建筑信息化专题研究报告：发展历程与竞争格局

一、建筑信息化发展历程

建筑信息化发展空间大。2020 年，国内 GDP 首次超过百万亿元，其中建筑业 GDP 为 7.3 万亿元，在 GDP 比重中占 7.2%，作为国民经济的支柱之一，建筑业地位依然稳固。然 而，建筑行业信息化程度依然较低。在全球各行业中，建筑行业信息 化水平仅高于农业和屠宰业；尤其是我国建筑施工企业信息化投入仅占总产值约0.08%， 相比发达国家 1%的投入仍有较大差距，我国建筑信息化行业拥有较大成长空间。

（一）国内建筑信息化发展历程

国内建筑信息化主要经历三个阶段的发展，目前正处于第三阶段发展：1）设计信息化： “甩图板”工程推动国内 CAD 技术应用的普及；2）造价招投标信息化：计算机辅助管 理问题解决实现项目和企业管理信息化；3）全生命周期信息化（即施工和运维阶段信息 化的实现）：BIM 技术的应用助力建筑业全生命周期信息集成。

1、 “甩图板”推动 CAD 技术的推广

20世纪60年代，美国麻省理工学院采用人机交互技术开发出第一个正式意义上的CAD。 在软件发展的初级阶段，CAD 的含义仅为 Computer Aided Drafting，即计算机辅助绘图， 区别于当今普遍理解的 Computer Aided Design 概念，即计算机辅助设计。

70 年代末，我国开始探索 CAD 技术的研究。“七五”期间，机械工业部投入 8200 万元， 组织开发 CAD 通用支撑软件及 CAD 应用系统。1991 年，时任国务委员宋健提出“甩图 板”号召，从国家层面重视 CAD 技术的应用推广，这也可以被看作是国内建筑行业信息 化的开端。1996 年，工程设计计算机应用协会“九五”规划要求，到 2000 年，我国要 基本形成 CAD 产业，国产软件市占率达到 50%以上。

在 CAD 推广初期，由于国内计算机普及率较低，项目设计过程较为繁琐。国内第一张 单层两跨钢筋混凝土平面框架配筋图在国产图强-16 计算机上完成，后续再通过进口绘图 仪画出。随着国外推出个人电脑上的 CAD，基础软件如 AutoCAD 平台被国内公司进行 二次开发，推出了 PKPM、ABD、TBSA、BJCAD、House 等国产自主开发的应用软件， 促进了 CAD 技术在国内的推广。

为促进 CAD 技术的应用，除政策端的支持，设计院等相关单位亦作出巨大贡献。其中， 某部设计院为了鼓励设计人员应用 CAD 技术，向使用计算机画施工图的设计人员提供奖 金；另一部设计院购置了价值 5 万美元的进口建筑渲染软件，提高该院在施工项目中的 谈判力，亦成功促进了建筑信息化软件的应用。

“甩图板”运动推动了 CAD 技术的推广，目前 CAD 技术已经得到普及，设计环节各类 软件得到市场的广泛认可和使用。从本质上看，从手绘到 CAD 的转变仅仅是计算工具 的变化，设计师个体的习惯改变是“甩图板”成功最关键的因素。

2、 算量计价软件的出现与电子招投标的成熟

80 年代以前，传统的工程量计算方法基于纸质图纸，再使用计算器逐个计算，效率较低。 90 年代，工程算量计算进入表格法阶段，即基于微软办公软件 Excel 进行表格设计和计 算，但在该阶段，除了定额套价文件的编制外，其余工程算量工作仍需手工完成。

21 世纪初，随着 AutoCAD 平台的成熟以及国内国外 CAD 应用软件的推广，工程造价 管理得以与 CAD 相融合，带动项目成本管理信息化。部分软件开发商通过对 AutoCAD 进行二次开发，为用户建立一个录入平台，并以三维的形式来显示结果，使工程图形录 入工作更为直观。此后，开发商进一步利用人工智能技术，通过对蓝图施工图与电子施 工图特点的研究，归纳出不同设计人员出图的共性与特性，进而开发出自动识别工具， 算量软件能够自动识别电子图中的柱、剪刀墙、梁、器具、元件等内容，快速仿真出真 实的建筑工程，从而自动计算出工作量。算量造价软件的出现使原本繁琐的计算过程电 子化、标准化、简便化，大大提高了建筑各环节造价人员的工作效率。

电子招投标 20 年发展，目前已趋于成熟。2001 年，商务部率先使用电子化运作系统， 用于国际招标，开启了我国电子招投标的先河。2008 年，苏州正式开通国内首个建设工 程远程评标系统，并在后续于江苏全省推行。2013 年，发改委联合八部委发布《电子招 标投标方法》，使电子招投标的推广和施行有规可循。2017 年，六部委印发《“互联网 +”招标采购行动方案（2017-2019 年）》，明确指出大力发展电子化招标采购，促进招 标采购与互联网深度融合。在国家政策的推动下，建筑行业已实现在造价过程、标书制 作、标书评审环节的信息化和标准化。

3、 BIM 时代的到来

BIM（Building Information Model）技术是利用信息技术将工程/设施透过数字化处理后， 将工程/设施的各式信息以 3D 的形式，用于协助或解决工程不同生命周期阶段各种工作 的一种先进技术，对建筑业起到提质增效的作用。

BIM 的概念最早来源于乔治亚理工大学的 Chunk Eastman 教授 1974 年发布的论文，而 BIM 一词则最早出现在 1992 年由 van Nederveen 和 Tolman 发表的论文中。在 20 世纪末， 芬兰、挪威、新加坡等国家主推 BIM 技术，美国、英国、日本、韩国等发达国家逐步实 现应用推广。2002 年，CAD 基础软件龙头企业 Autodesk 收购了 Revit 软件和其整个研发 公司，如今 Autodesk 软件在 BIM 中的覆盖率已达 90-95%。

21 世纪初，BIM 概念也开始进入中国，并在水立方和上海世博会中国馆上得到应用。2011 年，住建部发布《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》，要求“十二五”期间，基本实 现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型（BIM）的应用；2016 年发布 《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》，要求“十三五”时期，全面提高建筑业信息化 水平，着力增强 BIM、大数据等信息技术集成应用能力。

BIM 在建筑工程全生命周期当中运用三维模型，而无需像使用 CAD 技术一样在项目建 设过程中重复二维到三维的多次转换，这大大提高了项目建造的质量与效率，减少了错 误和风险的出现。目前，国家从政策端不断推广 BIM 技术的应用，但相比于建筑信息化 初期的“甩图板”运动计算工具的变换，BIM 的使用要求工作方式、管理方式的改变， 因此 BIM 技术带来的建筑行业第二次变革并不能一蹴而就。

（二）BIM 技术发展现状

BIM 用于在设计、施工和操作流程中创建和管理数据，其应用模式分为两种：1）在设 计、施工、运维全建筑工程生命周期当中使用；2）在某一或部分阶段使用。目前，BIM 软件自身的发展已能满足大多建筑工程项目需求，但受制于设计师工作习惯、资金投入 量大等问题，全面实现 BIM 技术的推广仍有距离。

1、 BIM 未来将往 6D 方向发展

根据 Civil Engineer 的定义，BIM 可以分为 0-3 级共四个等级，从独立的电子化二维图 纸，到二维与三维模型的交互协同，再到建筑全生命周期的信息共享，不断往纵深发展。 而从维度上看，每一个维度的加深也意味着 BIM 等级的不断提高：

2D：以二维 CAD 技术或者图纸化形式输出设计蓝图和影印件，与后续施工等其它环节 相对独立。

3D：运用三维画图、建立安全模型，对施工现场进行动画设计和渲染，并模拟施工情况。

4D：加入时间概念，提供各环节交付计划的细节性模拟。

5D：加入成本概念，通过实时成本建模和数据提取支持详细的成本估算。

6D：加入环保概念，亦可是提供 BIM 策略、竣工、嵌入式运维全生命周期的管理，实现 全信息交互。

我们认为，目前 BIM 技术在 2D 设计、3D 设计、时间管理、成本管控方面已有较多的实 践经验，未来将往 6D 方向发展，信息集成度、分享度的进一步加强是该阶段发展最主 要的特征，也对软件开发商提出了更高的要求。

2、 正向设计与逆向设计并存

正向设计即从概念到实物，过程分为概念设计、绘图或三维建模、制造系统、新产品。 BIM 正向设计从方案设计阶段便采用三维建模，设计师主动填充数据并作绘图，下游单 位沿用模型至生产、施工、交付阶段。从源头设计开始便使用 BIM，这是建筑工程彻底 的“BIM 化”。

由于 BIM 具有多软件协同的特点，正向设计可以使同一个模型在不同软件上进行日照、 能耗、疏散等多方面的分析，也可以使设计师或施工方在修改模型时实时同步数据，提 高设计建设周期的效率和准确性。但由于正向设计需主动填充数据的特性，对于复杂的 产品，正向设计过程难度系数大、周期长、成本高，因而在设计上也形成了逆向建模的 方法。

逆向设计即从实物到实物，过程分为实物三维、三维坐标采集、仿形或创新、制造、新 产品。BIM 逆向设计可以理解成“BIM 翻模”，即根据已有的数据，按照施工图来建模， 这是国家推广信息化初期受限于技术、标准、软件的发展而形成的结果。逆向建模要求 使用无人机技术或 3D 激光扫描仪等设备进行现场数据收集，后续进行解读并建立三维 模型，因此相对正向设计来说，逆向设计包含更多的步骤，降低了设计的效率。

正向设计与逆向设计均是 BIM 发展的趋势，二者在当今建筑信息化发展过程中都各有优 势，但逆向设计作为初期技术不成熟的产物拥有效率低下的局限性。正向设计目前仍有 费用支出、软件协同性等问题需要解决，而其建筑工程全生命周期信息传递性是未来 BIM 技术追求的方向，因此我们认为，BIM 翻模将随着 BIM 正向设计难题的解决逐渐退出 市场。

3、 国内 BIM 技术目前在施工阶段快速发展

受益于 CAD 技术、算量计价软件的普及与国内招投标电子化政策的推行，我国建筑业在设计、造价和招投标阶段信息化应用已较为成熟，因此 BIM 技术得以直接与决策、设计、 采购阶段的信息化软件相融合，在短期内实现应用推广。目前，BIM 技术在施工阶段的 应用正处于快速发展阶段，未来有望在建筑工程运维阶段进一步深化使用，以实现 BIM 技术对建筑业全生命周期的覆盖。

智慧工地作为 BIM 在施工阶段的重要应用，能通过可视化的后台高效、详细地掌握和管 理项目和人员。智慧工地通过应用 BIM、传感、互联网、大数据等技术，融合人员管理、 施工管理、质量安全、物料管理等方面系统，并使管理端得到可视化的数据，助推项目 工程质量、安全、材料、进度、绿色、成本等管理目标实现。近期，山东发布指导意见， 要求 2023 年智慧工地实现智能建造技术普遍应用，智慧管理手段成为常态。而前期，宁 夏、陕西、辽宁等地亦曾相继推出智慧工地建设相关政策。我们预计，随着建筑信息化 政策的进一步推广，BIM 技术在施工阶段的应用有望在未来几年得到快速推广。

维护管理阶段占建筑整个生命周期的 83%，但国内 BIM 在运维阶段的应用尚待发展。 现有的 BIM 运维系统主要解决定位建筑构件、数据交换、可视性和定位、检查可维护性、 建立和升级数字资产、空间管理、危机管理、能源控制与监测等九大类问题。目前，我 国有将 BIM 导入公共工程的实际应用，却无法延续至运维阶段，使 BIM 在该阶段的发 展较为缓慢。我们认为，当 BIM 技术完成在施工阶段的普及，其在运维阶段的应用在未 来依然有较为广阔的发展空间。

4、 BIM 技术推广仍有限制性问题需要解决

1）“甩图板”运动是设计师绘图工具、计算工具使用的转变，结果输出依然以二维为主。 而 BIM 技术的推广除了要改变设计师基于二维技术的操作习惯外，还要求管理方式和工 作方式的转变。如何实现技术运用的平稳转换是 BIM 推广亟需解决的问题。

2）“甩图板”运动受益于 PKPM、ABD、TBSA、BJCAD、House 等国产软件的推出， 而目前 BIM 软件的国产化率不足 10%。BIM 的推广需要更多符合建筑国情的国产软件 出现。

3）国内的 BIM 支持政策大多是指引性文件，而相应的 BIM 标准、规则、方针一直未能 建立。BIM 的国内发展要求健全的 BIM 标准体系护航。

4）BIM 技术的开发需要大量资金注入，而由于技术特性问题，其带来的短期经济效益并 不明显，导致企业对 BIM 的投入较为谨慎。BIM 的推广将寄希望于技术的突破和成本的 下降。

未来，随着政策的进一步推动，BIM 体系的建立，限制性问题的逐步解决，BIM 在建筑 工程中的渗透率有望实现快速提升。

二、建筑信息化软件竞争格局

（一）国外企业基本垄断基础软件市场

基础软件是指可被多个应用软件所用的基础建模软件，包括图形平台软件、建筑设计软 件、结构设计软件、设备设计软件等，该领域主要被国外软件厂商所垄断。

Autodesk（欧特克）成立于 1982 年，是三维设计、工程及娱乐软件的领导者。公司于同 年发布 AutoCAD，后续发展成为协助建筑师、工程师、建筑专业人员创建二维或三维图 形的软件，目前在建筑 CAD 领域受到了广泛的使用。2002 年，Autodesk 收购了 Revit 软件和其整个研发公司，该系列软件是为 BIM 构建的，可协助建筑师实现规划、设计、 建造以及管理建筑和基础设施的目标。如今 Autodesk 软件在 BIM 中的覆盖率已达 90-95%。

Bentley（本特利）是全球领先的基础设施工程软件供应商，支持土木、结构、岩土工程 和工厂工程从业人员、他们的项目交付企业和基础设施资产的所有者运营商的工作。 Bentley 推出了基础模板 Microstation，文件格式为 DGN，在此基础上，公司也推出用于 道路的 OpenRoads，用于铁路的 OpenRail 等的插件应用。

Graphisoft（图软）始建于 1982 年，为建筑设计专业人士开发了建筑信息建模软件解决方案 Archicad。公司为 Apple Macintosh 打造了 Archicad 版本，推动了 Graphisoft 在建筑 领域上的推广。其提出的虚拟建筑概念代表着 CAD 开发历程上的里程碑，并在建筑、工 程和施工行业取得了领先地位，目前该理念亦可被称作 BIM。

中望软件是国内领先的研发设计类工业软件供应商，主要从事 CAD/CAM/CAE 等研发 设计类工业软件的研发、推广与销售业务。公司拥有中望 CAD、中望 3D，具有全兼容、 高效率、运行稳定、灵活授权等特点，为实现 2D CAD 软件产品国产化、自主化作出较 大贡献。在行业应用方面，中望拥有天正建筑水暖电、中望园景及中望 CAD 机械版等软 件。

（二）国内公司参与应用及管理平台软件竞争

应用软件指基于某一类基础软件进行二次开发，开展各种应用型工作的软件，包括土建 算量、安装算量、能耗分析等。管理平台软件指用以支持建筑全生命周期数据的共享应 用的软件，如 BIM 5D、智慧工地云平台等。

目前国内开发商主要在应用软件与管理平台软件领域进行竞争，国产化水平较高。在设计领域，主要参与者有鸿业科技、盈建科；在造价领域，主要行业竞争者有广联达、斯 维尔、海迈科技；在施工、智慧工地领域，则有广联达和品茗股份。而在细分行业实际 应用方面，房建、路桥、水利、轨交、钢结构等领域均与信息化软件有所结合。

1、 房建项目要求工程图的全方位可视化

房屋建筑工程结构形状多样，各种构件之间的布局复杂，从设计端开始便对工程图的全 方位可视化提出高要求。BIM 能够在三维可视化、质量成本控制以及全寿命周期管理方 面帮助设计施工人员完成房建项目的建设。在设计阶段，BIM技术提供模型建立和计算、 冲突检查、施工计划完善以及预算控制；在施工阶段，场地规划、施工模拟、工程量统 计、三维技术交底、施工现场管理均能通过 BIM 技术实现。

广联达 BIM 土建计量 GTJ 为房建项目建立一站式平台。在估概算阶段，该平台提供二 维 CAD 和三维模型并定制计算规则；在施工阶段，有钢筋算量和云指标检查；在竣工阶 段，则能够向客户呈现全流程数据文件和 BIM 造价模型。另外，广厦科技的广厦建筑结 构 CAD 软件、鲁班软件的鲁班房建 BIM 系统、品茗股份的品茗 HiBIM 土建版等都为 房建项目提供解决方案。

2、 路桥项目结构多样要求适合的三维模型选择

路桥结构与普通房建项目不同，在信息化模型建立的过程中，需要根据工程具体结构类 型选择适宜的三维模型。在模型创建阶段，以单跨悬索桥为例，首先要进行总装平台的 搭建，确定墩台的具体位置，实现路线整体和墩台位置之间的组合；之后创建桥梁所有 特殊结构与构造的模型；最后还需建立引桥结构模型和钢筋模型。设计阶段过后，BIM 还能提供施工资料管理、协同工作管理、碰撞检查、进度模拟与分析、施工现场管理、 工程算量与成本管理等功能。

Bentley 的 OpenBridge Designer 将建模、分析和设计融合到一个综合桥梁产品中。由于 该应用程序基于 Bentley 的基础软件 Microstation 进行开发，客户可以使用单一产品来创建钢桥和混凝土桥梁的数据可互用的物理和分析模型，并用于桥梁的整个生命周期。其 主要功能有分析和评估交通载荷、采集场地和建筑条件道路几何图形拓扑、协调多专业 的桥梁团队等等。其他桥梁建筑信息化软件包括迈达斯的 MIDAS Civil 等。

3、 水利项目需靠 BIM 技术确定最优建造位置

水利工程项目需要考虑土方工程的建设和水位高程的确定。工程人员可以利用 BIM 技术 对水利项目进行三维立体模型构建，随后水利 BIM 软件便可自动计算出土方量的大小， 操作性强；在确定水利工程最优位置时，BIM 技术能够根据工程所在位置的地形，形成 整体沙盘，各建筑物能够在模型上自由移动，并模拟不同水位形成的结果，最终确定水 利建设点。

目前水利设计阶段信息化软件仍以国外 Autodesk 与 Bentley 相关软件为主。如南水北调 中线工程、阿海水电站、黄登水电站均使用 Autodesk 相关软件，包括 Civil3D、Inventor、 Navisworks、Infraworks、RevitVault、Vault 等，主要解决地质、水工、施工、金结、碰 撞检查、模型管理、演示、水工机电建筑、协同设计相关问题。在水利造价阶段，国产 软件如品茗涌金水利工程计价软件、智多星行业造价软件均有参与市场竞争。

4、 轨交项目信息化技术主要用于施工阶段

轨交结构设计本身与民用建筑设计存在较大不同，因此在设计阶段使用 BIM 技术比较困 难。城市轨交在施工过程当中会面临工程地质复杂、施工机械种类繁多、施工现场风险 性大、工程协调难点多等困难，因此轨交施工环节要求 BIM 技术在安全监测、隐患排查、 现场监控、盾构检测、施工协同等多个关键环节开展实践。

中铁四院曾委托盈建科基于 Revit 和 Revit-YJK 开发一套针对地铁结构的设计软件。在 基于 Revit-YJK 自带建模和模型转换的基础上，本次开发增加了创建剖面功能、自动生 成结构平面布置和标注功能、自动生成板、梁、墙柱施工图、自动生成三维钢筋功能。 应用该二次开发软件能够实现地铁结构的 BIM 正向设计并出图，可提高约 15%的设计效 率。

5、 钢结构项目要求建筑信息化技术提供深化预制

钢结构设计信息化产品供应商有构力科技和盈建科。构力的 PKPM-PS 软件为装配式钢 结构建筑提供方案设计-初步设计-施工图设计-装配构件深化设计的一体化设计解决方案， 提高设计效率和质量，助力装配式建筑发展。盈建科的 YJK-STS 能够提供接力建模和上 部结构设计计算结果，以完成钢结构施工图设计；软件能够自动进行梁柱节点、梁梁节 点、柱脚节点、支撑节点的设计，并给出以节点为核心内容的施工图设计。

三、重点公司分析

（一）亚厦股份

装配式装修大势所趋，人口红利消弭，用工成本高企，装配式装修引领装饰行业从劳动 密集走向资本密集，从服务转向制造成为历史趋势，我们认为劳动力紧缺和环保压力下， 顶层政策将驱动装配式装修行业快速成长，料十四五期间行业将进入放量阶段；

装配式装修市场空间广阔，公建市场的装修需求与装配式优势完美适配，我们估计公建 领域潜在需求在 4 亿平以上。住宅领域目前渗透率较低，但长期看，料住宅将成为未来 行业增量的主要来源，市场规模有望突破万亿；

公司先发优势明显，亚厦智造助力长期成长。公司自 2012 年就已启动工业化装修研发之 路，目前相关技术已迭代至第六代，获得专利近 2000 项，2020 年公司发布六项企业标 准，持续推进工业化软件二次开发，深化亚厦智造。根据官网，公司构建了以 BIM+应用 场景的数字化体系。数字设计上，首创基于建筑BIM+制造BOM的数字化协同设计平台， 实现了装修与建筑、结构、机电的一体化设计；数字管理上，首创基于建筑 BIM+物联网 IOT 的全过程数字管理平台，实现了全过程数据的标准化与信息化，料 BIM 技术与工业 化装修的结合将进一步推动成本下降，从而打开市场空间。

（二）鸿路钢构

工程施工转向加工制造，单吨费用下降打开利润空间。2016 年后，公司不断进行产能扩 张，加工业务优势逐渐显现。公司通过完善配套工厂、打造一站式采购平台、规模化生 产、重视智能制造等措施紧抓成本管控，单吨费用连续两年大幅下降；

公司 2020 年钢结构加工产量 250.58 万吨，同比+34%，目标 2022 年底实现 500 万吨年 产能，规模优势遥遥领先，龙头地位稳固；

管理能力构筑更高壁垒，经过三年的十大基地运营经验，以及相关信息化管理系统上线， 公司已形成成熟的钢结构生产管理体系，突破管理半径限制；

行业需求平稳增长，装配式景气度较高，公司市占率、单吨收入、盈利水平均有空间。

（三）精工钢构

民营钢结构龙头企业，业务模式升级+装配式建筑齐头并进。1）工业建筑板块，公司瞄 准战略新兴市场，将目标客户由传统的制造业调整为高端物流、新能源汽车及环保行业 等细分领域；2）公共建筑板块，公司在传统分包模式的基础上积极向 EPC 转型，此外 受益于政策红利，公司还积极推广装配式建筑，打造了全产业链建筑装配式；

新业务开拓成效显著，公司 2020年累计承接新业务439 项，承接额 183.68亿，同比+31%， 个均合同额 4184 万，同比+39%。其中，EPC 及装配式业务发展迅猛，新签订单 56.36 亿，同比+103%。装配式行业景气度较高，我们认为受益于政策推动和行业变革，公司 订单和业绩均有望保持较快增长；

业绩高速增长，新业务带动盈利能力提升。公司 2020 年实现营业收入 114.84 亿，同比 +12.20%，归母净利润 6.48 亿，同比+60.69%，净利率 5.62%，同比+1.71pct。受益于业 务转型总包，公司 2019 年以来盈利能力明显改善，未来随着新业务占比逐步提升，公司 盈利能力仍有提升空间。

BIM 平台致力于改变传统建筑业效率低下、管理粗放的生产模式。公司自主研发“精筑 BIM+项目管理平台”，平台包含项目汇总、项目资料、BIM 应用、生产管理、施工管理、 成本管理、质量安全管理、报表系统、预警系统及后台管理 10 大应用模块，可实现项目 全生命周期管理应用。

四、风险提示

新技术突破存在不确定性；BIM 规范体系建立存在不确定性；行业竞争加剧。

报告链接：建筑信息化专题研究报告：发展历程与竞争格局

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）