建筑企业数字化转型的途径

景 万，李思琦

(1.中国建筑业协会，北京 100083； 2.中建协兴国际工程咨询有限公司，北京 100083)

0 引言

数据资源是继土地、劳动力、资本、技术后的第五大生产要素。数字化转型(digital transformation)是建立在数字化转换(digitization)、数字化升级(digitalization)基础上的高层次转型[1]，以大数据为生产资料，以云计算、人工智能为第一生产力，以互联网、物联网、区块链为新型生产关系，以软件定义为新型生产方式。通过梳理、整合、重构传统产业业务流程，将生产要素、管理流程、建造技术、决策机制、检测结果等数字化，基于数字化数据形成算法，用算法优化和提升资源配置效率，进而加速产业创新与转型，构建企业竞争优势。

“十四五”规划强调数字经济是推动经济发展的重要手段，以促使我国经济全面进入数字化转型阶段，使传统生产关系和生产元素按最优原则(社会需求、经济现状、发展规划)重新排列组合，进而得到最大化利用，让生产关系和生产元素能产生更高效的生产力价值，构筑起我国经济未来高速发展的坚定基石。而企业作为市场经济的微观主体，其数字化建设将直接决定数字经济的发展。

为推动数字经济健康发展，近几年国家先后发布一系列政策。如2017年“十三五”规划中正式将“数字中国”上升为国家战略；2021年“十四五”规划中指出要加快数字化发展，建设数字中国，集中打造数字经济新优势，加快数字社会建设步伐，营造开放、健康、安全的数字生态；2022年国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》[2]中明确了“十四五”时期推动数字经济健康发展的指导思想、基本原则、发展目标、重点任务和保障措施；2022年，习近平总书记在《不断做强做优做大我国数字经济》[3]中强调：发展数字经济意义重大，有利于推动构建新发展格局；有利于推动建设现代化经济体系；有利于推动构筑国家竞争新优势。2020年全球数字经济规模排名前十的国家如图1所示[4]，2020年欧洲、亚洲、美洲、大洋洲、非洲数字经济规模占GDP比重分别为40.9%，34.8%，58.6%，19.6%，19.1%[4]。

图1 2020年全球数字经济规模排名前十国家(单位：亿美元)

传统产业管理模式升级改造通常是将人脑、手工、机械工作向机械化+自动化+IT化转化，需经系统集成三者才能协同发挥作用，本质上是手工向自动化转化的过程。而数字化转型是把自动化+信息化+数据化3个维度打通，通过将数据和业务一体化，业务产生数据，数据反过来指导业务，即数据+算法，可有效提升资源配置能力、决策效率及质量。数字化转型是系统工程，包括思维变革、战略调整、流程再造、技术创新、管理协同等，无论在思维方式、生产方式、组织方式，还是供需关系、驱动模式、盈利模式等方面的内涵均与传统产业有本质区别，二者对比如表1所示。

表1 传统产业与数字化转型对比

1 我国建筑业数字化转型现状

建筑业作为国民经济支柱产业，通过30多年的快速发展，在设计水平、建造能力、技术装备、机械化程度、标准体系建设、信息化等方面均有了长足进步，在推动我国经济社会发展过程中持续发挥重要作用。但长期困扰、制约建筑业可持续、高质量发展的一系列问题，还没有得到很好解决，原因如下：①建筑业大而不强、小而不专 企业盈利能力偏低，同质化竞争，市场环境有待完善；②价值链断裂 业主、设计、施工、材料设备供应商、分包单位、运维各方协同性差，无统一的数据接口，导致产业链数据被割裂，不能形成结构化数据，基本处于断链状态；③供应链脱节 虽然一部分企业建立集采平台，能在一定程度上降低采购成本，提升材料、设备品质和盈利能力，但与材料设备供应商、分包单位间没有形成良性的协同、共赢机制，需进一步优化供应链生态环境；④建筑企业的思维模式、认知能力、技术装备、人员素质、建造水平等距离支撑建筑业高质量发展，实现“双碳”目标还有一定差距。

2021年《建筑业企业信息化应用分析(数字化转型白皮书)》[5]中表明，有超过70%的建筑企业建立ERP、综合项目管理与生产管理、现场项目管理与数字工地、财务资金与税务管理、人力资源管理、行政管理与协同办公的信息化系统，其中综合项目管理与生产管理应用较普遍，调查企业中应用率高达88.9%，而在市场与客户管理、供应链与电子商务、商务管理、商业智能与决策支持上的信息化应用较弱，均低于50%。

“十四五”时期是我国新发展阶段的开局起步期，是实施城市更新行动、推进新型城镇化建设的机遇期，也是加快建筑业转型发展的关键期。一方面，建筑市场作为我国超大规模市场的重要组成部分，是构建新发展格局的重要阵地，在与先进制造业、新一代信息技术深度融合发展方面具有巨大潜力和发展空间。另一方面，我国城市发展由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重，人民群众对住房要求从有没有转向追求好不好，为建筑业提供转型发展机遇。建筑业迫切需要树立新发展思路，有机结合扩大内需与转变发展方式，同步推进，从追求高速增长转向追求高质量发展，从“量”的扩张转向“质”的提升，走出内涵集约式发展新路。住房和城乡建设部《“十四五”建筑业发展规划》[6]提出，到2035年，建筑业发展质量和效益大幅提升，将全面实现建筑工业化，建筑品质显著提升，企业创新能力大幅提高，高素质人才队伍全面建立，产业整体优势明显增强，“中国建造”核心竞争力世界领先，迈入智能建造世界强国行列，全面服务社会主义现代化强国建设。

2 建筑企业数字化转型途径

针对当前建筑产业供应链、价值链、建造水平、数字交付等存在的问题，结合数字化转型内涵，以建筑业数字化转型理论为基础，以信息技术为支撑，通过构建供应链生态系统，实现行业数据共享；通过数字交付，打通建筑产业价值链掣肘环节；通过编制、推广、应用数字建造经典工艺，引导建筑企业高质量发展。

2.1 构建建筑业供应链生态系统

供应链以用户需求为导向，由核心企业组织实施，通过对整个供应链系统进行计划、协调、操作、控制和优化等活动与过程协同，形成原材料→部品部件→半成品→销售→客户的物资、商业、信息、资金流通网链结构。

建筑业供应链是以信息技术为支撑，以建设单位(使用单位或业主)需求为导向，以总承包单位(EPC或施工单位)为核心企业，按照设计意图，组织原材料及设备供应商、分包单位(专业分包、劳务分包)、检测检验单位、软硬件供应商、银行证券等金融机构与运维单位组成的网链系统。建筑业供应链流程如图2所示。

图2 建筑业供应链流程

目前建筑企业供应链已取得一定发展，主要有以下形式。

2.1.1分散采购

按项目法管理施工时，项目作为独立核实单位，多数建筑企业物资采购由项目部独立完成，主要存在以下问题：①采购、供应、销售、结算、支付等流程缺乏系统化，协同性较差，导致速度慢、效率低，难以做到实时查询和追溯；②采购规模小、议价能力弱，通常难以获得较好的价格，导致采购成本偏高，自身盈利能力不足；③材料质量不佳，供应方为追求低价中标，以次充好，导致工程质量问题时有发生；④缺少对建筑材料供应方财务状况、信用级别、产品质量、售后服务等维度的评价数据，信息不对称导致服务质量和纠纷增多；⑤资金周转效率低，由于缺乏相应信用数据，从第三方融资到资金支付材料款较困难。

2.1.2集中采购

为整合企业内部资源，发挥集采在数量、供应商遴选、品质保证、规范操作、资金周转、信息开发、风险管理等方面的优势，行业内一部分企业，特别是央企和地方国有企业均搭建了自己的供应链招采平台，如表2所示。

表2 部分建筑企业供应链招采平台

通过招采平台，大部分企业通过“以量换价”的方式有效降低采购成本，规范采购流程，降低诉讼风险，提高资金周转效率，收集材料价格信息，提升员工工作效率，增加经济效益，实现供应链局部可见、描述性和预测性分析。但多数情况下，企业构建的招采平台在推广之初依赖行政命令推进，服务对象仅限于企业内部，服务范围有限。同时，由于构建的供应链通常以企业为中心，缺乏统筹规划和统一标准，往往出现信息孤岛、重复建造、服务内容单一、服务质量良莠不齐等问题。

2.1.3建筑业供应链整合

目前，多数建筑企业的供应链平台可实现招投标流程电子化，即通过平台完成物资采购、设备租赁、服务分包的招标、履约、结算、支付等流程，主要形式为一个需求方对应一个供给方。在互联网共享经济时代，价值创造不再是单个企业主导的单维度静态过程，而是多维度、动态化的共创过程[7]。因此需进一步整合现有供应链平台功能，为产业链企业提供公开、透明、高效的交流渠道，各参与主体通过信息共享与需求共享共创价值，以获得供应链的持续性竞争优势。整合方式主要从以下方面考虑：①打造B2B建材商城 通过链接海量优质建材、设备供应商和终端工程项目客户，从多端应用、数字化供应商管理、场景化采购、智能化采购等方面帮助上、下游企业提升采购效率、降低成本。②企业团购 由平台或核心采购企业了解、统计及整合采购需求，进行集中采购，通过跨地区、跨企业的联合采购，达到以量换价、以量换质的目的，中小企业可增加企业谈判话语权，降低采购成本。③供应商合作 在传统供应链平台中，供应商在应对需求方响应速度及个性化需求时，难以在短期内做出调整，其生产能力、库存和成本面临极大压力。供应商可通过信息共享与需求共享进行合作，降低生产成本，提升供应链弹性和抗风险能力。④打造精益化供应链 建立由核心企业(总承包企业)为主导并统领的精益化供应链，供应链企业间互为战略联盟，建立长期稳定、相互依赖、互惠互利的合作关系，开展深入合作、优势互补。建筑企业可借鉴丰田供应链管理经验，丰田不是一味地压榨供应商利润空间，而是在整个生产流程中，和供应链上的企业开展技术、管理、质量等方面的协作，共同寻找成本削减机会，从协作中获利。⑤供应链金融 是颠覆传统融资模式的创新型金融产品[8]。从理论层面上看，供应链金融可利用供应链平台企业交易背景与交易数据，降低企业融资过程中的信息不对称程度，驱动商业银行授信用信方式变革。从实践层面，通过在招标履约过程中提供的投标保函、履约保函、保理融资等金融产品，及在结算支付过程中提供的应收账款融资、预付账款融资、存货融资和战略关系融资等，可有效缓解供应链上、下游企业的融资约束。

2.1.4建筑业供应链生态系统

建筑业供应链生态系统以客户和行业生态系统为中心，总承包企业作为供应链核心企业，按照业主需求和设计意图，以信息技术为支撑，以绿色建造、科技创新为抓手，以新型建造方式和先进的施工技术为手段，组织投资方、金融机构、勘察设计单位、材料设备供应商、总承包、分包、劳务、物业、业主和软硬件提供商等相关方，共同构建建筑业供应链生态系统，相关方实现信息共享、知识共享、利益共享、风险共担的双赢战略伙伴关系，企业盈利模式由传统规模经济转变为范围经济。英国著名供应链管理专家克里斯多夫指出：21世纪的竞争不再是企业间的竞争，而是供应链间的竞争；供应链中各成员利益是由供应链上各节点企业自身与其他成员共同作用的结果，供应链管理使松散的独立企业运作转移到供应链的整体协调运作上，从而提高合作效率。

综合上述分析，构建建筑业供应链发展历程如下：①分散采购 项目部自行分散采购，资源分散，供需信息不对称；采购价格、货物质量、供货时间、服务质量、工作效率、库存、资金周转等方面没能形成良性协同机制。②集中采购 以企业为中心，构建企业或联盟集采平台，提高员工工作效率；数字化技术局部优化供应链；增加业务收入、改善客户体验；无商业模式发生改变；描述性和预测性分析；供应链局部可见；IT和IoT仍然分离。③供应链整合 数字化平台模式创新；初/中级数字化供应链计划；供应链参与者间的信息共享，采用新型数字化虎山公园改造SCK，运营模式和人才需要变革；具有一定的预测分析能力；积累了较多数字资源；B2B商城平台的团购活动；部分人供应接融，IT和OT开始融合。④供应链生态系统 以客户和生态为中心，采用物联网、AI、区块链、控制塔和数字孪生等技术，围绕核心技术开展供应链协同；构建数字化供应链平台生态系统，智能化供应和运营。⑤同步供应链计划 融入循环数字经济，数据收集、整理、挖掘、开发数据资源(造价信息)。融入供应链金融，动态履约、连接客户；可持续激活供应链组织能力。构建循环供应链，具有高级分析能力，可完全由数据进行驱动；能达到智能决策供应链；IT和OT完全融合。

2.2 建筑工程数字化交付

建筑工程数字化交付通常指通过数字化集成平台，将工程项目建造过程中的规划、设计、施工、验收等阶段性数据，以标准格式提交给使用单位和城市档案管理部门，可实现在不同参与主体、不同实施阶段、不同应用需求间的数据互联互通，包括建造过程数据和信息模型一体化。

2.2.1建筑工程数字化交付现状

我国建筑业信息化、数字化转型虽取得一定进展，但大多数企业信息化仅限于某一阶段，如采购系统、人员管理、技术交底、施工过程模拟、安全管理(或智慧工地)、资料管理等，基本属于碎片化、离散型的信息化管理模式，始终未能真正实现建筑工程全生命周期的数字化交付，主要原因如下。

1)建筑信息模型通用性差 由于建筑工程设计、施工、运维等各阶段模型架构、精细度、几何表达精度和信息深度等内容存在差异，不同阶段的参与主体均基于自身工作需求，采用各自的数据格式和编码标准，构建满足自我需求的建筑信息模型，导致建筑信息模型无法通用，造成大量重复劳动和无效产出。

2)建筑信息数据无法互联互通 由于没有采用统一的建模标准，不同阶段参与主体交付定义、内容、深度及交付物等存在较大差异，搭载的数据无法实现互联互通，形成信息孤岛。

3)软件供应商各自为政，数据接口及格式不统一 据不完全统计，目前国内自主开发研制的软件平台不下百种，无论是企业自行研发还是商业开发，均采用自己的数据标准和接口，数据格式不统一，为实现建筑工程信息化，企业需多平台运行，不同平台间的数据不能有效形成互通、交换和共享，增加企业运行和管理成本。

2.2.2建筑工程数字化交付的实现路径

目前建筑工程数字化交付困境最本质的原因是缺乏统一、系统、完整的建筑工程数字化交付标准。GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工应用标准》[9]、GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》[10]等仅对某一阶段的交付内容做出规定，而对贯穿整个建筑工程全生命周期，实现交付物的系统流转等规定较欠缺。

建筑工程数字化交付标准应涵盖设计、施工、运营各阶段，除规定建模规则、编码规则、数据格式、传递规则等通用性标准外，还应在各阶段的交付内容中对模型、工作内容、交付物精度和深度、数据格式、流转应用等提出明确要求，以指导不同阶段的数字化交付，形成相对统一的数字信息模型及数据标准，进而推动建筑工程全生命周期数字化交付的实现。

在形成统一交付标准的基础上，还可搭建数字化交付平台。数字化交付平台的建立有助于减少各方试错成本，减少重复建设和数据兼容互通问题。同时，通过数据积累及数字化数据整合，可形成丰富又结构化的数据平台，乃至建筑行业的大数据库，以此利用和分析大数据，创造出更高的数据价值。

近期，住房和城乡建设部印发《“十四五”工程勘察设计行业发展规划》[11]，提出要推动工程勘察设计行业数字化转型，提升发展效能，推进BIM全过程应用。加快提升BIM设计软件性能，重点突破三维图形平台、建模软件、数据管理平台，开发基于BIM，5G、云计算等技术的协同设计应用系统。加快推进BIM正向协同设计，倡导多专业协同、全过程统筹集成设计，优化设计流程，提高设计效率。鼓励企业优化BIM设计组织方式，统一工作界面、模型细度和样板文件，不断丰富、完善BIM构件库资源，逐步推广基于BIM技术的工程项目数字化资产管理和智慧化运维服务。为做好数字化交付提供纲领性、指导性意见，并以此制定如下数字交付路径：①规划、设计阶段 各相关方应贯彻“一模到底”的理念，统一建模流程、编码体系、模型架构、精细度、几何表达精度、信息深度、必要的属性及其计量单位等；各参与方应基于协调一致信息模型协同工作；应用方可基于设计信息创建应用模型；本着够用的原则，根据不同阶段需求构建不同精细度、信息深度的模型；施工图和深化设计阶段交付前应进行冲突检测，并编制冲突检测报告。②施工模拟基于施工图设计模型，增加或细化模型元素；结构深化设计图；外围护及其他建筑构件系统深化设计；机电深化设计；碰撞检查，工作量清单、施工图、施工组织设计文档、施工组织模拟分析报告，工序、资源、平面布置等协调、优化、关联；进度计划和资源配置优化报告；施工工艺模拟；施工模拟分析报告及优化指导文件。③施工阶段 组织落实优化施工设计、施工方案，并补充完善相关元素信息(材料尺寸、时间、工序人员等)和提升模型细度(LOD350,LOD400)；预制加工，进度管理(编制、控制)；预算和成本管理，计划、验收、问题处理、问题分析等质量管理；技术措施、实施方案、过程监控、动态管理、隐患分析和事故处理等安全管理；验收信息、资料信息与模型关联等竣工验收。④交付阶段 竣工验收模型应基于施工模型形成；模型修正、整合和关联；工程变更、建造过程、验收和资料、单位、人员等信息；提交模型前需进行模型合规性检查。

2.3 数字建造

建筑业供应链整合、生态系统构建、数字化交付为建筑业从原材料采购、加工、建造流程、进度、质量安全、预算和成本、竣工验收等信息化、数字化提供理念和思路，但若将材料设备、优秀设计、模拟建造成果转为建筑工程实体，保证实体质量和安全，实现绿色、科技、创新、高质量精益建造，需根据建造流程，按照分部工程整体功能要求、规范标准、深化设计、工艺做法和施工模拟等进行实施。

通常施工单位以专业为单位组织施工，按照主体结构、外围护结构、室内装修、机电设备安装等编制施工方案，专业间缺乏系统性和协同性。为有效解决专业间不协调、不交圈的问题，需按照施工部位进行全专业策划。

1)合理划分施工部位 将建筑工程划分为地基基础、主体结构(钢筋混凝土、钢结构、装配式等)、屋面系统、外围护系统(幕墙、外门窗等)、地上和地下室内装饰装修(房间内、卫生间、公共区、管道井、配电房、机房、车库、医院手术室、ICU病房等)。

2)对划分部位进行整体描述(以砖屋面为例)：①屋面砖品种、规格、颜色、质量，须符合设计要求和有关标准的规定。砖面层与基层须牢固结合，无空鼓。表面分格缝洁净、平整、坚实，图案清晰、光亮光滑、色泽一致，接缝均匀、顺直，板块无裂纹、掉角和掉瓷。②屋面砖铺贴时，宜采用1∶3的干硬性水泥砂浆，砂浆结合层应平整，屋面砖间宜预留8～10mm的缝隙，并用1∶2水泥砂浆勾缝。③屋面砖施工时，宜设置分格缝，分格缝纵、横间距≤6m，分格缝宽度宜为20mm，屋面砖与女儿墙间应预留25mm的缝隙，缝内宜填充聚苯乙烯泡沫塑料，并用密封材料嵌填密实。④水落口和面层排水坡度符合设计要求，不倒泛水，不积水，水落口与面层结合处严密牢固。⑤屋面砖施工排版宜以女儿墙、排水沟、风井、机房、设备基础为节点，保证冲缝镶贴；排水坡度及平面尺寸符合设计要求和施工规范，且边角整齐、线条顺直。⑥施工时，屋面砖环境温度宜≥5℃。⑦为保证排水沟排水顺畅，排水沟纵向坡度≥1%，且应满足设计要求；水落口周边500mm范围内，排水坡度应≥5%。为保证大面效果，瓷砖分格缝与女儿墙分格缝应保持冲缝镶贴。⑧排烟道、排风井周边应设置分格缝，紧挨排烟道及风井位置，设备基础周边预留分格缝，贴砖时需考虑设备基础位置，调整设备基础尺寸，保证整砖冲缝镶贴，屋面设备基础高度统一，做法与其他基础保持一致。⑨出屋面管道根部可采用瓷砖做护角，基础根部应居中布置，出气孔与串边中线冲缝安装。出屋面管道根部要按排版要求施工，保证瓷砖居中、整齐、美观。⑩屋面设置的分格缝需用沥青马蹄脂密封材料嵌填，嵌缝应宽窄一致、线条顺直、不污染屋面砖。

3)规范要求 即与之相关的规范标准要求。以建筑屋面工程为例，主要涉及GB 50210—2018《建筑装饰装修工程质量验收规范》、GB 50327—2001《住宅装饰装修工程施工规范》、JGJ 126—2015《外墙饰面砖工程施工及验收规程》、GB 50222—2017《建筑内部装修设计防火规范》、JGJ 102—2016《玻璃幕墙工程技术规范》、JGJ 113—2015《建筑玻璃应用技术规程》、JGJ 133—2013《金属与石材幕墙工程技术规范》、GB 50209—2010《建筑地面工程施工质量验收规范》、GB 50243—2016《通风与空调工程施工质量验收规范》、GB 50303—2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、GB 50207—2012《屋面工程质量验收规范》、GB 50169—2016《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》等。

4)深化设计及注意事项 通过深化设计图，在原数据设计模型基础上加载相关材料、设备、工艺等信息，在模拟建造过程中解决专业间的碰撞、协同等问题，优化方案。

5)工艺流程 按照深化设计及工艺流程组织开展全专业协同作业，专业间的施工流程、工作内容、成品保护、工序间的交接，应有明确的告知单和交接制度。以屋面砖为例，施工流程为：基层清理→抄测标高、设置控制线→贴灰饼、冲筋→选砖→找规矩、排砖→铺结合层砂浆→屋面砖镶贴→勾缝→养护→嵌缝。

6)BIM模型 根据部位构建全专业BIM模型，在原软件自有族库基础上，按照规范标准、材料设备实际尺寸和工艺做法，逐步构建、补充构件级、零件级族库。将这些族库按照先进的工艺和做法，进行排列组合，形成可复制、可推广、可操作的数字模型，以指导施工。模型范围可以是单独构件，也可以是若干构件的组合。相比单独构件，构件组合可充分体现各专业间的衔接，避免专业不交圈、不协调的问题。以屋面风机安装节点数字案例为例，数字模型如图3所示，通过BIM模型，可直观获取模型构造、做法、尺寸等信息。

图3 屋面风机安装节点案例数字模型

通过不断积累、总结、补充、完善，逐步建立可组合、可拆分的功能型模型体系，可将数字建造技术逐渐向体系化、纵深化推进，促进建筑业向新技术、新业态、新模式发展。

3 结语

基于全球数字化发展趋势及我国数字化发展战略，本文探讨了建筑企业的数字化转型，包含我国建筑业数字化转型现状及数字化转型途径，主要得到以下结论。

1)通过大数据、人工智能、物联网、BIM、区块链和软件定义等多种数字化技术的集成应用，可实现传统建筑业与数字化的有机融合。

2)除融合先进数字化技术外，实现数字化转型还应进行建筑企业的多方面改革，可通过构建建筑业供应链生态系统、采用数字化交付、实行数字建造等途径进行。

3)建筑业数字化转型需进行系统策划，应与供应链上下游企业、工程建设相关方、企业内部等单位构建数据共享、利益共赢的协同推进机制，才能实现真正意义上的数字化。