中國樓宇自控行業(yè)發(fā)展探索

孫靖，孫笑寒

（上海美控智慧建筑有限公司）

1 中國樓宇自控行業(yè)現(xiàn)狀

樓宇自控在中國發(fā)展了近30年，盡管已經實現(xiàn)了從“新鮮事物”到“標準配置“的蛻變，但仍然面臨市場規(guī)模小、使用效果差強人意、控制功能發(fā)揮不足的現(xiàn)狀，但也涌現(xiàn)出更多的新需求。

在中國一、二線城市，弱電智能化約占智能建筑工程總造價的5%～10%，其中樓宇自控占弱電智能化比例約為10%～15%。2021年中國智能建筑工程市場產值約為7238.2 億元，其中樓宇自控行業(yè)市場規(guī)模為71 億元左右，包含了現(xiàn)場層、邊緣層以及云層面的各類軟硬件設備、安裝調試以及維保服務等。這一數(shù)據(jù)無論是在增量市場（新建建筑與城市更新）單位建筑面積市場容量在弱電智能化中的占比，還是存量市場（既有建筑）的運營維護方面，都遠落后于歐美以及日韓等國家（見圖1）[1]。

圖1 2021中國樓宇自控行業(yè)市場規(guī)模

目前，中國樓宇自控的平均使用效果差強人意。通過853 份調研問卷我們發(fā)現(xiàn)，各類人群的平均凈滿意度NPS①凈滿意度NPS 采用10 分制由調研參與者進行評分，9/10 分為滿意；7/8 分為中立；0～6 分為不滿意。NPS=滿意百分比%-不滿意百分比%。僅為-53.2%；其中，近60%的受訪人群認為樓宇自控建設后的實際使用率低于40%或表示不知道（見圖2）。

圖2 樓宇自控滿意度及實際使用率調研結果

當問及對樓宇自控功能與價值的反饋時，建筑設施運營者排在前三的為監(jiān)視功能、能源優(yōu)化功能和通過數(shù)據(jù)實現(xiàn)預測性運維能力，這與樓宇自控的經典三大功能（監(jiān)控、節(jié)能和基于數(shù)據(jù)的運維自動化）基本吻合，但是控制功能相對排在后面，尤其是自動化控制。從建筑使用者和普通大眾的反饋可以看出，除了三大功能外，排在前三的還包括了“其對使用者健康的影響：空氣、光、水等”，體現(xiàn)了現(xiàn)代人群對健康環(huán)境的關注和對樓宇自控系統(tǒng)的新期望（見圖3）[3]。

圖3 不同人群對于樓宇自控功能及價值的反饋

2 中國樓宇自控行業(yè)發(fā)展瓶頸及挑戰(zhàn)

10 年前，當談及為何中國樓宇自控行業(yè)單位建筑面積市場容量遠落后于歐美及日韓等國家，且使用效果差強人意時，很多人往往將原因歸結為起步時間晚、科技水平不足、人工成本較低、建設投入大等。但時至今日，樓宇自控在中國已經發(fā)展了近30年，我國在物聯(lián)網/互聯(lián)網方面的應用已經超過西方國家，人工成本也開始逼近發(fā)達國家，但這種情況仍然沒有得到明顯改善?；?53份調研問卷及32位專家訪談，我們認為制約中國樓宇自控行業(yè)發(fā)展的原因主要有六大方面。[1]

（1）瓶頸一：工程建設和運營分包模式

在“阻礙中國樓宇自控應用的主要因素”調研中，45.2%的受訪者選擇了“工程各種分包模式、運營模式等導致樓宇自控建設階段功能不完善，運營維護相互推諉”，位列第一，且選擇比例明顯高于第二和第三。目前，中國很多工程采用大總包模式，EPC總包、土建總包、機電總包、弱電總包，樓宇自控系統(tǒng)工程位于價值鏈的末端，業(yè)主和運維方參與和關注度較少；且其效果需要在運營過程中逐步顯現(xiàn)，工程建設過程中各級總包往往注重直接產出和短期效益，樓宇自控這種長期收益投資得不到充分考慮，導致設計、建設階段功能就不完善，存在先天不足（見圖4）[2]。

圖4 阻礙中國樓宇自控應用的主要因素

（2）瓶頸二：建設、運營等參與各方關注點差異

進一步拆分不同人群在此項調研中的選擇，可以發(fā)現(xiàn)建筑運營者排在前三的選項與其他三類人群明顯不同。其他三類人群至少都有兩個排在前三的選擇重疊，而建筑運營者提到的“無法直觀感受”和“價值關注低”其他三類人群均未提及。這也與上圖“阻礙中國樓宇自控應用的主要因素”調研中排在第二位的因素“樓宇自控設計/建設階段未充分考慮運營階段的需求，雙方交接不足”相一致（見圖5）。

圖5 “阻礙中國樓宇自控應用的主要因素“調研人群拆分

（3）瓶頸三：系統(tǒng)復雜、專業(yè)人才匱乏

建筑運營者對于樓宇自控系統(tǒng)調試及運維難度的NPS 僅為-46.6%，專家反饋樓宇自控調試及運維難度大、流程復雜；而與之相對應的是國內樓宇自控專業(yè)人才匱乏，很多樓宇自控系統(tǒng)在竣工后沒有很好的交接和培訓，且運維人員流動性大。這是導致目前中國能夠有效工作的樓宇自控系統(tǒng)占比不足30%的重要原因（見圖6）。

圖6 樓宇自控系統(tǒng)調試及運維難度原因分析

（4）瓶頸四：多專業(yè)配合，實施界面復雜

在樓宇自控系統(tǒng)的使用感受問卷中，排名前三的反饋為僅用于展示、體驗無明顯改善和故障較多。通過深訪發(fā)現(xiàn)，樓宇自控的成功依賴于多專業(yè)的橫向（暖通、電梯、照明、通信等）和縱向配合（現(xiàn)場設備、安裝布線、控制調試、網絡設置、軟件平臺等），實施界面復雜，這也成為影響樓宇自控發(fā)展的瓶頸之一（見圖7）[5-6]。

圖7 樓宇自控使用感受及原因分析

（5）瓶頸五：過度依賴國際產品和經驗

今天中國的樓宇自控產品還基本上用的是國際品牌。但是中國建筑的功能復雜程度和規(guī)模遠大于西方國家，同時由于我們的工業(yè)化進程及工程師文化相對落后于西方國家，樓宇自控應用成熟度較低。這種情況下簡單復制西方國家的方案和經驗很難適應中國國情。今天，中國在互聯(lián)網、物聯(lián)網等方面的應用已經在國際上處于領先地位，依靠創(chuàng)新路徑，中國的樓宇自控完全有可能在信息化時代彎道超車（見圖8）。

圖8 中外樓宇自控發(fā)展環(huán)境比較及路徑創(chuàng)新

（6）瓶頸六：缺乏相關標準和強制性規(guī)范

樓宇自控系統(tǒng)作為智能建筑最早的3A 系統(tǒng)之一，相關標準和規(guī)范的數(shù)量與細致程度遠小于消防、安防等相關領域，且多為推薦性標準。政府的標準規(guī)范與鼓勵政策對樓宇自控未來的發(fā)展至關重要。

3 中國樓宇自控行業(yè)機遇

中國樓宇自控行業(yè)的發(fā)展面臨六大瓶頸和挑戰(zhàn)，但同時也存在巨大機遇。

（1）機遇一：樓宇自控將成為雙碳目標的重要基石

2030 年前實現(xiàn)“碳達峰”、2060 年前實現(xiàn)“碳中和”是中國在《巴黎協(xié)定》后更新的國家自主貢獻強化目標，以及面向21世紀中葉的長期溫室氣體排放戰(zhàn)略。建筑作為碳排放大戶，2018 年建筑行業(yè)全生命周期碳排放占全國碳排放總量51%，其中建筑運行階段碳排放占建筑行業(yè)碳排放的43%。管理學大師彼得·德魯克曾說“如果你無法衡量它，就無法管理它”，如果在建筑運行階段連建筑設備的運行數(shù)據(jù)都沒有或者不準確，科學的節(jié)能減碳就無從談起。樓宇自控正是掌握建筑設備運行數(shù)據(jù)的重要系統(tǒng)，將成為雙碳目標的重要基石（見圖9）[4]。

圖9 2018年中國建筑行業(yè)全生命周期碳排放比例

（2）機遇二：樓宇自控系統(tǒng)將成為數(shù)字城市的重要數(shù)據(jù)源

今天的元宇宙、數(shù)字城市如火如荼，作為城市的基本單元，如果連建筑數(shù)字化都做不好，數(shù)字城市根本無從談起。建筑和城市中最重要的要素是設施、人和空間，樓宇自控掌握了建筑中大量的設施和空間信息，已成為數(shù)字城市的重要數(shù)據(jù)來源（見圖10）。

圖10 數(shù)字城市中的設施、人和空間

（3）機遇三：樓宇自控助力“Z 世代”重塑工作方式

“Z世代”泛指1995-2009年間出生的一代，他們見證了互聯(lián)網信息技術的高速發(fā)展對生活產生的實質性改變，深受科技產物的影響，因此也稱作為互聯(lián)網世代。隨著第一批00后開始走上工作崗位，可以預見這些伴隨著互聯(lián)網/物聯(lián)網成長的一代已經越來越難以接受依靠人工巡檢、手動操作完成復雜的建筑設備日常運營，更加希望通過技術手段減少對于單個設備的人工關注，將更多精力放在通過數(shù)據(jù)讀取分析整體系統(tǒng)性能指標和體驗提升上。樓宇自控系統(tǒng)作為建筑設備數(shù)字化、自動化手段，正是這一切的基礎（見圖11）。

圖11 “Z世代“的工作方式改變

4 中國樓宇自控行業(yè)未來展望

中國樓宇自控的發(fā)展有挑戰(zhàn)，也有機遇。發(fā)展樓宇自控行業(yè)已經不再是一道選擇題，而是必答題。中國樓宇自控行業(yè)發(fā)展過程中所遇到的挑戰(zhàn)不完全是技術問題，更涉及社會認知、能力與技術應用匹配、需求快速響應/迭代等落地難因素；中國樓宇自控行業(yè)的未來涉及數(shù)字城市接入、空間與體驗擴展等，無論在城市規(guī)模、運行模式，以及中國人對于空間和體驗習慣等方面，國際上都很難有完全匹配的參考對象。

今天，發(fā)展樓宇自控所需要的主要技術在國內已經成熟；在互聯(lián)網、物聯(lián)網應用方面，中國全球領先；我們的數(shù)字城市和符合中國人使用習慣的空間體驗可以借鑒國際先進經驗，但最終落地只有依靠我們自己進行摸索。民族品牌的崛起對于中國樓宇自動化產業(yè)的發(fā)展至關重要。

我們通過對中國樓宇自控未來的發(fā)展與展望研究認為，未來中國的樓宇自控將在能源流和信息流兩個層面橫向和縱向融合，實現(xiàn)四大突破[1]。

①能源流上游，電力等能源供應將和樓宇自控更加集成，通過強弱電一體化實現(xiàn)能源供端和需端的雙向管理，平衡節(jié)能與綜合運營效果。

②能源流下游，樓宇自控將與被控設備（空調、電梯等）深度融合，以簡化工程現(xiàn)場的多專業(yè)對接，實現(xiàn)扁平連接、自治協(xié)同。

③信息流下游，樓宇自控將更多地運用物聯(lián)網技術，不僅數(shù)據(jù)獲取更加便捷，控制范圍也會由單純的建筑設備擴展至空間中的更多設備，甚至人的行為和物流。

④信息流上游，樓宇自控將數(shù)據(jù)傳至云端，一方面將數(shù)據(jù)融入更大層面的數(shù)字化平臺，另一方面通過大數(shù)據(jù)、AI等進一步優(yōu)化控制（見圖12-13）。

圖12 中國樓宇自控的四大突破方向

5 中國樓宇自控行業(yè)破局探索

哈佛商業(yè)評論2014 年發(fā)表了一篇名為《How Smart，Connected Products Are Transforming Compe‐tition》（智能、互聯(lián)設備正在如何改變競爭）的文章，其中“定義產業(yè)邊界”一章中描述了從設備到智能設備、智能互聯(lián)設備、設備的系統(tǒng)和系統(tǒng)的演變、進化過程，在各行各業(yè)產生深遠影響。將此演變和進化過程應用于樓宇自控行業(yè)，可以得到以下結論。

1）建筑設備

設備通過獨立運行、手動控制和被動響應為建筑提供必要的服務（例如，空調提供冷暖服務、電梯提供運送服務等）。

2）智能設備

設備通過加裝控制模塊，變得越來越智能。盡管還是獨立運行，但是可以提供設備級的優(yōu)化，發(fā)生故障時可以就地報警。

3）智能互聯(lián)設備

傳統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)在“智能互聯(lián)設備”層級開始發(fā)揮重要作用，最典型的應用如建筑中央空調中的冷機群控和VAV（Variable Air Volume，變風量）末端控制。前者通過現(xiàn)場DDC（Direct Digital Controller，直接數(shù)字控制器）實現(xiàn)多臺冷機、水泵、冷卻塔之間智能互聯(lián)，冷凍機房的自動順序開關機、系統(tǒng)級臺數(shù)/負荷控制等以優(yōu)化能效，以及故障報警和自動處理等；后者則通過空調機組與VAV 末端的智能互聯(lián)實現(xiàn)送風量自動控制、變頻節(jié)能和智能模式切換等。

圖13 中國樓宇自控未來的發(fā)展與展望調研

4）設備的系統(tǒng)

樓宇自控系統(tǒng)不僅直接控制和優(yōu)化中央空調、給排水、照明等系統(tǒng)，還可以在系統(tǒng)層面接入供配電、電梯、多聯(lián)機等本身自帶控制的自成體系設備，組成“設備的系統(tǒng)”，從而實現(xiàn)樓宇級綜合監(jiān)控、報警和優(yōu)化，并通過云端AI服務實現(xiàn)建筑設備的預測性維護。

5）系統(tǒng)的系統(tǒng)

傳統(tǒng)樓宇自控主要關心的是建筑設備，從智能向智慧演變的一個關鍵是對建筑中不同場景的關注，場景與業(yè)務流程、人的角色以及體驗息息相關，例如，同樣是在醫(yī)院中，門診場景、病房場景和手術場景就完全不同，更何況不同建筑（如總部辦公、軌道交通等）中的場景。場景是樓宇從以設備為中心向以人為中心轉變的關鍵。在一個場景中，不僅包含建筑設備，還有安全防范、人行物流，以及各個行業(yè)的各類專業(yè)系統(tǒng)、行業(yè)IoT系統(tǒng)等。系統(tǒng)的系統(tǒng)在一個場景中將這么多在各行各業(yè)各不相同的系統(tǒng)進行有效的模塊化集成，為不同建筑中的人們提供更好的系統(tǒng)和業(yè)務表現(xiàn)，增強用戶體驗（見圖14）。

圖14 破局探索：美控智慧建筑樓宇自控KONG C3SI戰(zhàn)略

基于前述的四大突破方向，美控智慧建筑作為一家民族樓宇自控品牌企業(yè)，提出了針對此演進過程不同層面的KONG C3SI（Cell/Cabinet/CUBE/Space/Inside）樓宇自控戰(zhàn)略框架。

1）KONG Cell產品創(chuàng)新

以物聯(lián)網技術賦能傳統(tǒng)DDC（零代碼、云原生、物聯(lián)Hub等），解決傳統(tǒng)DDC編程調試困難、功能單一等問題，并在物聯(lián)接入和安全性方面實現(xiàn)創(chuàng)新，幫助中國樓宇自控在數(shù)字化時代彎道超車。

2）KONG Cabinet強弱電一體化

以標準化工廠預制代替現(xiàn)場成套實現(xiàn)強弱電一體化，同時將暖通應用固化進控制箱體，通過標準產品服務簡化樓宇自控現(xiàn)場安裝、調試和運維。

3）KONG Space場景物聯(lián)中樞

針對特定行業(yè)功能區(qū)域，開發(fā)集成化區(qū)域控制器，硬件上集成常用設備控制功能（空調、照明、遮陽等）和區(qū)域監(jiān)控功能（如有人無人、空氣品質、出入控制等），軟件上與其他自成系統(tǒng)的行業(yè)應用（例如醫(yī)療中護理呼叫、軌交中的車輛信息、總部辦公中的會議預訂等）及行業(yè)IT系統(tǒng)打通，成為面向行業(yè)的智慧場景物聯(lián)網中樞Hub，以拓展傳統(tǒng)樓宇自控應用范圍。

4）KONG Inside控制芯片化

樓宇自控最終將以芯片形式嵌入建筑設備，通過與建筑設備相結合賦能設備智能化的同時，也可以使得各種智能設備有可能成為某個區(qū)域的樓宇自動化核心，實現(xiàn)“控”無所不在。

5）KONG CUBE線上/線下生態(tài)社區(qū)

樓宇自控發(fā)展不單純是技術上的問題，還包括是整個行業(yè)技術人才的積累和理念文化的培養(yǎng)。

KONG CUBE 是美控樓宇自控的線上/線下生態(tài)社區(qū)，包含了KONG Cyber、KONG User、KONG Building、KONG Expert四層內容。

1）KONG Cyber

通過KONG Cyber，使用者可以在任何地方看到注冊在自己名下的控制器和設備，并進行在線升級、編輯、組態(tài)等。

2）KONG User

美控智慧建筑將在線上/線下同步建立樓宇自動化開發(fā)者社區(qū)，激勵和培養(yǎng)樓宇自動化認知、理念和人才梯度。

3）KONG Building

基于云端的KONG 建筑孿生，并賦予美控樓宇自控在能效優(yōu)化、FDD下線故障診斷、預測性維護等AI智能。

4）KONG Expert

美控智慧建筑針對合作伙伴及代理商的分級和支持、培養(yǎng)體系。

KONG C3SI戰(zhàn)略與實踐探索，包含了硬件創(chuàng)新，控制與場景融合、運維模式變革，生態(tài)搭建等核心模塊。我們不僅希望通過技術賦能軟硬件設備，同時期待更多企業(yè)可以跳出技術，關注人才社區(qū)、擁抱用戶體驗、開創(chuàng)人與空間的新生態(tài)。

6 結語

在發(fā)展數(shù)字經濟和建設新型智慧城市的雙擎驅動下，樓宇自控系統(tǒng)在中國將會迎來翻天覆地的變化。在中國堅持綠色生態(tài)發(fā)展的基本國策下，我們一起面對“雙碳”、“數(shù)字化”的大浪潮，共同創(chuàng)新樓宇自控的未來。