基于BIM的管理流程與組織結構及其對項目績效的影響研究

劉亞靜 陳帆 陳愛珠 謝麗萍

摘 要：為了解決傳統的項目管理模式與BIM環境下的項目管理產生的沖突，首先，結合國內應用BIM技術的工程實際，研究了BIM環境下的項目管理流程與組織結構，提出了一套具體的BIM的跨組織、跨部門的項目管理流程與組織結構，該流程將復雜的項目管理工作具體化、邏輯化，該矩陣式組織結構實現了不同部門間分工明確又協同共享的工作機制。其次，分別對BIM環境下形成的這種新式的項目管理流程與組織結構對項目績效產生的影響進行了分析，重點分析其對項目進度的影響。研究發現，BIM的管理流程與組織結構能夠很好地控制項目的質量、進度和成本，有利于應用BIM技術的建筑企業實現高效的創新管理，提高項目績效。

關鍵詞：BIM；項目管理；協同共享；管理流程；組織結構

中圖分類號：TU 712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2016）06-0667-06

0 引 言

建筑工程是一個涉及多個專業領域，綜合性很強的系統工程，它包含的大量信息需要強有力的技術手段去采集、分類、分析、檢索和傳輸，而建筑行業相對于其他行業而言割裂性比較明顯，在設計、施工、監理、運維等各個階段相關部門協調性較差，不能實現信息的有效共享，進一步加大了建筑工作的難度。近年來，隨著信息技術日新月異的發展，我國各個行業的技術水平、管理能力得到了有力的提升。BIM作為數字建筑技術中出現的新概念、新理念和新技術，為建筑行業的進步提供了有力的技術支持，促進了決策流程和成本控制的優化（如圖1），成為建筑企業核心競爭力之一，使傳統的項目管理模式、管理流程以及管理人員的管理理念發生變化，它在工程項目中的應用無疑是建筑行業的又一次重大變革[1]。為了充分發揮 BIM的功能，提升BIM應用成熟度，應將 BIM嵌入到項目管理的整個過程，實現 BIM與傳統的項目管理的充分融合，從而促進BIM技術在建筑行業的可持續發展。因此，許多國內外大型工程項目都采用了BIM技術，相應地出現了異于傳統的跨組織、跨部門的項目管理流程與組織結構。這種BIM環境下的項目管理流程與組織結構是文中研究的重點內容，其優點在于各參與方都以項目任務為中心，以BIM信息平臺為中心共享信息，積極開展協同工作，這樣不僅提高了信息流通的效率和項目人員的工作積極性，也在一定程度上實現了縮短工期、節約成本、提高項目質量的目標。

1 建筑信息模型

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型），是指在設計、施工、運維過程的整個或者某一階段中，應用3D或4D信息技術，進行系統設計、虛擬建造工程量計算、協同施工、造價管理、設施運維的一種新型建造技術和管理手段。BIM的建筑模型具有三維模型可視化、設備和構件參數化、任務劃分與管理明確化等特點，而且可通過遠程與移動平臺工作，相關人員只要把現場圖片上傳并同步到服務器的項目BIM模型上，其他技術員便可在電腦上或客戶端上，查看接收相應的標記內容，確保管理人員身在辦公室就能掌握現場的真實情況。此外，同一BIM信息平臺的多專業多團隊的工作模式，輔以實時協同、階段性協同、三維校審的工作方法，4D進度跟蹤及時解決各種錯漏碰缺，避免劣質返工現象的發生，實現高效的項目管理[2]。

如圖1所示，應用BIM技術可以減少甚至消除各種可能導致工期延誤和造價浪費的設計隱患，利用BIM信息平臺強大的數據支撐和技術支撐能力，提高項目全過程精細化和信息化管理水平，從而大幅提升項目效益。此外，要想最大化工程項目的產出必須在項目的前期就引入BIM技術，而且一些重要的決策主要發生在設計階段，相比傳統的項目決策發生在施工階段，BIM的決策流程大大減少了工程變更成本，此外，在項目的后期得到的BIM模型、BIM專業人才以及BIM管理經驗也是工程的隱形價值所在。

根據Eastman的描述，BIM起源于歐美，它的相關概念、方法和方法論可以追溯到二十世紀七十年代，而人們稱之為“BIM”已經有15年的時間[3-4]。任何新事物從它的產生到被大眾接受并成功應用創造價值，都要經歷一段漫長的時間，BIM也不例外。Linderoth認為即便是在歐美，BIM從單純的應用在設計階段、設施管理到最后在全生命周期內的成功使用，都是企業、科研單位等經歷了很長一段時間的探索和反復試驗得到的成果[5]。二十一世紀初，BIM被引進中國，從此建筑領域掀起了一股學習、應用BIM的浪潮，一些重要的大型項目都紛紛采用BIM技術。十多年來，與BIM相關的研究得到高度重視并快速發展，政府部門也陸續出臺了一些政策。到2016年，政府投資的2萬平方米以上的大型公共建筑，申報綠色建筑項目的設計、施工都要采用BIM技術，扶持相關部門研發具有我國自主知識產權并且符合工程實際需要的BIM應用軟件。

BIM作為一種新技術，它的使用對傳統的項目管理提出了挑戰。此，文中分析了BIM在嵌入傳統工程項目管理過程中產生的新式項目管理流程與組織結構及其對項目績效產生的影響，并對企業如何在BIM環境下有效地實現項目管理流程與組織結構給出了幾點建議。

2 BIM的項目管理流程與組織結構分析

BIM信息平臺可將設計協同、施工協同、管道碰撞、建筑漫游、采光分析和仿真分析的數據集中在統一平臺上進行存儲和分析，各專業人員在以BIM模型為中心的信息平臺上進行有效的溝通和配合，既減少了不同專業間的沖突，又實現了數據信息與BIM模型的相互關聯[6]。但是，實際工程項目中如何實現不同業務之間的有效協同，并定制適用于業務人員、管理人員和決策人員不同需求的功能模塊，為業務人員提供業務實現工具，為管理人員提供管理控制手段，為決策人員提供決策分析依據[7]，也是實際項目管理對BIM應用提出的新挑戰。為了探索以上問題的解決方法，實現項目各方的充分協同，嚴格控制項目的質量、進度和成本，文中在結合現有項目應用BIM技術的工程情況下，研究了BIM對傳統項目管理流程及組織結構2個方面的影響，即由BIM在項目中的應用所產生的BIM項目管理流程與BIM項目組織結構，指導BIM應用項目建立符合工程實際的管理流程和組織結構，提高工程績效。

2.1 BIM的項目管理流程

工程項目管理的內容涉及項目建設的全過程，包括項目立項、設計、施工、使用和維護，在此過程中圍繞項目所進行的所有工作都屬于項目管理的范疇[8]。隨著項目規模的增大，所要求的技術和信息量也越來越復雜，再加上建筑行業的割裂性，項目管理變得愈加困難。近年來，BIM在我國的成功應用為項目管理帶來了曙光。通過BIM技術在項目上的成功應用，項目各成員間的協同成為可能，項目中的設計、施工、監理、運維等各方專業人員和管理人員之間的溝通都是以BIM平臺中的3D/參數化模型為中心，各參與方在項目的不同階段不斷地在BIM平臺上更新模型信息，有效地避免了模型在不同專業間傳遞時由于疏忽或缺乏專業知識而產生的錯誤。相比傳統的項目管理流程，BIM的項目管理流程各階段任務更具體化、邏輯化，具體表現如圖2，圖3所示。

對比圖2，圖3發現，項目管理總流程中的階段劃分不變，但是每個階段所涵蓋的工作內容有所不同，在設計階段不再需要概念設計，方案設計，初步設計，施工圖設計等等步驟而簡化為運用BIM技術建模與修改的過程。因為BIM建模涵蓋了圖紙設計、方案設計等工作，且BIM構件模型儲存了大量的材料、施工工藝、建筑時間等多項信息，方便各方人員查閱，為后續施工階段提供一套系統、便捷的管理資料。在施工管理階段，管理的核心都被涵蓋在以 BIM 模型為基礎的虛擬建筑之中，管理人員可以將項目實際的質量、進度、成本信息與BIM模型中的信息進行比較，及時發現問題，多次虛擬施工方案直至達到最優，避免質量不達標而返工等影響工程質量和工期現象的發生，項目三控制（質量、工期、成本）的管理核心反映在BIM反復建模的過程中，以此來壓縮項目管理的流程也是BIM 思想的初衷。交付使用階段除了將實體工程項目交付使用之外，還將匯集了關于施工進程中遇到的各種問題相關信息的BIM 模型一并交付給業主，為業主的后續使用維護提供技術支持，此時的 BIM 模型成為能夠真正反映建筑物真實面貌的最終成果，進一步簡化了竣工結算的工作量。在項目交付使用后的維護運營階段，傳統項目管理只是以最終的二維圖紙及相關資料對設施進行更新維護，無疑加大了難度和時間成本。而BIM模型真正模擬了建設項目的真實情況，其中包含的大量屬性信息成為設施管理和設備更新的可靠依據，就算項目的使用壽命終結拆除之后，BIM 模型仍然能夠作為項目經驗的積累，為探索更加成熟的 BIM 項目管理提供參照。

2.2 BIM的項目組織結構

BIM應用項目中的各參與方以承載BIM模型的信息平臺為中心進行溝通和信息共享，完成了信息傳遞渠道從多對多到一對多的轉變，滿足了多參與方在大型復雜項目中對協同管理的需求。例如，根據現場鋼筋成本管控、結算審計需要，運用BIM參數化機電模型，快速統計開關插座的數量，結合現場實際，準確對開關插座固定鋼筋的用量統計匯總，多專業BIM運用取得良好的經濟效果；澆灌混凝土可以查詢計劃混凝土用量，鋼筋采購可以查詢不同直徑鋼筋需求量等，保證了提料的精確性，減少了二次運輸的成本，提高了工作效率。BIM的應用在協同項目各方的同時也使項目管理組織結構發生變化，形成了圖4所示的矩陣式組織結構。

在矩陣式組織結構中，橫向與縱向以不同劃分標準來劃分。橫向可以按照職能劃分，如設計部，商務部，采購部，工程部等等，而縱向可按照分包商和施工階段來劃分。在圖4所示的BIM的項目管理矩陣式組織結構中，每一個職能部門下的縱向模塊代表了該職能部門所做的工作，且都以虛線隔開，橫向只列舉了分包商提供材料用量計劃及統計實際材料消耗量2項工作，與上述職能部門間交叉合作。以某項建筑材料為例，項目正式開始后由設計部提供設計圖紙，BIM小組根據設計圖紙建模，技術部進行模型審核，分包商根據施工現場實際情況提供材料用量計劃并明確其具體的需求時間和使用部位，考慮材料運輸途中的損失量及預留的備用量，結合工程部BIM系統提取計劃用量，這樣既考慮了現場真實情況又確保了計劃用量的精確性。在商務部通過材料用量計劃的審核之后，采購部購買材料。此后，BIM小組將施工模型上傳MC、BE系統，由工程部在BIM系統中統計施工所需要的材料數量與分包商提供的實際材料消耗量對比分析，由技術部尋找計劃用量與實際用量產生差異的原因，工程部針對該項問題組織相關人員采取措施。

在此過程中，職能部門和不同階段分包商相互之間緊密合作，信息共享，實現了高效的項目管理。

3 BIM的項目管理流程與組織結構對項目績效的影響研究

3.1 BIM的項目管理流程對項目績效的影響研究 BIM在項目中的協同管理、精細化、信息化管理大大提高了項目的效益，主要表現為質量、進度和成本。BIM的項目管理流程每個階段涵蓋的工作模塊相互之間可以反復循環，確保工作結果達到最優才會進行下一階段的工作，增強了工作人員的責任感，同時也保證了工程質量。相比于傳統項目管理中簡單的階段到階段的管理流程，BIM的項目管理流程更加詳細具體，每個階段下的子流程增強了不同專業、不同部門間的聯系，項目各方以BIM數據平臺為中心協同解決工程問題，既能人盡其才、取長補短，提高工作效率，節約時間成本和進度成本，又能提高項目管理的透明度，有效防止某些管理人員濫用職權貪污受賄。BIM中的每個構件模型都涵蓋了詳細的3D幾何信息和產品信息，施工的時間及先后順序，所需要的相關資源、材料等信息都可以在此構件模型中獲得，系統自動生成的材料用量清單提供了精確的成本估算，BIM構件模型中存儲的施工方法及工藝參數能夠提供一套有效的質量控制系統，監督人員以此為質量標準對現場施工情況進行檢驗，確保工程質量符合要求。工作人員可以同時監控項目的質量、進度和成本，壓縮了項目的管理流程，而且各階段下的子流程反復循環直至工作結果達到最優，確保每個環節都準確無誤，嚴把質量關避免因返工而造成的工期延誤、成本超支等現象的發生。

3.2 BIM的組織結構對項目績效的影響研究

矩陣式組織設計的好處是保證了信息渠道的通暢，項目各專業各部門在BIM數據平臺上進行信息交流和共享，將工程中存在的問題及時上傳到BIM平臺，遇到復雜問題可以及時跨組織跨部門跨工種協調解決，能夠提高企業和項目對環境變化以及工程問題的快速反應能力，從而實現建筑施工企業管理水平和技術水平的提升。此外，各職能部門工作模塊的劃分也是對各自工作內容的界定，出現工程問題時可以在第一時間找負責此項問題的職能部門解決，防止各部門間推諉扯皮現象的發生，建立了一套快速有效的追責機制。矩陣式組織結構的柔性管理模式下，不同職能部門的人員與各專項工作人員的結合相互之間取長補短，提高工作效率，職能部門與專項工作人員之間不再像以往的組織結構中需要上級的協調才能順利開展工作，而是以項目任務為中心主動的展開交流，不僅有利于團隊整體能動性的發揮，而且充分調動了組織成員的積極性[9]，當企業員工認識到自身價值得到重視才會更加主動地投身到項目中去，遇到問題積極地尋求解決辦法而不是被動地等待上級部門指令。

BIM的矩陣式組織結構在企業或項目中形成的這種協同共享機制，一方面激發了員工的工作積極性，帶動員工成為工作的主人而非制度下的奴隸，主動地投身到項目工作中去，提高項目對工程問題的快速反應能力，采取有效措施使項目損失達到最小，最大化地創造項目效益。另一方面，縱向劃分的職能模塊界定了各自的工作內容，防止出現工程問題時各部門間相互推卸責任，項目在這樣的企業文化環境實現了高效的項目管理，保證了工程項目的質量、進度和成本都能實現預期的目標。

BIM的管理流程與組織結構打破了傳統的項目管理模式，開創了一套更符合工程實際的彈性管理模式，各部門間積極的協同共享及便捷的BIM數據平臺實現了高效的項目管理，能夠嚴格控制項目的工期、質量和成本，以最小的投入獲得最大的項目效益。此外，BIM應用在項目中比較常見且效果顯著的就是對進度的管理，因此，文中將重點對BIM的管理流程與組織結構影響項目績效的指標之一——進度進行分析。以往的項目管理中反映項目進度的主要有橫道圖、網絡圖，而且通常是根據關鍵線路法（CPM）制定項目進度的。關鍵路線法一般由計劃人員制定，主觀性較強，但計劃人員一般不參與現場施工，不能準確地描述項目的限制條件，只能根據經驗主觀地判斷影響進度的因素，既耗時又經常出現錯誤[10]。BIM技術的三維模型，所有的構件都是參數化的，從而構成了完整的三維模型。平臺下的施工模擬技術是將三維建筑信息模型空間上增加時間維度形成4D模型[11-13]，在BIM的項目管理流程與組織結構下，各部門間職能明確又相互配合，不同專業人員之間相互合作使用高性能計算機進行施工過程的模擬，每個階段下的子流程循環模擬就是為了得到一個最優的進度模型，嚴格控制項目進度在計劃預期內，達到進度管理的目的。

圖5為BIM的進度模型框架，由BIM模型得到的進度模型還可以結合現場施工信息，與計劃進度進行比較，對影響項目進度的因素進行分析，在保持成本不變的前提下，重新調整資源配置，規劃工序、改進工藝，預防類似延誤工期問題的出現，這些都離不開各部門各專業間的相互配合，同時也要求設計階段與施工階段間緊密聯系，因為在施工的同時可能仍需要設計階段的建模人員結合現場信息調整進度模型。施工模擬技術是按照施工計劃對項目施工全過程進行計算機模擬，在模擬的過程中諸如結構設計、安全措施、場地布局等各種沖突及風險問題會暴露出來，這些問題都會影響實際工程進度，甚至造成大規模窩工[14-15]。BIM的矩陣式組織結構，工作人員將現場數據上傳到移動終端，建立現場質量缺陷、安全隱患等數據資料庫，把更新的信息及時與BIM模型相關聯，結構、施工、安裝、安全、現場管理等各專業人員在BIM數據平臺上進行自檢和互檢，將問題可視化，隨時隨地對問題的位置及詳情準確掌握，及時統計分析質量安全風險因素，做好糾正預防措施，減少返工和整改，確保施工順利進行，將項目進度嚴格控制在計劃預期內。

4 結 語

BIM在項目中的應用將成為建筑行業的必然趨勢，未來肯定會在大中型項目中普及。作為建筑業的一場技術革命，必然會逐漸推進工程建設從現有的二維模式進入3D時代，工程建設管理也將不斷發展的電子信息技術，進入參數化模型共享和協同管理的新模式。BIM技術在項目中的應用正在潛移默化地影響著傳統的管理模式，找出一條適合BIM環境的項目管理之道對當前的建筑業至關重要，它影響著BIM戰略在建筑行業的順利實施，也決定著第二次建筑技術革命能否在我國成功開展。

以上認識，文中結合國內一些應用BIM技術的工程案例，提出了一套更貼近工程實際的BIM的項目管理流程與組織結構，能夠提高項目不同階段的聯系及各部門、專業人員間的協同共享，改善傳統項目松散的管理現狀，將復雜的項目管理工作具體化、邏輯化，提高項目人員的工作積極性，形成一套快速有效的追責機制和積極工作的企業文化氛圍，有助于企業實現高效的項目管理，提高項目質量，有效控制項目工期和成本，最大化地創造項目效益。然而，由于BIM在我國的發展歷程還比較短，缺乏成功的應用經驗，對于應用BIM的企業來說，要想建立一套完善的項目管理流程與更適合工程實際的矩陣式組織結構來提高項目績效，應該注意以下幾點：

領導層及項目管理人員一定要在思想上正確認識BIM，使之成為企業的發展戰略。在BIM軟硬件及專業人才培養方面給予大力支持，安排員工多參加一些BIM學習交流會，項目管理人員要樹立以BIM為核心的項目信息溝通理念，培養企業員工協同共享的合作意識，使BIM 觀念深入人心。

向有經驗的BIM應用企業或技術顧問學習經驗，充分掌握BIM的工作機制以后，結合項目的實際情況進行階段劃分及各階段各職能部門下的工作模塊劃分，并理清相互之間的邏輯關系。各階段、部門間的任務劃分要明確，同時各個專業抽調一些人員成立臨時問題討論組，共同解決工程中的突發狀況。

建立完善的獎懲機制和監管機制。對于工作中表現積極且能運用自身專業知識主動解決工程難題的要予以獎勵，以此來激勵的工作積極性，更好地實現矩陣式的組織結構。對于在工程中為一己私利隱瞞或更改項目數據的一定要給予嚴懲，確保項目管理的透明化。同時要加強BIM總監的權力和義務，確保項目各階段所需要的工程數據都已上傳到BIM平臺，及時檢查數據的儲存及共享狀態，保證項目各方實時查閱最新的項目信息。

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