建筑设计行业专题研究：BIM+VR：打造泛设计核心竞争力，开启建筑工业化新革命.pdf

谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 1 1证券研究报告 行业 研究 / 深度研究 2016 年 01 月 05日 建筑 增持 （维持） 鲍荣富 执业证书编号： S0570515120002 研究员 王德彬 010-56793964 联系人 wangdebinghtsc 1弘高创意 (002504):拟收购东方辉煌，围绕设计创意继续布局 2015.12 2建材 /建筑 :收官之战，重点推荐神州长城、达实智能，关注弘高创意复牌机会2015.12 3神州长城 (000018):医疗布局蓄势待发，海外业务全面爆发 2015.12 BIM+VR： 打造 泛设计核心竞争力 ，开启建筑 工业化 新 革命 建筑设计行业专题研究 投资要点： BIM（ Building Information Modeling， 建筑信息模型 ） 将成为建筑供给端同时也是最前端（设计 环节 ）引领行业变革的重要推动力之一 ， VR（虚拟现实） 提升BIM 应用效果 并 加速其推广 应用 。 BIM 是以建筑工程项目各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。 VR 沉浸式体验，加强了具象性及交互功能，大大提升 BIM 应用效果，从而推动其在建筑设计加速推广使用。 BIM 同时受益于国家政策支持、工业 4.0需求（精益建造及工业化生产）以及互联网技术进步的推动， 可 提高生产效率、节约 工程造价 和缩短 建设 工期 ， 也是建筑工业化生产最核心的推动力之一 。 建筑工程管理长期面临着工期紧张、工程复杂、协作困难等问题，应用 BIM 进 行项目管理有助于协助各施工部门沟通、加强成本管理和安全管理，从而降低工程复杂度，缩短工期，加速资金周转。房地产行业健康发展，居民对住房质量及个性化需求，国家智慧城市、工业 4.0战略要求企业采用数字化建筑平台，大数据、云计算以及 3D 打印等技术进步，共同推动 BIM 系统加速发展。 VR逐步照进建筑设计领域， 已有效应用于西方工业设计 ；未来五年内 有望 在中国 建筑设计 领域广泛 推广 使用，目前已 在 样板房展示等营销领域 落地。 目前国外在视频拍摄、电子游戏等领域已经有了完善的 VR产品，在工业设计中谷歌、微软、索尼等产品逐渐进入工业 设计中 。欧美知名建筑设计公司目前已在建筑设计模型测试中使用 VR技术， 英国 IVR NATION公司搭建了的 VR模型应用于建筑设计，模型真实度达到 90%。我们 预计 未来五年 VR技术有望在建筑设计 中 逐步 推广。我国国内 VR成型产品加速落地， 与建筑直接相关的产品包括展示设备、拍摄设备、设计软件等 ， 目前应用主要集中于 VR样板房展示、云渲染家装、设计转换 VR平台等。 BIM+VR 解决痛点，加速推进 建筑 行业转型。 建筑设计行业目前最大的痛点在于“所见非所得”和“工程控制难”，难点在于统筹规划、资源整合、具象化联系和平台构建。 BIM+VR 模式有望提供行业痛点的解决路径。 系统化 BIM 平台 将建筑设计过程信息化、三维化，同时 加强项目管理能力 。 VR在 BIM 的三维模型基础上，加强了可视性和具象性。通过构建虚拟展示，为使用者提供交互性设计和可视化印象 。 设计平台 +VR组合 ： 未来将成为泛设计 企业核心竞争力之一。 我们认为 BIM+VR未来 对建筑设计的革命性推动力量主要 在四个方面 ： BIM 建模渲染 真实度提升 ， VR插件动作捕捉精度和显示分辨率提升 ， BIM+VR在建筑营销领域得到推广 ， BIM+VR在施工应用领域得到推广 。 我们判断 设计平台 +VR 组合也会在其它设计领域出现，并将成为泛设计企业的核心竞争力之一。 投资策略： 重点 推荐 弘高 创意 。 BIM+VR是 未来建筑设计行业的必要 解决 方案，我们 重点推荐在此领域布局最深 、 执行最彻底的弘高创意。 弘高 创意 拟收购的 盖德软件 将 VR技术与 BIM 技术结合，推出了虚拟现实产品用于地产开发、工业仿真、建筑表现等 领域。 建议 关注广田股份、 全筑股份 ， 东易日盛；华建集团、亚厦股份。 -17%3%23%43%63%83%1501 1503 1505 1507 1509 1511建筑 沪深 300 行业走势图 相关研究 行业评级： 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 2 2正文目录 建筑行业痛点亟待解决， BIM+VR成必然路径 .4 凛冬将至，建筑行业转型在即 .4 行业痛点一：建筑效果未知 .5 行业痛点二：工程质量控制困难 .6 痛点解决路径： BIM+VR.6 VR逐步照进建筑设计领域 .6 VR渗入发达国家工业设计 .6 国外建筑设计行业 VR技术试水 .7 VR产品发展迅速，主要用于建 筑营销 .7 BIM 技术将广泛应用，设计能力提高势在必行 .9 BIM 系统应用优势 .9 全面优于传统 CAD设计系统 .9 弥补传统项目管理缺陷 . 10 BIM 未来驱动因素 . 11 驱动因素之一：房地产业延续增长，存量建筑有改造需求 . 11 驱动因素之二：相关政策扶持，推进 BIM 技术产业延伸 . 11 驱动因素之三：互联网技术不断发展， BIM 应用效果提升 . 12 BIM 应用现状：资源尚待整合 ，比较优势不足，效果不够直观 . 12 BIM+VR前景： VR增强 BIM 建筑设计效果，打造核心竞争力 . 13 建筑上市公司 BIM+VR 应用情况 . 13 投资策略：重点推荐弘 高创意（ 002504.SZ） :BIM+VR领域先行者；关注岭南园林、华建集团、山鼎设计、全筑股份、东易日盛、广田股份、金螳螂、亚厦股份等 . 14 图表目录 图 1： 建筑行业痛点解决路径： BIM+VR.4 图 2： 我国房地产开发投资总额与住房开发投资额 .4 图 3： 我国新开工住房情况 .5 图 4： 我国高档住宅开发情况 .5 图 5： CAD图纸复杂度示意 .5 图 6： 客户所见建筑效果示意 .5 图 7： 利用 HoloLens 输出设计效果 .7 图 8： 利用 HoloLens 实时修改设计 .7 图 9： Ty Hedfan 实际完工图（左）与 VR模型（右）对比 1.7 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 3 3图 10： Ty Hedfan 实际完工图（左）与 VR模型（右）对比 2 .7 图 11： VR市场产品与建筑行业相关应用情况 .8 图 12： 我国 VR产品渲染效果 1 .8 图 13： 我国 VR产品渲 染效果 2 .8 图 14： BIM 系统涵盖子系统情况示意 .9 图 15： BIM 管线搭建示意 .9 图 16： 我国商品房销售面积 与住宅商品房销售面积 . 11 图 17： BIM 系统中 VR插件使用示意 . 13 图 18： BIM 系统中 VR插件使用示意 2 . 13 图 19： 盖德软件 BIM 应用情况：南京青奥体育公园 . 15 图 20： 盖德软件 BIM 系统情况：南京青奥体育公园 . 15 表格 1： BIM 与 CAD对比 .9 表格 2： 我国各地政府 BIM 相关政策 . 11 表格 3： 建筑行业涉及 BIM 及 VR业务主要上市公司一览 . 13 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 4 4建筑行业痛点亟待解决， BIM+VR 成必然路径 图 1： 建筑行业痛点解决路径： BIM+VR 资料来源：华泰证券研究所 凛冬将至，建筑行业转型在即 随着我国经济步入新常态，房地产业的投资总额逐渐从高速增长转为平稳健康增长。 在2005-2014十年间，我国房地产投资总额从 15,909 亿元增长至 95,036 亿元，年复合增长率达到 22.0%；与此对比， 2014 年房地产投资总额同比上涨 10.5%，增速为过去十年最低。而房地产住宅投资额则从 10,861 亿元增长至 64,352 亿元，年复合增长率达到 21.9%；与此对比， 2014 年房地产住宅投资额同比增速为 9.2%。我国房地产业增速平稳趋缓，过去依靠高投资增速带来的高业绩增速将难以维持。因此， 建筑行业 的侧重点势必从高增速向提高利润率方向转化。 宏 观经济背景的变化将加剧行业竞争，从而要求企业弥补在高增长过程中忽略的问题，切实解决用户个性化需求，获得竞争相对优势。 图 2： 我国房地产开发投资总额与住房开发投资额 资料来源： Wind， 华泰证券研究所 地产业增量发展向存量发展转变，设计与改进业务提升较快。 在房地产投资增速平稳的前提051015202530350200004000060000800001000002005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014% 亿元 房地产投资额 房地产住宅投资额 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 5 5下，新增住房投资出现下滑趋势，相应的更多房地产投资投向了旧房改造和更新。我国存量房面临着环保不达标、保暖不足、配套设施不够等问题。新增住房可以统一改造，而存量房则面临着差异化的窘境，无法用传统设计和施工方式进行粗放改造，需要精细化处理。局部拆改时需要对住房整体结构有所研究，需要用虚拟现实、 BIM 等新型系统化工具进行施工。 高档住房投资增加，客户需求难以满足。 在房地产业整体趋于平缓的同时，高档住房需求强于整体，高档住房的设计施工利润还往往高于市场整体。高端用户对于智能家居、环保家居、多功能家居的个性化要求使得 住房结构更为复杂，需要提高设计和施工系统的联系。同时，沉浸式的可视化设备对高端用户吸引力更高。因而，建筑行业有必要提高设计施工平台的质量，吸引高端客户乃至推广至中高端客户，从而提高公司利润水平和市场空间。 图 3： 我国新开工住房情况 图 4： 我国高档住宅开发情况 资料来源： Wind， 华泰证券研究所 资料来源： Wind， 华泰证券研究所 行业痛点一：建筑效果未知 建筑效果不可预测 ，施工方难以把握设计师意图，客户难以预知施工状况。 传统的建筑设计行业和互联网建筑设计行业中的低端部分依托 CAD和较为基本的 BIM 系统进行室内装修设计，对建筑体的测量粗略，更趋于平面设计，而难以完整构建出交互性的施工模型。从设计方和施工方的角度来看，尽管建筑设计行业一般会提供简单的三维模型，但这些模型往往集中于建筑外观的描绘，而且往往忽略建筑过程中具体的材质、空间设计和管线布臵等问题，所以施工效果往往难以完全贯彻设计理念。从客户角度上讲，在完工前唯一能接触到建筑效果来自于平面化的展示图片，然而具体建筑细节客户难以把握，只能在施工中进行细节微调，而且这些效果图往往是脱离了施工情况的假想图，参考价值有限。 图 5： CAD 图纸复杂度示意 图 6： 客户所 见建筑效果示意 -20-100102030405030,00050,00070,00090,000110,000130,000150,000170,0002005 2007 2009 2011 2013% 万平方米 房地产开发企业住宅新开工房屋面积 新开工房屋面积增速（右） 05101520253035405001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0002005 2007 2009 2011 2013% 亿元 房地产开发别墅、高档公寓投资额 高档住宅投资增速（右） 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 6 6资料来源： CAD， 华泰证券研究所 资料来源： 建筑设计相关图库， 华泰证券研究所 行业痛点二：工程质量控制困难 建筑过程缺乏统筹规划和项目组之间的沟通，难以控制工期、质量和成本。 建筑行业的另一个痛点在于项目组之间的协作困难，建筑缺乏事先的统筹规划。对于大型复杂的 B2B 项目来讲，面临着在较紧张工期内多组施工方渐次进场的情况，重复和相互矛盾的施工较多，三方图纸复杂，监理困难，因而施工质量难以保证。对中小型 B2C 的建筑项目来讲，不同项目间个性化要求较多，具体施工的进场顺序、材料运输、数据支持各不相同，在没有具象化的施工效果的情况下，工程质量难以保证。此外，由于在建筑过程中设计需要因地制宜、有所更新和改动，在没有统一规划的情况下成本控制难以进行。 痛点解决路径： BIM+VR 系统化 BIM平台可统筹规划建筑过程，加强项目管理能力。 相比于传统 CAD设计和孤立的基础 BIM 软件，系统化的 BIM 平台具有强大的整合能力，涵盖了公司供应链、人力管理、在线监理、成本规划等多个方面。在整合后的 BIM 系统中图纸可以以立体化状态存储，各部门可直接查阅施工状态、进度和质量，从而能够有效分工，权责分明。从客户角度，施工的部件可依照用户个性需求更新，更易了解。此外，随着大数据技术和云处理平台应用的增加， BIM 平台对建筑行业之前案例的处理和分析将存储在系统之中，有助于公司为之后的设计提供直观参考，同时这部分数据还可服务于过去客户的售后服务和未来客户的市场销售。 VR 技术将增强 BIM 应用效果，真正实现“所见即所得”。有助于设计师与施工方、公司于客户之间的沟通。 VR在 BIM 的三维模型基础上，加强了可视性和具象性。通过 构建虚拟展示，为使用者提供交互性设计和可视化印象。对于设计者和施工方而言， VR 技术在建筑领域和 BIM 系统中的应用将进一步加强建筑设计的可理解性， 施工方将更直观地了解到设计意图和设计效果 ，包括具体材料、设计和空间应用状况，从而有助于施工的具体实施。对客户而言， VR 技术有别于当前建筑企业宣传的“所见即所得”， 而是切实提供沉浸式体验，对自己的建筑案例有提前的认识。 因而 VR 技术对 BIM 系统的提升将有利于提高施工效率和增强营销效果。 VR 逐步照进建筑设计领域 VR 渗入发达国家工业设计 VR是虚拟现实（ Virtual Reality）的简称，由美国 VPL公司在 20 世纪 80 年代提出，其具体内涵为，综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三位环境中提供沉浸感觉。 VR 技术可以让使用者创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，生成模拟环境，在让使用者沉浸该环境中的同时，提供交互式三维视景，从而使用者可以实时改变和调控所处虚拟环境。 VR 技术可广泛应用于城市规划、室内设计、房地产销售等众多领域，其所实现的交互式设计、虚拟展示、虚拟装配和可视化等功能为工业设计提供了“可任意拆卸”的强项，即设计师可以在产 品付诸制造之前了解到产品的可视化效果。 国内外互联网企业对此技术有所青睐。 2012 年 4 月，谷歌宣布开发拓展现实眼镜 Project Glass 项目； 2014 年 3月，美国 Facebook 公司斥资 20 亿美元收购沉浸式虚拟现实技术公司 Oculus VR； 2015 年 1月，微软发布虚拟现实眼镜 HoloLens。 目前 VR技术已经初步用于设计行业。 根据 HoloLens 的展示，佩戴 VR设备后，设计师可以在现实场景中按实物比例生成设计目行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 7 7标的实体，并可以根据需要修改产品尺寸、结构和材质。这一特性对设计行业、尤其三边工程图纸问题 较多的建筑设计行业尤为重要，能够极大缩短设计周期。于此同时，这种技术将大大提高设计方案的展示效果，在成品产出之前即可让投资者与消费者感知到未来房屋建筑的结构、装修状况和自身需求有直观的了解，告别设计师费力讲解、听众难以理解的尴尬境地。因此我们认为， VR技术的发展将降低建筑设计的复杂度，同时促进房地产销售 增长速度 。 图 7： 利用 HoloLens 输出设计效果 图 8： 利用 HoloLens 实时修改设计 资料来源： Microsoft， 华泰证券研究所 资料来源： Microsoft， 华泰证券研究所 国外建筑设计行业 VR 技术试水 欧美知名建筑设计公司目前已经开始了 VR技术在建筑设计领域的 模型测试，并认为未来五年内 VR技术将有望在建筑设计中推广。 英国 IVR NATION公司根据 Ty Hedfan 公司在南威尔士设计的住宅搭建了 VR模型，建筑设计师可以利用该模型即时改变墙壁、地板和家具等组件的材质和设计，设计师表示 VR模型真实度达到 90%。同时， VR模型构建者认为，随着显示设备的发展，建筑设计师将在未来四到五年内进一步提高 VR模型的真实程度，该技术将更有力地推动建筑行业发展。 图 9： Ty Hedfan 实际完工图 （左）与 VR模型（右）对比 1 图 10： Ty Hedfan 实际完工图（左）与 VR模型（右）对比 2 资料来源： Ty Hedfan， 华泰证券研究所 资料来源： Ty Hedfan， 华泰证券研究所 VR 产品发展迅速，主要用于建筑营销 目前国内外 VR 设备发展迅速，目前应用体系初步成型，行业规模处于加速增长阶段。据36 氪统计，我国市场上出现的 VR设备和应用现在可以分为 4大类 18 小项，涵盖了显示设行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 8 8备、输入与反馈设备、全景拍摄设备、软件工具等方面。其中与建筑行业直接相关的产品包括展示设备、拍摄设备、设计软件等等。 图 11： VR市场产品与建筑行业相关应用情况 资料来源： 36 氪， 华泰证券研究所 我国 VR设备在地产建筑行业上已初步形成具体应用主要集中于样板房展示，具体产品包括厦门指挥家智能科技有限公司的 VR样板房、 北京思能创智科技有限公司 的设计转换 VR平台、天津美屋三六五科技有限公司的云渲染家装和无忧我房网旗下的 VR 样板房平台。 图 12： 我国 VR产品渲染效果 1 图 13： 我国 VR产品渲染效果 2 资料来源： 指挥家智能科技有限公司， 华泰证券研究所 资料来源： 美屋三六五科技有限公司， 华泰证券研究所 行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 9 9BIM技术将广泛应用，设计能力提高势在必行 BIM 系统应用优势 全面优于传统 CAD 设计系统 BIM 是建筑信息模型 (Building Information Modeling)的简称 ,由欧特克 (Autodesk)公司在 2002 年首次提出，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。 BIM 技术通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。 通过北京互联立方（ isBIM）公司已服务客户的案例 来看， BIM 技术一是为客户预演建造施工中的各种方案，尤其是复杂环节，可以发现理论设计中想象不到的问题，可以做方案对比和优化设计。二是根据选定的设计和施工方案，预估出项目成本。 图 14： BIM 系统涵盖子系统情况示意 图 15： BIM 管线搭建示意 资料来源： 相关网站， 华泰证券研究所 资料来源： 建筑设计相关图库， 华泰证券研究所 相对于 CAD 系统， BIM 的系统化、三维化特性有助于企业构建在设计、施工和营销方面的竞争力。由于国内 BIM 普及度不及 CAD，况且 BIM 系统平台搭建所需投资较高， BIM 先行公司有能力提高资本壁垒，增强竞争优势。 表格 1： BIM 与 CAD 对比 比较内容 CAD 系统 BIM 系统 设计维度 以二维为主，不易拓展。 以三维为主。 系统设计能力 弱，设计师需单独进行结构计算、热工计算、工程量统计和成本核算等工作。 强，系统统一、完整，在更新一处设计时，系统会自动计算其他方面相应的变动。 系统统筹能力 弱，不同施工组会拿到大量图纸，只了解单一施工任务，难以统筹规划，难以了解设计意图。 强，施工组能够得到完整的施工信息，了解在整个过程中自己的位臵，更容易分配工期和物料。 系统交互能力 弱，设计师难以实现用户导向，只能 强，客户可参与到设计阶段，让公司行业研究 /深度研究 | 2016 年 01 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 10 10比较内容 CAD 系统 BIM 系统 先设计再营销，在建筑中进行微调，建筑效果难以保证。 直接了解个性化需求。 系统扩展能力 弱，在应用时只能对不同部分分别更新。 强，可按照企业需要把不同组件升级，目前国内先进水平已经可以添加物料运输、成本控制、施工监理、售后服务等组件。 营销能力 弱， B2B 客户可能能够理解 CAD 图纸，非专业的 B2C 客户很难理解设计意图。 较强，客户可了解三维状况，但效果仍较抽象。 国内普及度 高，各大设计院使用频率高 较低，主要在建筑行业龙头企业中应用。 系统使用成本 低，开发成本和培训成本较低 高，需要企业针对自身特性进行改动，但培训难度适中。 资料来源：华泰证券研究所 弥补传统项目管理缺陷 更快资金周转、更短工期 所 带来的工程控制困难。 目前建筑工程工期较为紧张，缩短项目工期、尽早高质量地完成项目建造与交付运营就成为建筑企业核心竞争力的一个方面，对项目参与方也是巨大的挑战。 BIM 技术有助于提高协调效率，促使设计师与建筑师直观地构建和理解模型，加强彼此沟通理解能力，减少重复工作和施工时不必要的变更，从而提高生产效率，最终达到缩短工时、降低企业资金压力、控制企业财务成本支出的目的。 三边工程图纸复杂，易造成返工。 大型复杂项目面积大、涉及专业多、管道设备错综复杂。按照传统的作业方式进行二维蓝图的交互、交底和审核，将极大地增加工作量，而且由于模型的复杂性，施工方难以事前对项目整体有充分的了解和掌控，因而提高了出错的可能。 BIM技术通过 3D虚拟、碰撞检查，能够提前快速预见问题，整体控制项目实 施风险，减少返工比率，从而降低成本，缩短工期。然而目前 BIM 的具象性仍有局限，需要 VR技术的发展，建筑设计方才能够更直观地了解建筑结构与图纸施工效果，增强了 BIM 应用的功能。 工程复杂，技术难度高。 当前项目的复杂性体现在两方面，即建筑项目设计复杂和成本管理复杂。项目设计复杂体现在技术难点多，工序繁杂。由于建筑行业发展，新的材料、结构乃至施工方式都具有了新的特性，需要在设计时具有充分的了解，依靠传统作业方式和技术手段实施风险系数较高，因而需要综合运用现代化的信息系统，利用 BIM 技术进行分析和处理。 BIM 技术将有望结合云计算和大数据分析，对项目工程进行处理，从而高效率、高质量地运行。另一方面，项目建造成本大，涉及上下游预结算、进度款支付等等，投资管理较为复杂，用传统方式进行数据处理，效率较低，容易失控，错误频出，在项目过程中很难发现问题。 BIM 应用有助于实时更新成本管理，在结算前对项目成本有可靠掌控，从而降低成本管理复杂度。 项目协同困难，施工技术、质量与安全管理难度大。 大型项目参与方多，施工过程中信息庞杂，涉及系统多，传统点对点协同共享容易造成理解不一致的问题，效率低下且容易影响施工质量和施工安全。在同一 的 BIM 信息共享、数据处理平台下作业，有助于促进项目参与方高效沟通，而 VR技术进步则使得各方对项目技术、质量和安全要求理解更一致。