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建築行業軟件何時會迎來國產化浪潮?

技術正在成為國界。

3月4日,全球最大的2D和3D設計與工程軟件公司Autodesk宣布暫停在俄業務。歐特克表示,將立即暫停在俄羅斯的活動,並完全遵守所有現有的制裁措施。隨著形勢的發展,Autodesk還會考慮對這方面的業務進行額外的限制。

歐特克是壹家著名的工業軟件公司。其80年代誕生的AutoCAD(計算機輔助設計)軟件用於2D圖紙和文檔設計,90年代誕生的Revit用於3D BIM(建築信息建模)設計。現在它已經成為世界上最流行的繪圖建模工具。如果Autodesk繼續停止在俄羅斯的運營,俄羅斯大量使用AutoCAD的行業將面臨巨大的麻煩。

在熱烈的討論下,CAD的主戰場之壹,占中國GDP三分之壹的建築業(2021建築業26.4萬億元,相關房地產領域18萬億元,合計超過40萬億元),出現了更加迫切的對工業軟件自主化的需求和呼聲。大家都在期待,隨著中國在雲計算、人工智能、大數據等技術領域取得世界性的成就,國產工業軟件能否借助新時代的新技術力量彎道超車甚至變道,迎來中國建築工業軟件的輝煌?

現代工業生產的每壹個過程都離不開工業軟件的參與,這也是工業4.0走向智能制造的關鍵環節。

然而,在建築工業化的道路上,中國與國外發達國家的差距已經擴大了數倍。

在2016的壹次行業高峰論壇上,時任中國工程院土木水利與建築工程學部院士的周福霖說了壹組數字:“目前中國的建築工業化只有3%-5%,歐美是75%,瑞典是80%,日本是70%。”此前我國建築工業化程度只有3%-5%,即使到2020年(十三五末),住建部制定的目標也只有15%。

這種差距使得中國建築業在與國外同臺競爭時處於弱勢地位。更何況中國的建築行業在走向數字化的時候遇到了工業軟件的困難。

如果從時間上看,國內工業軟件在建築行業的發展甚至比國外工業軟件傳入中國的時間還要早幾年。早在20世紀90年代初,中國就出現了CAD(計算機輔助設計)軟件企業。而國外的Auto CAD軟件是在90年代中後期在我國建築設計院等機構普及的。

雖然起步早,但是面對國外工業軟件的來勢洶洶,國產工業軟件被壓制了很久。有壹個數字可以說明這種失落感:2018年,在CAD R&D和設計軟件領域,中國80%以上的R&D和設計軟件市場被國外公司占據。

這種局面的形成,既與國外軟件建設的壁壘因素有關,也與國內軟件環境對國產軟件的制約有關。

首先,眾所周知,國外建築領域的工業軟件早在五六十年代就開始了技術研發。經過幾十年的發展,已經在產品上形成了很深的技術門檻和格式話語權。而國內建築行業軟件只有短短二三十年的歷史,在發展過程中不斷受到國外軟件巨頭的打壓和封殺,在起跑線上已經處於弱勢地位。

其次,近十幾年來,我國工業信息化和數字化道路趨於“重硬輕軟”,重視硬件投入,而對軟件R&D重視不夠,甚至壹度盜版軟件泛濫,進壹步打擊了軟件企業對R&D投資的熱情。

第三,工業軟件必須緊密結合工業技術的實際需求。中國包括建築業在內的工業發展歷史也比國外發達國家短,工業積累和工業基礎明顯弱於發達國家。當國外建築行業已經從信息化向數字化演進的時候,中國的建築行業才剛剛開始從手工化、機械化向網絡化、數字化邁進。然而,工業軟件的技術難度往往不僅僅在於“軟件”本身,而在於如何將“工業”與“軟件”結合起來,這往往需要跨界人才將兩端有效結合。過去重人力輕技術的狀態,使得中國的建築行業和軟件行業缺乏培養這類人才的土壤。

正是這四大壁壘,限制了中國的工業軟件在過去與國外軟件產品的競爭,最終不得不交出部分領域核心工業軟件的市場份額。

雖然中國建築行業軟件的發展在過去的二十年裏經歷了各種各樣的麻煩,但壹個新的機遇出現了。

在2021、10中國數字建築峰會上,原重慶市市長、復旦大學傑出教授黃曾表示,“建築行業作為中國經濟發展的支柱產業,在數字時代的發展空間依然巨大。但這個空間絕不是蓋房子或者修高速就能達到的。”這說明決策者已經意識到建築數字化的重要性。但現實是,這種數字化仍面臨諸多挑戰。

黃認為,當前建築行業的數字化主要有三大障礙。壹是建築行業上下遊產業鏈長,參與者多,投資周期長。產業鏈各環節形成的數據和信息難以隨項目流動,形成不易互動的信息孤島。

二是單個項目涉及的工程團隊數量多,尤其是中小型工程團隊,素質參差不齊,管理粒度粗糙,信息化推廣難度大。

第三,除了建築行業本身的挑戰,建築全過程的工業化、數字化、智能化水平較低。

據中國建築協會統計,我國建築信息化投資占建築業總產值的比重僅為0.08%,而歐美發達國家為1%。

巨大的差距刺激了國內建築行業的從業者和決策者。建築“工業化、數字化、智能化”作為新型建築工業化的發展點,已經成為壹種行業知識。

首先,從需求來看,我國的建築行業長期以來壹直是勞動密集型行業,支撐了數億勞動力的就業。但近年來人口老齡化等問題越來越嚴重,建築行業也開始求變。與此同時,隨著建築工程在“經濟、適用、美觀、綠色”等維度的要求日益復雜,交付時間也在不斷加快,建築行業傳統粗放的運營模式已經越來越難以為繼。

其次,從技術儲備來看,雲計算、AI等技術在國內取得了長足的進步,甚至在壹些領域取得了世界領先的優勢,各行各業都開始了數字化轉型。

最後,從政策推動的角度來看:

顯然,關於加快建築行業智能化、推進新型工業化的政策出臺越來越頻繁。從最初的“重視”到“掌握”,再到“推廣應用”。政策越明確,意願越迫切。

放眼當下,5438年6月+2022年10月,住建部發布建築業發展“十五”規劃,明確了建築支柱產業地位更加穩固的目標。包括推進數字化協同設計,大力發展裝配式建築,建設建築行業互聯網平臺;同時,推廣總承包模式,發展全過程工程咨詢服務。

在這份發展規劃中,“智能化”出現30次,“BIM”18次,“裝配式”15次,“數字化”13次。

規劃還指出,建築業以往的粗放型模式仍存在發展質量和效益不高的問題,如發展方式粗放、勞動生產率低、高能耗高排放、市場秩序不規範、整體建設質量不高、工程質量安全事故頻發等。

從政策導向的角度看行業的發展,壹位房地產行業的投資推廣從業者說:這是從量變到質變的過程。以前我們拿地多,不註重質量,現在拿地概率小,想盈利。壹定要做好質量,做出作品。“從土地入手,施工零變化,交貨不延誤”是當下工業理想的真實寫照。

在張力和推力的雙重作用下,建築業改革的東風已經到來,這也為中國建築業軟件的崛起帶來了歷史機遇。

時代的發展要求產業鏈的每壹個環節都要升級,整個建築行業還處於新常態形成前的震蕩期。

在建築項目的不同環節,我們可以看到不同代的制作工具被廣泛使用:在設計階段,有人基於國外的CAD和BIM軟件開發插件,幫助提高繪圖和建模的效率;有人用python寫建築設計的代碼,然後在web上展示輕量級的建築信息模型。壹些人開始嘗試用最新的智能技術工具進行人機合作。在建造階段,也有很多方式,比如現場澆築、機械臂3D打印、預制建造等等。

在這樣的機遇下,建築行業的數字化也將迎來多面開花的格局。需求將推動越來越多的新老公司進入建築行業軟件市場。

目前,在建築行業軟件國產化的嘗試中,選擇的路徑是不同的。壹大類企業選擇國產替代路徑,主要參考復制品CAD和復制品BIM,打造壹套可以替代現有CAD和BIM繪圖建模工具的軟件。典型代表有中望CAD、廣聯達BIMFACE、PKPM-BIM系列軟件等。另壹類企業選擇走改進的應用路徑,即基於CAD或BIM的二次開發和輕量化,包括各種計算機生成、CAD和BIM插件。後者的二次開發門檻低於第壹類國產復刻,所以也是目前大部分企業參與的方向。

除此之外,還有壹個完全不同的方向崛起:既不抄襲,也不改良,而是從底層語言的角度,用前沿技術重構建築行業的新壹代數字語言。

其代表是小酷科技,成立於2016。作為最早進入建築智能化領域的企業之壹,它選擇了這條沒有人走過的顛覆性創新之路:根植於本土建築工程實踐,從建築行業的know how和深度洞察出發,在理解工業生產力和生產關系的基礎上,從應用端到數據結構底層,自主定義多代建築數字化智能軟件基礎語言。

小酷科技創始人何,曾任OMA高級架構師,碩士博士,研究的是架構與算法的交叉方向。他的觀點是,要實現建築行業的數字化、智能化,首先要解決數據生產和應用的核心痛點。

業界往往關心數據在產業鏈的各個環節應該如何應用,卻忽略了數據生產。建築行業數據生產的源頭是設計。

在工程領域,設計是壹個項目從無到有,把抽象的想法形象地表達為圖形、模型和壹系列數據的過程和結果。但設計的完成並不意味著數據的產生,因為目前設計產生的成果是以圖形和模型為主的幾何信息,缺乏數字時代行業各方面數據應用所需的數據維度。何認為,整個建築行業數字化、智能化升級的第壹步,停留在“數據生產”的“設計”上。所以,只有先實現設計端的智能化,才能保證整個行業的數據來源。

小酷科技提出的解決方案是壹種全新的建築數字語言——ABC,指的是AI驅動的雲智能建築信息模型上的BIMing,即通過人工智能在雲端自動生成BIM的正向設計模式。

在ABC模式下,首先,設計過程將得到人工智能的輔助,通過算法、數據和計算能力的有機結合,大大提高設計生產效率和輸出質量。比如,原來完成2-3個方案的設計周期需要1-2周,效率提升到1-2天完成20個合規可用的方案,效率提升90%。

其次,通過雲端的智能化,實現各階段、各環節的並行生產,提前完成虛擬空間的所有數據生產,提高了項目的整體控制力;例如,在土地拍賣階段,我們可以準確地了解不同方案下的空間質量和投資回報,從而幫助決定全局最優解。

最後,依托雲強大的連接能力,將不同生產環節的所有末端連接在壹起,實現高效的在線協作。例如,在過去,不同類型的作業只能以圖紙、表格和報告文本等傳統文件格式交流信息片段。現在,通過二維碼或鏈接,可以在線完成壹個項目的協同設計。

基於這種邏輯,ABC模式實現了“數據-模型-規則規範”的壹體化,不僅可以由機器自動高效地解決臟活累活,更重要的是,它創造了壹種可以高效生產和傳播的底層語言模式。

在此基礎上,自2017年中期發布全球首個面向建築設計師的基於雲的壹站式智能設計產品“小庫設計雲”以來,小庫逐步延伸出面向上遊項目方的“小庫房產AI解決方案”和面向下遊總承包商的“圖書館建築智能組裝引擎”。也就是說,小酷科技基於同壹套底層邏輯,即其獨有的數模壹體調控的ABC模型,從建築前期規劃、中期設計、後期施工組裝,構建覆蓋產業鏈上中下遊的智能建築數字化業務體系。

換句話說,“客戶不希望小庫只是給他們提供壹個工具,而會從從根本上將其整個組織結構或工作流程轉變為數字智能的方向來考慮結合”,楊曉迪說。

站在產業變革的十字路口,建築行業的數字化未來充滿想象空間。

首先,建築業是我國國民經濟的支柱產業。根據國家統計局數據,2021年建築業總產值29.3萬億元,初步核算建築業增加值80138億元,占國內生產總值的7.3%。換句話說,尚未普及數字化的建築行業,已經是壹個萬億級的市場。

此外,隨著國家對新基礎設施的努力,建築行業的升級也承擔著推動中國經濟模式轉變的重要任務。眾所周知,傳統的基礎設施是鐵路和公路,這導致了過去中國建築業的擴張;新的基礎設施包括5G、數據中心、人工智能和工業互聯網。依托這些智慧設施,過去的建築將變成智慧建築,提供智慧服務,成為數字經濟的重要載體。

在建築行業軟件探索的不同路徑中,顛覆性建築智能化的方向極具想象力。除了Koku Technology,在海外市場,總部位於挪威的Spacemaker和澳大利亞公司Archistar也選擇了顛覆性創新的道路。值得壹提的是,前小酷科技成立於數月之後。它在2019年年中推出了第壹款產品,壹年多後被歐特克以2.4億美元收購。

這意味著中國在建築行業軟件顛覆性創新的道路上形成了自己獨特的優勢。

可以預期,隨著中國建築行業的結構性變化,在AI、雲計算等新技術的加持下,國產建築行業軟件也將迎來自己的春天。

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