文/新浪財經意見領袖專欄機構 中投研究

　　執(zhí)筆：劉烜

　　摘要：建筑業(yè)低下的生產率水平與其社會經濟地位不相適應。建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡稱BIM）融合軟件與項目管理兩大專業(yè)領域，實現(xiàn)建筑項目設計、施工到運營的全生命周期管理，更好地解決超支、逾期、節(jié)能及生產率低下等問題，已經在北京市行政副中心、美國奧克蘭國際機場、悉尼歌劇院改造等一些大型建筑工程項目推廣應用。

　　BIM全球市場規(guī)模近年保持約19%增速，領先企業(yè)主要來自美國以及西歐。美國自下而上、市場驅動引領BIM行業(yè)發(fā)展，英國政府頂層設計卓有成效，德國中小軟件企業(yè)深耕細作，中國BIM軟件發(fā)展態(tài)勢良好但關鍵技術自主水平有待進一步提高。

　　我們認為：（一）BIM將在成就建筑業(yè)變革的過程中成就自身，建筑業(yè)的巨大體量決定了BIM市場深度，專業(yè)多樣性決定了市場廣度，本地化特征決定了市場壟斷難度，三者疊加共振，賦予了BIM行業(yè)廣闊的發(fā)展前景和豐富的創(chuàng)投機會；（二）BIM將在所有影響建筑業(yè)數(shù)字化轉型的新技術中發(fā)揮核心作用；（三）5G時代將成為BIM加速推廣的關鍵期；（四）BIM的應用將從設計環(huán)節(jié)不斷向施工、運營在內的等建筑項目全生命周期滲透；（五）BIM軟件向云計算轉型大勢已成；（六） “小而美”的BIM軟件企業(yè)數(shù)量較多，德、法、英等歐洲國家可作為投資并購重點區(qū)域；（七）中國BIM關鍵技術的安全可控，應通過跨境并購、行業(yè)整合、開源協(xié)作等多種方式抓緊解決。

　　目  錄

　　一、 建筑業(yè)急需數(shù)字化變革

　　二、 BIM成為建筑業(yè)最重要的新技術

　　三、 BIM行業(yè)市場格局與領先企業(yè)

　　四、 全球主要市場BIM發(fā)展水平與行業(yè)政策

　　五、 BIM行業(yè)發(fā)展趨勢與投資機會分析

　　一、建筑業(yè)急需數(shù)字化變革

　　建筑業(yè)主要包括房屋建筑、土木工程、基礎設施等（見圖1），在經濟中的地位舉足輕重。建筑業(yè)的增加值在發(fā)達國家占GDP約5%、在發(fā)展中國家占GDP約8%，全球年收入將從約10萬億美元增長至2025年15萬億美元。歐美發(fā)達國家的存量市場之外，發(fā)展中國家的城鎮(zhèn)化進程仍在持續(xù)，繼中國數(shù)十年的穩(wěn)步增長（見圖2），印度、越南等國城鎮(zhèn)化將為建筑業(yè)增長注入新的動能。另一方面，建筑業(yè)對就業(yè)貢獻顯著，全球提供超過1億個崗位，其中在中國提供五千多萬個[1]。

　　長期以來，建筑業(yè)的生產率增長緩慢，明顯低于整體經濟，更遠低于同為第二產業(yè)的制造業(yè)（見圖3）。不同地區(qū)建筑標準規(guī)范的差異性導致了建筑業(yè)本地化，建筑項目的定制化要求導致建筑業(yè)碎片化，承包商和客戶的風險厭惡傾向以及勞動密集型特點使得建筑業(yè)對技術創(chuàng)新相對遲鈍。

　　為了更好地解決超支、逾期、節(jié)能及生產率低下等問題，建筑業(yè)比較明顯的發(fā)展方向包括裝配式建筑、機器人、新型建筑材料、數(shù)字化等。數(shù)字化有助于改善進度和預算管理，2016年至2025年間全面數(shù)字化可為全球非住宅建筑業(yè)減少23%~38%成本。[2]與同樣具有本地化和碎片化特征的其它傳統(tǒng)行業(yè)類似，建筑業(yè)的數(shù)字化步伐相對緩慢（見圖4），但隨著政策出臺、標準制定和行業(yè)共識深化，建筑業(yè)的數(shù)字化轉型有望提速。

　　二、BIM成為建筑業(yè)最重要的新技術

　　BIM（建筑信息模型）的定義是“利用樓房、路橋、工廠等建筑資產可共享的數(shù)字化表達，促進設計、建造和運營流程，為決策提供可靠基礎” [3]。我們認為，本質上，BIM融合了計算機輔助設計（CAD）和現(xiàn)代項目管理兩大專業(yè)領域知識，推動建筑業(yè)信息化，具體而言：

　　一是通過CAD軟件技術推廣電子圖紙、三維模型、仿真及其它數(shù)字化表達方式在建筑業(yè)的應用，提高各參與方及不同崗位的數(shù)據(jù)共享和協(xié)作。從歷史沿革看，CAD從平面制圖逐步進化到三維建模，滿足了建筑業(yè)最基本的設計自動化需求，形成了建筑實體的數(shù)字化表達，是BIM的先導和必要條件，因此不少主流CAD軟件廠商的BIM產品同樣大獲成功。

　　二是通過現(xiàn)代項目管理方法對建筑項目進行立項、設計（測繪、制圖、建模、仿真、分析）、招投標、建造（生產、施工、監(jiān)理、物流配送）、驗收交付、運營（維護、翻新、退出）的全生命周期管理，特別是成本管理和進度管理，因此把成本、進度和三維設計并稱為BIM五維模型，有時還把管理運營、能源可持續(xù)性作為第六、七個維度——這些更多的維度著眼于管理、協(xié)作和責任。多維度的BIM模型統(tǒng)稱為集成BIM（integrated BIM，簡稱iBIM）。

　　所有新技術中，BIM被認為是對建筑業(yè)最可能也是影響最大的（見圖6）。BIM在各種建筑新技術中處于中心地位，比如通過參數(shù)化三維模型結合機器人和3D打印技術為路橋工程提供支持，或者以更便捷有效的信息交互使得先進項目管理和早期規(guī)劃成為可能。BIM貫穿建筑項目的全生命周期：設計階段，集成激光掃描數(shù)據(jù)，存儲分析數(shù)據(jù)，為仿真和快速原型提供模型輸入，為績效分析提供數(shù)據(jù)；施工階段，與項目管理、場地監(jiān)測工具交換數(shù)據(jù)，為預制件、增量式制造和自動化設備提供模型輸入；運營階段，作為虛擬交付、預測性維修的平臺，為設施和資產管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲，并為翻修和退出提供建筑信息支撐。相比之下，其他新技術的影響范圍、深度或者可行性存在一些限制或挑戰(zhàn)，例如預制件對裝配式建筑至關重要，但受質量、個性化、運輸?shù)葐栴}影響商業(yè)化推廣和效益；無人機和3D激光掃描可以實現(xiàn)工程測繪自動化并且已投入應用，但主要局限在特定場景，從全產業(yè)鏈看輻射效應有限。

　　三、BIM行業(yè)市場格局與領先企業(yè)

　　全球建筑軟件市場規(guī)模預計從2015年48億歐元增長至2021年99億歐元，年復合增長率11%，其中歐美合計占全球市場規(guī)模約四分之三，而亞太地區(qū)增速略遜（見圖7）。具體到BIM市場，其全球規(guī)模將從2014年27億美元增長至2022年115億美元，年復合增長率19.1%（見圖8）。

　　BIM從行業(yè)劃分上主要屬于建筑類應用軟件業(yè)，按對應的專業(yè)需求可細分為制圖、建模、結構、機電、暖通、算量、造價、能耗、環(huán)境、可視化、測繪、運維等諸多類型（典型產品見表1）。其中，最核心的是CAD制圖和建模軟件，最能反映管理協(xié)作特點的軟件為BIM集成與項目管理類軟件。Autodesk等國際領先的BIM公司產品線齊全，不但包括各種專業(yè)應用，往往還提供BIM集成套裝作為完整的解決方案；另一方面，需求多樣性也為后來者提供了一席之地，國內BIM公司通過深耕一些細分專業(yè)并輔以本地化優(yōu)勢，在國內市場占據(jù)了一定份額。此外，BIM咨詢和培訓也有一定發(fā)展。

　　BIM領先企業(yè)主要來自美國以及西歐，如美國Autodesk、Bentley Systems、Trimble，德國Nemetschek集團，法國達索系統(tǒng)公司等（同類公司主要指標對比見表2））。近年來，BIM頭部企業(yè)不斷鞏固已有優(yōu)勢，通過并購中小企業(yè)持續(xù)擴張，并購標的分布在從細分領域的制圖建模到項目管理、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換與協(xié)作、云服務等，為智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、大型基建等日益豐富的建筑場景整兵備戰(zhàn)。

　　美國Autodesk公司基于其全球CAD軟件龍頭優(yōu)勢建立了以BIM建筑軟件產品體系。核心產品AutoCAD和AutoCAD LT（以下合稱ACAD）在2019財年占該公司凈收入的28%（如果計入包含有這兩項產品的套件這個比例會更高），Autodesk的銷售戰(zhàn)略是將其它產品和服務推向核心產品客戶。Autodesk一方面不吝于研發(fā)投入以維持技術優(yōu)勢，另一方面通過收購Assemble Systems、PlanGrid、BuildingConnected等公司擴充實力，其建筑業(yè)軟件產品線是公司最大的凈收入來源，占全部凈收入40%左右（見圖9）。近年，Autodesk公司加速云計算轉型，商業(yè)模式從傳統(tǒng)的銷售許可轉換到訂閱服務，2019財年來自訂閱計劃的經常性收入同比增長87%，云轉型的成功將進一步鞏固該公司的建筑和制造行業(yè)軟件領袖地位。

　　美國Trimble公司（天寶公司）以GPS、激光及慣性導航定位技術為根基，為多個行業(yè)提供解決方案，在建筑建模、管理和測繪定位等方面具備一定優(yōu)勢。繼2016年從谷歌收購三維建模軟件公司Sketchup后，不斷加碼建筑業(yè)務，2018年分別以12.11億美元、4.86億美元收購了建筑管理軟件公司Viewpoint和e-Builder，目前建筑與基建成為該公司第一大收入來源（見圖10），北美和歐洲合計占公司超過80%的收入。

　　美國Bentley Systems公司以基礎設施建造和管理軟件為核心業(yè)務，年收入超過7億美元，2013至2018年復合增長率為7.2%。最近一年，該公司先后收購了數(shù)字孿生城市云服務公司Agency 9、機器學習與物聯(lián)網(wǎng)公司AIworx、交通標志CAD公司SignCAD、工業(yè)交互方案供應商斯洛伐克ACE公司等。

　　德國Nemetschek集團是歐洲最大的建筑軟件公司，通過多次并購（見圖11）囊括了16家子公司（見圖12），形成了以BIM為導向的較完整建筑軟件產品體系，這些子公司均為年收入5百萬至1億歐元的中小企業(yè)，也是Nemetschek集團引以為豪并按照“隱形冠軍”發(fā)展的策略。總部位于慕尼黑的Nemetschek集團全球用戶超過500萬，2018年營收增長至4.6億歐元，主要來源為歐洲（占60%）。美洲成為最大的營收增長引擎，從2013年占比11%增長至2018年占比32%。該集團下一步將更多向基建領域滲透。

　　法國達索系統(tǒng)公司（Dassault Systèmes）是從達索航空公司剝離出來的工業(yè)軟件公司，為航空、軍事、制造、建筑乃至生命科學等行業(yè)提供軟件和服務。該公司的三維建模軟件CATIA在航空和高端制造行業(yè)應用廣泛，在建筑業(yè)也有應用。2018年軟件收入30.8億歐元，其中歐洲約占44%，亞洲和美洲各占28%。

　　四、全球主要市場BIM發(fā)展水平與行業(yè)政策

　　按照BIM應用情況、政府監(jiān)管以及專家意見，對BIM行業(yè)最有影響力的國家和地區(qū)中，挪威、芬蘭、瑞典、丹麥等北歐四國的BIM成熟度全球領先，北美、英國、澳大利亞、新西蘭和新加坡成熟度較高，中國、日本、印度及其它歐洲大陸國家有待進一步提高（見圖13）。考慮到市場體量和政策代表性，以下主要解讀中國、美國、英國、日本的行業(yè)政策和標準體系情況。

　　中國是體量最大的建筑市場，在《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中首次把BIM納入政策文件，并在《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中提出了2020年發(fā)展目標，在《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出了更豐富的發(fā)展方向，建立了《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》等多項國家標準，粵、浙、滬、京等多地也出臺了政策。目前，國內BIM軟件的研發(fā)和應用活躍，但一方面研發(fā)大多為二次開發(fā)、受制于人，軟件產品缺乏國際競爭力，另一方面建筑企業(yè)應用水平參差不齊，僅十分之一的企業(yè)開始大規(guī)模推廣BIM，大量中小企業(yè)缺乏具備BIM應用能力的人員。從改革開放之初深圳國際貿易大廈項目三天一層樓的“深圳速度”伊始，中國對建筑項目管理的認識不斷提升，特別是1987年云南魯布革水電站工程，日本大成公司以現(xiàn)代項目管理實現(xiàn)低成本、高質量并提前完工，引發(fā)行業(yè)反思。國內一些大型建筑企業(yè)項目管理水平今非昔比，但從整個行業(yè)看，無論是項目層面的工作分解、變更管理、績效評估還是施工現(xiàn)場的物料與成本控制，項目管理水平參差不齊，對BIM的應用推廣既是挑戰(zhàn)也是機遇。隨著人口紅利的消退，勞務成本和用工荒問題浮出水面，倒逼施工企業(yè)進一步提高成本和風險控制水平。同時，對于正在推行的工程總承包（EPC）模式，設計、采購和施工的風險都轉嫁到了總承包方，工程總承包企業(yè)進一步提高項目全生命周期管理能力勢在必行。

　　美國建筑業(yè)以自下而上、市場驅動的方式推動BIM行業(yè)發(fā)展。實踐中，由Autodesk、Bentley等世界一流BIM軟件公司以及建筑師協(xié)會、總承包商協(xié)會等行業(yè)協(xié)會主導推動，形成了內容豐富的多種標準規(guī)范。2002年Autodesk拋出BIM現(xiàn)代化解決方案，通過數(shù)據(jù)庫促進建筑信息共享和協(xié)作。次年，美國總務局（GSA）推出國家3D-4D-BIM計劃并發(fā)布指導手冊，要求2007年大型項目必須應用BIM。同時負責軍用和民用建筑項目的美國陸軍工程兵團（USACE）在2012年第二版BIM路線圖中，將民用BIM路線獨立出來并較軍用推遲4年（見圖14），還指出并非所有項目都必須應用BIM。盡管美國國家BIM標準已更新至第三版（NBIMS-US v3），但聯(lián)邦層面的政策引導或強制性約束總體上比較少；地方政府層面，威斯康辛州等推出的BIM指導意見或強制要求也在一定程度上促進了行業(yè)發(fā)展。

　　與美國不同，英國注重頂層設計和標準統(tǒng)一，政府通過與行業(yè)組織和產學研界密切合作，加速了BIM的應用推廣就，并且希望借此增強英國建筑業(yè)的競爭力進而對外輸出。英國提出的BIM成熟度體系包括4個成熟度等級（見圖15）[4] ：等級0，紙質或電子2D制圖作為數(shù)據(jù)交換的最低水平（unmanaged CAD）；等級1，有限協(xié)作的2D或3D格式CAD；等級2，更高水平的協(xié)作和數(shù)據(jù)交換，可綜合進度、成本等數(shù)據(jù)以實現(xiàn)4D乃至5D BIM；等級3代表符合IFC/IFD統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標準的集成BIM（iBIM），具備全壽命周期管理能力。根據(jù)《政府建筑業(yè)戰(zhàn)略2011》（GCS 2011），2016年起英國政府投資的建筑項目強制應用3D BIM，但實際效果不及預期，2020年可能無法如期實現(xiàn)BIM等級2。目前，英國BIM聯(lián)盟繼續(xù)推廣BIM應用，而英國政府與劍橋大學聯(lián)合組建的CDBB組織致力于推動BIM等級3，英國政府則在文件GCS 2016-20中強調政府作為業(yè)主應提升客戶能力并逐漸向BIM等級3過渡。

　　日本把2009年視為其“BIM元年”，國土交通省于2014年發(fā)布相關指引[5]。日本的建筑業(yè)發(fā)達，項目管理理念先進，但對BIM的認識和應用還存在諸多問題。根據(jù)日本建筑業(yè)聯(lián)合會2016年對會員企業(yè)的調查（見圖16），僅18%的日本建筑企業(yè)應用BIM較為全面，而且27%的企業(yè)完全沒有應用BIM。盡管日本也有本土BIM軟件廠商，Revit、ArchiCAD、Tekla等歐美公司軟件仍占據(jù)市場主導地位。

　　五、BIM行業(yè)發(fā)展趨勢與投資機會分析

　　（一）BIM將在成就建筑業(yè)變革的過程中成就自身。建筑業(yè)的巨大體量決定了BIM市場深度，專業(yè)多樣性決定了市場廣度，本地化特征決定了市場壟斷難度，三者疊加共振，賦予了BIM行業(yè)廣闊的發(fā)展前景和豐富的創(chuàng)投機會。

　　（二）BIM將在所有影響建筑業(yè)數(shù)字化轉型的新技術中發(fā)揮核心作用。BIM是軟件和項目管理兩大專業(yè)領域的高度融合，貫穿建筑項目產業(yè)鏈，是建筑業(yè)未來發(fā)展的數(shù)字化核心，政府和市場達成高度共識。

　　（三）5G時代將成為BIM加速推廣的關鍵期。從5G普及時間、建筑市場規(guī)模和BIM軟件發(fā)展水平這三個方面綜合研判：2023年北美地區(qū)和中國基本普及5G后，美國的BIM軟件建模核心技術仍將確保其在建筑項目設計階段的壟斷地位，但更注重應用和本地化特征顯著的施工建造階段可能進一步分化，中國BIM或受益于AI和無人機等技術優(yōu)勢，通過5G網(wǎng)絡切片實現(xiàn)工地數(shù)字化，在勘察、施工和管理協(xié)作等方面有所突破；歐洲在BIM和綠色建筑等推廣應用方面繼續(xù)輸出理念，但晚于中美普及5G可能會在某些方面影響其BIM創(chuàng)新集成。

　　（四）BIM的應用將從設計環(huán)節(jié)不斷向全生命周期滲透。向前滲透到勘察、規(guī)劃，向后滲透到施工、運營，其價值隨著這種滲透的增長將不再是簡單的加法，而是更多體現(xiàn)出乘數(shù)效應。廣聯(lián)達從算量和造價業(yè)務起步，2018年整合施工業(yè)務，力圖在施工建造和采購擴大國內市場份額。

　　（五）BIM軟件向云計算轉型大勢已成。轉型云計算是軟件行業(yè)的一個大趨勢，可以降低銷售費用、改善現(xiàn)金流、提高用戶滲透率。Autodesk公司提供包括BIM360、FORMIT、INSIGHT等產品在內的A360云解決方案，主要依賴亞馬遜的AWS云服務。德國RIB軟件公司與微軟達成戰(zhàn)略合作，為建筑和房地產行業(yè)提供基于BIM的MTWO云解決方案。

　　（六）“小而美”的BIM軟件企業(yè)數(shù)量較多。建筑業(yè)的專業(yè)眾多且本地性較強，相應地國外特別是歐洲有不少“小而美”的BIM軟件企業(yè)，德國Nemetschek集團收購囊括了16家中小BIM軟件企業(yè)，Autodesk、Trimble等公司也忙于在BIM領域投資并購。廣聯(lián)達2014年以2475萬美元收購芬蘭Progman公司，獲得了機電BIM軟件MagiCAD，但總體上國內BIM公司的跨境并購還相對較少。德、法、英及其它歐洲國家類似中小企業(yè)可作為投資并購標的，這些企業(yè)可能具有某些“隱形冠軍”的特征或者至少具備潛力，專精于特定細分領域，年收入大多幾百萬到數(shù)億美元不等，具有一定技術優(yōu)勢和較好發(fā)展前景。

　　（七）BIM投資風險包括但不限于：宏觀經濟下行和建筑行業(yè)周期造成的負面影響；BIM軟件轉型云計算不及預期；BIM技術發(fā)展或推廣應用進展不及預期；貿易保護主義損害軟件銷售渠道甚至影響提供許可或服務；并購整合不順造成客戶或人才流失，等等。

　　（八）BIM設計建模等關鍵技術追趕難度大。我國《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》強調了BIM技術的重要性，提出要“增強核心競爭力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展”。目前國內BIM發(fā)展應用的主要挑戰(zhàn)來自于兩方面：技術供給側的原因在于國產軟件的核心技術自主水平有待進一步提高，市場需求側的原因在于建筑業(yè)的現(xiàn)代項目管理水平參差不齊。歐美BIM技術發(fā)展最初從汽車、航空等先進制造業(yè)起步并拓展到建筑業(yè)，逐步實現(xiàn)從2D、3D CAD的核心技術積累，再到多維BIM的技術積累和商業(yè)擴張。盡管最近二十年中國軟件業(yè)整體發(fā)展態(tài)勢良好，但受制于國內制造業(yè)水平，BIM軟件領域仍需進一步提升自主能力，國內的斯維爾、魯班、浩辰給排水、鴻業(yè)暖通、天正電氣、廣廈結構等BIM產品多以二次開發(fā)為主。由于很多相關技術往往是建筑業(yè)和制造業(yè)共用的關鍵技術，實現(xiàn)自主可控勢在必行，投資者可以從三個方面予以關注：

　　l  政策上，國內軟件業(yè)2019-2020年免征企業(yè)所得稅、隨后三年減半征收，客觀上為BIM軟件企業(yè)創(chuàng)造了良好的稅收環(huán)境，同時可借助科創(chuàng)板等資本市場改革紅利，加速孵化核心技術企業(yè)；

　　l  策略上，當前貿易沖突背景下，跨境并購難以引進建模、渲染、有限元等核心技術，更多要依靠自主創(chuàng)新，可以為產學研結合開拓方向，為風險投資提供更多標的；

　　l  技術上，積極參與全球開源代碼與知識共享有助于實現(xiàn)全球化發(fā)展。建模、渲染等領域，OpenCAD、Blender等眾多開源軟件盡管較頂級商用軟件有差距，但有利于人才培養(yǎng)和生態(tài)孕育[6]，避免封閉式技術路線被市場拋棄。

　　[1] 世界經濟論壇（WEF），Shaping the Future of Construction，2016年5月

　　[2] Boston Consulting Group，How Technology Is Revolutionizing Construction，2016年6月，見https：//www.bcg.com/publications/2016/how-technology-is-revolutionizing-construction.aspx

　　[3] 國際標準化組織，“Organization and digitization of information about buildings and civil engineering works， including building information modelling （BIM） -- Information management using building information modelling -- Part 1： Concepts and principles”（ISO 19650-1：2018），2018年12月，見https：//www.iso.org/obp/ui/#iso：std：iso：19650：-1：ed-1：v1：en

　　[4] Centre for Digital Built Britain，2011 BIM Working Party Strategy Report，https：//www.cdbb.cam.ac.uk/Resources/ResoucePublications/BISBIMstrategyReport.pdf/view

　　[5] https：//bim-japan.com/japan.html

　　[6] 參見中投研究院2019年3月的研報《開源軟件崛起：ABC浪潮下的軟件行業(yè)大變局》

　　(本文作者介紹：中投研究院立足于為中投公司戰(zhàn)略和內部投資決策提供獨立、客觀和前瞻的研究支持。)