进入21世纪以来,为了创建新的竞争优势,在提供项目而非产品的建筑企业中,其商业模式与其它服务相结合的情况也逐渐增加,服务的重要性日益凸显,形式也不断演进。工程咨询公司、承包商和供应商在传统项目交付的基础上努力为客户提供一些附加服务或综合解决方案,其范围从设计、测试,到安装、维护项目的全生命周期。这些服务通过子项目、或是咨询、监管、交钥匙工程等不同的交付方式引入到项目中,为建筑企业和客户创造了新价值。建筑企业进行服务化创新,实施服务化战略的目的旨在通过增加新的服务或优化项目生命周期的服务解决方案,以实现企业收入的最大化,帮助建筑企业构建新的可持续竞争优势。

近年来,大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代数字化技术的快速发展,成为建筑企业进行建造、管理和服务模式创新的新动力。国家《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中指出,建筑企业应积极探索“互联网+”形势下管理、生产的新模式,深入研究建筑信息模型(BIM)、物联网等技术的创新应用,创新商业模式,增强核心竞争力,实现跨越式发展。住建部2019年9月《关于完善质量保障体系提升建筑工程品质的指导意见》中指出,要推进BIM、大数据、云计算、物联网等技术在设计、施工、运营维护全过程的集成应用。随着新一代数字化技术的快速普及应用,建筑企业数字化和智能化水平不断提高,数据信息在项目各阶段的联通和共享,使建筑企业能够为客户提供更具吸引力的、渗透项目全生命周期的服务,企业价值创造过程从项目交付阶段逐渐扩展到项目全生命周期。深入探讨建筑企业如何利用新兴数字化技术有效推动项目交付前、项目交付和项目交付后的全生命周期各阶段的服务化创新,以实现新的价值创造,对新时期建筑企业构建新的竞争优势,实现可持续发展至关重要。

建筑企业具有与制造企业明显不同的特征,建筑项目的复杂性、长期性、风险性、定制化等特征使得建筑企业本身就有服务化的要求。由于建筑企业与制造企业在价值传递方式、不确定性程度、与项目开发背景紧密联系、以及不宜标准化等方面的特征不同,服务在建筑企业商业模式中扮演的角色和服务化的价值创造路径也会有所不同(图1)。

从经济角度,建筑企业为客户提供附加服务,可以获得显著的额外收入,并且能够获得比交付的工程项目本身更高的利润率,特别是对于具有较长生命周期的项目。与到工程项目交付就结束的商业模式相比,在项目全生命周期内为客户提供增值服务的商业模式,可以给建筑企业带来更长期、更稳定的收入流。通常,项目生命周期的时间跨度越长,为客户提供服务的需求也越高,从而促进建筑企业的服务化趋势。服务化将价值创造的过程从工程项目的建造阶段延长至工程项目的使用阶段,例如对建筑物投入使用之后的运行状况检测,并且在此基础上提供的维护和保养服务,对于客户都是非常重要的增值服务,客户也因此愿意付出更多的成本,从而使建筑企业获得更长期的收入。

从战略角度分析,建筑企业提供的附加服务很难被竞争对手所模仿和采用,使它们对其它建筑商更具排他性,有助于差异化竞争优势的建立。没有两个完全一样的建筑项目,项目建设背景的特殊性,通常要求为客户提供不同的项目设计、施工和管理服务解决方案。随着社会经济发展水平的提高和建筑技术的不断发展,满足客户个性化、多样化的建筑和住宅需求成为建筑企业共同面对的挑战。通常客户的个性化需求越突出,项目定制化要求越高,越需要为客户提供一些专门特殊的服务。选择新的面向服务的商业模式可以使建筑企业在市场上重新定位,通过提供更广泛的无形服务可以挖掘或创造独特的客户价值,从而在某些领域建立起新的进入障碍。

从市场营销和销售的角度分析,在项目交付后为客户提供服务的重要性也是显而易见的。建筑企业通过提供服务获得的市场和销售方面的机会包括:一是使企业在项目交付后的客户关系的休眠期仍能与客户之间保持紧密联系,从而不至于失去客户。通常客户的信誉度越高,与客户合作的时间越长,建筑企业更愿意为客户提供一些附加服务,这些附加服务又能够反过来促进与客户建立长期稳定的关系;二是提高企业和客户之间的熟悉程度和信任程度,为未来与客户开展新项目或更大型项目的合作做好前期工作;三是为客户提供服务过程中与客户的频繁互动,为建筑企业更早、更深入的识别客户需求,更好地建立起与客户间承诺,提高企业响应客户期望的能力,以更好的实现客户期望目标。

服务可以推动建筑企业的研发学习和创新。建筑项目的高复杂性意味着项目组成非常复杂,通常由多个子系统构成,会涉及多个专业领域的背景知识,需要运用多种不同的设计方法和技术,这就要求建筑企业具有较强的学习创新和持续改进能力。建筑企业在为客户提供服务的过程中会产生大量的客户信息反馈,这些反馈常常会激发企业通过研发学习和技术创新来改进项目设计和建造工艺。服务中获得的经验也有助于项目团队、服务团队和研发团队之间的沟通合作。服务体验还有助于建筑企业开发全新的服务概念和服务产品。与项目技术创新相比,服务创新的成本更低。在服务工作中获得的反馈也有助于建筑企业内部流程,以及为客户服务和双方互动流程的持续改进。此外,服务过程中建立的密切的客户关系也可促进与客户之间的共同学习和创新。

从项目交付效率的角度,建筑企业通过提供服务所建立起的与客户间的密切关系为提升项目交付效率创造了条件。企业可以通过尽早识别客户不断变化的需求信息,并做出相应的调整来提高项目交付效率;为降低项目各阶段出现的风险,需要打通各阶段间的信息数据共享,全生命周期的集成管理服务模式就更加重要,即在项目设计阶段就应考虑到项目实施、和运行维护阶段的要求;早期项目运行诊断,对项目系统操作员的培训服务和系统调试服务可以提高项目收尾阶段的效率;为需求方和其他利益相关方提供增值服务的过程中,可以增进建筑企业与客户等利益相关方的沟通效率;此外,为缺少项目经验的中小规模客户提供项目进度规划和管理方面的服务,可以保证项目进展更加顺畅,使客户和建筑企业双方都能够获益。

数字化技术驱动的项目全生命周期服务化创新可以按照项目阶段,即项目交付前、项目交付及项目交付后分别分析。如图2所示。

项目交付前的设计阶段,建筑企业可以利用可视化数字化技术工具为客户提供项目所有阶段的虚拟现实场景,从而使客户能够更多地参与设计过程,迅速了解设计变更将如何影响最终的项目结果,并使客户更好地认识项目本身的财务和技术风险。如今建筑信息模型技术(BIM)可以为建筑企业提供工程项目的设计、建造和运行中使用的所有建筑元素的虚拟等价对象。由于数字原型具有真实项目所具有的物理和逻辑方面的特征,可以使项目团队在项目实际建造和运行开始之前对其行为进行模拟和了解。建筑领域虚拟可视化设计软件的应用能使设计人员看到项目完整的开发过程,从而最大程度地减少视觉方面的影响和干扰,加快规划的审批。

项目交付前,通过BIM技术同大数据的整合应用,还可以为建造过程提供操作指导服务和能源消耗预测与规划服务。借助数字化三维模型,不仅可以实现设计方案的仿真模拟,结合历史项目的大数据积累,还可实现对相关施工方案虚拟建造过程的动态展现,从虚拟数字化模型中直接导出数据可以用于指导建筑工程设备的自动化操作。此外,一些虚拟设计工具还可以对拟建项目和使用设备的能源消耗行为进行判断和预测,从而帮助企业确定提高采暖系统、空调通风系统以及照明系统能源效率的节能措施和可再生能源解决方案。因此,利用这些虚拟设计工具就可以对能耗节约进行评估并制定项目全生命周期的能源规划。

在项目交付前阶段,还应当就如何监测后续土建施工过程开展研究,这有助于控制项目未来的实施和运行。监测研究工作对于在项目交付后的诊断、维修和维护方面引入更好的服务也至关重要。因此,可以将监测研究服务作为项目交付前的一个子项目来进行。应从将要进行监测的关键要素、结构和系统的角度对土建施工过程展开研究。监测研究服务包括明确要对哪些维度(磨损,变形,沉降等)进行分析监测,明确应该测量和不应该测量的要素。项目监测研究服务还可以提供所适用的传感器等技术的信息,包括怎样在设备中嵌入不同的传感器,能够获得哪种类型的数据,以及如何利用和分析数据等。项目监测研究服务所强调的是项目全生命周期管理的理念,即从建筑物或设施的设计阶段开始,就应考虑其实施阶段和未来运行的情况。

项目交付阶段的服务主要是建筑企业利用数字化技术对项目实施过程进行信息共享。在项目实施期间,产生的信息量和文档量可能是巨大的。关于项目进展的准确信息对所有利益相关者来说都是至关重要的。项目的多方结构意味着项目成功很大程度上取决于项目经理、客户、承包商、设计师等所有相关人员之间充分的信息传递和共享。然而,目前很多情况下客户是无法获得他们项目的实时信息的,尽管这些信息对客户来说至关重要,因为交付延迟、某些阶段的问题、甚至恶劣的天气都可能导致项目的变更,为客户带来重大的计划和财务问题。因此在项目交付阶段,非常重要的是利用数字化技术与客户共享实时信息,最好能够提供有关项目任何时间实际状态的信息,以帮助客户参与项目决策。

通过项目实施过程中的实时监控服务,不仅可以更快地检测和解决项目实施中的问题而最大限度地减少停工时间,而且通过数字化技术收集有关建筑基础设施和设备的远程数据,可以判断其性能并预测其条件和状态,就可以在故障发生之前防止故障出现。目前国内外有各种项目管理软件系统能够帮助实现与客户等所有相关方之间进行实时对话,使客户能够获得所需要的信息或者合同要求的信息。这些软件服务大多数是基于云端的,不仅对客户来说是非常积极的因素,对承包商而言也可以帮助其建立竞争优势。由于项目实施期间不良的沟通协调和信息的不充分及延迟是客户和公共管理部门所要面对的非常严重和普遍的问题,客户和公共管理部门应该积极与提供实时监控服务的企业进行合作。

在项目交付阶段,对特别复杂项目任务的风险监控也可以作为附加服务提供给客户。对某些建筑结构的监控使得能够实时对计算假设进行验证,或者启动实施阶段所需的项目变更。例如,伦敦耗资260亿美元的铁路项目Crossrail工程中,工程师们首次使用传感器和信息系统实时监控和研究挖掘工作对附近建筑物产生的影响。他们利用新的传感技术监测一段30米长的隧道,该路段距一个新车站的挖掘仅几米的距离。这一过程中他们同时综合运用了测量应力的光纤技术,记录运动、振动、湿度和温度的长寿命和低功耗无线传感器技术,以及可以图像形式重构物体形状和位置的摄影测量技术。这些数字化技术提供的信息,对于判断设施的老化情况以及如何更好地维护和保护基础设施非常有用。

在项目交付后阶段,服务化策略的选择包括对能够提供建筑基础设施运行和维护数据的所有零部件进行监控。大多数客户都有关于已交付项目的运行、维护、诊断和维修方面的信息需求。物联网可通过射频识别(RFID)、无线传感器网络(WSN)等技术将无处不在的各种事物进行连接,通过在建筑基础设施中增加嵌入式系统和无线传感器,即可在项目交付后的运行使用阶段,为客户提供实时信息监控。通过监控可以提供建筑基础设施预防性维护、诊断、备件服务,以及其它一些便利性服务。例如,西班牙英德拉公司在参与巴拿马运河扩建项目时采用了不同的技术为运河基础设施的运营和维护提供多项服务,包括入口和安全的综合控制、船舶探测系统、交通控制、船闸控制、火灾探测和疏散系统,以及控制运河船闸的环境传感器网络等。

物联网等新兴数字化技术的普及和应用,使得建筑企业在项目交付后阶段为客户提供建筑设施运行使用过程中的性能优化服务成为可能。随着微电子和ICT领域的技术进步,处理器和电子元器件价格,尺寸、能耗的不断降低,物联网在建筑领域的应用日益普及,使越来越多的建筑项目交付物具有了既能提供常规物理服务又能提供信息服务的混合功能。通过物联网,建筑设施不仅能够从环境中获取信息并与其它物理基础设施进行交互(触发/控制/命令),通过使用互联网协议,还可以促进不同物理设施间的数据信息交换、分析和使用,从而使建筑设施的整体运行变得更加优化和高效,在生态和经济方面的可持续性也更高。物联网等新兴数字化技术不仅能够为决策提供实时信息,还能提高建筑基础设施的附加值,提升其安全性和运行效率,使建筑基础设施的运行能更好的适应周边环境。

通过物联网不仅可以在项目交付阶段通过监测服务早发现结构问题,实时测量腐蚀、沉降和变形,还能在项目交付后的运营阶段提供运输、水网和电网的建筑健康信息智能管理服务,实现建筑健康状况的诊断、诊疗和预见,从而对建筑健康状况进行全方位管理。物联网通过传感器和连接技术的集成将建筑物中的元素转换为智能对象,材料和不同的结构元素将能够提供有关其行为的数据,在此基础上进一步通过云计算和泛在计算技术创建建筑智能环境,最终实现建筑物理世界和数字世界的融合。建筑智能环境具有一定的感知能力,是一个对人有感应和反馈的电子环境,能够提供连续、无间断的可靠连接,建筑设施将根据用户的行为模式、消费习惯和定期活动,以一种无形和期望的方式与用户进行交互,从而为用户提供智能化的高附加值的建筑健康管理服务。

新一代数字化技术驱动了项目全生命周期服务化战略的实施,建筑企业可以在项目交付前、项目交付和项目交付后的运行期间提供新的服务来构建新的竞争优势。在项目全生命周期提供服务的过程中往往会产生大量有价值的信息,尤其是关于项目设计、建造和客户体验方面可供分析的数据信息,建筑企业应积极成为这些数据的管理者并从中获取新的信息。项目全生命周期服务化战略,加上良好的数据信息收集与管理,有助于挖掘建筑企业的潜在竞争优势,具体包括:

(1)对新基础设施建设和运营的所有过程的客观和现实数据信息的掌握和了解,有助于改进提升建筑工程项目的设计、实施、执行、运行和维护的水平。数据分析有助于挖掘归纳基础设施的运行模式,并且帮助识别与这些模式相关的潜在和常见的故障。

(2)建筑企业可以在数据挖掘中获得新知识的基础上,创建新的对客户有用的服务,从而开辟新的市场,为客户创造新的价值主张,如基于基础设施结构健康监测的维修服务或交通管制服务。

(3)项目全生命周期的数据监控与信息收集将基础设施的运行同其设计、建造过程以及周围环境联系起来,这一过程产生的大量信息使建筑企业能够从特定环境下基础设施的实际运行模式中学习经验,并进一步将学习的经验成果推广应用到未来相似环境下新项目的开发中。

(4)建筑企业可以将其所获得的基础设施运行模式和用户行为模式的数据出售给承担类似项目的第三方,以获得一定的收益。

(5)数据管理还能够加强影响项目所有阶段的信息反馈过程,通过反馈过程帮助项目所有阶段获得持续改进。而且,持续的数据管理还有助于识别哪种类型的数据对为客户提供更好的服务是最有用的,从而促进服务绩效提升。

提供附加服务曾被认为是一种对建筑企业价值较小的活动。然而,随着竞争的加剧和新技术的应用,建筑企业应对服务化商业模式进行重新评估。本文中提到的项目交付前、项目交付和项目交付后阶段数字化技术驱动的服务化创新,其范围仍有很大的局限,随着新一代数字化技术的快速发展和普及应用,建筑企业服务化创新的范围势必会不断拓展,建筑企业的服务化趋势也会不断加快。通过数字化技术驱动的服务化创新,建筑企业不仅可以掌握基础设施在建造期间的运行情况,还能够更好地了解其整个生命周期中的运行方式,从而进一步建立起面向不同项目、不同客户和不同环境的数据库,从而使未来实现定制化的项目管理成为可能。建筑企业支持数字化技术的能力,项目中嵌入式软件的应用范围,以及施工流程与设备的创新能力等将是影响建筑企业服务化进程的重要因素。