智能建造核心产业地位分类及发展建议
1 引 言
当前,建筑业面临的材料浪费、环境污染、人力成本攀升等问题日益严峻,以材料浪费、环境污染、劳动密集等粗放型发展为典型特征的传统建筑业正在面临严峻的挑战。在此形势下,整个行业迫切需要进行转型升级。除装配式建筑、绿色建筑等有益尝试外,以工业化、智能化、信息化为抓手的“智能建造”已成为建筑业未来的发展方向。2020年7月,住建部等13部门发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(建市〔2020〕60号),将智能建造提到了新的战略高度,引起社会的广泛关注。智能建造是一个系统工程,智能建造的整个产业链较长,且产业结构发展不均衡,产业与科技融合发展和整体升级缺乏系统性,缺少相应的产业体系顶层规划进行指导。
目前,智能建造概念才刚刚提出,亟需从全局视角进行产业体系的顶层设计,对智能建造产业体系进行清晰界定,只有明确智能建造包含的具体产业,以及各产业的发展顺序,才能进一步制定详细的战略规划。然而,现有研究鲜有涉及。因此,本文以智能建造核心产业为对象,以产业评级、归类为目的,旨在回答以下问题:要推进智能建造发展,应该优先发展哪些产业,在国家推进智能建造的过程中应怎样针对性地扶持相关产业。
2 智能建造核心产业及评价指标
2.1 智能建造核心产业
智能建造核心产业是指在众多相关产业中与智能建造发展具有较紧密联系的产业。根据国家文件《国民经济行业分类》(GBT4754-2017)中划分的1380个国民经济产业和《新产业新业态新商业模式统计分类(2018)》中353个三新产业,依次按设计、生产、施工、运营和信息五个阶段按缺位原则进行筛选,最终确定出21个智能建造核心产业(筛选过程略):
智能消费设备制造、工程技术与设计服务、砼结构构件制造、其他通用设备制造业、采矿、冶金、建筑专用设备制造、住宅房屋建筑、安全保护服务、工程和技术研究和试验发展、家用电力器具制造、通信设备制造、非专业视听设备制造、物业管理、互联网平台、互联网安全服务、互联网数据服务、其他互联网服务、软件开发、信息系统集成和物联网技术服务、运行维护服务、信息处理和存储支持服务、以及信息技术咨询服务。
以此为基础对以上产业进行评价和归类。
2.2 核心产业地位评价指标
基于产业经济学中的产业地位分类法,将智能建造核心产业划分为四类:
(1)在建筑产业结构中发展良好,对智能建造生态产生较多组织和推动作用的主导产业;
(2)具有知识密集、资源消耗少等特征、成长潜力较大、对建筑业智能化转型升级有极大作用的战略产业;
(3)当下发展不够成熟,但在下一个发展时点是建筑业亟需,并会对智能建造转型带来本质变化的培育产业;
(4)以及自身发展较为成熟,没有被成体系地纳入智能建造范畴,但能使产业结构更加完善的配套产业。
对比发现四类产业的内涵差别主要体现在两方面,一是产业自身发展的现状,二是产业发展的未来前景。因此,本文从这两个角度出发设计评价指标:在产业发展现状方面,既要评价产业自身发展是否成熟,又要评价该产业是否在建筑领域得到良好的发展;在产业发展潜力方面,主要评价该产业的发展能够对建筑业转型升级起到的帮助作用,并定性评估将该产业纳入智能建造发展体系的必要性。最终确定的评价指标体系见表1。
根据筛选出的核心产业和四个评价指标,设计了专家问卷,并将问卷拆分成建筑类产业问卷和信息类产业问卷两部分(建筑类产业主要包含建筑业、相关设备制造业和工程技术研发等产业,信息类产业指代初步具备互联网与建筑业融合特征的信息化产业,详见表2),邀请各自领域内的专家从以上四个维度按1~5分进行打分,每个指标取评分均值作为最终得分。分值越高表示该指标越重要。
3 智能建造核心产业评价
邀请建设领域(如设计企业、建设单位、施工企业、工程咨询企业等)和互联网领域(如建筑互联网公司、建筑大数据公司等)的各10位专家分别对建筑类和信息类核心产业进行打分,总计收回20份有效问卷,收集评价结果后计算各个指标的平均值,结果见表2。
从得分结果来看:
(1)大部分产业在四个指标上的得分差异明显,表明智能建造核心产业普遍发展不均衡,具体表现为具备较高潜力的产业自身发展不足,而自身发展较好且潜力较高的产业与建筑业的融合不够深入。
(2)整体对比建筑类和信息类两类产业,发现建筑类产业的成熟度和应用度普遍略高于信息类产业,表明以新一代智能设备为代表的建筑装备已经在建筑领域得到了一定程度的应用和普及,但以数据服务、技术服务为代表的新兴信息化产业与建筑业的融合还远远不够;在必要性和潜力方面,信息类产业更具优势,说明相比于智能设备更新给建筑业带来一定程度上劳动者双手的解放、生产效率的提升,专家们更寄希望于信息化技术和理念给建筑业带来革命性的转型升级。
(3)在产业成熟度维度,建筑类产业整体高于信息类产业。建筑类产业中除其他通用设备制造业和工程技术研究和试验发展业外,成熟度分值均超过3分,而信息类产业中成熟度得分超过3分的仅有软件开发产业和运行维护服务产业。从现实情况来看,传统建筑业即使利润率有所下降,也仍然是我国国民经济的支柱产业;相比于3555亿人民币的装配式建筑总产值(2017年),2018年建筑软件市场规模约为200亿元,依托于新技术研发的互联网平台、安全服务等相关产业产值则更低,如我国智慧工地行业2018年市场规模为99.1亿元、区块链产业规模约不足8亿元。
(4)在建筑领域的应用度维度,智能机械设备制造、智慧物业、智慧家居和数据分析等产业表现都不太乐观。具体而言,智能机械设备以建筑机器人为例,2018年建筑机器人全球市场规模仅为2.44亿美元,我国有个别企业进行尝试但尚未有实质性进展;2019年我国智慧社区市场规模突破5000亿,智慧家居市场规模也达到了近2000亿元,但代表企业仍以互联网公司和传统家具制造企业为主,在产业链上与建筑业仍然是独立状态,尚未形成紧密联系;对于数据分析相关产业而言,数据采集、数据存储、大数据产业均已经占据稳定的市场且技术上已经较为成熟,但在建筑领域,劳务、物料、质量、安全、成本等方面管理上的应用仍不够深入,建筑数据服务公司也少之又少。
(5)在产业纳入智能建造核心生态的必要性维度,由于本研究是以筛选出的智能建造核心产业为基础进行评价,专家对于所有产业的必要性评价都不低于3.5分。且根据专家意见,最有必要纳入智能建造核心生态圈的产业首先有代表建造过程的工程技术与设计服务业和住宅房屋建筑业,是智能建造转型的主体;其次是以砼结构构件制造业为代表的装配式建造相关产业和以软件开发、通信设备制造业为代表的建筑信息化相关产业,以及代表着新一代智能技术研发的互联网数据服务、安全服务、信息系统集成等产业;必要性相对较低的产业集中在运维阶段,如家用电力器具制造业,和互联网配套的运行维护服务、信息技术咨询服务等产业。可见从发展必要性来看,智能建造的发展有三个核心,分别是智能化转型升级的主体、新型的建造方式、以及新技术的信息化赋能。
(6)在产业助力建筑业转型升级的潜力维度,除去建筑业自身,潜力最突出的三类产业是砼结构构件制造、软件开发产业和信息系统集成与物联网技术服务产业,表明社会对装配式建筑与智能建造融合发展的一致认可。总体上,潜力较高的主要是技术研发的上游产业,这是因为互联网平台、互联网数据服务、信息处理和存储技术服务等产业为新一代信息技术的发展提供了底层技术支撑,建筑专用设备、通信设备、非专业视听设备制造等产业则提供了物质支撑;潜力最低的产业集中在运维阶段,包括对建筑实体的管理运维和对信息系统的维护服务,处于建筑产业链的下游。
4 智能建造核心产业地位分类
主导产业对智能建造产业体系的发展具有带动作用,其自身发展总体情况较好,应用潜力较高。通过识别其他三类产业与主导产业在各指标上的差别,得到智能建造核心产业的归类标准。战略产业与主导产业相比,成熟度和应用度都较低,但应用潜力更高,是智能建造产业发展的战略方向;培育产业相比于主导产业,成熟度和应用度较低,但由于发展限制目前在应用潜力上低于战略产业和主导产业,因此不是当下最首要的着力点;配套产业发展情况与主导产业发展现状相似,但应用潜力低于主导产业,起到完善智能建造的产业体系的作用。综上所述,产业归类与评价指标的基本对应关系如表3所示。根据四类产业的特征,以各指标平均状态作为参照(四个指标平均值分别为3.14、2.71、3.98、3.91),确定各产业的分类归属,见图1。
(1)主导产业包含5个产业:
工程技术与设计服务、砼结构构件制造、住宅房屋建筑、安全保护服务和软件开发。这5个子产业分别对应于建筑业自身、装配式建造和信息化软件开发产业,代表着取得显著成就的建筑工业化和建筑信息化。在走向实现“智慧化”的智能建造过程中,必然要依靠工业化和信息化的成果基础和持续带动作用。
(2)战略产业包含3个产业:
互联网数据服务、信息系统集成和物联网技术服务、以及信息处理和存储支持服务。战略产业以信息化、技术驱动为特征,贯穿于建筑各生产环节。由战略产业包含内容可知,当下智能建造有两个突破点:一是对建筑过程全生命周期产生的海量数据的收集和分析处理;二是构建以物联网为代表的多项智能技术集成的信息系统,从而做到实时感知、实时分析和精准决策。
(3)培育产业包含6个产业:
其他通用设备制造业、工程和技术研究和试验发展、互联网平台、互联网安全服务、其他互联网服务和信息技术咨询服务。这些产业虽然已经取得了一定程度的发展,但相较于其潜力,目前对建筑业产能提升的作用还不够大,其巨大的发展前景依赖于战略产业的成熟,在战略产业较为成熟的下一个发展时点,培育产业将会给建筑业带来本质上的转变,也会带来新的利润增长点。
(4)配套产业包含7个产业:
智能消费设备制造、采矿、冶金、建筑专用设备制造、家用电力器具制造、通信设备制造、非专业视听设备制造、物业管理和运行维护服务。这些产业对智能建造发展的直接推动作用较小,但能为其提供基础,是其核心生态体系中不可分割的一部分。
5 智能建造核心产业发展建议
通过以上的分析和归类,可以发现虽然四类产业发展现状和未来前景都不同,但它们共同组成了智能建造核心产业体系,各自发挥着不同的作用。其中主导产业发挥带头作用,其自身发展较好且对建筑业转型升级作用明显,能够推动智能建造整体向前发展;战略产业指引了发展的战略方向,是建筑业信息化赋能的重要突破点;培育产业虽然当下还不够成熟,或尚未发挥全部潜力,但待时机成熟能给建筑业带来巨大转变,是下一个时点的重要发展对象;配套产业对智能建造生态圈起到支撑和补充的作用,这类产业的转型升级给建筑业本身带来的直接提升作用较小,但需要在制定战略规划时一并考虑。在智能建造发展过程中,这四类产业应融合发力,才能共建智能建造生态体系,使其逐步走向成熟。基于此,研究提出以下建议:
5.1 新技术赋能助力主导产业优先转型
主导产业是智能建造发展的转型主体和核心动力,经过了建筑工业化和建筑信息化的发展,智能建造主导产业具备了较为坚实的发展基础,在转型升级实践上具有先导作用。智能建造的诸多内涵和应用场景都能依托于主导产业得到一定的体现。为了继续发挥主导产业的产业优势,在智能建造发展规划中需要助力该类产业优先转型升级,关键举措是新技术赋能。为此,应向设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化和管理信息化发展;通过将云计算、人工智能、物联网等新一代信息技术融入设计、生产、施工、运维的全过程,如人工智能辅助设计、自动的装配化施工、智慧家居等应用场景,推动智能建造的实践和落地应用,以示范应用探索合适的发展路径,打造可复制的成功案例,从而推广成熟技术,带动智能建造的全方位发展。
5.2 新要素融入实现战略产业技术引领
战略产业既指引了智能建造的发展方向,也起到技术引领的作用。通过产业分析可得战略产业有两个关键词:数据和集成。“数据”指明了在智能建造发展中要注重对建造过程产生的数据的系统性采集和分析,同时利用多方数据辅助决策;“集成”有两层含义,第一层含义是指打通技术之间的壁垒,实现技术之间的统一性和联通性,降低技术之间的独立性;第二层含义指弱化单一技术的概念,通过多技术的整合集成形成系统平台,以解决复杂的现实问题。该类产业的发展规划要面向打造建筑业互联网平台,推动建筑业数字化转型,打通上下游产业链,实现协同发展的目的;同时为了加强技术攻关,需要营造良好的创新环境,积极构建以企业为主体,政府主导、学研输出、金融杠杆为一体的“政产学研金”创新体系;打造资源共享、融合创新的战略产业生态;也要从现有优势产业中发掘机会,加强与其他地区或境外的联系,引入并培育新产业。
5.3 务实性实践扶持培育产业厚积薄发
培育产业在产业评价中没有体现出较强的优势,是因为该类产业的潜力体现需要以主导产业的转型和战略产业的技术扩散为基础,例如没有建造方式的本质改变,3D打印机或工业机器人所能带来的效益就十分有限;没有集成化信息系统的相对成熟,互联网安全、信息技术咨询等产业在建筑领域的重要性也得不到充分体现。因此在智能建造发展规划中,对该类产业不应通过简单的经济效益来考核,而应坚持政府主导、市场引导,避免该类产业在建筑业的市场淘汰。通过务实性的实践巩固产业基础,如继续加强3D打印和工业机器人产业在制造业的应用和普及,同时制定相应政策鼓励培育产业积极探索、稳步发展,在建造方式和管理方式转型升级初具成果的下一个时点,培育产业才会厚积薄发,给建筑业带来新的本质变化和发展机会。
5.4 集群式发展加固配套产业底层支撑
配套产业在智能建造体系中有两种作用,一是提供相应设备和器械,二是提供运维管理服务。而单一的产品或个别的企业难以实现规模经济,成本限制或产品标准不一等问题都会制约配套产业的影响力,因此该类产业的发展策略为集群式发展,建立整合资源的良性机制,对技术资源、物质资源进行深度挖掘和创新性整合,按照产品-企业-企业集群-产业链的聚集过程,通过产业之间的资源互通、技术互补形成规模效益;其次强化集群内部的专业化分工,建立起完整稳定的供应链和产业链,避免发展混乱。打造坚实稳定的物质基础,才能真正对智能建造产业体系的上游(产品供应)和下游(运维管理)形成补充和支撑作用。
6 结 语
本文在智能建造核心产业识别的基础上,将核心产业划分为主导产业、战略产业、培育产业和配套产业四种类型,认为在智能建造发展的顶层设计上,要明确四类产业的地位和发展顺序。需要通过如物联网、云计算等新一代信息技术叠加,助力主导产业的优先转型升级;建立完善的创新体系,吸引新要素以推动战略产业的发展,尤其是注重在建筑产业科技攻关上的投入;以解决实际问题为导向,鼓励培育产业的探索式发展,待战略产业发展较为成熟后才能厚积薄发;最后通过集群式发展使配套产业形成规模经济,为智能建造发展提供坚实的基础。
本文建立了有重点有层次的智能建造产业发展体系,为相关部门制定顶层发展战略提供了参考,但更为详细的发展计划需要依托于对各产业的深入调查,有待进一步研究。
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