建筑工程BIM應(yīng)用障礙因素研究

徐 鑫

(江西理工大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，江西 贛州 341000)

0 前 言

在建設(shè)和發(fā)展過程中，作為世界上最大建筑市場之一的中國投入了大量人力、物力、財力，但能源和環(huán)境問題依舊是擺在面前的重難點問題。建筑業(yè)在保持高速發(fā)展的同時，也逐漸從傳統(tǒng)的高消耗、高污染發(fā)展模式轉(zhuǎn)向經(jīng)濟高效的發(fā)展模式。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)是有效克服這方面問題的關(guān)鍵之處。BIM技術(shù)的應(yīng)用在我國發(fā)展迅速，有諸多優(yōu)點，如：可視化、參數(shù)式設(shè)計、設(shè)計-分析-模擬一體化以及整合優(yōu)化相關(guān)信息。但是由于我國引進BIM技術(shù)比較晚，在建筑工程領(lǐng)域易受限制，難以達到預(yù)期的效果，所以對建筑信息模型技術(shù)在工程上的應(yīng)用障礙進行分析具有一定的實際意義。

1 研究現(xiàn)狀

在科技不斷發(fā)展的動力下，眾多學(xué)者對BIM的研究愈發(fā)深入。武漢地鐵、南昌瑤湖大橋等項目都通過使用BIM技術(shù)大幅度改善了因信息缺失而產(chǎn)生的損失[1]。但各種障礙因素的頻繁出現(xiàn)也使得BIM應(yīng)用于那些投資成本高、規(guī)模大、工程復(fù)雜性強的項目中的風險逐漸增多。劉暢等[2]通過利用解釋結(jié)構(gòu)模型分析障礙因素之間的層次關(guān)系，闡述了諸多推廣BIM應(yīng)用的措施。仇國芳等[3]利用粗糙集方法，從建筑工程供應(yīng)鏈角度發(fā)現(xiàn)了影響B(tài)IM應(yīng)用的關(guān)鍵障礙因素，而后提出相應(yīng)改進策略和建議。鄭夢雅等[4]用DEMATEL方法確定風險主要因素，結(jié)合ISM方法建模分析風險遞階結(jié)構(gòu)，最后從政府、企業(yè)以及技術(shù)3個方面提出風險應(yīng)對措施。鄭憶菁等[5]采用文獻綜述法，發(fā)現(xiàn)了技術(shù)、管理、規(guī)則、經(jīng)濟以及環(huán)境是施工單位面臨著BIM應(yīng)用的五個重要影響因素，他們認為企業(yè)要在注重技術(shù)升級的同時更加注重團隊協(xié)作，實現(xiàn)BIM的良好應(yīng)用。本文對建筑工程BIM技術(shù)應(yīng)用過程中可能產(chǎn)生的問題列出障礙因素指標，建立評價體系，通過分析得到BIM應(yīng)用障礙因素的權(quán)重，找出改善策略以促進BIM技術(shù)在我國的持續(xù)健康發(fā)展與應(yīng)用。

2 建筑工程BIM技術(shù)應(yīng)用障礙分析

2.1 BIM概述

BIM是一種數(shù)據(jù)化工具，應(yīng)用在諸多方面。它將建筑數(shù)據(jù)化、信息化。在項目各個階段，設(shè)計、施工方等建設(shè)主體單位可以利用BIM配合其他部門協(xié)同作業(yè)，以達到縮短工期、降低成本等作用。

BIM技術(shù)有可視化、參數(shù)化、信息共享、協(xié)同工作等特點。BIM技術(shù)通過對整個建筑過程中的設(shè)計、施工和運營進行直觀監(jiān)控，實現(xiàn)建筑過程可視化。其不僅可以對施工現(xiàn)場的環(huán)境進行仿真模擬，可以促進整體建筑工程和施工環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)，而且可以將二維平面施工設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化成立體的3D形式，專業(yè)設(shè)計人員可以在所建的BIM模型基礎(chǔ)上進行碰撞檢查，以此來解決建筑施工設(shè)計中的弊端[6]。

2.2 建筑工程BIM應(yīng)用障礙因素識別

2.2.1 人為因素

國內(nèi)BIM發(fā)展時間不長，但市場對BIM人才的需求卻在愈發(fā)擴大。目前我國現(xiàn)有的BIM從業(yè)人員待遇一直是一個比較難解決的問題，BIM從業(yè)人員的薪資水平在整個社會中都處于低水平，收入無法得到保障，導(dǎo)致BIM從業(yè)人員數(shù)量比較少。其次，BIM技術(shù)一直都在更新，這就需要從業(yè)人員不斷地學(xué)習，需要花費更多的精力，這也會導(dǎo)致他們對新技術(shù)的抵觸，從整體上降低了BIM從業(yè)人員的供給人數(shù)。最后，建筑企業(yè)和BIM從業(yè)人員非常缺乏BIM培訓(xùn)和教育，許多公司并沒有給BIM從業(yè)者進行崗前培訓(xùn)、交底等，這些都阻礙了BIM技術(shù)的推廣。

2.2.2 成本因素

成本因素是一個企業(yè)能否正常運轉(zhuǎn)的重要因素。企業(yè)中BIM技術(shù)的實施需要昂貴的BIM軟件和硬件支持，以廣聯(lián)達軟件為例，建筑公司購買一把軟件鑰匙需要上萬元，為了降低這方面費用，成本部門人員大多都是幾把軟件鑰匙來回交叉使用，大大降低了工作效率。由于BIM相關(guān)方向人員較少，使得從社會上招聘的BIM技術(shù)專家費用也非常高，當遇到BIM相關(guān)方面問題，從業(yè)人員無法解決時，支付給專家的費用較大。而企業(yè)內(nèi)部學(xué)習BIM技術(shù)也需要花費大量的時間，這些都會使得企業(yè)的經(jīng)營效益下降，所帶來的經(jīng)濟效益短時間也不夠明顯。

2.2.3 管理因素

管理因素指的是BIM技術(shù)所帶來的組織溝通和業(yè)務(wù)能力的問題。施工企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)習慣了傳統(tǒng)管理方式，并不愿意學(xué)習新型管理方式。許多企業(yè)未建立完善的基于BIM的工作流程，一項簡單的工作需要經(jīng)過一層又一層管理者的批準，花費大量的時間在流程的審批上。而且有些部門企業(yè)管理者不看好BIM技術(shù)，更傾向傳統(tǒng)的建筑管理模式，這就使得在缺乏企業(yè)管理者的決策支持下，BIM的發(fā)展運用比較困難。

2.2.4 技術(shù)因素

BIM軟件開發(fā)質(zhì)量參差不齊使得軟件的兼容性差，例如我國大多數(shù)施工項目現(xiàn)階段均是采用傳統(tǒng)的二維形式來實現(xiàn)施工、管理以及成果的展示，然而在二維圖紙的出圖方面以及由BIM模型轉(zhuǎn)換到二維圖紙方面，國內(nèi)的BIM技術(shù)仍然存在著很多問題，這就導(dǎo)致很多由BIM模型導(dǎo)出的二維圖紙不精確和不完善，容易產(chǎn)生錯漏，從而可能產(chǎn)生一些應(yīng)用方面的問題。而且許多軟件本身存在技術(shù)缺陷，軟件功能不足，如有的只能用來建模，有的只能用來做造價軟件，還有的只能用來做檢測等。這些軟件的操作也非常復(fù)雜，相關(guān)從業(yè)者學(xué)習這類軟件的使用非常困難，這就使得施工企業(yè)不能很好地聽取建設(shè)單位或設(shè)計單位的意見，很難執(zhí)行技術(shù)變革的方案。

2.2.5 外部環(huán)境因素

目前來說市場上具有培訓(xùn)指導(dǎo)能力的BIM專家非常少，大多數(shù)人員缺乏實際經(jīng)驗，無法將BIM技術(shù)落實到具體項目上。項目管理者想借鑒國內(nèi)BIM案例，但成功的案例卻比較稀少，其中許多項目遇到各式各樣的問題帶來的損失比較大，無法用以借鑒參考。政府有關(guān)部門也未建立合適的激勵政策，施工企業(yè)未能獲得相關(guān)的BIM技術(shù)應(yīng)用補償，這種外部動力不足的情況同樣會抑制BIM的發(fā)展。

3 構(gòu)建AHP法評價模型

AHP法是將出現(xiàn)的問題分為若干個影響因素，而這些影響因素又可以劃分成許多層，這樣一來，多目標多層次的結(jié)構(gòu)模型就形成了。然后通過因素之間的兩兩相互比對，利用9標度法確定標度，判斷各因素之間的權(quán)重，再根據(jù)權(quán)重對各因素進行排序。

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

本文將層次結(jié)構(gòu)模型劃分為目標層、準則層、方案層。其中建筑工程項目風險評價是目標層，而人的因素、成本因素、管理因素、技術(shù)因素和外部環(huán)境因素為準則層，方案層則由15個影響B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用的障礙因素組成，如表1所示。

表1 建筑工程項目風險評價體系

3.2 構(gòu)造比較判斷矩陣

在確定各層級因素之間的權(quán)重時，如果直接采用專家打分法確定權(quán)重指標，可能具有主觀性和片面性，導(dǎo)致結(jié)果失真。因此，層次分析法采用構(gòu)造判斷矩陣的方法，避免同時比較所有因素的重要性，而是對指標重要性之間進行兩兩比較，將絕對判斷轉(zhuǎn)化為相對判斷，從而降低判斷難度和提高結(jié)果的準確性。判斷矩陣A=(Wij)n×n中的因素可用9標度法表示，見表2。

表2 量化值規(guī)定

(1)

3.3 層次單排序

計算某層次因素對上一層次某因素的重要性排序，采用和積法進行單排序。

1)第一步：將矩陣每一列歸一化，即：

(2)

(3)

W=(w1,w2,…,wn)T

(4)

4)第四步：

(5)

λ為A的最大特征值。

3.4 判斷矩陣的一致性檢驗

表3 一致性檢驗RI取值

4 案例應(yīng)用

4.1 項目概況

位于江西省吉安市的井岡山大學(xué)實驗教學(xué)樓項目總建筑面積為5 419.06 m2，建筑占地面積為1 404.55 m2。該工程從設(shè)計到適用階段全過程采用建筑信息模型技術(shù)，根據(jù)實際運行情況發(fā)現(xiàn)存在一定的BIM應(yīng)用優(yōu)化空間，本文依托上述指標體系對BIM從業(yè)人員進行問卷調(diào)查。

4.2 AHP法計算指標權(quán)重

構(gòu)建準則層判斷矩陣，障礙因素指標權(quán)重計算結(jié)果見表4。

表4 障礙因素指標權(quán)重

同理，下一級方案層的5個判斷矩陣在軟件上運行后，一致性檢驗均小于0.1，最終權(quán)重結(jié)果如表5所示。

表5 障礙因素綜合權(quán)重分析表

從表5可以看出外部動力不足、BIM從業(yè)人員數(shù)量少、缺乏企業(yè)管理者的決策支持以及軟件兼容性差占比整個建筑工程BIM應(yīng)用障礙評價體系比的72%，所以這四項指標是阻礙BIM應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此，本文針對這四項障礙因素作出以下幾點相關(guān)建議。

5 對策及建議

5.1 政府力度層面

政府部門應(yīng)該制訂相關(guān)政策來激勵扶持BIM技術(shù)在工程項目上的實際應(yīng)用，鼓勵更多大學(xué)生或其他社會人士投身到BIM的學(xué)習中來，給予合適的經(jīng)濟獎勵并制定全國統(tǒng)一的行業(yè)資格考試，對BIM應(yīng)用成功的案例進行獎勵，其他企業(yè)也會看到這一技術(shù)產(chǎn)生的實際效益，引導(dǎo)更多的企業(yè)使用BIM技術(shù)在工程上的應(yīng)用。而且為了進一步推進BIM應(yīng)用發(fā)展，當?shù)卣梢远喾N手段。比如可以采取在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等招標文件中規(guī)定投標企業(yè)必須采用BIM技術(shù)這一類型的強制措施，當然也可以制定配套的激勵政策，如對采用了建筑信息模型技術(shù)的建筑施工企業(yè)采取財政補貼、降低稅費等激勵措施。

5.2 參建各方企業(yè)內(nèi)部管理層面

企業(yè)的高層領(lǐng)導(dǎo)要從思想上認識到BIM技術(shù)的重要性，從長遠的角度認識到BIM技術(shù)帶來的收益是可觀的，動員員工積極采納BIM技術(shù)。其次要增加對BIM技術(shù)所需軟件和硬件的投入，購買市面上通用的BIM軟件，邀請BIM軟件公司的技術(shù)人員為本單位員工進行集中統(tǒng)一培訓(xùn)。制定獎懲制度，對員工的學(xué)習BIM技術(shù)的情況賞罰分明。參與建設(shè)的各單位應(yīng)該加大投入，完善BIM應(yīng)用軟件、硬件和人才體系的建立。作為領(lǐng)導(dǎo)者的建設(shè)單位要充分發(fā)揮在項目中應(yīng)用BIM技術(shù)的積極性，可以在招標文件中承諾對在工程項目中運用BIM技術(shù)的投標單位適當加分，加大月進度款的付款比例等激勵措施鼓勵施工企業(yè)運用BIM技術(shù)。BIM軟件、硬件以及人才對于設(shè)計單位和施工單位非常重要，設(shè)計單位和施工單位應(yīng)該購買并更新設(shè)備軟件,創(chuàng)建BIM從業(yè)人員培訓(xùn)部門，對企業(yè)相關(guān)人員多多加以實訓(xùn)。

5.3 市場環(huán)境層面

現(xiàn)階段，市場上BIM軟件參差不齊，許多軟件不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)的互通性非常差。為了解決這種情況，眾多軟件開發(fā)商應(yīng)該提供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支持考慮不同數(shù)據(jù)庫的兼容性，并且要兼容通用文件的格式，還需要提供統(tǒng)一的API和IFC接口。這可以由政府部門來組織科研機構(gòu)、高等院校和建筑公司共同改進現(xiàn)有的BIM軟件，共同解決BIM軟件與本土傳統(tǒng)軟件不兼容的相關(guān)問題和BIM技術(shù)信息交換標準和軟件并行的接口問題,實現(xiàn)BIM軟件的本土化;另外,要搭建BIM技術(shù)協(xié)同平臺，整合FRID、5G、GIS、IOT等各個領(lǐng)域的信息技術(shù)和工具，形成基于BIM技術(shù)的信息管理系統(tǒng)，方便數(shù)據(jù)的存儲、編輯、集成和交換，提高BIM應(yīng)用效率。

6 結(jié) 語

我國是全球最大的建筑市場，BIM技術(shù)作為新興信息技術(shù)順應(yīng)時代潮流，是大勢所趨。BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅是一種技術(shù)在工程上實施的問題，而且是一個行業(yè)發(fā)展的管理水平。本文主要通過研究BIM技術(shù)在工程上應(yīng)用的阻礙問題，確定了15種阻礙因素，分析出外部動力不足、BIM從業(yè)人員數(shù)量少、缺乏企業(yè)管理者的決策支持以及軟件兼容性差是阻礙BIM技術(shù)實際應(yīng)用的主要阻礙因素，通過相關(guān)的措施克服這類因素，對BIM的發(fā)展有較大的現(xiàn)實意義。

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