建筑信息化研究报告：前景广阔-装配式建筑、5G等有望带来新变化

1、建筑信息化研究报告：前景广阔_装配式建筑、5G等有望带来新变化一、建筑工程各环节信息化概览（一）建筑工程项目流程概览传统建筑工程项目可大致分为投资决策、工程设计、采购与施工、交付使用四个阶段， 其中第一个环节和第四个环节主要参与方为投资方、政府单位等，第二、三环节则为主 要的生产阶段，参与方包括设计单位、施工单位、材料企业、监理企业等。分项目类型 来看，传统的房建、基建等项目的施工方多以央企或地方国企为主，企业内部大多拥有 自己的设计团队，项目模式既可采用分包，也可采用 EPC 总包模式，而园林、装修等项 目的施工方则以民营企业为主，下游客户多为地产公司或者政府单位。整体来看，传统 建筑工程项

2、目涉及环节较多，上下游诉求不一，项目变更频繁，人员依赖度较高，导致 利润率普遍较低，工程建设企业净利率多在 5%左右。（二）设计：设计环节软件众多，海外厂商占优1、设计环节软件众多，深化设计为核心建筑设计环节软件众多。在我国，建筑设计通常由各地的建筑设计院或者公司的研究设 计部来完成。建筑设计流程可大致分为概念设计、方案深化、扩初设计、施工图设计等 众多环节。不同的环节对于设计的精准程度与呈现效果要求不同，例如概念设计阶段注 重整体设计的直观展现、施工图则精度要求高，涉及的信息量巨大。设计环节用到的建 筑设计软件由于功能的不同可大致分为初步设计、辅助表达、深化设计、渲染等类。初 步设计类以 s

3、ketchup、rhino 为代表，辅助表达则主要是 Adobe 三件套（PS，AI，ID）； 深化设计主要是 autoCAD 和 revit 等；实现渲染功能则以 V-RAY 为代表。2、3D 设计为主流，海外厂商优势较大CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）可广泛应用于建筑、机械、电子、航 天等行业。全球 CAD 市场规模预计 2028 年将达 138 亿美元。按照技术，CAD 一般分为 二维 CAD 和三维 CAD，目前三维 CAD 成为主流（资料来源：BIS，statista）。CAD市场格局清晰。CAD国外的主流企业有Autodesk、达索等，其中Aut

4、odesk在 2D CAD 领域市场地位领先，达索则在高端 3D CAD 市场保持全球领先地位（资料来源：中望软 件招股说明书）。国内重要厂商为中望软件、浩辰软件等。具体到建筑深化设计阶段， 国内目前使用较多的是 Auto CAD+天正建筑（天正软件基为于 Auto CAD 平台二次开发 的建筑设计软件）和 REVIT（Autodesk 旗下软件）。（三）造价：造价软件分为算量和计价软件，广联达市占率高1、工程造价分为算量和计价两个环节工程造价软件分为算量和计价软件。工程造价可简单分为算量和计价两个环节，工程量 计算环节占全部工作量的 90%，20 世纪 90 年代以前，工程量计算几乎全依赖手

5、工，效 率较低。随着计算机使用的普及尤其是 CAD 软件技术的成熟、工程设计标准统一等，工 程量计算逐步实现电算化。工程造价软件主要包括算量软件（建筑工程算量、安装工程 算量）与计价软件。实际造价工作中，可将施工图导入算量软件，算量完成后将数据套 入工程计价软件相应定额再经过调整则可生成完成的预算书或清单用于投标。（资料来 源：工程造价软件在造价工作中的应用）2、造价软件为工程行业刚需，广联达市占率高工程造价软件是工程行业刚需，2019 年我国造价专业技术人员数量或达 170 余万人。工 程造价软件的直接使用者就是工程造价咨询企业、施工企业、设计院的造价员，工程造 价软件可谓其从业必备软件。2

6、015 年末，我国从事工程造价的专业技术人员数量为 145 万人（资料来源：工程造价事业发展“十三五”规划），若以每年住建部工程造价 咨询统计公报中工程造价咨询企业专业技术人员的增速计算，2019 年末，我国工程造 价专业技术人员数量或达 170 余万人。广联达造价软件市占率高，还有众多区域型厂商。由于我国目前采取工程造价定额管理 制度，各省采用的定额不同，不同于建筑设计软件国外厂商占据主导地位，造价类软件 主要是国内厂商，除了有全国布局的广联达、鲁班，还有浙江的品茗股份、湖南的智多 星、睿特、四川的宏业、鹏业等。根据广联达招股说明书，上市时（2010 年）广联达工 程造价系列软件市占率就已达

7、 50%以上，行业 CR5 约 73%，行业集中度较高。（四）施工：应用场景众多，智慧工地蓝海初现1、平台+系统，智慧工地应用场景众多智慧工地实现施工现场数字化管理，助力提升管理效率与安全。“智慧工地”指构建具有 PC 端和移动端的“智慧工地云平台”以实现对施工现场的“人、机、料、法、环”等信息化 有效监管。从架构上来讲，智慧工地通过铺设智能硬件、传感器等采集现场数据，基于 数据构建人员管理、物料管理等应用，加强施工现场的安全建设、提升管理效率。从兰州奥体建设看智慧工地的实际应用。兰州奥体中心项目总投资 54.14 亿元，施工周 期为 28 个月，以创“国家优质工程奖”为目标，整个工程标准高、

8、施工难度较大。兰州奥 体项目通过 revit 构建 BIM 模型并导入智慧工地系统，智慧工地系统则基于智能硬件设 备、传感器等完成施工现场信息的感知与采集，然后对过滤后的施工现场有效数据进行 平台展现，促进了施工安全质量和管理的精细化水平。整个智慧工地项目基于管理平台， 构建多种应用系统：劳务管理、智能监控、质量监督管理、安全环保管理、钢结构三维 激光扫描成像测量、混凝土温度应力及结构健康监测、进度计划管控。安全管理角度， 此项目安全隐患问题及时整改率达到 99%。2、安全等需求催生智慧工地，2019 年市场规模超百亿建筑行业的安全、环保、降本等需求驱动智慧工地发展。施工现场安全事故频发，工地

9、 安全监管迫在眉睫。2019 年 12 月，住建部、应急部联合印发关于加强建筑施工安全 事故责任企业人员处罚的意见之后，山东、江苏等省份相继推进，如：山东死亡 1 人 及以上的企业要追求刑事责任；江苏表明本省施工企业发生一般事故则将暂停投标。以 劳务实名制管理为例，2017 年，住建部副部长易军明确表示根据国办印发的关于促进建筑业持续健康发展的意见，建筑劳务工人实名制管理工作将在中国全面推行。2020 年 1 月保障农民工工资支付条例正式发布，明确规定未订立劳动合同、用工实名登 记的人员，不得进入项目现场施工。此外，建筑业利润率自 2013 年以来不断走低（资料 来源：品茗股份招股说明书），行

10、业粗放低效的发展模式亟待革新。因此，随着安全、 环保、降本等要求提升，智慧工地则是实现目标的途径之一。智慧工地蓝海初现，2019 年市场规模仅为 120 亿。中研普华产业研究院数据显示，我国 智慧工地市场 2012-2018 年间保持 20%以上的速度高速增长，2019 年市场规模为 120.9 亿元，同比增长 22%，2020 年可能受到疫情影响，预计市场规模为 138.6 亿元。我国每 年新开工项目数从 2010 年的 33 万个增长到 2017 年的近 65 万个，对应总投资额从 2020 年的 19 万亿上升到 2017 年的近 52 万亿，新开工项目投资额平均值近年来稳定在 8000

11、 万左右。假设新开工项目平均拿投资额的 1（每个项目 8 万左右）做智慧工地建设， 智慧工地市场规模或超 500 亿；若拿投资额的 2（每个项目 16 万左右），则市场规模 有望超千亿。市场参与者众多，品茗股份、广联达等比较领先。如上文所说，整体智慧工地市场还属 于发展的初级阶段，又由于智慧工地涉及底层硬件设备与上层管理平台，目前以项目形 式进行拓展，整体市场参与者众多。除了有垂直深耕建筑行业，提供平台+组件解决方案 的广联达、品茗股份，还有安防厂商、人脸识别等硬件、解决方案提供商入局，如海康 威视等。整体来看，这些厂商所占市场份额仍然偏小（广联达 2020 年整体施工业务收入 为 9.43

12、亿元），智慧工地行业集中度较低（资料来源：新思界产业研究中心）。二、中国建筑信息化发展趋势当前建筑行业信息化正面临新一轮的变革浪潮，这一轮变革的形成较为复杂，有外部监 管的因素，有信息技术本身的变化因素，也有建筑行业发展阶段带来的需求变化，更有 建筑技术变革带来的信息化变革。我们预计，这一轮的建筑信息化的变革最终会带来相 关市场格局的变化。（一）从 2D 到 5D/6D，建筑施工行业深度信息化的需求建筑建设行业信息化软件的第一个大趋势是整个信息维度在不断加深，从最早时期的 2D 发展到如今的 5D，6D，不断有新的信息维度的加入。我们认为未来这一趋势会不断加强， 也将对建筑信息化软件供应商提出

13、越来越高的要求。2D：指传统的 2D 电子化图纸，是传统手工二维图纸的电子化版本；3D：指建筑的三维模型，通过计算机空间建模技术直接构建 3 维模型；4D：将时间维度融入到三维模型中，模型将包含建筑各个组件的建造工序；5D：在 4D 模型的基础上增加了每个组件的成本预算这一维度；6D+：在 5D 模型的基础上再增加考虑环保的可持续性，能源消耗，商业模式，投资回报 等等因素，对整个建筑增加更高的维度考虑。在表观信息维度提升，其背后对应的是信息集成度，信息的分享度的不断提升：2 维的 CAD 图纸代表的是建筑的基本结构和对应勾稽都是零散未整合的；3D 的 BIM 意味着不同设计人员的信息可以通过

14、CDE（Common Data Environment 共 享数据环境）进行沟通，提升了建筑设计的工作效率；而 4D、5D 的 BIM 本质上对应着设计人员和工程造价，现场施工人员的信息沟通能 力的升级，完成了建筑项目内部人员的信息有效沟通；而 6D 乃至更高级别的 BIM，其实质上意味着建筑工程内部数据，可以和外部进行 交流沟通，能够和监管，市政，建树维护等部门对接，对应着更复杂的数据交流（二）建筑行业的变化：装配式建筑的兴起装配式是指一种在工厂预制构件、在现场连接安装的建造方式，区别于传统建筑模式， 装配式大大减少了人工作业和现场湿法作业，且融合了大量数字化技术，符合建筑业产 业现代化、智

15、能化、绿色化的发展方向，受到政策的大力支持。相较于传统建筑，装配式建筑在建筑品质、施工工期、节能环保等方面都具有难以比拟 的优势，而目前推广上的最大难点之一建设成本也有望在产业链形成系统化、规模 化生产后顺利解决。以预制率 35%的 30 层住宅项目为例，PC 装配式建筑较传统建筑可 节约工期 2045%、减少能源消耗 2040%，现场施工人数、建筑粉尘分别降低 6075%、 2030%。1） 品质：传统建造方式对人工的依赖性较高，品质监控难度大，而工业化生产的材质 和装配式的建造方式更容易形成一套规范化系统，确保产品品质；2） 工期：装配式建筑的大部分构件均在工厂完成，水电安装与主体安装可同

16、步进行， 整体交付比传统建筑快 30%50%；3） 节能环保：传统建筑材料浪费现象严重，建造过程还伴有粉尘、噪音、建筑垃圾等， 而装配式建筑现场以干法作业为主，可有效减少能源消耗以及环境污染；另外，装 配式建筑由于其可拆除的特性还可以实现重复利用；4） 建造成本：由于产业配套不完善、相关技术不成熟等问题，目前装配式的建造成本， 尤其是钢结构，依然明显高于传统建筑，但在人工成本高攀的背景下，其建造成本 的下降空间远高于传统建筑，加之后期运维费用更低，故从建筑全生命周期角度来 看，装配式未来将具有更大的成本优势。装配化是建筑工业化的重要途径之一，信息化则是工业化不断向前发展的必由之路。装 配式建筑

17、最早可以追溯到 17 世纪的美洲移民时期，而其真正的高速发展则是在 18 世纪 19 世纪，工业革命带来的城市人口急速增长以及第二次世界大战后急迫的灾后重建需 求，使装配式建筑快速普及，经历了几十年至上百年的发展，美国、日本、欧洲等发达 国家的装配式建筑占比目前已经达到 80%以上。而对于国内而言，我们认为，人口压力 与资源压力将倒逼建筑业转型升级，工业化是行业发展的必然方向，而工业化的深度发 展也将必然伴随着信息化技术的融合与应用。从商业模式来看，工业化与信息化颠覆了传统建筑业的行业属性。传统建筑主要有总包 和分包两种形式，区别主要在于分包方是直接与发包方签订合同还是与总承包商签订合 同，但

18、从项目角度来看，流程上的差异性较小，大致可分为“拿单设计采购现场施 工”几个环节，其中设计与其他几个环节常常存在明显的割裂现象，这也是政策端大力推 广 EPC 模式的重要因素之一；而装配式建筑则是由设计管控全流程，企业在拿单之后可 以通过完善设计环节、结合 BIM 等信息化技术进行准确的成本预算、材料购买、构件加 工、现场堆放及安装，极大地减少了材料浪费、实现规模效应，从这个角度来看，我们 认为工业化与信息化将从以下几个角度重塑建筑行业：设计环节地位提升，由顶层设计（结合 BIM 等信息技术的应用）实现全流程管控， 从而突破传统建筑的盈利天花板；商业属性改变，实现了建筑行业服务业到制造业的升级

19、，管理模式由“管工地”到“管 工厂”，可通过信息化系统的应用强化管理，增强规模效应；交付模式变化，从“卖服务”到“卖产品”，装配式建筑可以灵活调节“生产”与“销售” 环节的先后顺序，项目周期大大缩短，周转加快，企业现金流有望出现明显好转；环境友好，标准化程度提高，企业可通上线信息化管理系统节省原材料的采购成本以及运输成本，规范项目施工流程，从而减少资源损耗，降低人工占比，提高项目 的标准化程度。从企业角度看，我们认为工业化的变革短期将会多角度改善企业报表，长期看，行业将 不断趋向集中，从而打破传统建筑行业高度分散的市场格局。建筑工业化的本质是生产 方式的变革，部品部件等专业化企业的属性更接近材

20、料生产商，其现金流、周转、盈利、 ROE 都会较传统建筑公司出现明显的改善，即使是总包企业，由于项目周期的缩短以及 项目生产模式的变革，其周转情况和盈利能力也会明显优于传统建筑模式。以鸿路钢构 为例，公司自 2015-2016 年起转型钢结构加工制造，ROE 由不足 5 个点增长至 15%，净 营业周期由 460 天降至 167 天，规模效应持续释放，且仍有空间。市场格局方面，我们 认为传统建筑业由于人工依赖度较高、项目变更频繁、无规模效应等等因素导致企业管 理半径较短，龙头成长空间有限，工业化的变革有望彻底颠覆这一行业格局，促使行业 不断趋向集中。（三）信息技术的变化：云计算/5G/IOT/

21、AI 等基础设施的进步赋能建筑行业软件当前建筑行业的全面信息化深度渗透，也要依赖云计算、5G、IOT、AI 和技术性基础设 施的全面成熟和降价，使得以前无法实现的应用变为可能，新技术的使用更为便捷和廉 价，投入产出比的不断提高，促进了信息化赋能的深度发展：云计算机技术：云计算基础设施的成熟使得大数据云上存储和高速传输廉价而便捷， 使得大范围从设计到施工基于云的协作成为可能；5G 技术：现场建筑施工的信息化离不开廉价高速的无线移动网络，高性能、高流量、 低单价的 5G 技术是施工现场信息化必不可少的支柱；IOT 技术：施工现场的环境感知和测量必不可少的需要大量的 IOT 终端，而 IOT 技 术持续发展带来的 IOT 降价是提升信息化 ROI 的关键因素；AI 技术：随着 AI 技术的成熟，设计和施工现场中相对简单的、重复的工作将