工程数字云解决中小企业数字化转型的课题

立方科大数据研究院

随着国家“十四五”数字强国战略的提出，“数字化转型已经不是“选题”已成为工程领域普遍共识。 在行业龙头企业已经开始利用自身优势加速向数字产业扩张的时候，许多中小企业的数字化转型很困难。 由于资金、人才、技术力量等方面的劣势，工程建设行业中小企业长期以来整体信息化水平很低。 突然的新冠引发的肺炎疫情使许多中小企业不得不面对生存的挑战，但也成为了他们迈出变革的契机。 但是，数字化转型的路程要比预想的困难得多，很多情况下，刚起步就陷入困境，以下三种情况较为代表。

a企业，主营建筑设计，人员规模80人，年产值2800万元。 企业决策者相信支撑BIM的三维设计一定是未来的方向，但没有涉及到与三维设计相关的业务需求。 是业务在先还是能力在先？ 如果没有业务支持，要进行变革投资吗？ 投资多少合理，投资多少才能盈利……很多担忧都延缓了企业决策者升级转型的决心。

b企业、主营建筑、规划设计咨询、人员规模40人，年产值1500万元。 这家企业在2019年组织全员BIM大学习，一次性投入近30万元。 培训一年多了，只理发承接了一些利润不高的基础BIM业务，想要参与利润丰厚的业务，竞争力不足，陷入了转型过程上不下的尴尬位置。

c企业，主营建筑设计，人员规模130人，年产值4500万元。 公司现有两名熟练BIM  APP技术人员，初步实施BIM项目获利约20万元。 虽然飞行员的成果令人鼓舞，但今后想要全面普及也很难继续下去。 企业制定了初期的数字化改造目标，目标是在2~3年内实现全员三维设计APP。 但是，企业全面转型该如何规划？ 建立一个完整的数字化部门需要多少投资？ 长期投资带来的风险如何控制？ 该如何避免数据安全的风险……一系列问题让决策者感慨数字化的全面变革比试点APP更难。

从整体上看，技术实力和业务量相互掣肘是中小企业数字化转型面临的普遍困境，技术和人才的持续高投入是中小企业数字化转型的一大障碍。 在某省2019年对近800家勘察设计企业进行的BIM应用现状调查中，47.37%的受访者尚未实现BIM技术的实用化，27.19%的受访者不足10个项目。 在询问BIM部署存在哪些障碍时，52.63%的企业选择“部署成本过高”。 这一数据与这三类企业的实际处境相互印证。让我们聚焦于“安装成本过高”的痛处，估算一下以实现全员三维设计APP为目标的企业的数字化转换需要多少成本。 参照已经成熟的BIM应用的企业经验，企业数字化转型所需的直接投资大致由三部分组成。 一个是三维图形工作站硬件设备。 二是正版三维设计软件许可证；三是专业三维设计队伍建设和技术培训。

根据上述a企业人员和盈利规模估算，假设企业员工80人，技术员工35人(据2018年统计，设计行业技术员工约占行业总人数的47% )，实现全员三维设计APP应用至少35个。 根据以往的升级方案，一台配备三维设计计算力的常规配置的图形工作站的成本约为1.5万元； 参考市场上普遍使用的主流三维设计软件一年的市场价格，引进正版三维设计软件环境约1.5万元； 参考BIM培训市场价格，对个别员工进行BIM专业培训和能力评估大约需要7000元(中级能力水平)。 光是综合这些项目，该企业升级总投入预算就已经接近130万元，约占企业年产值的4%，是行业大型企业科技活动费用收益投入的数倍。 加上正版软件随后的定期升级、硬件和网络环境的维护、高端专用功能软件的购买、企业人员流动导致的数据资产流失和重复投资等因素，企业数字化转型的投资压力远远超过了这一数字。

为了解决“引进成本过高”的难题，行业数字化转型的实践者和软硬件生产企业从未停止过探索。 作为解决方案之一的虚拟化技术近年来被引入到工程领域。 虚拟化技术是指模拟、隔离、共享一台计算机的物理资源，形成多个虚拟机，可以针对每个虚拟机分别部署不同的操作系统和APP，从而大幅提高一台计算机的使用效率和硬件但是，由于专业的设计软件不同于一般的办公软件，所以对计算资源的极限计算力要求很高，需要专业的图形卡强大的图形计算力支持。 常规配置的虚拟一体化PC不能满足三维设计计算能力的需要，纸箱、停机时间频繁，影响了实际工作效率，虚拟化方案在工程领域的应用和全面推广效果欠佳。

虽然初代虚拟化技术的推广遇到了挫折，但研发人员通过从用户实际使用中总结经验，不断寻找更适合三维设计软件计算特点的资源分配算法，运用轻虚拟化技术减少计算力损失等一系列努力和尝试，实现了计算力上的重要突破，并取得了突破。“三维设计企业云”将云计算和物理计算等技术相结合，为工程设计中的大型设计软件，特别是三维设计软件APP应用，为设计单位提供企业级的云设计解决方案。 通过这项技术革新，三维设计以相同的平滑度为前提，与传统的PC三维图形工作站相比，可以直接将硬件和软件投资减少约40%。 同时，通过提高设计软件使用许可的周转率，在投入成本减半的情况下，软件的使用效率将提高两倍。

将“三维设计企业云”解决方案还原到中小企业的应用场景中，预计企业私有云的技术路线将更符合中小企业三维设计的升级需求。

首先，在成本投入上，针对上述a企业规模的升级需求，从传统的物理图形工作站的方式转向引入三维设计企业云，前期130万元的预算可以降低到80万元左右。 同时，三维设计企业云可以帮助转型初期的中小企业以更低的成本进行试验和人力资源配置，并分阶段计划实施。 在不改变当地传统业务模式和配置的情况下，员工可以通过企业云进行三维设计的培训学习，并随着实际业务需求的增加，逐步推进三维设计的应用。

第二，三维设计企业云可以根据需要定制从硬件设备到软件系统，企业可以一站式获取硬件设备和辅助系统、工具软件、插件甚至SaaS平台。 这些APP升级只需要定期维护和更新服务器，硬件损耗较低，企业无需在意后续高昂的升级和维护成本。

一些三维设计业务所需的高精度渲染、模拟计算仿真分析等软件价格昂贵，但使用频率低。 通过三维设计企业云制定资源分配战略，可以提高这类**设备的使用效率。 更重要的是，企业在适当的技术支持下，可以发挥这些工具的应用价值，将技术和生产工具的投入转化为竞争力，走出低端业务的怪圈。

人员流动导致数据资产流失，也是中小企业常见的问题。 通过将设计资源上传到云中，所有设计生产活动都在企业云中进行，管理员可以集中管理和备份数据资产，降低人员离职带来的数据流失风险，同时加强企业数据资源管理，重用积累的数据，成为重要的生产要素

进入数字经济时代，积累的研发成果和技术创新，支撑和推动着工程建设行业快速高质量的发展。 工程数字云在三维设计场景中的应用，从工具、人才、数据等诸多生产要素层面促进中小企业数字化转型升级。 据统计，2019年全国工程勘察设计行业科技活动费用支出总额1520.5亿5000万元，以每年20%~30%的速度保持增长，其中大部分用于软硬件建设。 如果三维设计企业云全面普及，理论上不仅可以节省企业40%的软硬件投资，释放数百亿元的经济性能，还可以降低投资门槛，让更多中小企业早日投入数字化转型实践。 我国勘察设计中小企业约占行业企业总量的80%，中小企业的数字化水平在一定程度上决定了整个设计行业的数字化水平。 只有广大中小企业的数字化转型实现了“云上”的飞跃，2035“中国建设”数字强国的梦想才能成为现实。