建設(shè)工程項(xiàng)目施工階段的BIM項(xiàng)目總控研究

葉宇杰 趙嘉辰 馬英麟 王好恒

（天津理工大學(xué)，天津 300384）

1 概述

隨著大型、復(fù)雜、群體的建設(shè)項(xiàng)目，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理理論、方法和模型已無(wú)法滿足實(shí)際管理的需要。與此同時(shí)，我國(guó)的建筑業(yè)存在技術(shù)水平較低、施工勞動(dòng)密集、效率低、產(chǎn)業(yè)鏈碎片化等問(wèn)題[1]。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分將重點(diǎn)放在實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化上，忽視了對(duì)建設(shè)項(xiàng)目生命周期的整體控制，導(dǎo)致在建設(shè)施工階段常出現(xiàn)問(wèn)題，建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)構(gòu)建統(tǒng)一的規(guī)劃和控制體系[2]。

建筑信息建模（BIM）是一種智能化的三維設(shè)計(jì)和建模過(guò)程，可使參與各方更有效地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和管理建設(shè)工程項(xiàng)目，具有較大的實(shí)用價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益。可在項(xiàng)目管理基礎(chǔ)上，結(jié)合施工企業(yè)控制論發(fā)展建設(shè)工程項(xiàng)目總控[3]。本文通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建建設(shè)工程項(xiàng)目總控的BIM集成平臺(tái)，分析了建設(shè)工程項(xiàng)目承發(fā)包主體之間的有限理性、信息不對(duì)稱性和不確定性，探究了對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目施工的影響，并對(duì)建設(shè)工程BIM項(xiàng)目總控模式進(jìn)行理論分析、實(shí)踐分析，為建設(shè)項(xiàng)目提供理論研究參考和實(shí)踐指引。

2 傳統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目施工階段的管理困境

傳統(tǒng)建筑缺乏有效的溝通、協(xié)調(diào)，導(dǎo)致建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施難度較大。

（1）在承發(fā)包雙方共同合作的前提下，易存在相關(guān)因素影響項(xiàng)目正常進(jìn)度；

（2）在信息不對(duì)稱和不完整的情況下，易演變?yōu)榫€性作業(yè)，承發(fā)包因缺乏工程數(shù)據(jù)管理，導(dǎo)致數(shù)量計(jì)算不精確，影響施工成本、質(zhì)量、工期及效率；

（3）不確定性對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目的影響較大，如投資、工期、生產(chǎn)能力等情況。

2.1 承發(fā)包之間的有限理性

有限理性的概念最初是Arrow提出，Simon[4]認(rèn)為有限理性的理論是考慮限制決策者信息處理能力的約束的理論。在建設(shè)項(xiàng)目的運(yùn)作過(guò)程中，承發(fā)包雙方無(wú)法預(yù)測(cè)各種突發(fā)情況、不確定性，會(huì)對(duì)這類情況采取不同的應(yīng)對(duì)和處理措施，進(jìn)而導(dǎo)致不同的處理成本和結(jié)果。例如，建設(shè)工程項(xiàng)目的合同由承發(fā)包共同訂立，雙方可能對(duì)合同規(guī)定理解、實(shí)施存在差異。

2.2 信息的不對(duì)稱性與不完備性

信息不對(duì)稱理論是微觀信息經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的一個(gè)核心內(nèi)容，說(shuō)明在不完全信息市場(chǎng)上，相關(guān)信息在交易雙方的不對(duì)稱分布對(duì)市場(chǎng)交易行為的影響，進(jìn)而產(chǎn)生的市場(chǎng)運(yùn)行效率問(wèn)題[5-6]。相關(guān)信息占有的不對(duì)稱情況，導(dǎo)致在交易完成前后會(huì)出現(xiàn)“逆向選擇”等問(wèn)題，降低了市場(chǎng)運(yùn)行效率，在極端情況下，會(huì)出現(xiàn)市場(chǎng)交易停頓等現(xiàn)象。這類問(wèn)題和困境在建設(shè)工程項(xiàng)目全生命運(yùn)作過(guò)程中較為普遍，是影響建設(shè)工程項(xiàng)目成功的主要因素之一。為了有效應(yīng)對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中信息不對(duì)稱的現(xiàn)象，應(yīng)消除逆向選擇等風(fēng)險(xiǎn)，承發(fā)包雙方構(gòu)建BIM模型在建設(shè)項(xiàng)目的決策設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段、建設(shè)運(yùn)維和移交階段進(jìn)行信息集成，以規(guī)制信息不對(duì)成和不完全對(duì)項(xiàng)目運(yùn)作的不良后果。

2.3 不確定性

不確定性作為交易特征的一種，已被認(rèn)為是造成項(xiàng)目復(fù)雜性的主要原因。

Koopmans（1957）區(qū)分了交易中的兩種不確定性，一種是主要不確定性，主要不確定性反映了對(duì)自然狀態(tài)缺乏了解，比如關(guān)于自然事件的不確定性；另一種是次要不確定性，主要不確定性反映了對(duì)其他項(xiàng)目參與者的行動(dòng)與策略缺乏了解。不確定性風(fēng)險(xiǎn)包括了項(xiàng)目本身問(wèn)題、項(xiàng)目外的干擾因素，例如部分錯(cuò)誤，不是隨機(jī)的行為，其與人們的工具、任務(wù)和工作場(chǎng)所相關(guān)。

違規(guī)是故意的行為或不作為，導(dǎo)致不遵守已知的規(guī)則、政策、程序或可接受的規(guī)范建設(shè)項(xiàng)目有其特殊性，會(huì)帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn)和項(xiàng)目執(zhí)行的不確定性。但隨著技術(shù)的進(jìn)步、對(duì)建設(shè)項(xiàng)目需求的增加，項(xiàng)目的復(fù)雜性和不確定性將越來(lái)越高。針對(duì)項(xiàng)目其機(jī)遇和風(fēng)險(xiǎn)并存，承發(fā)包雙方需要為建筑組織提供處理應(yīng)對(duì)不確定性風(fēng)險(xiǎn)的能力。

3 建設(shè)工程項(xiàng)目總控

成本、質(zhì)量和工期是建設(shè)項(xiàng)目總控的最終目標(biāo)，是衡量建設(shè)項(xiàng)目成功的標(biāo)準(zhǔn)。本階段構(gòu)建建設(shè)項(xiàng)目施工階段的項(xiàng)目總控模型，引入BIM后，可明顯降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，將影響項(xiàng)目成功風(fēng)險(xiǎn)的因素重新按成本、質(zhì)量和工期三個(gè)方面進(jìn)行分類，統(tǒng)一于項(xiàng)目績(jī)效函數(shù)中，以此分析承發(fā)包雙方在成本、質(zhì)量和工期約束的條件下，達(dá)至建設(shè)項(xiàng)目各方滿意的效果。引入BIM工程項(xiàng)目，在風(fēng)險(xiǎn)因素的影響作用下，可將工程成本可控最小化、工期最小化、質(zhì)量可靠最大化。

式中：x1，x2，…，xn——影響成本C、質(zhì)量M、工期T的風(fēng)險(xiǎn)因素。

建設(shè)工程項(xiàng)目中成本、工期和質(zhì)量三方面存在相互影響的內(nèi)在關(guān)系。運(yùn)用BIM技術(shù)可將建設(shè)工程項(xiàng)目成本、質(zhì)量、工期統(tǒng)一于績(jī)效函數(shù)中，以實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程項(xiàng)目資源利用的最大化。最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程項(xiàng)目成本最小化、工期最短化和質(zhì)量最大化的和諧統(tǒng)一，有助于承發(fā)包雙方對(duì)項(xiàng)目實(shí)時(shí)進(jìn)展予以動(dòng)態(tài)調(diào)整和指導(dǎo)。

4 BIM總集成平臺(tái)

建筑信息模型是一種集成于多方面的數(shù)字建筑模型，實(shí)際中BIM大部分應(yīng)用于施工圖深化工作，無(wú)法充分發(fā)揮建筑信息模型的實(shí)際價(jià)值，可假設(shè)一個(gè)BIM總集成平臺(tái)，以分析施工階段信息化建筑所帶來(lái)潛在價(jià)值。

將BIM總集成平臺(tái)分解為三個(gè)分控平臺(tái)，分別為施工圖深化平臺(tái)、輕量化輔助平臺(tái)、施工專項(xiàng)平臺(tái)，不同的分控平臺(tái)分別針對(duì)不同領(lǐng)域。施工圖深化平臺(tái)主要針對(duì)建筑的數(shù)字化建模，輕量化輔助平臺(tái)主要針對(duì)可視化，施工專項(xiàng)平臺(tái)主要針對(duì)工程管理和計(jì)價(jià)。

建設(shè)工程項(xiàng)目BIM總控平臺(tái)流程如圖1所示。

圖1 建設(shè)工程項(xiàng)目BIM總控平臺(tái)流程

（1）運(yùn)用BIM總控平臺(tái)，施工前通過(guò)專業(yè)人員構(gòu)建BIM模型，對(duì)施工圖紙進(jìn)行可視化處理，以進(jìn)行碰撞檢查、凈高檢查等，施工實(shí)施前解決相應(yīng)問(wèn)題。可減少建設(shè)工程項(xiàng)目施工階段的返工率，縮短建設(shè)項(xiàng)目工期，并進(jìn)一步保證施工質(zhì)量。

（2）施工過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋至BIM總控平臺(tái)，形成質(zhì)量報(bào)表、進(jìn)度報(bào)表和成本報(bào)表，并與建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)決策階段確定的合同文件、計(jì)劃文件、項(xiàng)目計(jì)劃書和施工圖紙規(guī)范中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。一方面，若不出現(xiàn)偏差或可接受范圍內(nèi)的偏差，可繼續(xù)施工；另一方面，若出現(xiàn)重大偏差，需要進(jìn)行方案的調(diào)整，可根據(jù)BIM集成平臺(tái)反饋的數(shù)據(jù)，提出多種對(duì)應(yīng)解決方案與更新方案，經(jīng)承發(fā)包雙方選定更新方案后，導(dǎo)入BIM總控平臺(tái)進(jìn)行模擬，承發(fā)包雙方可根據(jù)模擬結(jié)果選擇最優(yōu)解決方案。

綜上所述，BIM總控平臺(tái)可保證建設(shè)工程項(xiàng)目施工過(guò)程中數(shù)據(jù)及時(shí)的反饋、收集、整理、傳導(dǎo)、集成、分析和指導(dǎo)，并與建設(shè)工程項(xiàng)目的合同文本計(jì)劃進(jìn)行比對(duì)，對(duì)實(shí)際工程中出現(xiàn)的成本、質(zhì)量和工期偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整與控制。在建設(shè)工程項(xiàng)目的決策階段進(jìn)行BIM數(shù)字化模擬，以節(jié)約建設(shè)成本，降低返工率，并輔助后期的設(shè)計(jì)方案、施工組織計(jì)劃與進(jìn)度計(jì)劃的制定與實(shí)施，確保施工過(guò)程中對(duì)成本、工期和質(zhì)量的可控化管理。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)為了降低建設(shè)成本、實(shí)現(xiàn)利益最大化，均偏重建設(shè)施工階段的管理，忽視了對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的全生命周期控制，造成了項(xiàng)目管理的周期性、局部性和碎片化。本文以建設(shè)項(xiàng)目施工階段為切入點(diǎn)，從質(zhì)量、成本和進(jìn)度管理三個(gè)角度闡述了基于BIM技術(shù)的施工階段項(xiàng)目總控應(yīng)用研究。

（1）分析了施工階段項(xiàng)目管理存在不足的經(jīng)濟(jì)學(xué)前置條件，涉及了建設(shè)工程項(xiàng)目承發(fā)包之間的有限理性、項(xiàng)目自身及所處環(huán)境之間項(xiàng)目信息的不完全性和不對(duì)稱性、不確定性風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)BIM技術(shù)的施工項(xiàng)目管理的項(xiàng)目總控平臺(tái)，可提高我國(guó)施工階段的項(xiàng)目管理與控制效率。

（2）研究BIM技術(shù)構(gòu)建的建設(shè)項(xiàng)目總控平臺(tái)，在施工階段中質(zhì)量管理、成本管理和進(jìn)度管理的整合框架與流程。分別闡述了在施工階段中傳統(tǒng)質(zhì)量管理、成本管理和進(jìn)度管理三個(gè)方面存在的問(wèn)題、產(chǎn)生問(wèn)題的原因。通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用研究，構(gòu)建相關(guān)BIM項(xiàng)目總控優(yōu)化模型，可有效對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目施加BIM技術(shù)的項(xiàng)目總控，應(yīng)用于施工階段的質(zhì)量管理、成本管理和進(jìn)度管理。針對(duì)BIM技術(shù)與傳統(tǒng)方法在施工質(zhì)量、成本、進(jìn)度管理中的流程框架進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，可充分利用BIM技術(shù)可視化等特點(diǎn)，提高施工項(xiàng)目管理效率，優(yōu)化資源配置，提高施工質(zhì)量，降低施工成本，并有效縮短施工工期。