Tulips Chen

建筑业瓦解的时机已经成熟，各种大型项目超进度20%以上，超投资更是达到80%以上，自20世纪九十年代以来建筑业生产效率实际在下降，承包商的利润率一直相对较低并且不稳定。

然而，建筑行业在应用技术和管理创新上一直行动迟缓。例如，项目策划过程中现场和办公室工作协同程度不够，常常纸上谈兵。承包商没有被激励进行风险分担和创新，绩效管理不合适，供应链实践也不精细。行业从来不拥抱新的数字化技术，即使是长期回报显著也不进行前期投入。研发费用投入大大低于其他行业，仅仅投入不足收入的1%，而汽车和航空领域则为3.5%到4.5%，信息技术的投入同样如此。

随着项目的复杂性和规模日益提高，这一问题更富挑战性。环境敏感性需求的提高意味着传统实践必须变革，富有经验的劳动力和管理人员的短缺会变得越来越严重，这就要求必须采用新的思维方式和工作方式。传统的观点认为，建筑业必须采用渐进式改进，一部分原因是因为很多人认为项目具有一次性，不可能大规模采用新理念，拥抱新技术不切实际。

麦肯锡全球研究院估计到2030年将有57万亿的基础设施投入，这会大规模刺激一些公司投入新的技术和改进实践方法来提高生产效率和项目交付方式。在该报告中，我们认为在接下来的5年中，有5种方式可以改变建筑业。

瓦解建筑业：五大理念

这五大理念并非遥不可及，而是实实在在的实践创新，并且这五大创新需要共同发挥作用才能取得更大影响。

之一，高清晰度测量和定位技术

不可预知的地质问题是项目延期和超预算的关键原因。项目实际条件和早期勘查预计的差异，要求项目需要花费较多时间以变更项目范围和设计。新技术可以继集成高分辨率图像技术、3D扫描技术、地理信息系统(GIS)技术和无人机技术等，来显著提高精确度和速度。例如，激光雷达探测和测距技术比传统技术、3D图像技术、BIM技术和项目计划工具集成效果更好，如图5所示。借助探地雷达、磁力仪以及其他设备，激光雷达能产生项目基地地面以上和地面下的3D图景，这能大大减少环境敏感性项目或者历史文化项目的不确定性干扰。

这些先进的勘查技术能通过GIS技术补充，使地图、图像、测距和GPS定位等综合应用。这些信息可以上载到其他分析和可视化软件以用于项目计划或者施工中。

由于成本显著下降，现代信息技术越来越容易获取。激光雷达和实时动态GPS现在大约1万美元;高分辨率摄像机越来越小，也越来越轻;相比传统直升机，工业无人机越来越快，也越来越便宜。目前也有专业公司协助进行无人机拍摄、数据获取和信息可视化，一些政府机构和非政府组织也开始提供免费激光雷达测距地图。

之二，下一代5D建筑信息模型(BIM)

上世纪70年代，大型航空公司开始使用3D计算机模型，这帮助航空业生产效率提高了10倍。然而，建筑业还没有采用覆盖项目计划、设计、施工和运维全过程的集成平台。相反，建筑业仍然依赖定制的软件工具，项目业主和承包商经常使用不同的平台，相互之间并不同步。结果，就没有了单独的数据源以提供项目设计、成本和时间管理的集成、实时的信息。

下一代5DBIM能为任何一个项目提供实体和功能特征的5维信息，即除了标准的3D空间设计参数以外，还包括项目的成本和进度。同时也包括一些细节，例如几何结构、规格、美学、热能和声学特性。一个5DBIM平台能为业主和承包商提供项目成本和进度变更影响的识别、分析和记录，如图6所示，也能帮助承包商更好开展早期风险识别和决策。

一项研究发现，有75%采用BIM的企业认为，BIM技术给他们带来了积极回报，包括更短的项目周期、纸质文档和材料成本的节省等。如果进一步和AR(放大现实)及可穿戴装备结合，5DBIM技术的价值会更大。为了更好的获得BIM技术的丰富价值，项目业主和承包商从设计阶段就需要将用户嵌入进来，所有的利益相关者都采用和BIM兼容的标准化的设计和报告格式。此外，业主和承包商需要投入资源和资金来应用BIM。

之三，数字化协同和移动技术

管理数字化意味着需要从现有的纸质方式迁移到在线、实时信息共享方式，以确保透明化、协同、及时跟踪和风险评估、质量控制以及最终更好的、更可靠的产出。

行业表现较为糟糕的一个原因是目前仍然依赖纸质文件来管理项目，包括蓝图、设计图纸、采购和供应链订单、设备日志、日进度报告以及竣工审核。由于缺乏数字化，信息共享延迟司空见惯，业主和承包商使用不同版本的文件经常发生，这导致了变更和索赔。

业主和承包商开始应用数字化协同和现场移动解决方案，见图7。一个大的国际施工企业最近宣布，和软件公司联合开发一款基于云的、移动使能的现场监控平台，以开展大型工程项目计划、设计、现场控制、预算和文档管理。几个大的项目开发商已经成功进行项目管理工作流的数字化。

数字化工作流具有显著的好处。在美国一个隧道项目中，有600家供应商，承包商开发了一个简单的平台用于招投标和合同管理，就每周节省了20个小时的管理工时，消减了制作报告75%的时间，文件传递速度加快了90%。在另一个案例中，50亿的铁路项目节省了超过1.1亿成本，并且通过工作自动化大幅度提高了审查和批准的工作效率。

员工移动解决方案对效率提升产生了同样的效果。长期以来，现场人员和办公室人员实时沟通是一个大问题。但同时，以下因素限制了移动解决方案的应用，包括：不同移动解决方案的兼容性问题、可靠度、高速宽带和非直观设计及用户界面不友好等。低成本的移动连接费用已经导入了新一代“移动优先”的基于云端的APP使用方式，即使在遥远的施工现场，也能实时更新。目前，有60%的资金投入到了数字化协同和移动解决方案，如在平板和智能手机上使用APP，将施工蓝图和计划的变化实时告知现场人员，现场图片也能超级链接到项目计划中。也有一些公司提供移动时间记录、实时成本编码、工人定位和问题日志及追踪。还可以实现变更管理、时间和材料追踪，调度，生产效率测度和事故报告。

之四：物联网和高级分析技术

人、设备和大量工作在现场开展，使项目现场会变得越来越密集，他们产生了大量数据，很多数据没有被收集，更不用说测度和处理了。很多领域已经开始实际应用物联网了，传感和无线技术使设备连接起来并越来越“智能”。在工地现场，物联网能使建筑机械、设备、材料、结构甚至模板能和中央平台“会话”以获得关键性能参数。传感、近场通讯(NFC)设备，以及其他设备能帮助监控工人和设备的生产效率，包括：设备监控和维修、存货管理和订购、质量评估、能量效率管理和安全管理等。

最常用的近场通讯技术是RFID，其广泛应用于物流、零售和制造业，以收集精细化的产品、地点、时间和交易数据。目前，近场通讯技术也在演化，标签tags将很快能包括很多信息，例如规格、日期、缺陷、供应商、设备厂商、维修记录、运行参数等。RFID设备，包括扫描器、接收器、标签的成本都在不断降低，一些新的设备也在涌现。

除了物联网外，高级分析技术也至关重要。伦敦大型基础设施项目采用这些方法大大了节省了时间和资金，项目领导和数据分析公司一起构建了一个基于网络的适配仪器和监控系统，这一系统吸收现场传感数据、施工进度数据、工人和设备移动数据。基于这些信息，通过统计分析帮助项目团队识别异常和潜在风险，这对于人口稠密和历史文化敏感性的伦敦至关重要。类似的例子比比皆是。启发于高级分析技术，一些石油天然气巨头采用匹配正确的团队，指派合适的项目领导，以及修改工作流以最小化浪费和改进效率，这提高了20%到25%的效率。另一个例子，一个大的中东施工企业和软件公司一起开发了预测分析引擎，以防止设备现场故障发生，这节省了大量故障停机时间、燃油成本和维修开支。事件模拟和优化算法也已经帮助造船企业优化了施工计划。

之五：不过时的设计和施工技术

新的建筑材料，例如自修复混凝土、气凝胶和纳米材料，以及创新的施工方法，如3D打印和模块化拼装，都能降低成本、加快进度同时能提高质量和安全。全球建筑业有1万亿材料市场，材料价格会占掉建筑成本的一半以上。传统的材料如混凝土、水泥和沥青是主要构成，但新的和更好的工程材料具有更大的需求，这源于以下几个趋势：绿色施工、成本效率、敏捷供应链、耐久性和强度改进、非现场施工等。这些新材料包括自修复混凝土、混凝土帆布、高渗透混合物、气凝胶、纳米材料等。

大约80%的施工工作依然依赖于现场，但很多项目开发商和承包商开始探索新的非现场方法，以帮助改进可预测性、一致性和可重复性。建筑业需要超越预制和拼装结构，进入下一代技术。潜在几个技术包括：预装配、3D打印和机器人安装等。

行动建议

考虑到建筑业创新和应用新技术、新工具和新方法方面的糟糕记录，业主和承包商需要有新的心态。当业主把任务发包出去，他们往往认为责任就结束了，殊不知他们仍然需要为工期延误买单。从承包商角度看，他们往往只想满足项目合同的最低要求，实际价值也就说说而已。因此，为了使建筑业做的更好，需要采用以下几个原则：

(1)透明化和合同风险分担。伦敦希思罗机场五号航站楼就采用了此种方式，机场建设方购买了综合保险，承担了所有的风险，并将不同参与方视为团队成员，一起来解决复杂问题，寻找最佳解决方案，而不是传统的业主承包商合同关系。

(2)投资回报导向。测度和沟通新技术如何改进施工，例如积极的成本、进度和风险优化效果，构建一个好的案例样板，以供采用。

(3)新技术的设计简单而直接。用户界面要友好以鼓励使用。

(4)变革管理。组织需要一个清晰的变革故事，高层领导需要沟通为什么这些变革式重要的，以及对组织结构、能力和资源意味着什么。如果组织不在变革方面投入，还会遇到之前技术应用同样的失败问题。

对项目建设单位和业主而言，他们需要授权和采取措施，即在合同阶段就需要委托数字技术的应用，并设置一定的预算。为了管理风险，业主应该与承包商共同投资技术示范应用并共享一定比例的回报。我们的经验显示，大型项目经常不是重大技术应用的首选项目，恰恰相反，应该选择小型或者中等规模的项目开展新技术示范以建立信心。

对承包商而言，关键是再憧憬和再布局。为此，他们需要开发信息化路径图，以确定显然的行动、风险和冒险。组织资源需要再分配，例如指定首席信息官、首席创新官等来领导信息化过程。公司应该考虑和形成信息技术公司伙伴。当然，需要确保项目具有相应预算来实施新技术示范项目。

对行业机构和政策制订者而言，应该投资和创建激励措施。他们应该起到帮助者角色，例如，和承包商、业主和信息技术公司一起制订新的技术的标准，建立示范项目，以及宣传成功故事。他们应该建立基金，奖励，或者补贴业主或承包商以使用数字化解决方案，帮助进行新员工培训或者教育。他们应该鼓励应用新技术，例如在公共项目中采用5DBIM技术，使用预制化构件等。在投资方面，一些行业机构建立风险资本基金来帮助初创企业对接开发商和承包商。

其他行业的经验告诉我们，首先采取行动的企业会建立持续的竞争优势，在建筑业同样如此。在下一个世纪，这些明天的赢者会成为技术创新和数字化的领先者。抵抗变革不再是未来的一个选项。(同济大学复杂工程管理研究院李永奎编译)