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中投研究:引领建筑业数字化,BIM软件蓄势待发
时间:2022-08-17   

文/新浪财经意见领袖专栏组织中投研究

作词:刘璇

摘要:建筑业的低生产力水平与其社会经济地位不符。建筑信息模型( ,以下简称BIM)整合了软件和项目管理两个专业领域,实现了建筑项目设计、施工、运营的全生命周期管理,更好地解决了超限、超期、节能、节能等问题。生产率低。北京市行政副中心、美国奥克兰国际机场、悉尼歌剧院改造等大型建设项目的推广应用。

全球 BIM 市场近年来一直保持 19% 左右的增长率,领先企业主要来自美国和西欧。美国自下而上引领BIM行业发展,由市场带动。英国政府的顶层设计非常有效。德国中小型软件公司深度参与。我国BIM软件发展情况良好,但关键技术自主化水平有待进一步提高。

我们相信:(一)BIM会在实现建筑业转型的过程中实现自我。建筑业的巨大体量决定了BIM市场的深度,专业的多元化决定了市场的广度,和本土化特点决定了市场垄断的难度和三者的叠加共振,赋予了BIM行业广阔的发展前景和丰富的风险投资机会;建筑业数字化转型;(三)5G时代将成为BIM加速推广的关键时期;(四)BIM应用将持续渗透到建设项目全生命周期)包括从设计环节的建设和运营;(五)BIM软件向云计算的转变已成为大势所趋;(六)有大量“小但美丽”的BIM软件公司,德国、法国、英国等欧洲国家可作为投资并购的重点领域; (七)中国BIM关键技术的安全可控应通过跨境并购、行业整合、开源协作等方式解决。

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内容

一、建筑业急需数字化转型

二、BIM成为建筑行业最重要的新技术

三、BIM行业市场格局及龙头企业

四、全球主要市场BIM发展水平及产业政策

五、BIM行业发展趋势及投资机会分析

一、建筑业急需数字化转型

建筑业主要包括房屋建筑、土木工程、基础设施等(见图1)),在经济中起着举足轻重的作用。建筑业增加值在发达国家和发展中国家占GDP的比重约为5%。占GDP的8%左右,全球年收入将从10万亿美元左右增加到2025年的15万亿美元。除了欧美发达国家的股市,发展中国家的城市化进程仍在继续。 (见图2)),印度、越南等国的城市化进程将为建筑业的增长注入新动能。另一方面,建筑业对就业的贡献很大,在全球范围内提供了超过 1 亿个工作岗位,其中中国提供了超过 5000 万个[1]。

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长期以来,建筑业的生产率增长缓慢,明显低于整体经济增速,远低于同为第二产业的制造业(见图3). 不同地区的建筑标准和法规的差异导致建筑行业的本地化,由于建筑项目的定制要求,建筑行业的碎片化,承包商和客户的风险规避以及劳动密集型的性质建筑业的发展使得建筑业对技术创新的速度相对较慢。

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为了更好地解决超支、逾期、节能、低产等问题,建筑业明显的发展方向包括装配式建筑、机器人、新型建材、数字化。数字化有助于改善进度和预算管理,2016年至2025年间,全数字化可使全球非住宅建筑行业的成本降低23%至38%。 [2] 与其他具有本地化和碎片化特征的传统行业相似,建筑行业的数字化进程相对较慢(见图4),但随着政策的出台、标准的制定和行业共识的加深,建筑行业的数字化进程相对较慢)。数字化转型有望加速。

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二、BIM成为建筑行业最重要的新技术

BIM(建筑信息模型)被定义为“使用可共享的数字表示建筑资产,如建筑物、道路、桥梁、工厂等,以促进设计、施工和运营过程并提供可靠的依据决策”[3]。我们认为,BIM本质上融合了计算机辅助设计(CAD)和现代项目管理知识两大专业领域,推动了建筑行业的信息化,具体而言:

一是通过CAD软件技术,促进电子图纸、三维模型、仿真等数字化表达在建筑行业的应用,促进参与者和不同岗位之间的数据共享与协作。从历史演进来看,CAD逐渐从平面绘图发展到三维建模,满足了建筑行业最基本的设计自动化需求,形成了建筑实体的数字化表达。它是BIM的前奏和必要条件。因此,很多主流CAD软件厂商的BIM产品也都非常成功。

二是开展立项、设计(测绘、绘图、建模、仿真、分析)、招投标、施工(生产、施工、监理、物流配送)、验收交付、运营(全生命周期)维护、改造、退出的周期管理),尤其是成本管理和进度管理,所以成本、进度和3D设计被称为BIM五维模型,有时将管理运营和能源可持续性作为第一六、 七个维度 - 这些更多维度着眼于治理、协作和问责制。多维BIM模型统称为集成BIM(BIM,简称iBIM)。

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在所有新技术中,BIM 被认为是最有可能对建筑行业产生最大影响的(见图 6)。BIM 处于各种新建筑技术的中心,例如通过集成机器人技术参数化3D模型 BIM和3D打印技术为路桥项目提供支持,或通过更便捷有效的信息交互,使项目的高级管理和早期规划成为可能。BIM贯穿建设项目的全生命周期:设计阶段、集成激光扫描数据,存储和分析数据,用于仿真和快速成型提供模型输入,为性能分析提供数据;施工阶段,与项目管理、现场监控工具交换数据,为预制、增量制造和自动化设备提供模型输入;运营阶段,作为虚拟交付,预测性维护的平台,为设施提供数据存储y 和资产管理系统有基于bim的能耗管理吗,以及用于翻新和退出的建筑信息支持。相比之下,其他新技术在影响的范围、深度或可行性方面存在一定的局限性或挑战,例如预制对于装配式建筑来说非常重要,但它受到质量、个性化、交通等影响商业化和效益的问题的影响无人机和3D激光扫描可以实现工程测绘自动化,并已投入应用,但主要局限于特定场景。全产业链辐射效应有限。

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三、BIM行业市场格局及龙头企业

全球建筑软件市场规模预计将从 2015 年的 48 亿欧元增长到 2021 年的 99 亿欧元,年复合增长率为 11%,其中欧洲和美国合计约占四分之三全球市场规模,而亚太地区增速略慢(见图7)。具体到BIM市场,其全球规模将从2014年的27亿美元增长到2022年的115亿美元,年复合增长率为19.1%(见图8)。

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从行业分工来看,BIM主要属于建筑应用软件行业。根据相应的专业需求,可细分为制图、造型、结构、机电、暖通、计算、造价、能耗、环境、可视化、测绘。 、运维等多种类型(典型产品见表1)。其中核心是CAD制图建模软件,最能体现管理协同特点的软件是BIM集成和项目管理软件 国际领先的 BIM 公司拥有完整的产品线,不仅包括各种专业应用,还经常提供 BIM 集成包作为完整的解决方案;另一方面,需求的多样性也为后来者。国内BIM企业深耕一些细分领域,并辅以本土化优势,在国内市场占据了一定的份额。此外,BIM咨询和培训也有了一定的发展。

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领先的BIM公司主要来自美国和西欧,如美国、、、、德国集团等(同类公司主要指标对比见表2))。近年来,领先的BIM企业不断巩固现有优势,通过对中小企业的并购不断扩张。并购的目标分布在从映射和建模到项目管理、系统集成、数据交换和协作以及云服务的细分领域。城市、物联网、大规模基础设施等日益丰富的建设场景正在为战争做准备。

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这家美国公司基于其全球CAD软件领先优势,建立了BIM建筑软件产品体系。核心产品和 LT(统称为 ACAD),占公司 2019 财年净收入的 28%(如果包括这两种产品的套件,则更高),通过销售其他产品和服务的策略销售到核心产品客户。一方面不惜投资研发以保持技术优势,另一方面通过收购、、等公司扩大实力。其建筑行业软件产品线是公司最大的净收入来源,约占全部净收入的40%(见图9)。近年来,公司加速云计算转型,其商业模式已从传统的销售许可转向订阅服务。2019财年,订阅计划的经常性收入同比增长87%。云转型的成功将进一步巩固公司在建筑和制造行业的软件领导地位。

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美国公司(),以GPS、激光和惯性导航定位技术为基础,为众多行业提供解决方案,在建筑建模、管理、测绘和定位方面具有一定优势。继 2016 年从谷歌收购一家 3D 建模软件公司后,其建筑业务持续增长。 2018年,分别以12.11亿美元和4.86亿美元收购了一家建筑管理软件公司和e-,建筑和基础设施是目前公司最大的收入来源(见图10),北美和欧洲合计占公司收入的 80% 以上。

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这家美国公司以基础设施建设和管理软件为核心业务,年收入超过7亿美元,2013-2018年复合增长率7.2%。年内,公司先后收购了数字孪生9、机器学习和物联网公司、交通标志CAD公司、工业交互解决方案提供商。

这家德国集团是欧洲最大的建筑软件公司。通过多次并购(见图11),已纳入16家子公司(见图12)),形成了一个面向BIM的比较完整的建筑软件产品体系,这些子公司都比较小年收入500万至1亿欧元的中型企业,这也是集团引以为豪的战略,按照“隐形冠军”战略发展,总部位于慕尼黑的集团在全球拥有超过500万用户, 2018年收入增至4.6亿欧元,主要来自欧洲(60%)。美洲成为最大的收入增长引擎,从2013年的11%上升到2018年的32%。集团将更多地渗透到该领域下一步的基础设施。

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(Systèmes) 是从航空航天、军事、制造、建筑甚至生命科学等行业分拆出来的,并为这些行业提供软件和服务。公司的3D建模软件CATIA广泛应用于航空航天和高端制造行业,以及建筑行业。 2018年软件收入30.8亿欧元,其中欧洲约占44%,亚洲和美洲各占28%。

四、全球主要市场BIM发展水平及产业政策

根据BIM应用、政府监管和专家意见,在对BIM行业影响最大的国家和地区中,挪威、芬兰、瑞典、丹麦等北欧国家在BIM成熟度方面领先世界,北美,英国、澳大利亚、新西兰和新加坡相对成熟,中国、日本、印度等欧洲大陆国家有待进一步完善(见图13))。考虑到市场规模和政策代表性,以下主要解读中国、美国、英国、日本的产业政策和标准体系。

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中国是最大的建筑市场。在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中,BIM首次被纳入政策文件。年度发展目标,在《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中,提出了更加丰富的发展方向,建立了《建筑信息模型应用统一标准》、广东、浙江、上海、北京、等政策也相继出台。目前,我国BIM软件的研发和应用较为活跃,但一方面,大部分研发为二次开发,受制于人,软件产品缺乏国际竞争力。 BIM大规模推广,大量中小企业缺乏具备BIM应用能力的人才。从改革开放之初深圳国贸大厦项目的“深圳速度”三天一层楼开始,中国对建设项目管理的认识不断提高,尤其是云南鲁布格水电站项目1987年,以现代项目管理实现低成本、高质量、早完工,引发行业反思。我国一些大型建筑企业的项目管理水平已经不是以前那样,而是从整个行业的角度来看,无论是项目级的工作分解、变更管理、绩效评估,还是材料和成本的控制在施工现场,项目管理水平参差不齐。应用推广既是挑战也是机遇。随着人口红利消退,劳动力成本和劳动力短缺问题浮出水面,迫使建筑企业进一步提高成本和风险控制。同时,对于正在进行的工程总承包(EPC)模式,设计、采购和施工的风险都转移给了总承包商。

美国建筑业以自下而上的市场驱动方式推动 BIM 行业发展。在实践中,得到了世界一流的BIM软件公司,以及建筑师协会、总承包商协会等行业协会的牵头和推动,形成了多种内容丰富的标准和规范。 2002年,它推出了BIM现代化解决方案,通过数据库促进建筑信息共享和协作。次年,美国总务管理局 (GSA) 启动了一项全国性的 3D-4D-BIM 计划,并于 2007 年发布了一份指南,要求在大型项目中使用 BIM。美国陆军工程兵团 (USACE) 是同时负责军民两用建设项目,在2012年第二版BIM路线图中,将民用BIM路线分开,比军用推迟了4年(见图14),也指出并非所有项目都需要 BIM,虽然国家 BIM 标准已经更新到第三版(NBIMS-US v3),但在联邦层面普遍缺乏政策指导或强制性约束;地方政府层面,威斯康星州的 BIM国家等出台的指导性或强制性要求,也在一定程度上促进了行业的发展。

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与美国不同,英国注重顶层设计和标准统一。政府通过与行业组织和产学研界的密切合作,加快了BIM的应用和推广,希望提升英国建筑业的竞争力并对外输出。英国提出的 BIM 成熟度体系由 4 个成熟度等级组成(见图 15)[4]): 0 级,纸质或电子 2D 图纸作为数据交换(CAD)的最低等级; 1 级,有限协作 2D 或 3D 格式 CAD; Level 2,更高层次的协作和数据交换,可以整合进度、成本等数据,实现4D甚至5D BIM; Level 3代表符合IFC/IFD统一数据交换标准的集成BIM(iBIM),具有全生命周期管理能力。根据《2011年政府建筑业战略》(GCS 2011),自2016年起英国政府投资的建筑项目强制使用3D BIM,但实际效果不及预期,2020年可能不如预期达到BIM 2级。目前,英国BIM联盟继续推进BIM应用,英国政府与剑桥大学联合成立的CDBB组织致力于推进BIM 3级。英国政府在文件中强调GCS 2016-20,政府作为业主应提高客户能力并逐步过渡到 BIM 3 级。

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日本将2009年视为“BIM元年”,国土交通省于2014年发布了相关指导方针[5]。日本建筑业发达,项目管理理念先进,但对BIM的理解和应用还存在不少问题。根据日本建筑工业联合会 2016 年对会员企业的调查(见图 16),日本只有 18% 的建筑企业全面应用了 BIM,其中 27% 的企业根本没有应用 BIM。虽然日本也有本土BIM软件厂商如Revit、Tekla等欧美公司仍占据市场主导地位。

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五、BIM行业发展趋势及投资机会分析

(一)BIM将在实现建筑业转型的过程中实现自我。建筑业的巨大体量决定了BIM市场的深度,专业的多元化决定了市场的广度,本土化的特点决定市场垄断的难度,三者的叠加共振,赋予了BIM行业广阔的发展前景和丰富的风险投资机会。

(二)BIM将在所有影响建筑业数字化转型的新技术中发挥核心作用。BIM是软件和项目管理两个专业领域的高度融合。它贯穿建筑工程产业链,是建筑业的未来。发展的数字化核心,政府和市场达成高度共识。

(三)5G时代将成为BIM加速推广的关键时期。从5G普及时间、建筑市场规模、BIM软件开发水平三个方面综合研判:5G后基本2023年在北美和中国普及,美国BIM软件建模的核心技术仍将确保其在建设项目设计阶段的垄断,但更强调应用和本土化特点的建设阶段可能会进一步分化,中国BIM或受益于人工智能、无人机等技术优势,通过5G网络切片实现工地数字化,在勘测、施工、管理协同方面取得突破;欧洲在BIM和绿色建筑的推广应用方面不断输出理念,但5G在中国和美国的普及可能会在部分地区推迟,影响其BIM i创新整合。

(四)BIM的应用会不断从设计环节渗透到全生命周期,向前渗透到勘察规划,向后渗透到建设运营,其价值不会随这一渗透率的增长。这是一个简单的加法,更多的是乘数效应。广联达从计算和成本业务开始,2018年整合建筑业务,努力扩大国内在建筑和采购方面的市场份额。

(五)BIM软件向云计算转型已成为大势所趋。向云计算转型是软件行业的一大趋势,可以降低销售费用,改善现金流,提高用户渗透率公司提供的服务包括,A360云解决方案等产品,主要依托亚马逊AWS云服务。德国RIB软件公司与微软达成战略合作,为建筑和房地产行业提供基于BIM的MTWO云解决方案。

(六)“小而美”的BIM软件公司很多,建筑行业专业多,地方性强。相应的,国外“小而美”的BIM软件也很多,尤其是在欧洲企业方面,德国集团收购的包括16家中小型BIM软件公司,其他公司也在BIM领域忙于投资并购,广联达2014年以2475万美元收购芬兰公司,获得机电BIM软件,但一般国内的BIM企业在德国、法国、英国等欧洲国家的跨国并购相对较少,类似的中小企业可以有针对性的进行投资并购,这些企业可能具有一定的特点“隐形冠军”或至少有专攻特定细分市场的潜力,年收入从几百万到几亿不等美元,具有一定的技术优势和良好的发展前景。

(七)BIM投资风险包括但不限于:宏观经济下行和建筑行业周期的负面影响;BIM软件向云计算转型不及预期;BIM技术开发或推广应用进展低于预期;贸易保护主义损害软件销售渠道甚至提供许可或服务;并购不善导致客户或人才流失等。

(八)BIM设计、建模等关键技术难以赶上。我国《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》强调BIM技术的重要性,提出“增强核心竞争力” ,实现跨越式发展”。目前,我国BIM发展应用面临的主要挑战来自两个方面:技术供给侧的原因是国产软件的核心技术自主水平有待进一步提升,而市场需求端的原因是建筑行业的现代项目管理水平参差不齐。建筑行业,逐步实现从2D、3D CAD到技术积累和商业拓展的核心技术积累多维BIM的离子。我国软件产业整体发展态势良好,但受制于国内制造业水平,BIM软件领域的自主性仍需进一步提升。 BIM产品多以二次开发为主。由于很多相关技术往往是建筑业和制造业共享的关键技术,因此实现自主控制势在必行。投资者可以从三个方面关注:

l政策方面,国内软件行业2019-2020年免征企业所得税,未来三年减半,客观上为BIM软件企业创造了良好的税收环境。 ,加快核心科技企业孵化;

l 战略上,在当前贸易冲突的背景下,跨境并购难以引入建模、渲染、有限元等核心技术。更多依靠自主创新,可以为产学研结合开辟方向,为风险投资提供更多机会。目标;

l 从技术上讲,积极参与全球开源代码和知识共享有助于全球发展。虽然在建模、渲染等领域与顶级商业软件存在差距,但有利于人才培养和生态培育[6],避免了市场对封闭技术路线的抛弃。

[1] 世界经济论坛 (WEF),2016 年 5 月

[2] Group,How Is,2016 年 6 月,可在 获得

[3] 国际标准化组织,“以及关于土木工程,(BIM)——使用——第 1 部分:和”(ISO 19650-1:2018),2018 年 12 月,参见 https :///obp/ui/#iso:std:iso:19650:-1:ed-1:v1:en

[4] 2011 年 BIM 派对,

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