文 | 信天創(chuàng)投 馮驛

中國是建筑業(yè)產(chǎn)值最大的國家，但是建筑業(yè)科技投入遠低于發(fā)達國家。最近十年建筑行業(yè)增速明顯放緩，對成本和質量的關注度逐漸提升，國內政策也不斷把建筑科技提升到新的高度。

目前建筑行業(yè)面臨的住房負擔重、勞動力短缺、可持續(xù)性和環(huán)保等問題備受關注，而工業(yè)化、流程自動化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、新材料等技術將重塑建筑產(chǎn)業(yè)鏈，使得行業(yè)逐漸向低成本、高效率、工業(yè)化、綠色可持續(xù)的方向演進。

作為一家研究驅動型、長期布局企業(yè)數(shù)字化/企業(yè)服務賽道的投資機構，最近半年一直在密切關注建筑行業(yè)，交流了上百家行業(yè)公司和專家。團隊堅定看好未來20年內，建筑業(yè)的面貌將發(fā)生根本性的變化。

我們將陸續(xù)把關于建筑科技領域的一些觀察和觀點進行梳理和分享。本文15000字對建筑產(chǎn)業(yè)鏈演進以及重點關注的投資方向進行拆解和初步梳理，未來將持續(xù)關注裝配式建筑、建筑機器人、綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方向上的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)公司，也期待和更多的行業(yè)專家共同探討行業(yè)發(fā)展。

01 建筑業(yè)的定義和發(fā)展

建筑行業(yè)指交付建筑物、基礎設施、工業(yè)設施和相關活動直至其生命結束的過程（維基百科）。它通常從規(guī)劃、融資和設計開始，一直持續(xù)到資產(chǎn)建成并可供使用；建筑還包括維修和保養(yǎng)工作，任何擴大、擴展和改進資產(chǎn)的工程，以及最終的拆除或退役。

狹義建筑業(yè)是指以房屋建筑和構筑物等建筑產(chǎn)品為生產(chǎn)對象的產(chǎn)業(yè)部門；廣義建筑業(yè)包括房地產(chǎn)、基礎設施和工業(yè)結構，其范圍涉及建筑、土木、機械、設備、工程施工與安裝、勘察設計、構配件生產(chǎn)、中介服務等領域。

從全球來看，建筑業(yè)在多個國家的國內生產(chǎn)總值 (GDP) 中占比較高。2017 年全球建筑業(yè)的產(chǎn)值估計為 10.8 萬億美元，預計到 2022 年將增至 12.9 萬億美元。如今，建筑業(yè)的支出每年超過 11 萬億美元，相當于全球 GDP 的 13% 左右。預計到 2030 年，這一支出將增至 14.8 萬億美元左右。

中國是建筑業(yè)產(chǎn)值最大的國家，但是建筑業(yè)科技投入遠低于發(fā)達國家：根據(jù)維基百科數(shù)據(jù)，2018年中國建筑業(yè)GVA貢獻9000多億美元，遠高于第二名美國和第三名日本。現(xiàn)階段我國建筑信息化占總產(chǎn)值的比例為0.1%，行業(yè)的信息化投入程度嚴重不足，遠遠落后于發(fā)達國家。

2018全球建筑業(yè)GVA情況（來源維基百科）

中國建筑行業(yè)近十年增速明顯放緩，對成本和質量的關注度逐漸提升：建筑行業(yè)從2002-2012年基本穩(wěn)步上升，每年的平均增速為18.7%，而根據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會，從2012至今，建筑行業(yè)增速下降到6.85%以上，增勢明顯放緩。因此行業(yè)開始尋求新的發(fā)展途徑，比如BIM與裝配式技術的關注度明顯提高，業(yè)內以求通過技術進步促進建筑業(yè)從過去的“增加數(shù)量”向未來的“提高質量”轉變，包括也開始注重從業(yè)人員素質與管理水平的提高，從提升產(chǎn)業(yè)效率層面尋求增量。

2012-2021年建筑業(yè)增加值占國內生產(chǎn)總值比重（來源中國建筑業(yè)協(xié)會）

政策層面大力扶持建筑科技：《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出大力發(fā)展裝配式建筑、建筑機器人等，目標是到2025年建筑工業(yè)化全面實現(xiàn)，邁入智能建造世界強國行列，從政策層面鼓勵建筑業(yè)進行科技轉型。

02 建筑行業(yè)分類

建筑行業(yè)可以按照生命周期分成建材、設計、造價、施工、裝飾裝修、物業(yè)和運維管理等各個階段。

建筑行業(yè)分類（來源產(chǎn)業(yè)鏈調研）

建材階段：分為材料研發(fā)（墻板、混凝土、鋼材）、產(chǎn)線數(shù)字化升級、供應鏈交易平臺等。相關科技公司包括邁思科技、小胖熊、掌上輔材等。

設計階段：包括建筑設計、物理環(huán)境設計、結構設計、機電設計等，其中既有以華陽國際為代表的設計服務提供商，也有提供仿真模擬、結構設計、AI輔助設計等軟件供應商。相關公司包括中望、盈建科、品覽制造、小庫科技等。

造價階段：造價軟件頭部優(yōu)勢顯著，最有代表性的是上市公司廣聯(lián)達。2020年廣聯(lián)達造價軟件收入接近28億。市占率接近60%。

施工階段：CBinsight將施工階段拆解成了數(shù)字報告與協(xié)作、進度監(jiān)控和檢查、空中監(jiān)測、施工機器人、資源規(guī)劃與調度、3D建模與設計、風險管理與安全 、財務管理與招標、AR/VR訓練與仿真九個部分（如下圖所示）。

在分類中的建筑機器人可以覆蓋設計、施工、運維等多個階段，其中施工場景的需求量最大 。工程機械類、勞務管理類沒有出現(xiàn)在該分類中，但也屬于施工范疇。1）工程機械中涵蓋了以三一重工為代表的工程制造企業(yè)，也包括租賃平臺（眾能聯(lián)合）、設備管理系統(tǒng)等數(shù)字化服務商（智鶴科技）；2）勞務管理、建筑招工也同屬于這一范疇，相關公司包括吉工家、知和家、魚泡網(wǎng)、墨斗科技等。

CBinsight對建筑數(shù)字化和自動化的分類（來源CBinsight）

裝飾裝修階段：包括室內設計、供應鏈平臺、項目管理、裝修交付等。相關公司中既有傳統(tǒng)的大型裝修企業(yè)金螳螂、亞廈股份等，也包括酷家樂、領筑智造等科技類公司。

物業(yè)和運維管理：物業(yè)管理包括住宅物業(yè)、商業(yè)物業(yè)、城市服務等，涉及不動產(chǎn)數(shù)字化、AI安防、設備管理FM、CRM、社區(qū)運營等多個方向。相關公司包括匠人科技、鋒物科技、愛物管等。

此外，綠色建筑、裝配式建筑、建筑機器人等覆蓋了設計、施工、運維等多個環(huán)節(jié)，在政策和需求的雙輪驅動下持續(xù)發(fā)展，是非常值得關注的方向。

03 建筑業(yè)現(xiàn)狀：市場大 痛點多，轉型迫在眉睫

建筑業(yè)是全球經(jīng)濟中最大的產(chǎn)業(yè)，占世界GDP的13%。 但是在過去的20年里，每年的生產(chǎn)力增長只有整個經(jīng)濟平均水平的三分之一 。行業(yè)具有數(shù)字化程度、盈利能力低、客戶滿意度都處于低位的特征：

1. 建筑業(yè)是各行業(yè)中數(shù)字化程度最低的行業(yè)之一：建筑信息模型(BIM)的采用率在35年內僅達到60%至70%。相比之下，許多技術（如云客戶關系管理、磁共振成像、腹腔鏡手術、鋰離子電池和微波）在商業(yè)化后的8到28年內就可以達到90%的采用率。創(chuàng)新受阻的主要原因包括行業(yè)整體有限的利潤率和風險規(guī)避。

2. 盈利能力很低，整體利潤率約為5%：低利潤率導致建筑業(yè)經(jīng)常在各地區(qū)的破產(chǎn)名單上名列前茅。根據(jù)Euler Hermes的全球分析，建筑業(yè)是2018年前三季度重大破產(chǎn)事件最多的行業(yè)，比第二差的行業(yè)高出約5%，比第三差的行業(yè)高出70%。

3. 客戶滿意度低，經(jīng)常出現(xiàn)時間和預算超支：麥肯錫2016年的一項分析發(fā)現(xiàn)，建筑項目的完成時間通常比預定時間長20%，并超出預算達80%，經(jīng)常導致訴訟。這往往讓客戶不滿意，導致復雜和耗時的索賠過程。

基于以上種種原因，行業(yè)人員已經(jīng)廣泛意識到建筑行業(yè)必須轉型以應對未來的挑戰(zhàn)。根據(jù)麥肯錫的行業(yè)調查發(fā)現(xiàn)：90%的高管強烈認為這個行業(yè)需要改變，而且這種情緒在過去十年里不斷增長。80%的人還認為，從現(xiàn)在起的20年內，建筑業(yè)的面貌將發(fā)生根本性的變化 。在轉型過程中，面臨諸多亟待解決的社會問題：

1. 公共預算緊張和住房負擔：麥肯錫的分析發(fā)現(xiàn)，到2035年， 全球需要69.4萬億美元的基礎設施投資來支持預期的GDP增長，而且全球每三個城市家庭中就有一個無法按市場價格買得起體面的住所。COVID-19危機進一步放大了成本和負擔能力問題。

2. 熟練勞動力的持續(xù)匱乏：熟練勞動力的短缺已經(jīng)成為建筑市場的主要問題，退休將使人力進一步流失，目前美國建筑業(yè)約41%的勞動力預計將在2031年前退休。如下圖展示，麥肯錫調查顯示，87%的受訪者認為技術工人的稀缺將對行業(yè)產(chǎn)生高度影響，近50%的受訪者預計，在未來二十年內，技術工人的稀缺將成為更大規(guī)模的問題。

3. 安全和可持續(xù)性法規(guī)越發(fā)嚴格，對建筑規(guī)范標準化的要求越來越高：對可持續(xù)性和工作場所安全的要求正在增加。建筑的環(huán)保節(jié)能和安全重視程度逐漸增加。氣候變化、減少碳排放，該行業(yè)帶來了越來越大的壓力。 而綠色建筑可以減少20%至40%的能源消耗，減少淡水消耗和廢水生產(chǎn)達65%，綠色理念也被政府大力倡導。

建筑產(chǎn)業(yè)面對的社會問題（來源Mckinsey）

04 建筑行業(yè)未來趨勢

為了解決住房負擔、勞動力匱乏、安全和環(huán)保性等社會問題，建筑行業(yè)正朝著降低成本、提升生產(chǎn)力、安全性、環(huán)保性等方向發(fā)展，呈現(xiàn)出了以下幾種主要趨勢：

建筑工業(yè)化

工業(yè)化指的是基于模塊和產(chǎn)品實現(xiàn)異地生產(chǎn)自動化和現(xiàn)場裝配自動化。區(qū)別于在工作現(xiàn)場建造獨特設計的結構，而是在工廠中進行標準化的子元素和建筑模塊的生產(chǎn)。工業(yè)化有助于實現(xiàn)標準化并大幅提高建筑業(yè)的生產(chǎn)力。

為什么建筑行業(yè)會逐漸走向標準化和產(chǎn)品化？商用飛機制造行業(yè)的發(fā)展有一定借鑒意義，兩個行業(yè)具有一定的相似性：

1. 在歷史上行業(yè)高度分散，采用了定制和基于項目的方法：標準化和重復的過程有限，生產(chǎn)率低導致當需求回升時，公司很難增加產(chǎn)量。

2. 建筑業(yè)和飛機制造業(yè)都具有高復雜性和高失敗成本。

3. 交貨時間長，產(chǎn)品成本高，質量保障有限，客戶滿意度往往很低。

而商用飛機制造行業(yè)的產(chǎn)品化和標準化化經(jīng)歷了30年。最初行業(yè)格局是高度分散的，每架飛機都是在定制和基于項目的制造設置中從頭開始制造。工業(yè)化引發(fā)了向流水線制造的轉變，后來變得高度自動化。由于隨后的標準化，該行業(yè)進入了一個整合階段，導致了兩個主要參與者的崛起—空中客車和波音。這一轉變導致了客戶價值的重大轉移。

相比較而言，建筑行業(yè)的部分價值也將從建筑工作現(xiàn)場轉移到場外預制設施，而總承包商和專業(yè)承包商的收入可能面臨大幅下滑。根據(jù) CapitalIQ & 麥肯錫的調研數(shù)據(jù)，未來建筑行業(yè)20-30%的價值將轉移到場外預制環(huán)節(jié)。

建筑價值鏈的轉移（來源Mckinsey）

流程自動化

機器人是實現(xiàn)流程自動化的有效方式。機器人在在建筑領域的潛在應用范圍很廣，涵蓋了建筑的大部分階段：從最初的施工到其操作和維護，再到最終的拆除和回收。一方面，它減少了工人的安全風險；另一方面 ，機器可以大幅提升工作效率，從而轉化為更高的施工質量、更低的最終成本和更少的延誤可能性。

以施工場景中可能用到的3D打印為例，3D打印通過使用更省時、更省材料的機器，有助于降低整體施工成本，從而也減少了最終的建筑垃圾量。3D打印不僅可以替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，還可以實現(xiàn)獨特的設計和形狀 ，而這些都是用傳統(tǒng)方法難以達到的。

新材料和綠色建筑

存量建筑不斷增長導致建筑能耗持續(xù)增加：清華大學的研究表明，快速城鎮(zhèn)化帶動建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展，中國建筑存量也不斷高速增長。城市建筑面積的增長以及居民生活水平的提高直接導致建筑行業(yè)的能耗增長。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會，2019年全國建筑全過程能耗總量為22.33億tce，占全國能源消費總量比重為45.8%。

2019年中國建筑全過程建筑能耗（來源中國建筑節(jié)能協(xié)會）

綠色建筑和新材料可以明顯降低建筑能耗。綠色建筑不僅能夠一定程度緩解住房緊缺提升入住率（根據(jù)統(tǒng)計測算，綠色建筑出租時入住率可提升3%以上，租金收入最高可增加11%），而且能夠顯著節(jié)省運營成本，環(huán)境友好（經(jīng)認證的可持續(xù)建筑可提供高達 30% 的能源成本降低）。

新材料則具有減少碳足跡和降低成本等優(yōu)勢：使用輕質材料，如輕質鋼架和交叉層壓木材，可以降低成本，實現(xiàn)更長的物流運輸距離和更集中的生產(chǎn)調度；多功能、輕質和柔性混凝土具有自密實性和更高的粘度，可以消除振動并滿足更復雜的模板；替代材料，包括結構性和非結構性材料也正在開發(fā)中：例如，乙烯-四氟乙烯（ETFE）比玻璃輕99%，更堅固，更環(huán)保，透光性更好，而且更靈活。

產(chǎn)業(yè)數(shù)字化

數(shù)字技術有助于建筑產(chǎn)業(yè)鏈上下游實現(xiàn)更好的合作，并轉向更多的基于數(shù)據(jù)驅動的決策。這些創(chuàng)新將改變公司的運營、設計和施工方式，以及與合作伙伴的接觸方式。新的數(shù)字技術包括：物聯(lián)網(wǎng)、BIM、數(shù)字孿生、AI、大數(shù)據(jù)等，賦能建筑全生命周期。

在設計階段，通過使用BIM在項目早期創(chuàng)建一個完整的3D模型，可以將設計階段與價值鏈的其他部分結合起來，明顯提高效率。

在建造階段，使用數(shù)字工具可以大大改善現(xiàn)場協(xié)作。高效的項目管理工具可以提升現(xiàn)場團隊之間的溝通、有效控制工期，并與傳感器、可穿戴設備等同步，以不斷跟蹤進度和材料利用率，從未進一步提高施工效率。

在運維階段，物聯(lián)網(wǎng)傳感器和通信技術使業(yè)主有能力跟蹤和監(jiān)測利用率、能源效率和維護設備。通過使用BIM創(chuàng)建的虛擬3D模型，對建筑中使用的所有部件進行精確的透明化，可以提高效率以及降低維護成本 。

下圖展示了建筑行業(yè)當下和未來的形態(tài)，圖中的幾個主要變量：

1. 當下施工過程高度定制化，重復度有限；未來施工過程趨于產(chǎn)品化和標準化

2. 當下行業(yè)參與者有一定的區(qū)域性，高度分散；未來參與者逐漸集中，國際化

3. 當下大部分勞動是手工進行；未來智能化設備、機器人的應用越來越廣泛

4. 當下端到端數(shù)字化工具使用有限；未來會產(chǎn)生越來越多基于客戶行為的數(shù)據(jù)和分析工具

現(xiàn)階段建筑產(chǎn)業(yè)鏈（來源Mckinsey）

未來的建筑產(chǎn)業(yè)鏈（來源Mckinsey）

05 重點關注的方向

基于行業(yè)的發(fā)展趨勢，在建筑全產(chǎn)業(yè)鏈，我們重點關注幾個方向：基于BIM的智慧建筑、綠色建筑、建筑機器人、建筑3D打印、裝配式建筑、建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。

基于BIM的智慧建筑

BIM概念由Autodesk率先提出，指的是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，覆蓋建筑設計、施工、運營全生命周期內的設計協(xié)同與合作，其技術要點就是數(shù)字化、三維化以及各專業(yè)間（建筑、水暖電、結構、施工、運維）的協(xié)同化。BIM是實現(xiàn)前述建筑工業(yè)化的重要基礎。

BIM核心建模軟件如下圖，涵蓋設計、施工、運維等多個環(huán)節(jié)的軟件。

BIM核心建模軟件構成（來源wind）

從全球來看，BIM市場初具規(guī)模，北美市場仍是全球BIM主要發(fā)展區(qū)域：2020年全球BIM市場規(guī)模在54.0-57.7億美元范圍內，預測2026年行業(yè)市場規(guī)模在107-159億美元之間，行業(yè)未來發(fā)展前景較好；縱觀全球，北美在全球BIM市場中占比33%，是全球BIM行業(yè)發(fā)展的主要區(qū)域，亞太地區(qū)作為后起之秀，正在努力追趕北美市場。目前全球BIM行業(yè)市場份額主要被Autodesk和Bentley 兩大參與者占據(jù)，其他相關公司包括Trimble、Hexagon、Nemetschek等。

在全球范圍內， COVID-19 導致遠程工作的日益普及、全球城市化的迅速發(fā)展、建筑工程和施工 (AEC) 的需求不斷增加，以及政府對 BIM 建模的有利支持，不斷的促進了BIM的發(fā)展。未來我們持續(xù)看好BIM在可視化/空間管理、全生命周期、智慧管理等多個方面的落地。相關的公司包括Openspace，通過現(xiàn)實捕捉技術構建建筑空間數(shù)據(jù)集，使項目利益相關方無需前往現(xiàn)場即可從任何地點輕松進行協(xié)調，降低溝通成本、提升施工交付確定性?？蛻粢呀?jīng)在超過10,000個工地現(xiàn)場使用了OpenSpace，該平臺已經(jīng)捕獲了面積超過6.5億平米的工地現(xiàn)場圖像。

國內市場短期來看，BIM在國內的應用不及預期，主要是施工方對軟件投產(chǎn)比的擔心和打通產(chǎn)業(yè)鏈帶來的利益沖突問題：調研數(shù)據(jù)顯示，基于BIM的智慧建筑單價在30-50w，而經(jīng)濟效應只有3-5w，經(jīng)濟效益十分有限；加之中國傳統(tǒng)建房子往往有圖紙就能建，而BIM軟件要求的前置精細化分析工作偏多，導致總工期并未縮短，因而在工期很緊的情況下往往不采用；且施工單位按照計算結果報價無法獲得超額收益，BIM軟件容易導致多方利益問題。

長期來看，BIM作為基礎數(shù)據(jù)的支撐是一種不可逆的趨勢：作為工程數(shù)據(jù)的承載體，BIM不僅可以通過結合三維模型數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)進行三維空間報警預測，更可以通過平臺沉淀的數(shù)據(jù)進行更多應用場景的探索。

綠色建筑

根據(jù)國家標準《中國綠色建筑評價標準》，中國綠色建筑指的是：在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能，節(jié)地，節(jié)水，節(jié)材），保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

政策大力驅動綠色建筑的發(fā)展：我國自 2012年以來推廣綠色建筑力度開始加大，出臺系列鼓勵推廣政策。2021 年10月中共中央、國務院印發(fā)《關于推動城鄉(xiāng)建設綠色發(fā)展的意見》，從頂層規(guī)劃角度推動建筑業(yè)低碳化發(fā)展，其中重點要求發(fā)展低碳建筑、裝配式建筑、鋼結構裝配式住宅建設，以及降低建筑運行能耗。2022 年3月11日住建部發(fā)布《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，目標到 2025 年，城鎮(zhèn)新建建筑全面執(zhí)行綠色建筑標準，完成既有建筑節(jié)能改造面積 3.5 億平方米以上，建設超低能耗、近零能耗建筑 0.5 億平方米以上等。

綠色建筑標準制定時間（來源Paulson Institute）

綠色建筑涉及如下多種相關技術，也產(chǎn)生了一些為產(chǎn)業(yè)節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造價值的公司：

1、碳捕獲和利用技術

該技術通過將捕獲的溫室氣體注入地下，捕獲、運輸和儲存來自大型點源（如化工廠）的溫室氣體排放，并將捕獲的碳進行利用重新發(fā)揮價值。

2021 年全球對碳捕集和封存 (CCS) 的投資達到 23 億美元，低于 2020 年的 30 億美元，但比 2019 年報告的 10 億美元有顯著增長。碳捕獲能去除多達90% 的從化石燃料（煤、石油或天然氣）發(fā)電站排放的二氧化碳（CO2）氣體，這些是人為 CO2 排放的主要來源。

值得關注的企業(yè)包括Carbon Upcycling Technologies、Carbon Clean等，這些公司幫助重要行業(yè)實現(xiàn)脫碳。與傳統(tǒng)技術相比，他們的創(chuàng)新解決方案顯著降低了碳捕獲的成本和環(huán)境影響，從而更容易實現(xiàn)“凈零”。

2、循環(huán)經(jīng)濟模型

該技術在使用結束后將產(chǎn)品、材料與資源返回到產(chǎn)品循環(huán)中，盡可能長時間地保持產(chǎn)品、材料和資源的價值，同時最大限度地減少廢物的產(chǎn)生。在建筑組合中實施該技術可以將行業(yè)生產(chǎn)力提升多達10%。

循環(huán)經(jīng)濟預計到2025年全球市場增長將超過6600億美元，年增長率為12%。歐洲將在采用循環(huán)經(jīng)濟模式方面發(fā)揮主導作用，市場份額為2640億美元。

值得關注的公司包括Arqlite，開發(fā)出了100%由從環(huán)境中回收的塑料制成的高效材料，他們創(chuàng)新的回收系統(tǒng)可以處理其他不可回收的塑料并將其轉化為輕質人造礫石，以具有競爭力的垃圾填埋費價格提供環(huán)保解決方案。

3、替代燃料

替代燃料主要是尋找有助于在建筑中使用的清潔能源替代傳統(tǒng)能源。目前受關注的清潔能源有氫能和太陽能。

HiiROC作為氫能開發(fā)的杰出代表，通過熱等離子電解技術從生物甲烷、火炬氣和天然氣中生產(chǎn)氫氣，與替代品相比，它能夠以具有競爭力的成本實現(xiàn)低成本、零排放的氫氣生產(chǎn)，但沒有排放，并且僅使用五分之一的氫氣電解水所需的能量。而Synhelion和CEMEX開發(fā)的世界上第一個太陽能熟料，可以替代傳統(tǒng)燃料方法運行不同的過程，且?guī)缀鯖]有碳足跡。

4、其他值得關注的方向：綠色建材、廢物和資源管理等

綠色建材市場目前正在高速發(fā)展，根據(jù)研究，到2027年，綠色建筑材料市場預計將達到4254億美元，在2020-2027年的分析期內以8.6%的復合年增長率增長。

廢物和資源管理能大限度地減少在最終施工過程中進入垃圾填埋場的材料數(shù)量，是材料管理的重要組成部分。

建筑機器人

建筑機器人指的是自動或者半自動執(zhí)行建筑工作的機器裝置。通過預先編制的程序或者AI技術進行運動，協(xié)助建筑人員完成焊接、搬運、噴漆等建筑工作

現(xiàn)階段建筑機器人主要包括主要在四個方面：設計、建造、破拆、運維。

建造是建筑機器人需求量最大的一部分，也是目前開展機器人應用較多的環(huán)節(jié)，機器人建造分為工廠和現(xiàn)場兩個領域，現(xiàn)場建造仍是機器人應用的難點，包括砌磚機器人、3D打印機器人、地面鋪設機器人、裝修機器人等。

建筑機器人現(xiàn)階段藍海，滲透率極低。Tractica的一份報告，2018年全球建筑機器人市場規(guī)模就達到了2.44億美元。專家預測，到2025年，全球建筑機器人市場規(guī)模有望突破3.8億美元。由于場景非標準化、現(xiàn)場數(shù)字化覆蓋率低、流程工序復雜等原因導致市場發(fā)展較慢。

2021年超過170億美元的資金流入了 VC 支持的機器人初創(chuàng)公司，幾乎是2020年投資的三倍。今年，融資金額最大的三家之一即是建筑機器人領域：位于德克薩斯州奧斯汀的建筑技術公司 Icon 在 2 月份完成了近 1.85 億美元的B輪融資。

機器人行業(yè)融資情況（來源crunchbase）

未來隨著人力缺失 工資越來越高，機器替代人的趨勢長期存在：一方面目前建筑業(yè)從業(yè)人員普遍年齡較高（40-50歲），年輕人不愿意去工地干活，未來建筑業(yè)將面臨招工困難的問題；另一方面建筑工人成本逐年上升，未來人工成本占比逐漸增加，會有更加清晰的需求替代和降低人力成本。

建筑業(yè)農(nóng)民工月平均收入上升但人數(shù)下降（來源wind）

建筑3D打印

目前建筑行業(yè)3D打印市場份額較小但增速快。2021年，全球建筑場景中的3D打印市場價值為1.9億美元，預計到2028年將增加到10億美元。根據(jù)Research and Markets的研究顯示，3D打印在過去十年中迅猛發(fā)展，年復合增長率高達91.5%。

3D打印技術在降低成本和減少廢物排放方面優(yōu)勢十分顯著。一是可以減少施工時間。通常情況下，大型項目的時間比預期的要長 20%，而且成本超出初始預算高達 80%。然而，3D 打印可以減少多達 70% 的時間，并且一個項目可以在幾小時或幾天內完成；二是可以減少廢物排放，使用3D打印機器人可以減少60%工地廢物排放；三是降低勞動成本，通過 3D 打印機自動創(chuàng)建結構，公司可以降低 80% 的勞動成本；四是提供安全保障，3D 打印給建筑帶來的最重要的好處之一是現(xiàn)場員工的健康和安全。目前 3D 打印機器人也面臨一些嚴峻的挑戰(zhàn)，包括成本高、操作門檻高、缺乏明確的行業(yè)標準等。

從分類上來看，3D打印的方法包括擠壓、粉末粘合、噴涂等；可以使用的材料有砂漿、混凝土、石膏、符合材料等；3D打印機的類型包括機械臂類和龍門系統(tǒng)類：

· 機械臂類是自動控制的打印機，允許自由移動和靈活地安排多個任務。與其他 3D 打印方法相比，機械臂能夠從多個角度進行打印，允許實現(xiàn)復雜的幾何形狀和曲線，并且可以打印更大的尺寸。

· 龍門系統(tǒng)類形成 的3D 模型主要用于創(chuàng)建表面光滑的大型結構。它需要和軌道一起工作，用軌道來引導機械臂逐層施加混凝土。

總覽全球，目前迪拜的3D打印技術發(fā)展驅動力較為明顯，到2030年，該國25%的建筑物必須使用 3D 打印技術制造；美國是第一個在建筑領域押注3D打印技術的國家，并且在北美完成的項目數(shù)量居于領先地位；亞洲和中東地區(qū)市場發(fā)展?jié)摿薮螅?020年亞太地區(qū)對應38%的建筑3D打印市場份額；中國是亞太地區(qū)該技術的先驅，但近年來日本作為后起之秀，成為最有前途的技術開發(fā)和實施國家之一。

全球3D打印初創(chuàng)公司（來源cemex ventures）

3D打印技術代表性公司有Diamond Age，目前開發(fā)出26種終端機器人，以該公司現(xiàn)有技術，可以將9個月才能建成的住宅工期縮短至1個月。2022年3月完成A輪5000w美金融資，發(fā)展?jié)摿薮?。其他公司包括Aeditive、AICT、Icon、Mobbot等等。

裝配式建筑

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉移到工廠進行，在工廠加工完成建筑用構件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。

裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑的流程說明（來源cemex ventures）

目前主要為預制裝配式混凝土結構，占據(jù)總裝配式建筑的65%，其他包括裝配式鋼結構與木結構等。由于采用標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應用，裝配式建筑是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

從全球來看，歐美裝配式建筑市場更加成熟，中國受短期政策驅動，裝配式建筑市場迅速發(fā)展：據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到 2030 年，歐洲和美國的模塊化建筑市場預計價值 1300 億美元，并有望每年節(jié)省高達 220 億美元；中國裝配式建筑行業(yè)發(fā)展近70年，目前受“十四五”規(guī)劃推動處于高速發(fā)展階段，2020年已基本形成適應建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的市場機制和發(fā)展環(huán)境、建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化技術體系基本成熟，預計到2025年，裝配式建筑面積占比達到30%。

裝配式建筑在減排減廢和縮短工期方面的優(yōu)勢十分顯著：

1. 減排減廢方面：裝配式可以降低建筑廢物和溫室氣體的排放，較大程度的減少建筑垃圾（約占城市垃圾總量的30%-40%），如廢鋼筋、廢鐵絲、廢竹木材、廢棄混凝土等；另外裝配式建筑可以減少碳排放超過20%，對于與建筑行業(yè)低碳化意義重大，是建筑工業(yè)實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的重要技術路徑

2. 縮短工期方面：裝配式可以解決項目延期和超支的問題，從而進一步減少住房短缺和勞動力短缺；由于主體結構均為預制件，多環(huán)節(jié)可以同時開工，極大提高了效率，從而有助于工期提前。數(shù)據(jù)顯示，當裝配率20%時，工期提前5%，當裝配率40%時，工期提前可達15%。

海外裝配式建筑代表公司包括Wallex和Modulous。Wallex業(yè)務包括建筑結構和立面的設計(DfMA) 到工程、制造和現(xiàn)場安裝，綜合一站式工業(yè)化建筑解決方案的提供商，主要面向承包商；Modulous則主要賦能建筑工業(yè)化概念設計。

國內裝配式建筑企業(yè)眾多，其中上市公司包括遠大住工、中國建筑、鴻路鋼構、精工鋼構等；未來我們看好云工廠或者產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模式的企業(yè)，包括墨點狗、大樂裝等。

建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指以生產(chǎn)者為主要用戶，通過在生產(chǎn)、交易、融資和流通等各個環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡滲透從而達到提升效率、節(jié)約資源等行業(yè)優(yōu)化作用，通過生產(chǎn)、資源配置和交易效率的提升推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過傳統(tǒng)企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，尋求全新的管理與服務模式，為消費者提供更好的服務體驗，創(chuàng)造出不僅限于流量的更高價值的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。（來源：MBA智庫）

建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的要素（人、機、料）利用數(shù)字技術優(yōu)勢，改造建筑產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化和智能化。由于產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的滲透率仍然較低、建筑行業(yè)人力缺乏、安全問題頻發(fā)等社會現(xiàn)象，我們認為建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在人、機、料多個方向都存在極具想象力的機會：

· 人：指面向建筑工人的數(shù)字化和智能化供應商。我國建筑工人數(shù)量5000萬以上，面向建筑工人的招聘、管理、效率提升工具具有極大的想象空間。

例如面向建筑工人的數(shù)字化平臺，涉及招工用工、勞務管理、薪酬發(fā)放、施工進度監(jiān)測等多個環(huán)節(jié)。通過搭建招工平臺，可以有效減低工人閑置率并提升項目的承接率；對工人細粒度的管理，可以縮短工程交付周期，降低交付時間不可控和質量不穩(wěn)定等風險。另外，解決工人老齡化和勞動力短缺的機器人工具，也可以明顯提升交付效率，降低施工現(xiàn)場安全風險。

相關公司包括吉工家、魚泡網(wǎng)、盎銳科技等。

· 機：主要指建筑機械設備，建筑機械設備按設備大小分類可分為大型設備（塔吊、升降機、挖掘機等）和小型設備（攪拌機、鋼筋加工機械、電焊機等）。

機械設備智能化和無人化改造在提升工程效率和安全性方面有非常重要的價值，因此值得重點關注。

以塔機為例，塔機承擔80%以上施工原材料的運輸作業(yè)，是建筑施工過程的核心機械和現(xiàn)場的核心節(jié)點。根據(jù)2021年9月的新《安全生產(chǎn)法》，若塔機發(fā)生重大安全事故，企業(yè)區(qū)域內項目停工7天起、企業(yè)區(qū)域內禁止招投標30天起，項目相關人員刑事責任公司相關人員黨政處罰或下馬，其安全性不容忽視。智能化系統(tǒng)能結合塔機運行數(shù)據(jù)，準確分析塔機性能，利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)對塔機狀態(tài)的AI分析，有效防止群塔作業(yè)中塔機碰撞和超載等安全問題；在提升施工效率方面，塔機智能化廠商基于三維空間距離計算，結合塔機運行角速度、線速度、吊重重量、吊重力矩及塔機類型分析精準的控制距離，工作時間和工作效率可以提升15%-20%。

機械設備智能化和無人化領域的廠商包括薩達、智鶴、水貍智能、Build robotics等。

· 料：建筑材料可分為結構材料、裝飾材料、專用材料。結構材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土等；裝飾材料包括各種涂料、油漆、玻璃等；專用材料指用于防水、防潮、防腐等相關材料。

建筑材料成本占比高，政策鼓勵建材的數(shù)字化和智能化：建筑工程的材料費用占工程造價60%以上，成本占比不容忽視。 2020年8月28日，十三部委聯(lián)合發(fā)文制定建筑業(yè)頂層規(guī)劃《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的 指導意見》，建筑業(yè)智能建造發(fā)展大勢所趨，其中數(shù)字化是智能建造的手段。而智能化中則涉及加快打造建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推廣應用鋼結構構件智能制造生產(chǎn)線和預制混凝土構件智能生產(chǎn)線。

建材數(shù)字化平臺可以賦能加工環(huán)節(jié)，確保生產(chǎn)任務的可控性和可見性；通過對項目方的管理提升盈利水平，控制物料消耗情況；另外還可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的打通和原材料溯源等。相關公司包括邁思科技等。

建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各個環(huán)節(jié)（來源產(chǎn)業(yè)鏈調研）

06 海外典型公司的發(fā)展案例研究

Procore

Procore公司于2002年創(chuàng)立，直至2012年，隨著WiFi、其他連接設備以及智能手機和平板電腦的激增，該公司的產(chǎn)品才開始變得有吸引力；Procore收購等方式顯著地擴展了他們的產(chǎn)品套件；目前在全球有超過125個國家的8506名客戶在使用該公司產(chǎn)品。

Procore四大產(chǎn)品線如下：對于5000萬美元的項目體量來說，每年大約節(jié)省21.57萬美元。

· 項目管理系統(tǒng)：幫助用戶在一個地方管理多個項目

· 工程質量與安全管理系統(tǒng)：每天收集大量工作數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，規(guī)避常規(guī)風險

· 建筑行業(yè)財務管理系統(tǒng)

· 工地現(xiàn)場管控

Procore商業(yè)模式為中端客戶 全球化布局，多元化產(chǎn)品組合促進增長：目前客戶數(shù)量1萬家，主要以中端市場為主，92%的客戶ACV金額在10萬美元以下；客戶遍布全球，目前有12.2%的收入來自美國以外的國際市場；多元產(chǎn)品組合是企業(yè)增長的又一重要元素，Procore 60%的客戶購買的產(chǎn)品數(shù)量在3種以上；同時Procore也鏈接了外部多款應用，讓客戶和第三方系統(tǒng)供應商能將行業(yè)解決方案與他們的Procore帳戶集成在一起。75％的客戶至少安裝一個第三方應用，40％以上的客戶使用2個或更多第三方應用。

2020年營收4億美金，營收增速38%；2021年營收5.15億美金。其中近乎50%的收入都投入到銷售和市場營銷上。2022年Q1實現(xiàn)收入1.6億美金，截止2022年6月，市值60億美金。

Carbon Clean

Carbon Clean 成立于 2009 年。截至 2021 年 11 月，該公司已從全球 44 個設施中去除了超過 150 萬公噸的碳。

Carbon Clean 目標客戶涉及水泥、鋼鐵、廢物能源和煉油廠等難以減排的重工業(yè)行業(yè)（重工業(yè)占全球碳排放量的30%），這些行業(yè)存在強烈的碳捕獲需求。就水泥行業(yè)而言，全球每年生產(chǎn)超過 40 億噸水泥，水泥行業(yè)約占全球總產(chǎn)量的 8% CO2 排放，但該過程是最容易促進碳捕獲的過程之一。

就煉油廠而言，雖然煉油廠的加工僅占石油產(chǎn)品總排放量的 5% 至 10%，但由于所用工藝的性質，減少這些排放的機會很大。就鋼行業(yè)而言，高度復雜的煉鋼過程為碳捕獲提供了多種機會，包括在高爐上使用 CCUS 來捕獲和儲存大部分碳排放。

Carbon Clean 主營業(yè)務涉及實現(xiàn)凈零所需的所有服務，包括技術許可和溶劑供應、全流程設計包 (PDP) 和專有設備，以及端到端系統(tǒng)——包括設計、建造、融資和運營。產(chǎn)品包括：

· 技術集成設備CycloneCC：比傳統(tǒng)的點源碳捕獲設備小10倍，且將平均成本降低約一半。

· CO2 的工藝捕獲技術：捕獲來自發(fā)電廠、鍋爐、窯爐和化學設施排放的工業(yè)煙氣或廢氣。將含有 CO2 體積濃度在 3% 到 25% 之間轉化成 CO2 純度從 95% 到 99% 不等，然后可以出售、重復使用或隔離。顯著降低資本和運營成本。

· 碳溶劑：用于提取來自大型工業(yè)工廠的 CO2，既可以用作現(xiàn)有系統(tǒng)（如沼氣分離）的替代品，也可以與集成的碳捕獲系統(tǒng)一起使用，降低能源處置成本。

· 碳工程解決方案服務：專門在勘探、設計和工程過程的各個階段提供量身定制的交付服務，幫助估算碳捕獲解決方案的成本。

團隊方面，公司CEO-Aniruddha Sharma 畢業(yè)于印度理工學院 (IIT) Kharagpur，曾被選為最杰出的青年氣候領袖；負責所有日常運營、產(chǎn)品、客戶開發(fā)戰(zhàn)略。CTO Prateek 是從工業(yè)氣體中捕獲二氧化碳的新突破技術創(chuàng)新者，專長是從創(chuàng)意到商業(yè)階段的二氧化碳捕集技術的創(chuàng)新和實施，曾在二氧化碳捕獲過程和溶劑方面獲得專利，并在多個國際會議和有關碳捕獲和儲存技術的期刊上發(fā)表了論文。

融資方面，Carbon Clean 經(jīng)歷11輪共籌集2.124億美元。最新C輪融資獲得1.21億英鎊，由石油公司雪佛龍領投，CEMEX Ventures、Marubeni Corporation和WAVE Equity Partners 以及新投資者AXA IM Alts、三星風險投資公司、沙特阿美能源風險投資公司和TC Energy等一眾機構跟投。

Modulous

Modulous成立于2018年，產(chǎn)品主要用于設計和交付經(jīng)濟適用且可持續(xù)的房屋。將設計、成本計算、編程和采購數(shù)字化集成在同一平臺，確保合作伙伴能夠在實地到現(xiàn)場的施工過程中提供模塊化住宅。作為一種輕資產(chǎn)方法，Modulous產(chǎn)品使房屋建筑成本更可控，打通端到端的產(chǎn)業(yè)方。

Modulous產(chǎn)品賦能裝配式產(chǎn)業(yè)鏈（來源Modulous官網(wǎng)）

團隊情況方面，CEO Chris Bone 曾任Optimize 聯(lián)合創(chuàng)始人、Bone Steel CEO；聯(lián)創(chuàng)&CPO Christopher Mortensen 曾任海德克技術總監(jiān)技術總監(jiān)，畢業(yè)于美國賓夕法尼亞州立大學，有非常等度的工程師經(jīng)驗，專注于在建筑可持續(xù)性技術落地。

融資方面，該公司四輪融資共籌集了1020萬美元。

Modulous融資情況（來源crunchbase）

Built

Built Robotics 公司是一家美國建筑機器人研發(fā)商，核心產(chǎn)品 Exosystem是一種可以安裝在挖掘機上的套件，用于將機器轉變?yōu)橥耆灾鞯耐跍蠙C器人。

Built Robotics機器人產(chǎn)品（來源Built官網(wǎng)）

可以在不到一秒的時間內發(fā)現(xiàn)障礙物，將障礙物清除。與使用熟手操作常規(guī)挖掘機相比，使用改造的挖掘機器人的客戶可以節(jié)省20%或更多的成本。此外產(chǎn)品的安全性較高，在運行13,000 多個小時之后，仍然沒有安全事件發(fā)生。

Built Robotics機器人功能對比圖（來源Built官網(wǎng)）

Built Robotics 的目標客群涉及風力發(fā)電、石油天然氣以及太陽能等行業(yè)。風力發(fā)電占世界電力的 5% 以上，使用公司產(chǎn)品將挖溝轉換為自動挖掘，有助于保持投標競爭力。在石油天然氣行業(yè)中，建設石油天然氣需要長距離傳輸管道，公司機器人能夠自動挖掘數(shù)千英里的溝渠。

Built Robotics 的收費模式為軟件系統(tǒng)費用 小時使用費。每月為每臺機器收取 3,000 美元的軟件系統(tǒng)費用，外加每小時的使用費。

核心團隊成員中，CEO Noah Ready-Campbell曾任谷歌產(chǎn)品經(jīng)理、twice（服裝轉售網(wǎng)站，該公司從a16z 和其他投資者處籌集了 2300 萬美元。2015 年賣給 eBay）創(chuàng)始人。畢業(yè)于賓夕法尼亞大學。聯(lián)合創(chuàng)始人Andrew Liang曾任airware軟件工程師，負責自主無人機的安全關鍵軟件。畢業(yè)于加州理工學院電氣工程專業(yè)。

融資方面，Built Robotics 已完成由Tiger Global領投的6400萬美元C輪融資，總融資額達到1.12億美元。

ICON

ICON成立于 2017 年底，是美國第一個獲得建筑認證資質的3D打印房屋初創(chuàng)公司。目前其3D打印技術已經(jīng)應用到大規(guī)模社區(qū)、多戶住宅、軍事基地等多個場所。

公司產(chǎn)品具有節(jié)能高效的特點，未來有望解決住房短缺問題：ICON 的 3D 打印技術比傳統(tǒng)的建筑方法更快地生產(chǎn)出彈性、節(jié)能的房屋，同時減少浪費并確保建筑項目按時并按預算進行。目前可對高達 3,000 平方英尺的房屋和結構進行 3D 打印。未來有可能與房屋建筑商合作，大規(guī)模解決目前困擾多個國家的住房短缺問題。

ICON 3D打印產(chǎn)品（來源ICON官網(wǎng)）

創(chuàng)始人兼CEO Jason Ballard 是美國首屆《新聞周刊》最偉大的顛覆者名單中的 50 位杰出人物和領導者之一。在創(chuàng)立 ICON 之前，Ballard曾在以一家環(huán)保家居公司擔任首席執(zhí)行官（該公司通過輸出標準化的可持續(xù)和健康的家居裝修方法賦能行業(yè)）。創(chuàng)始人過往曾在收容所工作，長期關注可持續(xù)建筑，并擔任 ACRT 的環(huán)境顧問。

融資方面，2022年2月ICON獲得Tiger領投的1.85億美元，歷史總融資額4.515 億美元，估值接近 20億美元。

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非常感謝信天創(chuàng)投@蔣宇捷@胡昊老師們對本文的指導和修改建議，以及實習生陳子旸的后期整合。

Reference：

· Boston：Shaping the Future of Construction Inspiring innovators redefine the industry

· 麥肯錫：The next normal in construction

· Francesco Legname ：Engineering Construction 4.0 Revolution-How Digital Technology and Lean thinking can do it

· 數(shù)字時氪：每個細分方向都是萬億級市場，超6000家公司攜資本入局建筑業(yè)數(shù)字化

· cemex ventures：How does Modular Construction work?

· AEC Business：Construction Robotics Companies 2022

· CBinsights：digitization and task automation in construction

本文來自知乎文章《建筑產(chǎn)業(yè)鏈的重塑和投資機會》，更多建筑科技信息，可關注“信天創(chuàng)投”公眾號（ID：avcapital）