建筑企业数字化转型经验做法及发展展望
数字化转型指企业将新型数字技术应用于生产、经营过程,实现数据驱动的生产、经营决策。同其他行业相比,建筑业数字化技术的应用程度仍处于偏低水平。麦肯锡全球研究院《想象建筑业数字化未来》报告显示全球行业数字化指数排行中,建筑业数字化应用水平仅高于农业,居倒数第二位。建筑业数字化发展任重而道远。
1 大型企业数字化转型趋势
目前,以国家电网、中国石化等为代表的企业正积极进行数字化转型,其转型过程中呈现的趋势、特点能够为建筑企业的数字化转型提供一定参考:
(1)主营业务系统从ERP模式向微服务模式转变。
国家电网等信息化水平处于领先地位的大型企业,目前正在搭建新一代的企业互联网架构,采用微服务架构来弥补以往高耦合、低并发的传统ERP模式,以“分布式”、“服务化”的互联网思维重构业务系统。
(2)从内部应用向社会化协同转变。
中国石化等企业在完成集团内部主营业务信息系统建设,实现内部流程协同化的基础上,大力开展以电子商务平台为主体的社会化系统建设,力求打通产业链上下游的信息流、业务流与资金流,进而构建社会化大协同的产业链新型生态圈。
(3)从数据中心向混合云部署转变。
随着企业信息系统中业务量的不断扩大,对业务连续性与安全性要求不断提高,当前企业数据中心已经难以满足业务系统的运行需求,万科地产等企业已经开始采用混合云模式,重新布局IT基础设施体系。
(4)从信息管理向知识管理发展。
信息是对人和事的描述,其载体就是数据;数据则是一种客体存在,会随着行业需求的发展而不断扩大、转变。将数据和信息进行挖掘、提炼、研究并分析后,形成的规律总结就是知识。中国石化针对勘探技术进行了研究,并开发了知识管理系统,实现了勘探开发知识共享和知识高效利用。
(5)从企业信息化向信息化企业转变。
自主研发方式已经成为企业信息化建设的主流模式,国家电网、中国石化等企业的信息化队伍已有相当规模,并成为了信息化建设的“主力军”。
对于建筑业数字化发展而言,随着BIM进入互联时代,建筑业从业者将通过“云”来采集从办公室到施工现场的生产、管理数据,实现高效的协同合作、可视化的管理。数字建造、智慧建造将为行业带来颠覆性发展与技术变革。
2 中建五局数字化转型实施路径分析
建筑业信息化分为企业管理信息化和建造业务数字化两个层面,二者一体两面相辅相成。管理信息化为企业经营、决策提供支持;建造数字化为工程项目管理和现场生产提供服务,业务数字化是管理信息化的基础。以往从业者多把数字技术放在科技线条,信息技术放在信息化线条,而未将两者融合起来。企业信息化的重点放在了企业经营管控上,严重忽视了建造业务的数字化。
事实上,企业管理信息化要想实现管理协同和提质增效,首先必须有效解决数据采集和管理协同的问题。缺乏项目级信息化数据支撑,企业级的管理系统同样也难以真正发挥作用;若建造数字化独自繁荣,而没有高效的企业级信息管理体系相匹配,亦会导致横向系统无法贯通。信息化建设需要转变为由上至下规划、由下至上施行的新思路,必须同时把数字化技术与信息化技术有机融合起来形成合力。中建五局的数字化转型采用的就是企业管理信息化和建造业务数字化相结合,数字化转型路径包括管理信息化和建造数字化,以下分别阐释实施路径。
2.1 管理信息化
2.1.1 集团管控
中建五局推进数字化建设工作主要包括两方面:一方面使用传统信息技术,以项目思维围绕合同、成本、资金等经济类的活动做信息化,从上至下地从管理平台向业务应用拓展的信息技术主导;另一方面使用新兴信息技术,以课题思维围绕质量、安全、进度等现场型的活动做数字化,自下而上地从业务应用向管理平台延伸的专业技术主导。集团管理信息化的组织架构如图1所示。
2008年起中建五局逐步将重点集中于标准化、信息化和精细化运作模式,针对开发协同平台、生产技术、财务一体、数控中心等十大运行子系统,联合项目施工管理与投资项目管理两大支撑系统组成局管理信息化集成系统。从2013年起进入了全面应用阶段,各级分支机构及1000多个在建项目实现100%全覆盖。以项目成本管控子系统为例,其架构如图2所示。
2.1.3 业务协同
“基础设施智慧工地建造管理平台”是中建五局企业信息化中智慧工地的主要部分(图7、图8)。平台包含内控管理、生产管控、监测预警、BIM应用等应用模块、电子合同、物资验收、自动计量、资产盘活等19个子系统及61项关键指标组成。结合当前工程实际,覆盖项目设计、施工、运维过程管理,帮助项目建造各环节信息互联互通、数据共享,为企业积累施工数据资产,为各级管理机构提供施工现场管控服务。
2.2 建造数字化
2.2.1 BIM应用
当前很多项目应用BIM技术仍只是停留在图纸深化方面,与现场施工交底、检查验收等施工现场工作联系尚浅。经过中建五局在技术、进度、质量、安全、成本等业务线条进行大量、长期应用实践后发现:BIM模型既是数据信息也是数据载体,需结合大量相关联的软硬件设备,进行深层次整合应用到项目管控的各个线条中去,生产、合约、物资等线条的人员能够使用BIM成果来提高其工作质量和效率,利用BIM模型来提高各种工作质量和效率的深度应用,可视化设计、碰撞检查、分析模拟、设计协同,方能体现其真正价值。
目前,中建五局在BIM设计施工应用上已经可以实现临时照明模拟、光污染模拟、土建偏差复核、预制加工、3D打印构件、3D扫描分析、自动定位放样、可视技术交底、云端便携资料应用。
2.2.2 BIM研发
BIM作为一项新兴技术仍存在诸多问题,且尚未形成系统、成熟的解决方案。为解决实际应用中存在的问题,中建五局在多个专业领域开展了数字建造技术研究工作,立项21个数字化相关的课题(见表2)。其中住建部科技计划2项、中建总公司科技计划5项、湖南省住建厅科技计划2项。
为解决BIM设计、管理过程中“应用门槛高”与“数据流转难”的难题,中建五局自主研发BIMBase(基石)轻量化数据转换引擎(图9),提供文件格式转换、模型二次处理、模型图纸浏览和BIM数据管理能力。开发人员只需专注于业务功能的开发,利用“图纸或模型”打底,基于BIMBase引擎进行生产管理和业务功能扩展,开发自己的BIM应用系统(平台),实现BIM与业务的融合应用。自主研发的BIM族库共享管理平台(图10),是一个社交式的BIM构件分类共享管理平台,目的是解决资源共享、族库数量大、模型质量难以把控等问题,为设计管理人员提供在线BIM构件分类、共享、管理的服务,从而建立一个完善的BIM构件库生态平台。
中建五局BIM模型协同管理平台是基于BIM协同,协同多方单位、多专业人员的BIM模型协同管理系统。以BIM模型为中心,从建模任务管理、建模工具集成、模型成果审查、模型数据管理、模型数字化移交全线等方面,将建模任务与模型管理进行紧密关联,并集成BIMBase,全模型管理环节无需调用任何建模软件,实现任务→建模→成果→任务的闭环管理。同时还有施工BIM云平台、BIM与物联网集成应用VR虚拟样板库、基于BIM的算量软件、多业态智慧运营平台、BIM与智能全站仪集成应用、构建衍生式设计平台等研发课题目前仍处在研发、实施阶段。目的是借助软硬件整合,把BIM模型带入施工现场,逐步实现质量管理数字化、可视化,反向推动质量管理标准化。
3 建筑企业数字化发展展望
本文结合中建五局对于企业数字化转型的探索历程,提出未来大型建筑企业信息化、数字化发展展望。
3.1 信息化框架化繁为简
建筑企业信息化工作主要分为企业经营管理和项目生产管理两个模块,其对应的信息化框架应化繁为简。企业经营管理模块对应着企业原有的OA、NC等企业层级管理平台的数据处理功能,完成公司上下层级的各项管理数据的流转和管理,进一步结合实际业务,打通一系列指令与流程。项目生产管理模块聚焦于项目生产和管理一线,直接服务于项目,因此更应该与项目业务特点相契合,同时结合产业发展中的前沿技术持续迭代更新。
3.2 打造差异化研发能力
软件是信息化、数字化的主要实现手段,建筑业数字化软件的研发、优化离不开高质量的人才队伍。为此,建筑企业应清晰认识建筑行业的优势和短板,建立商用、开源和自研三者相结合的IT供应链,培养工程业务和信息技术融会贯通的复合型人才队伍,保证在软件研发过程中需求、架构更贴合建筑企业自身的实际情况。在自身掌握技术路线与知识产权的情况下,整合专业研发团队和软件外包公司等人力资源,优势互补,构建差异化的研发能力,最大程度保障建筑企业自身利益与产品研发先进性。
3.3 研发自主的核心技术
信息化和数字化的本质是“技术+应用”,但由于现有技术尚难以满足BIM落地的需求,迫使建筑企业自身进行技术研发。然而传统企业要向信息化企业转型,单靠买和租已经难以满足当前的应用需求,需要研发自主的核心技术,开发应用平台、研发底层技术亦是必经之路。
3.4 建设自主可控平台
出于数据安全、实施成本和可持续性等方面考虑,建筑企业应掌握最符合自身业态的平台架构,系统和应用则可伴随业务发展快速迭代,满足业务管控的可持续增长。为一线作业人员提供与项目实施流程一致的管理平台,同时保证企业内外各参与方的协同工作与协作流程,确保项目作业层能够在项目实施过程中对生产数据进行稳定采集,把BIM技术与管理信息化系统有机结合起来,搭建以数字化为核心的管理平台,通过建立统一的数据标准和数据接口,平台自动获取数据和生成数据,减少繁琐的手工录入工作,确保数据的准确性、及时性和完整性。
3.5 构建企业工程大数据
构建企业工程大数据,打通从项目作业层到业务管控层再到决策层的一贯式数据流。工作生产过程中产生的大量文档和数据,尤其在施工领域,日积月累的工作经验逐渐积淀成为个人经验,指导工作中的判断和决策。但随着数字化、智能化的发展,通过将企业工程大数据结构化归档、自动化分类分析,并进一步地可视化展示,最终在项目层级达到商务决策的快速制定、技术方案的快速选择。建立统一的数据仓库对项目所有数据进行保存和管理,对原有分散的数据库抽取、清理并进行系统加工、汇总和整理,将技术人员大脑中隐性知识转化为显性知识并沉淀到知识库中,让数据具有系统性、规律性和可预测性,最终将过去积累的现成的数据转变为可以重复利用的数字资产。
3.6 加速数字化与信息化融合
建筑行业的数字化从最开始的CAD,到BIM技术单点应用,再到现在的互联BIM,在不断演变,数据价值被更深层地挖掘。BIM技术作为承载大部分工程技术和商务参数信息的三维可视化载体,在国家大力推行装配式、EPC的背景下,将成为不可缺少的基础性技术。BIM数据的顺利流转,将成为BIM技术成败的关键。围绕工程总承包精细化管理,利用BIM及相关信息化技术,研发“工程集成管理信息平台”,通过平台将BIM融入生产业务中,贯穿设计、施工、运维全过程,减少数据孤岛及工程施工数据传递的损失,使得各项数据更好地为工程建设服务。施工过程数据通过平台实时、有效采集,经过数据中心分析汇总,保障决策层获得优质的统计数据,为企业及项目提供最优决策依据。通过虚拟流程的应用实现实体流程的管理,最终达到模型管理等价于项目管理的高度。
[2] 董华,夏淼.数字化技术对建筑企业服务化创新的驱动研究[J].建筑经济,2020(10).
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