中國建筑行業(yè)信息化投入遠低于國際發(fā)達國家，施工信息化有巨大行業(yè)空間，施工信息化是未來業(yè)績增長主要動力[圖]

    一、建筑信息化產(chǎn)品在國內(nèi)初步普及

    從九五期間“甩圖板”工程開始，國內(nèi)建筑行業(yè)信息化經(jīng)過20多年發(fā)展，取得了階段性的成果。CAD等設計類軟件已經(jīng)被市場廣泛認可和使用；計價算量軟件得以普及；建筑領域招投標平臺實現(xiàn)信息化，電子標書強化設計和造價環(huán)節(jié)信息化的應用。

    （1）九五期間“甩圖板”工程開啟建筑行業(yè)設計環(huán)節(jié)信息化序幕

    九五期間由建設部領導的“甩圖板”工程開啟建筑行業(yè)設計環(huán)節(jié)信息化建設序幕。“甩圖板”工程目標是強制推廣CAD技術，實現(xiàn)“甩掉圖板，甩掉圖庫”，到2000年，實現(xiàn)國產(chǎn)CAD系統(tǒng)商品化，推出3-5中我國自主版權，占有一定市場份額的CAD支撐產(chǎn)品。目前CAD技術已經(jīng)得到普及，設計環(huán)節(jié)各類軟件得到市場的廣泛認可和使用。

“甩圖板”工程開啟國內(nèi)設計環(huán)節(jié)信息化序幕

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國建筑行業(yè)市場深度調(diào)研及投資戰(zhàn)略分析報告》

    （2）計價算量軟件推廣表明招投標環(huán)節(jié)信息化開端

    傳統(tǒng)模式下，造價師往往通過紙質(zhì)圖紙去手工算量，這種模式不僅工作量巨大，計算繁瑣，工作效率低下，而且容易出錯。計價算量軟件的使用將原先重復繁瑣的計算簡便化，大大提高造價師的工作效率?，F(xiàn)在可以直接通過電子化圖紙直接進行算量建模，然后直接得出相應的工程量和鋼筋量，這種方式不僅精確度高，而且速度快，進一步提高造價師工作效率。

    （3）電子招投標平臺的推廣促進造價算量軟件和設計軟件發(fā)展

    電子招投標平臺最核心是將招投標的標書電子化。投標人用電子標書進行投標，評審人員對電子標書進行評標，中標結果等內(nèi)容也將通過數(shù)字化形式呈現(xiàn)。電子標書制作過程簡單來說可以概括為：招投標人使用造價軟件、CAD等設計類軟件、辦公軟件等制作標書，然后進行虛擬打印成安全文檔，再對電子標書進行標書固化、設計目錄、電子簽章等操作，最終形成合法電子標書文件。電子標書的制作則對圖紙設計和造價環(huán)節(jié)信息化要求較高，進一步加速設計和造價環(huán)節(jié)的信息化發(fā)展進程。

招投標平臺具體功能模塊示意圖

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    中國建筑行業(yè)信息化投入遠低于國際發(fā)達國家。公開資料表明我國建筑施工企業(yè)信息化投入占總產(chǎn)值約為0.08%，而發(fā)達國家則為1%，約為發(fā)達國家1/10。這表明我國建筑行業(yè)信息化投入遠低于國際發(fā)達國家，相比之下，我國建筑信息化行業(yè)存在較大成長空間。

我國建筑信息化行業(yè)存在較大成長空間

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    二、工程施工作業(yè)有其自身特點，部分特點導致信息化難以發(fā)展。

    特點一：建筑業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈長、參建方眾多、投資周期長。

    困難：在每一個環(huán)節(jié)形成的數(shù)據(jù)和信息難以跟隨項目推進而流動，形成不易交互的信息孤島。建筑行業(yè)的生命周期維度涵蓋設計、采購、施工等流程，各個工程環(huán)節(jié)脫節(jié)不連貫，由個別的部門或專業(yè)團隊負責。造成對整條流程信息化的執(zhí)行困難，各個流程階段無法協(xié)調(diào)出一套統(tǒng)合的、以整個企業(yè)為范圍的信息化改革方案。

建筑行業(yè)生命周期流程概況

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    特點二：工程項目最終由各個工程隊分別承包，參與單個項目的工程隊數(shù)量眾多。

    困難：小型工程隊素質(zhì)參差不齊，管理顆粒度粗糙，使得信息化手段難以推進。在項目管理中，需要一線人員按要求記錄信息。因為最終實施人員都是小型工程承包隊，每個承包隊的管理水平不一樣，對于信息記錄的執(zhí)行力度不一，執(zhí)行效果不一，最終無法形成統(tǒng)一、有效的項目日志。

建筑業(yè)的工作模式

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    特點三：工程施工現(xiàn)場作業(yè)大部分是露天開闊環(huán)境，設備材料多，人員流動快。

    困難：不同于傳統(tǒng)ERP管理方式，施工環(huán)節(jié)更適合使用無線通訊設備、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術，但因為無線通訊等技術相比寬帶網(wǎng)絡成熟較晚，因此其信息化品的布設要晚于辦公室業(yè)務場景。建筑業(yè)具有產(chǎn)品形式個性化和多樣性、生產(chǎn)地點不固定、機械化程度低、人員多變、管理模式多樣、管理靈活度高等特點。施工現(xiàn)場由于人員分散，場地面積寬，環(huán)境復雜，造成人員難以追蹤記錄，管理過程中很難做到對每個人進行有效管理控制，管理效率低下。

    特點四：施工行業(yè)是人力密集型，但一線施工人員文化程度相對較低。

    困難：對信息化接受程度低，需要較長學習時間成本。施工現(xiàn)場參與施工建設的大多數(shù)是進城務工人員，文化程度相對較低，年齡偏大，目前60%的一線建筑工人年齡超過40歲，可以推斷對于軟件和硬件設備的學習能力和接受度相對較差。

    施工信息化市場空間超過百億

    我國建筑信息化正在快速發(fā)展，其中施工信息化占比最大。2016年和2017年，中國建筑信息化市場規(guī)模分別為154.85億元和206.70億元，同比增速為33.48%。建筑信息化市場包括施工信息化市場、勘察設計信息化市場和其他市場。其中施工信息化市場是主要組成部分；2017年，施工信息化市場規(guī)模達到105.50億元，占建筑信息化市場規(guī)模的51%，勘察設計信息化市場規(guī)模56.20億元，其他市場為45億元。

中國建筑信息化市場組成

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    二、施工信息化有巨大行業(yè)空間

    我國建筑行業(yè)是產(chǎn)值第一的行業(yè)，每年有超過50萬新建項目，并有眾多參與者。然而建筑行業(yè)的信息化程度卻很低，尤其是在施工環(huán)節(jié)，因為場景特殊、技術限制和行業(yè)特點等，信息化滲透率處于極低位置。施工信息化在未來將有加大發(fā)展空間。

    從3個角度進行空間測算：1）建筑總產(chǎn)值和信息化滲透率；2）工程項目數(shù)量乘以單個項目軟件投入金額；3）施工企業(yè)數(shù)量和單個企業(yè)投入信息化建設金額。分別對應的空間是：1）我國建筑行業(yè)每年的總信息化投入；2）項目級別的軟件投入；3）每年的企業(yè)級信息化投入（主要是管理系統(tǒng)和平臺系統(tǒng)）。

    空間測算方法一：

    從建筑業(yè)總產(chǎn)值的信息化滲透率角度測算：2017年，中國建筑信息化產(chǎn)值占建筑業(yè)總產(chǎn)值的0.097%，假設在10年后，即2027年建筑信息化達到國際平均水平0.3%，那么滲透率的年復合增速為13%。假設2017-2027年10年內(nèi)建筑業(yè)總產(chǎn)值的年復合增速為4%，2027年的建筑業(yè)總產(chǎn)值為31.66萬億元，對應當年建筑信息化市場規(guī)模950億元，年復合增速為18%。此金額是粗略估計下的中國建筑信息化的市場規(guī)模。

    建筑業(yè)總產(chǎn)值的年復合增速為4%的假設主要基于以下三點考量：1）城鎮(zhèn)化率過去10年快速提升，但對標發(fā)達國家仍將有提升空間，帶來建設需求；2）鄉(xiāng)村振興為國策，農(nóng)村人居環(huán)境的提升需要建設支持；3）我國物價、GDP持續(xù)增長。

2027年中國建筑業(yè)總產(chǎn)值情況

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2027年中國建筑業(yè)信息化空間預計

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    空間測算方法二：

    從施工項目的角度測算：2017年，中國施工項目數(shù)有89萬，其中包括房建、基建、園林、裝飾、鄉(xiāng)村公路等各類項目。假設其中施工單位有必要使用信息化的項目數(shù)量占比約為60%（由特、一級建筑單位的2018年新簽工程承包合同額占比為70.33%推算，特、一級單位有資質(zhì)拿到的大中型項目一般更需要軟硬件），對應項目數(shù)量為53.4萬個，如果此類項目在建設過程中平均投入10萬采購軟件，對應建筑信息化市場規(guī)模為534億元。此金額是粗略估計的建筑類軟件的市場規(guī)模。

    空間測算方法三：

    具有特級、一級資質(zhì)的企業(yè)憑借技術、裝備和人才等優(yōu)勢，占據(jù)了大多數(shù)市場份額。2018年，我國建筑業(yè)企業(yè)（指具有資質(zhì)等級的總承包和專業(yè)承包建筑業(yè)企業(yè)，不含勞務分包建筑業(yè)企業(yè)）數(shù)量達到95400家。住建部匯總了6782家中國特級和一級資質(zhì)企業(yè)數(shù)據(jù)，它們數(shù)量上僅占建筑業(yè)企業(yè)數(shù)的7.11%，但新簽工程承包合同額占比為70.33%，建筑業(yè)總產(chǎn)值占比為62.32%，房屋建筑施工面積占比為64.74%，利潤總額占比為85.66%。

    從建筑企業(yè)的信息化投入額來測算：截至2018年底,全國特級資質(zhì)數(shù)量達788個,分別歸屬于627家企業(yè)。從住建部匯總的特一級企業(yè)數(shù)量，可倒推一級企業(yè)數(shù)量6155家。若在5年內(nèi)，每家特級資質(zhì)企業(yè)平均投入約2億元進行信息化建設，每家一級單位平均投入約2000萬元進行信息化建設，對應5年合計投入將達到2485億元，每年約497億元。此金額是粗略估計的建筑企業(yè)信息化投入。

2018年施工企業(yè)數(shù)量情況

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測算施工企業(yè)信息化投入

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    對于每家特級資質(zhì)企業(yè)的投入金額2億元的假設來自于部分上市公司軟件投入情況，統(tǒng)計了中國建筑、中國中鐵、中國交建、中國電建和上海建工在2014-2018年每年的無形資質(zhì)中軟件的增加值。可以看出，各家的信息化投入均呈上升趨勢。除上海建工外，其余4家企業(yè)5年合計投入均超過3億元?？紤]到有一家集團公司擁有多個子公司的情況，暫無法判斷全國所有施工集團數(shù)量，因此下調(diào)單個公司的信息化投入金額至2億元。

已上市建筑企業(yè)無形資產(chǎn)中軟件增加值（單位：萬元）

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    已上市建筑企業(yè)無形資產(chǎn)中軟件五年合計投入金額（單位：萬元）

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2013-2018年全國建筑業(yè)企業(yè)數(shù)量及同比增速

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2013-2018年建筑業(yè)企業(yè)新簽合同額及同比增速

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2018年匯總特、一級資質(zhì)企業(yè)與建筑業(yè)企業(yè)數(shù)

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2018年匯總特、一級企業(yè)主要指標占全部建筑業(yè)企業(yè)比重

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    三、BIM圍繞信息打造數(shù)字建筑，BIM是建筑業(yè)未來趨勢

    建筑業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈長，參建方眾多、投資周期長、不確定性和風險程度高等眾多因素，更加強調(diào)資源的整合與業(yè)務的協(xié)同。而BIM技術在加快進度、節(jié)約成本、保證質(zhì)量等方面均可以發(fā)揮巨大價值。

    BIM作為載體，能夠將項目在全生命期內(nèi)的工程信息、管理信息和資源信息集成在統(tǒng)一模型中，打通設計、施工、運維階段分塊割裂的業(yè)務，解決數(shù)據(jù)無法共享的問題，實現(xiàn)一體化、全生命期應用。BIM技術是當前數(shù)字建筑業(yè)中最基礎性的應用，被認為是繼CAD后建筑業(yè)第二次科技革命。

    Autodesk是積極推進BIM的建筑工程建造公司，給出了BIM的較清晰定義：BIM建筑信息模型(BuildingInformationModeling）是一種用于設計、施工和運維的管理流程和方法。美國國家BIM標準(NBIMS,UnitedStatesNationalBuildingInformationModelingStandard)對BIM做出四個層面的解釋，分別對應了直觀的可視化模型、覆蓋建筑全生命周期、支持信息共享和協(xié)同作業(yè)這幾大特色。

美國國家BIM標準對BIM做出四個層面的解釋

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    BIM理念已經(jīng)發(fā)展了40余年。BIM概念的推進和優(yōu)化升級的提升與計算機技術的發(fā)展息息相關。早在1962年，DouglasC.Englebart提出了面向對象建模、參數(shù)化處理和關系型數(shù)據(jù)庫。但由于計算機能力的限制和較差的用戶界面，遠不及AutoCAD這類二維畫圖程序。

    最初的BIM系統(tǒng)是用于降低設計繪圖的冗余性，提高設計效率。1975年，CharlesEastman論述了BuildingDescriptionSystem（BDS），這個程序使用了圖形用戶界面，正交視圖和透視圖，以及一個合適的數(shù)據(jù)庫，允許用戶通過材料類型和供應商等屬性來檢索信息。Eastman認為建筑圖紙效率低下，導致用不同尺度表示的同一對象產(chǎn)生冗余，圖紙方式也無法將建筑的更新表現(xiàn)出來。Eastman認為BDS能通過提高繪圖和分析效率減少多余50%的設計成本。

    BIM在發(fā)展中，開始用于測試和模擬建筑性能表現(xiàn)。在1993年，勞倫斯伯克利國家實驗室開發(fā)了BuildingDesignAdvisor，是基于模型給予反饋并提出解決方案的著名模擬工具。這個軟件使用建筑及其周圍環(huán)境的對象模型來執(zhí)行模擬，是第一個使用綜合圖形分析和模擬來展示建筑將如何在特定條件下（朝向、幾何特征、材料特征、構件系統(tǒng)）表現(xiàn)的項目。

    IFC文件格式誕生，各方參與者協(xié)同工作時代來到。由于建筑師和工程師使用各種各樣不同的程序，協(xié)同設計因而有些困難。不一樣的文件格式在各平臺中運行時，精度會得到一定程度的損失。為了解決這個問題，IFC文件格式在1995年誕生了。BIM模型在這統(tǒng)一的標準下，實現(xiàn)了在不同的軟件中的運行。Navisworks等專為協(xié)調(diào)不同文件格式而設計的軟件也逐漸出現(xiàn)。Ecotect、EnergyPlus、IES和GreenBuildingStudio等模擬軟件開始允許直接輸入BIM模型和獲得模擬結果。

BIM早期發(fā)展歷史

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    BIM可以應用于建筑的全生命周期，每個階段對應不同的需求。在BIM應用的理想狀態(tài)中，信息的共享和多方分工協(xié)作將貫穿整個生命周期。

    各類廠商提供了種類繁多的BIM產(chǎn)品，單點應用產(chǎn)品較多，平臺型產(chǎn)品較少。美國總承包商協(xié)會AGC（AssociatedGeneralContractorsofAmerican）把BIM軟件（含BIM相關軟件）分成八大類：

    （1）概念設計和可行性研究軟件（PreliminaryDesignandFeasibilityTools）；

    （2）BIM核心建模軟件（BIMAuthoringTools）；

    （3）BIM分析軟件（BIMAnalysisTools）；

    （4）加工圖和預制加工軟件（ShopDrawingandFabricationTools）；

    （5）施工管理軟件（ConstructionManagementTools）；

    （6）算量和預算軟件（QuantityTakeoffandEstimatingTools）

    （7）計劃軟件（SchedulingTools）；

    （8）文件共享和協(xié)同軟件（FileSharingandCollaborationTools）。

    BIM的核心是信息，軟件之間的信息流轉十分重要。設計階段有最重要和全面的建筑圖形信息，BIM建模軟件非常重要，BIM平臺型產(chǎn)品比如Revit、ArchiCAD、Bentley都是從建模功能開始擴張。除了平臺產(chǎn)品外，大多數(shù)BIM產(chǎn)品視為單點應用和單點功能開發(fā)的，針對不同的階段和不同的工種，并且兼容多種格式。不同的BIM軟件中承載著施工項目的各類信息，軟件之間涉及到信息的流通，需要統(tǒng)一標準和格式。在同一平臺下的不同應用軟件可以更好的兼容和協(xié)作。

BIM時代的軟件和信息互用關系

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    1、BIM建筑設計：設計從CAD轉向BIM

    從BIM的發(fā)展歷史看出，BIM最初是一種新的設計方法，而后因為其模型直觀特點，逐漸運用到了模擬建筑領域，延伸至更多的建筑階段。
建筑設計軟件經(jīng)歷了從二維繪圖到三維設計的功能拓展。在CAD的2D繪圖時代，傳統(tǒng)的設計過程一般是設計師構思一個三維的空間，再在腦海里把它翻譯成二維的平、立、剖面，用二維圖紙表達出來，再由實施人員根據(jù)不同的二維圖紙還原成三維的實體空間。

    目前在建筑行業(yè)使用較多的設計軟件包括AutoCAD、Sketchup、Rhino和3Dmax等。技術進步帶來工具變化，設計師或者繪圖師在最初是使用AutoCAD從手工繪圖變?yōu)橛嬎銠C繪圖。在后來使用3Dmax實現(xiàn)精細的三維繪圖。在設計時，三維草圖繪制使用Sketchup更簡單。面對復雜的建筑設計，Rhino是較早的一款支持曲面設計的參數(shù)建模軟件。模型建立方式從繪圖到參數(shù)建模方式，通過參數(shù)化設計的關聯(lián)功能，使得設計的效率提升，修改變得更加容易。

建筑領域常用的計算機建模軟件

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    BIM主要用于創(chuàng)建和使用智能三維模型。三維建模、面向對象的設計和參數(shù)化建模是BIM建模的主要特點。因為這些特點，BIM可以支持施工到運維階段的數(shù)據(jù)歸集、多方協(xié)作。

    BIM于設計技術導入的重點之一是圖紙說明數(shù)據(jù)的導出應用，提高設計作業(yè)整合效率。建筑設計師需要交付的施工圖紙包括總平面圖、平面圖、立面圖、剖面圖和構造詳圖等多種，表示建筑物的內(nèi)部布置情況，外部形狀，以及裝修、構造、施工要求等。BIM協(xié)助設計者整合各階段圖面，例如BIM主要產(chǎn)品Revit提供詳細的2D剖面詳圖。同時于結構設計上，更解決傳統(tǒng)軟件的不連通性，利用模型可從結構荷載、程序分析、設計圖紙說明產(chǎn)出至預算的部分，將相關工作流程信息平行化，使各環(huán)節(jié)聯(lián)動，并應用聯(lián)動更新之特性節(jié)省重復性工作。

    BIM整合外觀、結構、機電等設計模型，建筑設計階段也分多工種共同協(xié)作，需要不同的專業(yè)軟件實現(xiàn)。建筑設計按設計階段可分為“方案設計、擴大初步設計、施工圖設計”，

    按專業(yè)可分為“總圖、建筑、結構、給排水、暖通、電氣、工藝（廠房）”。就建筑專業(yè)來說，設計方案中包括了各個專業(yè)的內(nèi)容。比如，平面布局、空間關系、交通流線、面積指標等內(nèi)容是建筑專業(yè)自身解決的問題；柱網(wǎng)布置、結構選型是結構范疇的內(nèi)容；設備類型及其機房、管道的布局是設備電氣專業(yè)的范疇。

    在建筑業(yè)設計軟件領域，海外產(chǎn)品具備壟斷地位。建筑業(yè)的設計是工業(yè)設計的一部分，建筑業(yè)使用的部分設計軟件是從工業(yè)軟件演變而來，核心都是計算機輔助技術（CAX）。在工業(yè)領域需要的CAD(計算機輔助設計)/CAM(計算機輔助制造)/CAE(計算機輔助測量)等CAX產(chǎn)品的核心技術主要掌握在海外軟件廠商手中，因為我國廠商進入此領域較晚，投入不足，目前海外廠商已經(jīng)形成了一定的壟斷。

    2、BIM施工應用：尚處于發(fā)展階段

    BIM技術的發(fā)展呈現(xiàn)出聚焦設計階段，向施工階段深化運用轉變的趨勢，工程施工過程的業(yè)務要遠比設計階段復雜。BIM流程的應用隨著信息化技術的升級而深化，相比設計階段應用的三維制圖和參數(shù)化設計技術，施工階段需要的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動應用技術成熟較晚。因此，相比已經(jīng)成熟的設計階段，BIM施工功能仍需不斷升級。

    隨著技術升級，BIM施工應用將推陳出新，中國在面向施工階段的BIM軟件市場仍有很大發(fā)展空間。施工階段信息化的推進需要伴隨物聯(lián)網(wǎng)、移動應用等新的客戶端技術的迅速發(fā)展和普及。云計算可以滿足數(shù)據(jù)的高效分析和多方協(xié)同運用。這種基于網(wǎng)絡的多方協(xié)同應用方式與BIM技術集成應用，形成優(yōu)勢互補。

    具體面向施工類的軟件主要分為用于施工開始前的BIM分析軟件，BIM檢查軟件。以及用于施工過程中的協(xié)作軟件。在施工過程中，BIM要做到成本控制、進度控制、質(zhì)量控制、安全控制，離不開4D（三維+進度）和5D（三維+進度+成本）軟件以及BIM安全軟件。

面向施工的BIM各類軟件

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    施工階段的單點功能軟件數(shù)量眾多，有被平臺型廠商整合的趨勢。典型的面向施工過程的BIM平臺型軟件有Revit、Bentley等。

    3、施工信息化是未來業(yè)績增長主要動力

    在第一章節(jié)里，從3個角度進行空間測算：1）建筑總產(chǎn)值和信息化滲透率；2）工程項目數(shù)量乘以單個項目軟件投入金額；3）施工企業(yè)數(shù)量和單個企業(yè)投入信息化建設金額。分別對應的空間是：1）我國建筑行業(yè)每年的總信息化投入；2）項目級別的軟件投入；3）每年的企業(yè)級信息化投入（主要是管理系統(tǒng)和平臺系統(tǒng)）。

    若從施工項目的數(shù)量的角度，全國可用于信息化的項目53.4萬個，如果此類項目在建設過程中平均投入10萬采購軟件，對應建筑信息化市場規(guī)模為534億元。此金額是粗略估計的建筑類軟件的市場規(guī)模，是跟隨每個項目的多年合計投入額。廣聯(lián)達的市占率若達到20%，將對應百億的收入規(guī)模。

    從建筑企業(yè)的信息化投入額來測算：截至2018年底,全國特級資質(zhì)數(shù)量達788個,分別歸屬于627家企業(yè)。一級企業(yè)數(shù)量6155家。若在5年內(nèi)，每家特級資質(zhì)企業(yè)平均投入約2億元進行信息化建設，每家一級單位平均投入約2000萬元進行信息化建設，對應5年合計投入將達到2485億元，每年約497億元。此金額是粗略估計的建筑企業(yè)信息和投入。廣聯(lián)達的市占率若達到10%，將對應50億的收入規(guī)模。