近日，香港JR设计在《想象建筑业数字化未来》(2016.6)，认为建筑业需要变革，并认为瓦解的时机已经成熟。以下是文章主要观点。

Lately, HK JR Deisgn in the article Imagining Construction’s Digital Future(2016.6) thinks that architecure business needs revolution, and it's time for it to collapse. The followings are the main points of this article.

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（见图1所示），自20世纪九十年代以来建筑业生产效率实际在下降（见图2所示），承包商的利润率一直相对较低并且不稳定。

Time for architeture business to collapse. The process of each big projects is over 20%, and the supper investment is over 80% (see Figure 1). In fact, the productivity has been going down since 1990s (see Figure 2). The profits of contractors are relatively low and unstable.

图1 项目超投资和进度情况

Figure 1 Over Investments and Processes of Projects 

图2 建筑业生产效率变化（德国和英国）

Figure 2 Productivity Change of Architecture Business (Germany and Britain)

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（见图3）。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。

But, it's always slow in applying techniques and innovating management in architecure business. There are never new digital techniques, even when the long-term rewards are big (see Figure 3). The research expenditure is much lower than other business, and the investment is less than 1% of the income.

图3 建筑业及其他行业的信息技术应用对比

Figure 3 Contrast between Architecture Business and Others

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。

香港JR设计估计到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。

It's considered in a transitional way that architecture business must be improved in a gradual model, because many people think a project is only for one time, and unlikely to adopt new concepts massively, which makes it not real in face of new techniques. 

瓦解建筑业：五大理念

For Collapsing Archeture Business: Five Concepts

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，具体见图4。

The five concepts are not far, but they are reall innovations and practices. And they need work together for bigger influences. See Figure 4.

图4 工程项目变革的五大趋势

Figure 4 Five Trends for Project Revolution

之一，高清晰度测量和定位技术

First, higher- definition surveying and geolocation 

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。

The critical reasons for project delay and over budget are unpredictable geological problems. New techniques can improve the accuracy and speed by a technical concentration of high- resolution image, 3D scanning, GIS and UAV, etc.

图5 现场勘查和测量技术应用

Figure 5 Technology Application of Site Surveys and Measurements

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。

For the low cost, it is easy to get modern technologies now. A laser lidar and a GPS are about 10, 000 dollars; the high- resolution cameras are smaller and smaller, and lighter and lighter; UAVS for manufactures are faster and faster, and cheaper and cheaper.  

之二，下一代5D建筑信息模型（BIM）

Second, 5D BIM of Next Generation

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。

5D BIM of next generation could provide any project with 5D information of real objects and functional characters, which means except the design parameters of 3D spaces, there are also the cost and processes of projects. Meanwhile, some details are included, like geometrical structures, specifications, beauty, thermal functions and acoustics.

图6 数字化解决方案

Figure 6 Digital Solutions

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。

A research shows that 75% of the enterprises who have adopted BIM acknowledge that BIM has brought them positive rewards, including shorter project cycles, saving of paper and material cost, etc. If it can be furtherly intergrated with AR, the value of 5D BIM would be much bigger.

之三，数字化协同和移动技术

Third, Digitalization and Mobility Technologies

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。

Digital management means the transfer from paper to online, realtime information share, to make sure the transparent, systhesis, intime trace and risk appraisal. One bad performance of this business is that it still relies on paper management, lack of digitalization.Business owners and contractors have started using digital synthesis and site mobility solutions. See figure 7.

图7 协同解决方案

Figure 7 Synthesized Solutions

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。

A digital process can reduce 20 hours for management, and 75% of the time for making reports each week, and the speed of transmitting files can be fastened by 90%. The same effect produced by staff mobility solutions. Low- cost mobility has become a "mobility prior" new generation based on the APP of cloud. So even the staff are in a far- remote site, the information can also be updated.  

图8 5DBIM技术

Figure 8 5D BIM Technology

之四：物联网和高级分析技术

Fourth: Internet of Things and High- Level Analysis Technologies 

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。

On the site, internet of things can connect architecture machines, equipments, materials, and even the models can be connect to the central plate to get critical parameters. The frequently used proximal communicating technology is RFID which is widely used in logistics, retails and manufactures for collecting the refined products, sites, time and trade data. The cost of RFID equipments, including scanners, receivers and tags are decreasing all the way.

Except the internet of things, high- level analysis technology is also critical.High- Level analysis technology can save lots of time and capital by absorbing the sensor data of the site, the data of processes and the data of labors and mobile facilities.  

之五：不过时的设计和施工技术

Fifth: Designs and Construction Technologies Never Out of Date

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。

New construction materials, like self- repair concrete, aerogel and nano, and innovative construction methods, like 3D printing and modular assembly, can lower the cost and fasten the speed, and meanwhile improve the quality and safety.