建筑工程BIM應用障礙因素研究

徐 鑫

(江西理工大學 經濟管理學院，江西 贛州 341000)

0 前 言

在建設和發展過程中，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，但能源和環境問題依舊是擺在面前的重難點問題。建筑業在保持高速發展的同時，也逐漸從傳統的高消耗、高污染發展模式轉向經濟高效的發展模式。隨著經濟社會的不斷發展，BIM技術是有效克服這方面問題的關鍵之處。BIM技術的應用在我國發展迅速，有諸多優點，如：可視化、參數式設計、設計-分析-模擬一體化以及整合優化相關信息。但是由于我國引進BIM技術比較晚，在建筑工程領域易受限制，難以達到預期的效果，所以對建筑信息模型技術在工程上的應用障礙進行分析具有一定的實際意義。

1 研究現狀

在科技不斷發展的動力下，眾多學者對BIM的研究愈發深入。武漢地鐵、南昌瑤湖大橋等項目都通過使用BIM技術大幅度改善了因信息缺失而產生的損失[1]。但各種障礙因素的頻繁出現也使得BIM應用于那些投資成本高、規模大、工程復雜性強的項目中的風險逐漸增多。劉暢等[2]通過利用解釋結構模型分析障礙因素之間的層次關系，闡述了諸多推廣BIM應用的措施。仇國芳等[3]利用粗糙集方法，從建筑工程供應鏈角度發現了影響BIM應用的關鍵障礙因素，而后提出相應改進策略和建議。鄭夢雅等[4]用DEMATEL方法確定風險主要因素，結合ISM方法建模分析風險遞階結構，最后從政府、企業以及技術3個方面提出風險應對措施。鄭憶菁等[5]采用文獻綜述法，發現了技術、管理、規則、經濟以及環境是施工單位面臨著BIM應用的五個重要影響因素，他們認為企業要在注重技術升級的同時更加注重團隊協作，實現BIM的良好應用。本文對建筑工程BIM技術應用過程中可能產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應用障礙因素的權重，找出改善策略以促進BIM技術在我國的持續健康發展與應用。

2 建筑工程BIM技術應用障礙分析

2.1 BIM概述

BIM是一種數據化工具，應用在諸多方面。它將建筑數據化、信息化。在項目各個階段，設計、施工方等建設主體單位可以利用BIM配合其他部門協同作業，以達到縮短工期、降低成本等作用。

BIM技術有可視化、參數化、信息共享、協同工作等特點。BIM技術通過對整個建筑過程中的設計、施工和運營進行直觀監控，實現建筑過程可視化。其不僅可以對施工現場的環境進行仿真模擬，可以促進整體建筑工程和施工環節的相互協調，而且可以將二維平面施工設計圖紙轉化成立體的3D形式，專業設計人員可以在所建的BIM模型基礎上進行碰撞檢查，以此來解決建筑施工設計中的弊端[6]。

2.2 建筑工程BIM應用障礙因素識別

2.2.1 人為因素

國內BIM發展時間不長，但市場對BIM人才的需求卻在愈發擴大。目前我國現有的BIM從業人員待遇一直是一個比較難解決的問題，BIM從業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，導致BIM從業人員數量比較少。其次，BIM技術一直都在更新，這就需要從業人員不斷地學習，需要花費更多的精力，這也會導致他們對新技術的抵觸，從整體上降低了BIM從業人員的供給人數。最后，建筑企業和BIM從業人員非常缺乏BIM培訓和教育，許多公司并沒有給BIM從業者進行崗前培訓、交底等，這些都阻礙了BIM技術的推廣。

2.2.2 成本因素

成本因素是一個企業能否正常運轉的重要因素。企業中BIM技術的實施需要昂貴的BIM軟件和硬件支持，以廣聯達軟件為例，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相關方向人員較少，使得從社會上招聘的BIM技術專家費用也非常高，當遇到BIM相關方面問題，從業人員無法解決時，支付給專家的費用較大。而企業內部學習BIM技術也需要花費大量的時間，這些都會使得企業的經營效益下降，所帶來的經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技術所帶來的組織溝通和業務能力的問題。施工企業領導習慣了傳統管理方式，并不愿意學習新型管理方式。許多企業未建立完善的基于BIM的工作流程，一項簡單的工作需要經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。而且有些部門企業管理者不看好BIM技術，更傾向傳統的建筑管理模式，這就使得在缺乏企業管理者的決策支持下，BIM的發展運用比較困難。

2.2.4 技術因素

BIM軟件開發質量參差不齊使得軟件的兼容性差，例如我國大多數施工項目現階段均是采用傳統的二維形式來實現施工、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模型轉換到二維圖紙方面，國內的BIM技術仍然存在著很多問題，這就導致很多由BIM模型導出的二維圖紙不精確和不完善，容易產生錯漏，從而可能產生一些應用方面的問題。而且許多軟件本身存在技術缺陷，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雜，相關從業者學習這類軟件的使用非常困難，這就使得施工企業不能很好地聽取建設單位或設計單位的意見，很難執行技術變革的方案。

2.2.5 外部環境因素

目前來說市場上具有培訓指導能力的BIM專家非常少，大多數人員缺乏實際經驗，無法將BIM技術落實到具體項目上。項目管理者想借鑒國內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。政府有關部門也未建立合適的激勵政策，施工企業未能獲得相關的BIM技術應用補償，這種外部動力不足的情況同樣會抑制BIM的發展。

3 構建AHP法評價模型

AHP法是將出現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，多目標多層次的結構模型就形成了。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重，再根據權重對各因素進行排序。

3.1 建立層次結構模型

本文將層次結構模型劃分為目標層、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、技術因素和外部環境因素為準則層，方案層則由15個影響BIM技術應用的障礙因素組成，如表1所示。

表1 建筑工程項目風險評價體系

3.2 構造比較判斷矩陣

在確定各層級因素之間的權重時，如果直接采用專家打分法確定權重指標，可能具有主觀性和片面性，導致結果失真。因此，層次分析法采用構造判斷矩陣的方法，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，將絕對判斷轉化為相對判斷，從而降低判斷難度和提高結果的準確性。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 案例應用

4.1 項目概況

位于江西省吉安市的井岡山大學實驗教學樓項目總建筑面積為5 419.06 m2，建筑占地面積為1 404.55 m2。該工程從設計到適用階段全過程采用建筑信息模型技術，根據實際運行情況發現存在一定的BIM應用優化空間，本文依托上述指標體系對BIM從業人員進行問卷調查。

4.2 AHP法計算指標權重

構建準則層判斷矩陣，障礙因素指標權重計算結果見表4。

表4 障礙因素指標權重

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，最終權重結果如表5所示。

表5 障礙因素綜合權重分析表

從表5可以看出外部動力不足、BIM從業人員數量少、缺乏企業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應用障礙評價體系比的72%，所以這四項指標是阻礙BIM應用發展的關鍵因素，因此，本文針對這四項障礙因素作出以下幾點相關建議。

5 對策及建議

5.1 政府力度層面

政府部門應該制訂相關政策來激勵扶持BIM技術在工程項目上的實際應用，鼓勵更多大學生或其他社會人士投身到BIM的學習中來，給予合適的經濟獎勵并制定全國統一的行業資格考試，對BIM應用成功的案例進行獎勵，其他企業也會看到這一技術產生的實際效益，引導更多的企業使用BIM技術在工程上的應用。而且為了進一步推進BIM應用發展，當地政府可以多種手段。比如可以采取在基礎設施建設等招標文件中規定投標企業必須采用BIM技術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的建筑施工企業采取財政補貼、降低稅費等激勵措施。

5.2 參建各方企業內部管理層面

企業的高層領導要從思想上認識到BIM技術的重要性，從長遠的角度認識到BIM技術帶來的收益是可觀的，動員員工積極采納BIM技術。其次要增加對BIM技術所需軟件和硬件的投入，購買市面上通用的BIM軟件，邀請BIM軟件公司的技術人員為本單位員工進行集中統一培訓。制定獎懲制度，對員工的學習BIM技術的情況賞罰分明。參與建設的各單位應該加大投入，完善BIM應用軟件、硬件和人才體系的建立。作為領導者的建設單位要充分發揮在項目中應用BIM技術的積極性，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運用BIM技術。BIM軟件、硬件以及人才對于設計單位和施工單位非常重要，設計單位和施工單位應該購買并更新設備軟件,創建BIM從業人員培訓部門，對企業相關人員多多加以實訓。

5.3 市場環境層面

現階段，市場上BIM軟件參差不齊，許多軟件不能實現數據共享，數據的互通性非常差。為了解決這種情況，眾多軟件開發商應該提供數據庫系統的支持考慮不同數據庫的兼容性，并且要兼容通用文件的格式，還需要提供統一的API和IFC接口。這可以由政府部門來組織科研機構、高等院校和建筑公司共同改進現有的BIM軟件，共同解決BIM軟件與本土傳統軟件不兼容的相關問題和BIM技術信息交換標準和軟件并行的接口問題,實現BIM軟件的本土化;另外,要搭建BIM技術協同平臺，整合FRID、5G、GIS、IOT等各個領域的信息技術和工具，形成基于BIM技術的信息管理系統，方便數據的存儲、編輯、集成和交換，提高BIM應用效率。

6 結 語

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

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