建筑業(yè)瓦解的時機已經(jīng)成熟，各種大型項目超進度20%以上，超投資更是達到80%以上，自20世紀九十年代以來建筑業(yè)生產(chǎn)效率實際在下降，承包商的利潤率一直相對較低并且不穩(wěn)定。

然而，建筑行業(yè)在應用技術(shù)和管理創(chuàng)新上一直行動遲緩。例如，項目策劃過程中現(xiàn)場和辦公室工作協(xié)同程度不夠，常常紙上談兵。承包商沒有被激勵進行風險分擔和創(chuàng)新，績效管理不合適，供應鏈實踐也不精細。行業(yè)從來不擁抱新的數(shù)字化技術(shù)，即使是長期回報顯著也不進行前期投入。研發(fā)費用投入大大低于其他行業(yè)，僅僅投入不足收入的1%，而汽車和航空領(lǐng)域則為3.5%到4.5%，信息技術(shù)的投入同樣如此。

隨著項目的復雜性和規(guī)模日益提高，這一問題更富挑戰(zhàn)性。環(huán)境敏感性需求的提高意味著傳統(tǒng)實踐必須變革，富有經(jīng)驗的勞動力和管理人員的短缺會變得越來越嚴重，這就要求必須采用新的思維方式和工作方式。傳統(tǒng)的觀點認為，建筑業(yè)必須采用漸進式改進，一部分原因是因為很多人認為項目具有一次性，不可能大規(guī)模采用新理念，擁抱新技術(shù)不切實際。

麥肯錫全球研究院估計到2030年將有57萬億的基礎(chǔ)設(shè)施投入，這會大規(guī)模刺激一些公司投入新的技術(shù)和改進實踐方法來提高生產(chǎn)效率和項目交付方式。在該報告中，我們認為在接下來的5年中，有5種方式可以改變建筑業(yè)。

瓦解建筑業(yè)：五大理念

這五大理念并非遙不可及，而是實實在在的實踐創(chuàng)新，并且這五大創(chuàng)新需要共同發(fā)揮作用才能取得更大影響。

之一，高清晰度測量和定位技術(shù)

不可預知的地質(zhì)問題是項目延期和超預算的關(guān)鍵原因。項目實際條件和早期勘查預計的差異，要求項目需要花費較多時間以變更項目范圍和設(shè)計。新技術(shù)可以繼集成高分辨率圖像技術(shù)、3D掃描技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)和無人機技術(shù)等，來顯著提高精確度和速度。例如，激光雷達探測和測距技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)、3D圖像技術(shù)、BIM技術(shù)和項目計劃工具集成效果更好，如圖5所示。借助探地雷達、磁力儀以及其他設(shè)備，激光雷達能產(chǎn)生項目基地地面以上和地面下的3D圖景，這能大大減少環(huán)境敏感性項目或者歷史文化項目的不確定性干擾。

這些先進的勘查技術(shù)能通過GIS技術(shù)補充，使地圖、圖像、測距和GPS定位等綜合應用。這些信息可以上載到其他分析和可視化軟件以用于項目計劃或者施工中。

由于成本顯著下降，現(xiàn)代信息技術(shù)越來越容易獲取。激光雷達和實時動態(tài)GPS現(xiàn)在大約1萬美元;高分辨率攝像機越來越小，也越來越輕;相比傳統(tǒng)直升機，工業(yè)無人機越來越快，也越來越便宜。目前也有專業(yè)公司協(xié)助進行無人機拍攝、數(shù)據(jù)獲取和信息可視化，一些政府機構(gòu)和非政府組織也開始提供免費激光雷達測距地圖。

之二，下一代5D建筑信息模型(BIM)

上世紀70年代，大型航空公司開始使用3D計算機模型，這幫助航空業(yè)生產(chǎn)效率提高了10倍。然而，建筑業(yè)還沒有采用覆蓋項目計劃、設(shè)計、施工和運維全過程的集成平臺。相反，建筑業(yè)仍然依賴定制的軟件工具，項目業(yè)主和承包商經(jīng)常使用不同的平臺，相互之間并不同步。結(jié)果，就沒有了單獨的數(shù)據(jù)源以提供項目設(shè)計、成本和時間管理的集成、實時的信息。

下一代5DBIM能為任何一個項目提供實體和功能特征的5維信息，即除了標準的3D空間設(shè)計參數(shù)以外，還包括項目的成本和進度。同時也包括一些細節(jié)，例如幾何結(jié)構(gòu)、規(guī)格、美學、熱能和聲學特性。一個5DBIM平臺能為業(yè)主和承包商提供項目成本和進度變更影響的識別、分析和記錄，如圖6所示，也能幫助承包商更好開展早期風險識別和決策。

一項研究發(fā)現(xiàn)，有75%采用BIM的企業(yè)認為，BIM技術(shù)給他們帶來了積極回報，包括更短的項目周期、紙質(zhì)文檔和材料成本的節(jié)省等。如果進一步和AR(放大現(xiàn)實)及可穿戴裝備結(jié)合，5DBIM技術(shù)的價值會更大。為了更好的獲得BIM技術(shù)的豐富價值，項目業(yè)主和承包商從設(shè)計階段就需要將用戶嵌入進來，所有的利益相關(guān)者都采用和BIM兼容的標準化的設(shè)計和報告格式。此外，業(yè)主和承包商需要投入資源和資金來應用BIM。

之三，數(shù)字化協(xié)同和移動技術(shù)

管理數(shù)字化意味著需要從現(xiàn)有的紙質(zhì)方式遷移到在線、實時信息共享方式，以確保透明化、協(xié)同、及時跟蹤和風險評估、質(zhì)量控制以及最終更好的、更可靠的產(chǎn)出。

行業(yè)表現(xiàn)較為糟糕的一個原因是目前仍然依賴紙質(zhì)文件來管理項目，包括藍圖、設(shè)計圖紙、采購和供應鏈訂單、設(shè)備日志、日進度報告以及竣工審核。由于缺乏數(shù)字化，信息共享延遲司空見慣，業(yè)主和承包商使用不同版本的文件經(jīng)常發(fā)生，這導致了變更和索賠。

業(yè)主和承包商開始應用數(shù)字化協(xié)同和現(xiàn)場移動解決方案，見圖7。一個大的國際施工企業(yè)最近宣布，和軟件公司聯(lián)合開發(fā)一款基于云的、移動使能的現(xiàn)場監(jiān)控平臺，以開展大型工程項目計劃、設(shè)計、現(xiàn)場控制、預算和文檔管理。幾個大的項目開發(fā)商已經(jīng)成功進行項目管理工作流的數(shù)字化。

數(shù)字化工作流具有顯著的好處。在美國一個隧道項目中，有600家供應商，承包商開發(fā)了一個簡單的平臺用于招投標和合同管理，就每周節(jié)省了20個小時的管理工時，消減了制作報告75%的時間，文件傳遞速度加快了90%。在另一個案例中，50億的鐵路項目節(jié)省了超過1.1億成本，并且通過工作自動化大幅度提高了審查和批準的工作效率。

員工移動解決方案對效率提升產(chǎn)生了同樣的效果。長期以來，現(xiàn)場人員和辦公室人員實時溝通是一個大問題。但同時，以下因素限制了移動解決方案的應用，包括：不同移動解決方案的兼容性問題、可靠度、高速寬帶和非直觀設(shè)計及用戶界面不友好等。低成本的移動連接費用已經(jīng)導入了新一代“移動優(yōu)先”的基于云端的APP使用方式，即使在遙遠的施工現(xiàn)場，也能實時更新。目前，有60%的資金投入到了數(shù)字化協(xié)同和移動解決方案，如在平板和智能手機上使用APP，將施工藍圖和計劃的變化實時告知現(xiàn)場人員，現(xiàn)場圖片也能超級鏈接到項目計劃中。也有一些公司提供移動時間記錄、實時成本編碼、工人定位和問題日志及追蹤。還可以實現(xiàn)變更管理、時間和材料追蹤，調(diào)度，生產(chǎn)效率測度和事故報告。

之四：物聯(lián)網(wǎng)和高級分析技術(shù)

人、設(shè)備和大量工作在現(xiàn)場開展，使項目現(xiàn)場會變得越來越密集，他們產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，很多數(shù)據(jù)沒有被收集，更不用說測度和處理了。很多領(lǐng)域已經(jīng)開始實際應用物聯(lián)網(wǎng)了，傳感和無線技術(shù)使設(shè)備連接起來并越來越“智能”。在工地現(xiàn)場，物聯(lián)網(wǎng)能使建筑機械、設(shè)備、材料、結(jié)構(gòu)甚至模板能和中央平臺“會話”以獲得關(guān)鍵性能參數(shù)。傳感、近場通訊(NFC)設(shè)備，以及其他設(shè)備能幫助監(jiān)控工人和設(shè)備的生產(chǎn)效率，包括：設(shè)備監(jiān)控和維修、存貨管理和訂購、質(zhì)量評估、能量效率管理和安全管理等。

最常用的近場通訊技術(shù)是RFID，其廣泛應用于物流、零售和制造業(yè)，以收集精細化的產(chǎn)品、地點、時間和交易數(shù)據(jù)。目前，近場通訊技術(shù)也在演化，標簽tags將很快能包括很多信息，例如規(guī)格、日期、缺陷、供應商、設(shè)備廠商、維修記錄、運行參數(shù)等。RFID設(shè)備，包括掃描器、接收器、標簽的成本都在不斷降低，一些新的設(shè)備也在涌現(xiàn)。

除了物聯(lián)網(wǎng)外，高級分析技術(shù)也至關(guān)重要。倫敦大型基礎(chǔ)設(shè)施項目采用這些方法大大了節(jié)省了時間和資金，項目領(lǐng)導和數(shù)據(jù)分析公司一起構(gòu)建了一個基于網(wǎng)絡(luò)的適配儀器和監(jiān)控系統(tǒng)，這一系統(tǒng)吸收現(xiàn)場傳感數(shù)據(jù)、施工進度數(shù)據(jù)、工人和設(shè)備移動數(shù)據(jù)。基于這些信息，通過統(tǒng)計分析幫助項目團隊識別異常和潛在風險，這對于人口稠密和歷史文化敏感性的倫敦至關(guān)重要。類似的例子比比皆是。啟發(fā)于高級分析技術(shù)，一些石油天然氣巨頭采用匹配正確的團隊，指派合適的項目領(lǐng)導，以及修改工作流以最小化浪費和改進效率，這提高了20%到25%的效率。另一個例子，一個大的中東施工企業(yè)和軟件公司一起開發(fā)了預測分析引擎，以防止設(shè)備現(xiàn)場故障發(fā)生，這節(jié)省了大量故障停機時間、燃油成本和維修開支。事件模擬和優(yōu)化算法也已經(jīng)幫助造船企業(yè)優(yōu)化了施工計劃。

之五：不過時的設(shè)計和施工技術(shù)

新的建筑材料，例如自修復混凝土、氣凝膠和納米材料，以及創(chuàng)新的施工方法，如3D打印和模塊化拼裝，都能降低成本、加快進度同時能提高質(zhì)量和安全。全球建筑業(yè)有1萬億材料市場，材料價格會占掉建筑成本的一半以上。傳統(tǒng)的材料如混凝土、水泥和瀝青是主要構(gòu)成，但新的和更好的工程材料具有更大的需求，這源于以下幾個趨勢：綠色施工、成本效率、敏捷供應鏈、耐久性和強度改進、非現(xiàn)場施工等。這些新材料包括自修復混凝土、混凝土帆布、高滲透混合物、氣凝膠、納米材料等。

大約80%的施工工作依然依賴于現(xiàn)場，但很多項目開發(fā)商和承包商開始探索新的非現(xiàn)場方法，以幫助改進可預測性、一致性和可重復性。建筑業(yè)需要超越預制和拼裝結(jié)構(gòu)，進入下一代技術(shù)。潛在幾個技術(shù)包括：預裝配、3D打印和機器人安裝等。

行動建議

考慮到建筑業(yè)創(chuàng)新和應用新技術(shù)、新工具和新方法方面的糟糕記錄，業(yè)主和承包商需要有新的心態(tài)。當業(yè)主把任務(wù)發(fā)包出去，他們往往認為責任就結(jié)束了，殊不知他們?nèi)匀恍枰獮楣て谘诱`買單。從承包商角度看，他們往往只想滿足項目合同的最低要求，實際價值也就說說而已。因此，為了使建筑業(yè)做的更好，需要采用以下幾個原則：

(1)透明化和合同風險分擔。倫敦希思羅機場五號航站樓就采用了此種方式，機場建設(shè)方購買了綜合保險，承擔了所有的風險，并將不同參與方視為團隊成員，一起來解決復雜問題，尋找最佳解決方案，而不是傳統(tǒng)的業(yè)主承包商合同關(guān)系。

(2)投資回報導向。測度和溝通新技術(shù)如何改進施工，例如積極的成本、進度和風險優(yōu)化效果，構(gòu)建一個好的案例樣板，以供采用。

(3)新技術(shù)的設(shè)計簡單而直接。用戶界面要友好以鼓勵使用。

(4)變革管理。組織需要一個清晰的變革故事，高層領(lǐng)導需要溝通為什么這些變革式重要的，以及對組織結(jié)構(gòu)、能力和資源意味著什么。如果組織不在變革方面投入，還會遇到之前技術(shù)應用同樣的失敗問題。

對項目建設(shè)單位和業(yè)主而言，他們需要授權(quán)和采取措施，即在合同階段就需要委托數(shù)字技術(shù)的應用，并設(shè)置一定的預算。為了管理風險，業(yè)主應該與承包商共同投資技術(shù)示范應用并共享一定比例的回報。我們的經(jīng)驗顯示，大型項目經(jīng)常不是重大技術(shù)應用的首選項目，恰恰相反，應該選擇小型或者中等規(guī)模的項目開展新技術(shù)示范以建立信心。

對承包商而言，關(guān)鍵是再憧憬和再布局。為此，他們需要開發(fā)信息化路徑圖，以確定顯然的行動、風險和冒險。組織資源需要再分配，例如指定首席信息官、首席創(chuàng)新官等來領(lǐng)導信息化過程。公司應該考慮和形成信息技術(shù)公司伙伴。當然，需要確保項目具有相應預算來實施新技術(shù)示范項目。

對行業(yè)機構(gòu)和政策制訂者而言，應該投資和創(chuàng)建激勵措施。他們應該起到幫助者角色，例如，和承包商、業(yè)主和信息技術(shù)公司一起制訂新的技術(shù)的標準，建立示范項目，以及宣傳成功故事。他們應該建立基金，獎勵，或者補貼業(yè)主或承包商以使用數(shù)字化解決方案，幫助進行新員工培訓或者教育。他們應該鼓勵應用新技術(shù)，例如在公共項目中采用5DBIM技術(shù)，使用預制化構(gòu)件等。在投資方面，一些行業(yè)機構(gòu)建立風險資本基金來幫助初創(chuàng)企業(yè)對接開發(fā)商和承包商。

其他行業(yè)的經(jīng)驗告訴我們，首先采取行動的企業(yè)會建立持續(xù)的競爭優(yōu)勢，在建筑業(yè)同樣如此。在下一個世紀，這些明天的贏者會成為技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)字化的領(lǐng)先者。抵抗變革不再是未來的一個選項。(同濟大學復雜工程管理研究院李永奎編譯)