuàng)新的激勵(lì);績(jī)效管理不充分，而供應(yīng)鏈實(shí)踐依然不成熟；該行業(yè)還沒有接受需要預(yù)先投資的新型數(shù)字技術(shù)，即使其長(zhǎng)期效益非�？捎^。

除此之外，建筑業(yè)的研發(fā)支出不到收入的1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他行業(yè)。與此同時(shí)，汽車和航空業(yè)研發(fā)支出占比則達(dá)到了3.5%到4.5%。這種投入不足的問題也表現(xiàn)在信息技術(shù)方面，盡管已經(jīng)存在許多新的為該行業(yè)開發(fā)的軟件解決方案。

建筑業(yè)特有的技術(shù)挑戰(zhàn)是該行業(yè)數(shù)字化進(jìn)程緩慢的原因之一。在不同的建筑工地上為地理分散的多個(gè)部門找出相應(yīng)的解決方案，就好比拿石油管道與機(jī)場(chǎng)相比較——不是一件容易的事情�？紤]到經(jīng)常充當(dāng)分包商的小型建筑公司不同的復(fù)雜程度，大幅打造新能力成為了另一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

然而，任何一點(diǎn)做起來都不會(huì)比原來更輕松。項(xiàng)目越來越復(fù)雜，規(guī)模也越來越大。對(duì)環(huán)境敏感建筑的需求不斷增長(zhǎng)，意味著傳統(tǒng)的做法必須改變，而高級(jí)工人和管理人員會(huì)變的越來越短缺。這些都是需要新的思考的深層問題。

在傳統(tǒng)上，該行業(yè)傾向?qū)Ｗ⒂谧龀鰸u進(jìn)式的改進(jìn)，部分原因是：許多人認(rèn)為每個(gè)項(xiàng)目都是獨(dú)一無二的，不可能按比例增加新想法，而且接受新技術(shù)是不切實(shí)際的。

二、建筑業(yè)數(shù)字化的五大趨勢(shì)

麥肯錫全球研究所(McKinsey Global Institute)估計(jì)，到2030年，全球在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，將需要支出57萬億美元，以跟上GDP的增長(zhǎng)步伐。對(duì)于建筑業(yè)來說，這是一個(gè)巨大的刺激，讓業(yè)內(nèi)公司可以通過新技術(shù)和改進(jìn)操作來找到解決方案，以改造生產(chǎn)和項(xiàng)目交付。

本報(bào)告考慮了未來五年內(nèi)建筑業(yè)數(shù)字化的五大趨勢(shì)。五種趨勢(shì)都不是未來主義的，或者是難以置信的，而是建立在適用于建筑業(yè)的創(chuàng)新的基礎(chǔ)上。這些創(chuàng)新要么已被部署，要么已做出原型。簡(jiǎn)而言之，它們是切合實(shí)際的和有實(shí)際意義的。此外，它們被設(shè)計(jì)成協(xié)同工作，以產(chǎn)生更大的影響。

1.更為清晰的測(cè)量和地理定位

地理方面的問題是項(xiàng)目推遲并超出預(yù)算的主要原因。地面狀況和早期調(diào)查評(píng)估之間的差異可能需要在最后時(shí)刻對(duì)項(xiàng)目范圍和設(shè)計(jì)做出昂貴的變更。現(xiàn)在，新技術(shù)將高清攝影、3D激光掃描和地理信息系統(tǒng)結(jié)合在一起，通過無人機(jī)和無人駕駛飛行器(UAV)技術(shù)的最新改進(jìn)，可以顯著提高精度和速度。

例如，攝影測(cè)量提供了高質(zhì)量、高清晰度的測(cè)量區(qū)域圖像，但需要時(shí)間轉(zhuǎn)換成可用的格式。激光探測(cè)與測(cè)量(lidar)技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)要快得多，可提供高質(zhì)量的3D圖像，并與項(xiàng)目建筑信息建模(BIM)等規(guī)劃工具相結(jié)合。

激光雷達(dá)與探地雷達(dá)、磁力儀和其他設(shè)備結(jié)合使用，可以生成項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的地面和地下3D圖像。這在密集的、對(duì)環(huán)境敏感的項(xiàng)目，或歷史相關(guān)的項(xiàng)目中尤其重要。在這些地點(diǎn)，干擾需要最小化。

這些先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)被地理信息系統(tǒng)補(bǔ)充，允許地圖、圖像、距離測(cè)量和GPS定位都被覆蓋到。然后，這些信息可以被上傳到其他分析和可視化系統(tǒng)中，用于項(xiàng)目規(guī)劃和建設(shè)。

兩種或更多的測(cè)量技術(shù)經(jīng)常被組合使用，以節(jié)省時(shí)間和金錢。例如，為了對(duì)東南亞的小型水力發(fā)電廠所在的流域進(jìn)行調(diào)查，測(cè)量師們使用激光雷達(dá)地圖繪制一般地形信息，并用安裝在無人機(jī)上的高清攝像機(jī)測(cè)量其他特定區(qū)域。

因?yàn)槌杀镜拇蠓�下降，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)比以往任何時(shí)候都更容易獲得。激光雷達(dá)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS系統(tǒng)現(xiàn)在的售價(jià)約為1萬美元。高分辨率相機(jī)體積小，重量輕，可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)無人機(jī)上，比用直升機(jī)安裝的攝像機(jī)進(jìn)行空中測(cè)量更快、更便宜。

專業(yè)技術(shù)提供商則為用戶提供低成本、高效益的測(cè)量方案，包括無人機(jī)和無人機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)上傳和處理服務(wù)，以及管理無人機(jī)飛行、數(shù)據(jù)捕捉和可視化信息的軟件。一些政府機(jī)構(gòu)和非政府組織已經(jīng)開始為用戶提供免費(fèi)的激光雷達(dá)地圖。

2.下一代5D 建筑信息建模（5D BIM）

在20世紀(jì)70年代，主要的航空航天公司開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)輔助3D建模。這改變了飛機(jī)的設(shè)計(jì)和建造方式，并幫助提高了10倍的行業(yè)生產(chǎn)率。

然而，建筑業(yè)還沒有采用一個(gè)涵蓋項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的集成平臺(tái)。相反，該行業(yè)仍然依賴于定制的軟件工具。此外，業(yè)主和承包商經(jīng)常使用不同步的平臺(tái)。因此，沒有一個(gè)單一資源可提供一個(gè)集成的、實(shí)時(shí)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、成本和進(jìn)度的視圖。

下一代5D BIM是任何項(xiàng)目物理和功能特征的5D表現(xiàn)。除了標(biāo)準(zhǔn)的三維空間設(shè)計(jì)參數(shù)外，它還考慮了項(xiàng)目的成本和進(jìn)度。它還包括諸如幾何、規(guī)格、美學(xué)、熱、聲學(xué)等細(xì)節(jié)。一個(gè)5D BIM平臺(tái)讓業(yè)主和承包商能夠識(shí)別、分析和記錄項(xiàng)目成本和進(jìn)度變化帶來的影響。

5D BIM的可視化和直觀性給了承包商更早識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)會(huì)，從而做出更好的決策。例如，項(xiàng)目規(guī)劃人員可以可視化并估計(jì)項(xiàng)目成本和進(jìn)度計(jì)劃變更的影響。

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在接受BIM的受訪者中，75%的人表示其投資得到了積極的回報(bào)。他們還提到了更短的項(xiàng)目周期，以及在文書和材料成本方面的節(jié)約�？紤]到這些好處，許多國(guó)家，包括英國(guó)、芬蘭和新加坡的政府部門都要求在公共基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中使用BIM。

通過可穿戴設(shè)備及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將進(jìn)一步提升5D BIM技術(shù)的使用。例如，一個(gè)可穿戴的、帶有透明的全息顯示器和先進(jìn)傳感器的可穿戴設(shè)備可以映射物理環(huán)境。許多公司正在為這些平臺(tái)開發(fā)類似BIM的設(shè)計(jì)和建造解決方案。在這種“混合現(xiàn)實(shí)”環(huán)境中，用戶可以將全息圖投射到物理對(duì)象，并使用手勢(shì)、凝視、語音指令與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。

5D BIM和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的結(jié)合，將改變建造、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)全流程。為了盡可能獲得BIM技術(shù)帶來的收益，業(yè)主和承包商需要在從設(shè)計(jì)階段開始，就使用該技術(shù)，而所有的利益相關(guān)者都需要采用與BIM兼容的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)報(bào)告格式。此外，業(yè)主和承包商需要為BIM的實(shí)施提供資源，并進(jìn)行能力建設(shè)方面的投資。

3.數(shù)字協(xié)作與移動(dòng)化

流程數(shù)字化意味著從紙面轉(zhuǎn)移到線上，可實(shí)時(shí)分享信息，以確保透明度和協(xié)作、及時(shí)的進(jìn)展和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以及質(zhì)量控制，從而實(shí)現(xiàn)更好和更可靠的結(jié)果。

建筑業(yè)生產(chǎn)率記錄不佳的一個(gè)原因是，它仍然主要依靠紙張來管理其流程和成果交付，如藍(lán)圖、設(shè)計(jì)圖紙、采購(gòu)和供應(yīng)鏈訂單、設(shè)備日志、每日進(jìn)度報(bào)告和竣工查核事項(xiàng)表。

由于數(shù)字化的缺乏，信息共享被延遲，并造成業(yè)主和承包商工作的不同步。紙面工作使得數(shù)據(jù)的獲取和分析變得困難，管理不善的書面記錄也經(jīng)常在施工進(jìn)度、訂單變更和索賠管理等問題上引起業(yè)主和承包商之間的分歧。最后，紙質(zhì)記錄需要花更多的時(shí)間。

業(yè)主和承包商正開始布署數(shù)字化協(xié)作和現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)化解決方案。最近，一家大型全球建筑公司宣布與軟件開發(fā)商簽訂了一項(xiàng)聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，將開發(fā)一個(gè)基于云端的移動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)。該平臺(tái)集成了項(xiàng)目規(guī)劃、工程、物理控制、預(yù)算和大型項(xiàng)目文檔管理等功能。幾個(gè)大型項(xiàng)目開發(fā)商已經(jīng)成功地將他們的項(xiàng)目管理工作流數(shù)字化了。

工作流程的數(shù)字化有很大好處。在一個(gè)涉及近600家供應(yīng)商的美國(guó)隧道項(xiàng)目中，承包商開發(fā)了一個(gè)用于競(jìng)標(biāo)、投標(biāo)和合同管理的單一平臺(tái)解決方案。這為團(tuán)隊(duì)節(jié)省了每周超過20小時(shí)的工作時(shí)間，減少了75%的報(bào)告時(shí)間，并加快了90%的文檔傳輸速度。在另一個(gè)案例中，一個(gè)耗資50億美元的鐵路項(xiàng)目通過使用自動(dòng)化流程進(jìn)行審查和批準(zhǔn)，提高了生產(chǎn)率，并節(jié)省了1.1億多美元成本。

人員移動(dòng)化解決方案將會(huì)對(duì)生產(chǎn)率的提升產(chǎn)生類似的催化效果。對(duì)于集中式計(jì)劃團(tuán)隊(duì)和現(xiàn)場(chǎng)施工團(tuán)隊(duì)來說，實(shí)時(shí)連接和分享有關(guān)項(xiàng)目進(jìn)展的信息一直以來都是很困難的。一些問題限制了現(xiàn)場(chǎng)工作人員采用這些工具：移動(dòng)解決方案和集中式計(jì)劃解決方案之間的兼容性，可靠的高速寬帶連接的缺乏，以及非直觀的設(shè)計(jì)和用戶界面。

低成本移動(dòng)連接的可供性，包括平板電腦和手持設(shè)備，已經(jīng)引領(lǐng)了新一代“移動(dòng)第一”的員工移動(dòng)化管理云端應(yīng)用。這些應(yīng)用甚至可以被部署在遠(yuǎn)程網(wǎng)站，并保持實(shí)時(shí)更新。這對(duì)承包商和各種規(guī)模的項(xiàng)目業(yè)主都具有商業(yè)可行性。

事實(shí)上，數(shù)字協(xié)作和移動(dòng)化解決方案已經(jīng)吸引了建筑技術(shù)領(lǐng)域近60%的風(fēng)險(xiǎn)投資。一家初創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)出適用于平板電腦和智能手機(jī)的應(yīng)用程序，允許對(duì)建筑藍(lán)圖和計(jì)劃進(jìn)行修改，并實(shí)時(shí)傳遞給現(xiàn)場(chǎng)工作人員；施工現(xiàn)場(chǎng)照片可以與施工計(jì)劃聯(lián)系在一起。該解決方案維護(hù)了一組具有自動(dòng)版本控制，以及可云端訪問的文檔。其他公司則提供了移動(dòng)計(jì)時(shí)、實(shí)時(shí)成本編碼、員工地理定位、問題日志與跟蹤功能。

作為一線用戶，項(xiàng)目經(jīng)理、商人和運(yùn)營(yíng)者可以采用實(shí)時(shí)的人員移動(dòng)管理應(yīng)用，可以改變整個(gè)行業(yè)的工作方式——從工作管理、訂單變更管理、進(jìn)度和材料跟蹤、調(diào)度，到進(jìn)程、生產(chǎn)率評(píng)估和事故報(bào)告。

4.物聯(lián)網(wǎng)和高級(jí)分析

隨著人員、施工設(shè)備的大量使用，以及同時(shí)進(jìn)行的工作量的增長(zhǎng)，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)越來越密集，并產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，其中大部分甚至都沒有被捕獲，更不用說評(píng)估和處理了。

通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，傳感器和無線技術(shù)使設(shè)備和資產(chǎn)能夠通過相互連接變得“智能”。

在一個(gè)建筑工地，物聯(lián)網(wǎng)將允許施工機(jī)械、設(shè)備、材料、構(gòu)件，甚至是模板，與一個(gè)中央數(shù)據(jù)平臺(tái)“對(duì)話”，以獲取關(guān)鍵的性能參數(shù)。傳感器、近場(chǎng)通信(NFC)設(shè)備和其他技術(shù)可以則幫助監(jiān)控員工和資產(chǎn)的生產(chǎn)率和可靠性。

物聯(lián)網(wǎng)具有幾個(gè)潛在的用途：

·

設(shè)備監(jiān)控和維修。先進(jìn)的傳感器有助于機(jī)械檢測(cè)和維護(hù)需求的溝通，為預(yù)防性維護(hù)自動(dòng)發(fā)送警報(bào)，并編制使用和維護(hù)數(shù)據(jù)。

·

庫(kù)存管理和訂購(gòu)。當(dāng)庫(kù)存不足，或是需要下訂單時(shí)，連接系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)并向現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)理預(yù)警。NFC標(biāo)記和材料跟蹤也可以精確定位其位置和移動(dòng)狀態(tài)，并幫助協(xié)調(diào)實(shí)際庫(kù)存與電子庫(kù)存。

·

質(zhì)量評(píng)估。在施工階段，“智能結(jié)構(gòu)”可使用振動(dòng)傳感器來測(cè)試結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和可靠性，可以檢測(cè)出缺陷，并及早糾正。

·

能源效率。資產(chǎn)與設(shè)備的環(huán)境和燃料消耗傳感器可以提高施工現(xiàn)場(chǎng)的能源效率。

·

安全。如果司機(jī)和操作人員正在打瞌睡，或者車輛/資產(chǎn)在換班時(shí)間內(nèi)固定或未運(yùn)行，智能腕帶就可以發(fā)出警報(bào)。

NFC技術(shù)的一種流行形式是射頻識(shí)別(RFID)，在物流、零售和制造環(huán)境中被廣泛使用，以收集關(guān)于產(chǎn)品、地點(diǎn)、時(shí)間和交易的精確信息。自上世紀(jì)90年代以來，建筑業(yè)已經(jīng)開始使用RFID來進(jìn)行材料和設(shè)備跟蹤、工期時(shí)間表的自動(dòng)化等工作。

NFC技術(shù)正在發(fā)展。很快，標(biāo)簽將能夠包括關(guān)于規(guī)范、日期、缺陷、供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商、維護(hù)記錄、操作參數(shù)和其他應(yīng)用程序的信息。射頻識(shí)別設(shè)備(包括掃描儀、接收器和標(biāo)簽)的成本正在下降，新的應(yīng)用正在出現(xiàn)。例如，一家英國(guó)建筑公司正在使用RFID進(jìn)行卡車監(jiān)控、工具使用跟蹤，并用于施工現(xiàn)場(chǎng)工人培訓(xùn)。

除了物聯(lián)網(wǎng)帶來的機(jī)遇之外，在建設(shè)規(guī)劃過程中以及在建筑工地上使用數(shù)字化也使企業(yè)能夠獲取紙張無法獲取的數(shù)據(jù)。通過在建設(shè)項(xiàng)目中采用先進(jìn)的分析方法獲得的見解可以幫助提升效率、工期與風(fēng)險(xiǎn)管理。

例如，先進(jìn)的分析技術(shù)幫助倫敦的一個(gè)主要基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目節(jié)省了時(shí)間和金錢。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與數(shù)據(jù)分析公司合作開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性工具和監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可采集現(xiàn)場(chǎng)傳感器數(shù)據(jù)、建筑進(jìn)度數(shù)據(jù)、勞動(dòng)力和車輛活動(dòng)數(shù)據(jù)�；�于這些信息的統(tǒng)計(jì)分析可幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)異常情況，并為倫敦這樣一個(gè)高密度、歷史敏感型城市確定潛在的風(fēng)險(xiǎn)信息。

其他的例子比比皆是。例如，來自高級(jí)分析的結(jié)果幫助一個(gè)石油和天然氣巨頭通過匹配合適的團(tuán)隊(duì)，任命適當(dāng)?shù)膱F(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，并優(yōu)化工作流程，以減少浪費(fèi)和提高效率，從而使其工程功能的生產(chǎn)率提高了20%到25%。

在另一個(gè)案例中，一家大型的中東建筑公司與一家軟件公司合作，建立了一個(gè)預(yù)測(cè)分析引擎，以防止設(shè)備在其車隊(duì)中出現(xiàn)故障。這節(jié)省了數(shù)百萬美元的停機(jī)時(shí)間、燃料成本和維修費(fèi)用。而事件模擬，再加上優(yōu)化算法，也幫助一家造船商優(yōu)化了建筑規(guī)劃。

5.不會(huì)過時(shí)的設(shè)計(jì)和施工

新的建筑材料，如自愈合混凝土、氣凝膠和納米材料，以及創(chuàng)新的建筑方法，如3D打印和預(yù)裝配模塊，可以降低成本，加快施工進(jìn)度，同時(shí)提高質(zhì)量和安全性。

材料成本通常占到項(xiàng)目總成本的一半以上，而全球建筑材料是一個(gè)1萬億美元的巨大產(chǎn)業(yè)�；炷�土、水泥、瀝青等傳統(tǒng)材料占了大部分需求。在未來，我們也需要新的和更好的建筑材料：

· 綠色建筑。極力需要采用更低碳的材料和技術(shù)。

· 成本效率�？紤]到巨大的成本壓力，除了不斷努力降低成本外，還需要對(duì)材料的選擇進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。

· 供應(yīng)鏈敏捷性。運(yùn)輸重型材料和設(shè)備對(duì)供應(yīng)鏈的成本和時(shí)間有著巨大的影響，尤其是因?yàn)樵S多新項(xiàng)目位于偏遠(yuǎn)或人口密集地區(qū)。

· 提高耐用性和強(qiáng)度。隨著資本成本的上升和許多市場(chǎng)的土地稀缺，業(yè)主們堅(jiān)持認(rèn)為項(xiàng)目的商業(yè)壽命應(yīng)該更長(zhǎng)。

· 非現(xiàn)場(chǎng)施工。在非現(xiàn)場(chǎng)組裝更輕、更容易處理的材料可以提高項(xiàng)目效率，解決現(xiàn)場(chǎng)空間限制，并為工作人員創(chuàng)造條件，提高他們的技能。

在過去的幾十年里，建筑材料領(lǐng)域有了一波創(chuàng)新，以下是一些特別有趣的項(xiàng)目：

· 自愈合混凝土。這種方法利用細(xì)菌作為愈合劑來修補(bǔ)混凝土上的裂縫，處于概念驗(yàn)證階段。

· 混凝土帆布。取一層“混凝土帆布”，然后加水沉淀。這種創(chuàng)新通常用于下水道、管道和走廊，現(xiàn)在可以在商業(yè)上使用。

· 高滲透性混凝土。這是一種水泥替代品，一分鐘能吸收4000升水，目前處于早期應(yīng)用階段。

· 氣凝膠。這種超透明的超絕緣材料99.98%是空氣，已在商業(yè)上投入應(yīng)用。

· 納米材料。這些超強(qiáng)、超輕的材料最終可能成為鋼筋在建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)上的替代品，盡管它們?nèi)蕴幱谘芯侩A段。

上述“未來材料”中，有一部分可以重新定義項(xiàng)目如何被概念化、設(shè)計(jì)和執(zhí)行。然而，由于對(duì)設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域缺乏認(rèn)識(shí)和熟悉，有限的供應(yīng)鏈和規(guī)模化應(yīng)用的缺乏，以及項(xiàng)目所有者和承包商對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避，導(dǎo)致這些新技術(shù)采用的速度很慢。

例如，盡管乙烯四氟乙烯(ETFE)已有30多年的歷史，但直到其在2008年北京奧運(yùn)會(huì)上被用來建造部分水上建筑后，才得到廣泛應(yīng)用。ETFE的質(zhì)量不到同等玻璃面板的1%，而安裝成本降低了24%到70%。

當(dāng)前，大約80%的建設(shè)工作仍在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，但許多開發(fā)商和承包商正在部署新的非現(xiàn)場(chǎng)施工方法，以幫助他們提高施工可預(yù)測(cè)性、一致性和可重復(fù)性�？紤]到施工空間緊縮、勞動(dòng)力短缺以及更嚴(yán)格的安全和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)尤其重要。這個(gè)行業(yè)需要從預(yù)制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向下一代技術(shù)。其中有幾項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)顯示出其潛力：

· 預(yù)裝配。相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，如工廠和被覆蓋的庭院，可以在工廠或庭院內(nèi)組裝完成。這種技術(shù)也適用于模塊化建筑，如酒店和公寓。在建筑現(xiàn)場(chǎng)最后組裝前，更大型建筑的子模塊可以在工廠或附近的場(chǎng)地組裝完畢。

預(yù)制容積式結(jié)構(gòu)(PPVC)等技術(shù)與非現(xiàn)場(chǎng)能力相結(jié)合，將施工現(xiàn)場(chǎng)改造成了制造系統(tǒng)。其結(jié)果是：提高效率，減少浪費(fèi)，提高安全性。此外，像交錯(cuò)層壓木材(CLT)這樣的材料正在出現(xiàn)，以響應(yīng)對(duì)綠色建筑的需求。在英國(guó)，一座80層的木材摩天大樓最近獲得了初步批準(zhǔn)。

許多公司正在做出響應(yīng)。在政府進(jìn)行了成功的試點(diǎn)之后，一個(gè)新加坡房地產(chǎn)開發(fā)商正在將PPVC技術(shù)用于幾個(gè)新的住宅項(xiàng)目。鑒于CLT住宅項(xiàng)目的成功，一個(gè)澳大利亞房地產(chǎn)開發(fā)商最近宣布計(jì)劃在悉尼開設(shè)一家工廠，致力于生產(chǎn)預(yù)制房屋構(gòu)件。

表9 新加坡建筑項(xiàng)目中的PPVC技術(shù)應(yīng)用

表9 新加坡建筑項(xiàng)目中的PPVC技術(shù)應(yīng)用

· 3D打印。在裝配和內(nèi)部裝飾之前，打印子模塊或完整的混凝土結(jié)構(gòu)可以改變整個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)、成本和工期。然而，3D打印仍處于早期階段，還不能以大規(guī)模項(xiàng)目所需的規(guī)模和速度進(jìn)行部署。

· 機(jī)器人建設(shè)。建筑工程本質(zhì)上是非結(jié)構(gòu)化的，而且往往是不可預(yù)測(cè)的；而且，建筑項(xiàng)目可能經(jīng)常位于不佳的地形和環(huán)境。由于這些原因，到目前為止，機(jī)器人在建筑業(yè)的使用是有限的。然而，機(jī)器人現(xiàn)在正被選擇性地用于重復(fù)和可預(yù)測(cè)的活動(dòng)，如貼瓷磚、砌磚、焊接和線軸制造、拆卸和混凝土回收。

成功實(shí)施這些方法的公司不得不極大程度地改變其內(nèi)部計(jì)劃、設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工過程。他們還需要投資于自動(dòng)化和有效的供應(yīng)鏈后盾，以確保從工廠到現(xiàn)場(chǎng)的材料得到順利和準(zhǔn)時(shí)運(yùn)輸。最后，決定垂直整合供應(yīng)鏈的公司將需要制定與制造業(yè)相關(guān)的投資計(jì)劃。

三、行動(dòng)建議

考慮到建筑業(yè)在創(chuàng)新和采用新技術(shù)、工具和方法方面不那么好的歷史，業(yè)主和承包商需要采用一種新的思維方式。業(yè)主們通常認(rèn)為，在簽訂合同時(shí)，他們的責(zé)任就會(huì)結(jié)束，而忘記了他們支付的經(jīng)濟(jì)成本的延遲。對(duì)他們來說，承包商通常只做到最低要求，以滿足合同條款，從而在談判桌上留下大量的價(jià)值。為了讓這個(gè)行業(yè)做得更好，需要接受四個(gè)原則：

· 合同的透明度和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)。習(xí)慣很難改變，一種習(xí)慣是把合同視為一種規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)會(huì)。相反，合同需要被視為一種工具，允許公平分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、分享回報(bào)，并幫助雙方取得成功。如果合同明確規(guī)定了責(zé)任，并允許業(yè)主和承包商公平地分享技術(shù)和工藝創(chuàng)新所帶來的好處，這種成功將會(huì)發(fā)生。

例如，在希斯羅機(jī)場(chǎng)5號(hào)航站樓的建設(shè)中，機(jī)場(chǎng)方面因?yàn)橛腥�面保險(xiǎn)政策的保護(hù)，為項(xiàng)目開發(fā)商承擔(dān)了所有的風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目建設(shè)中，機(jī)場(chǎng)沒有傳統(tǒng)的客戶-承包商關(guān)系，而是像團(tuán)隊(duì)成員一樣對(duì)待不同的合作伙伴。機(jī)場(chǎng)邀請(qǐng)他們一起工作，來解決復(fù)雜的問題，并找到最適合整個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)解決方案。這使得所有各方都能專注于保持項(xiàng)目的正常運(yùn)行。

· 投資回報(bào)取向。衡量和交流新技術(shù)將如何改變建筑業(yè)——例如，通過對(duì)成本、進(jìn)度和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化的積極影響——是一種最可靠的方法。一家石油和天然氣公司正是通過評(píng)估、討論與生產(chǎn)率相關(guān)的成本節(jié)省問題，從而決定為其深海平臺(tái)部署了一種先進(jìn)的分析和可視化解決方案。

· 設(shè)計(jì)新方案的簡(jiǎn)單性和直覺性。在前端，用戶界面需要做到“第一印象良好”，從而促進(jìn)使用。在后臺(tái)，與現(xiàn)有的企業(yè)解決方案相匹配的構(gòu)建，減輕了在升級(jí)現(xiàn)有平臺(tái)上更多花費(fèi)的需要。

· 變更管理。組織需要一個(gè)清晰的變更管理故事；高層管理者需要溝通為什么這些變更是重要的，以及這些變更對(duì)組織結(jié)構(gòu)、能力和資源的意義。不投資于變更管理的組織將面臨在以前的技術(shù)部署浪潮中遇到的同樣的阻力，并且更有可能失敗。

所有主要的利益相關(guān)者都有責(zé)任過渡到數(shù)字技術(shù)和創(chuàng)新，而每個(gè)人的要求各不相同。

業(yè)主和開發(fā)商需要授權(quán)和評(píng)估。這首先需要在合同中采用數(shù)字技術(shù)，或者在設(shè)定項(xiàng)目預(yù)算時(shí)將數(shù)字化和技術(shù)的成本計(jì)算在內(nèi)。

為了管理風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)主應(yīng)與承包商共同投資新技術(shù)的試用，并按比例分享獎(jiǎng)勵(lì)。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，大型項(xiàng)目往往不是大型技術(shù)部署的最佳選擇；相反，從小型項(xiàng)目開始，開發(fā)中型項(xiàng)目的能力可以建立信心。此外，業(yè)主應(yīng)該通過他們的項(xiàng)目來衡量和獎(jiǎng)勵(lì)新技術(shù)的采用。

對(duì)工程和建筑承包商來說，重新想象和改變行動(dòng)是必要的。要做到這一點(diǎn)，他們需要開發(fā)數(shù)字路線圖，以識(shí)別明顯的不會(huì)后悔的舉措，以及風(fēng)險(xiǎn)更高、更大的賭注。組織資源需要通過任命一名首席技術(shù)官或首席創(chuàng)新官來重新分配，其任務(wù)是大膽地思考數(shù)字議程，并領(lǐng)導(dǎo)內(nèi)部流程的簡(jiǎn)化和數(shù)字化。

企業(yè)也應(yīng)該考慮對(duì)外收購(gòu)或與科技公司合作。當(dāng)然，確保項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)擁有試驗(yàn)新技術(shù)所需的預(yù)算和權(quán)限是非常重要的。鍛煉項(xiàng)目經(jīng)理的能力是很重要的，這樣他們就能熟練地使用數(shù)字技術(shù)了。

行業(yè)主體和監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該投資并創(chuàng)造激勵(lì)。他們可以發(fā)揮有益的作用，例如，與承包商、業(yè)主和技術(shù)人員合作，為新興技術(shù)制定新標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)試點(diǎn)項(xiàng)目，并展示成功案例。他們可以通過撥款、獎(jiǎng)金或補(bǔ)貼形式，推動(dòng)業(yè)主和承包商使用數(shù)字解決方案，并幫助他們教育和培訓(xùn)下一代。

他們還可以鼓勵(lì)在公共項(xiàng)目中采用數(shù)字技術(shù)，例如5D BIM，以及設(shè)置預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)等規(guī)范。在投資方面，一些機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了風(fēng)險(xiǎn)投資基金，以幫助最好的初創(chuàng)企業(yè)擴(kuò)大規(guī)模，并將它們與開發(fā)商和承包商聯(lián)系起來。

其他行業(yè)的實(shí)踐已經(jīng)表明，先行者可以建立可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在建筑業(yè)，這也可能是事實(shí)。在未來的十年里，這些明天的贏家將在技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)字化方面領(lǐng)先。