BIM技術(shù)在裝配式建筑中的效益評價(jià)研究

宋光昕 SONG Guang-xin

（廣州市南沙區(qū)建設(shè)中心，廣州 511400）

0 引言

裝配式建筑作為新興的一類建筑，與傳統(tǒng)建筑相比，極大地減少了對勞動力的需求，緩解了建筑業(yè)因勞動力老齡化擴(kuò)大而導(dǎo)致的人工減少的問題。同時(shí)，裝配式建筑具有節(jié)能環(huán)保、工業(yè)化生產(chǎn)、快速施工等特點(diǎn)，其相對傳統(tǒng)的建筑而言更具優(yōu)越性和先進(jìn)性，能使我國建筑業(yè)生產(chǎn)力低下、建筑質(zhì)量不高的缺點(diǎn)得到改善，因此，裝配式建筑成為未來建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個(gè)重要方向[1]。與此同時(shí)，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，為了更好地推動裝配式建筑的轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建造，在裝配式建筑中開始引入BIM技術(shù)，以期解決建筑項(xiàng)目全生命周期中各階段信息斷層的問題[2]，實(shí)習(xí)轉(zhuǎn)型升級。然而，由于企業(yè)對BIM技術(shù)應(yīng)用的水平不同[2]，所以在裝配式建筑中BIM技術(shù)所產(chǎn)生的應(yīng)用效果也存在差異。為了指導(dǎo)企業(yè)有效開展BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用，提高BIM技術(shù)的應(yīng)用效益，本文將采用質(zhì)性研究的方法對BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用效益指標(biāo)進(jìn)行識別，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法確定效益指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益指標(biāo)體系。最后依據(jù)指標(biāo)體系采用模糊綜合評價(jià)法對案例進(jìn)行評價(jià)，驗(yàn)證評價(jià)體系可靠性。從而為BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用提供指導(dǎo)，更好地推動BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

1 裝配式建筑BIM技術(shù)效益指標(biāo)體系構(gòu)建

本文通過對近5年與裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的國內(nèi)外期刊文獻(xiàn)進(jìn)行整理，最后挑選了其中的21篇對效益指標(biāo)進(jìn)行識別，見附件1。在此基礎(chǔ)上，將參考文獻(xiàn)中提及到的BIM效益指標(biāo)出現(xiàn)的頻數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到如下的BIM效益指標(biāo)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表1。

表1 BIM效益指標(biāo)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表

整理上述效益指標(biāo)，并根據(jù)專家的意見，結(jié)合裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)對指標(biāo)進(jìn)行精簡。得到包括4個(gè)一級指標(biāo)和15個(gè)二級指標(biāo)的裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益的指標(biāo)體系，如表2所示。

表2 裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益指標(biāo)體系

為確定各指標(biāo)權(quán)重，向10名行業(yè)專家進(jìn)行了專家訪談，并采用層次分析法確定了指標(biāo)權(quán)重。獲得的一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的判斷矩陣。如表3～表7所示。

表3 一級指標(biāo)判斷矩陣

表4 構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益的判斷矩陣

表5 成本管控效益的判斷矩陣

表6 施工管理效益的判斷矩陣

表7 組織管理效益的判斷矩陣

對該判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，可得各指標(biāo)權(quán)重，如表8所示。

表8 指標(biāo)權(quán)重匯總表

2 裝配式建筑中BIM技術(shù)應(yīng)用效益評價(jià)

將所構(gòu)建的裝配式建筑BIM技術(shù)效益指標(biāo)體系應(yīng)用到GZ市A項(xiàng)目中，采用模糊評價(jià)法對項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用效益進(jìn)行評價(jià)，以驗(yàn)證效益指標(biāo)體系的合理性和可靠性。

2.1 數(shù)據(jù)收集及模糊矩陣構(gòu)建

本研究依據(jù)評價(jià)指標(biāo)體系，采用問卷的方式采集相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，得到有效問卷59份，回收有效率為71.08%。利用文件數(shù)據(jù)構(gòu)建應(yīng)用效益指標(biāo)體系的模糊矩陣[3-6]。首先，建立評價(jià)對象的因素集即四個(gè)方面的效益以及15個(gè)指標(biāo)。然后，確定評集：很滿意，滿意，一般，不滿意，很不滿意。最后，通過問卷調(diào)查的方式進(jìn)行打分，打分結(jié)果如表9。

表9 效益指標(biāo)評價(jià)匯總表

進(jìn)一步，依據(jù)評價(jià)情況比例計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度[7]，見表10。

通過表10可以得到裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用的4個(gè)方面效益指標(biāo)的模糊矩陣：

表10 效益指標(biāo)隸屬度匯總表

2.2 模糊矩陣與權(quán)重組合

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和模糊矩陣，依據(jù)公式S=W·R[8]可以計(jì)算出評價(jià)結(jié)果，如表11。

表11 裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益指標(biāo)體系評價(jià)結(jié)果匯總表

2.3 評價(jià)結(jié)果與分析

裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益的綜合評價(jià)結(jié)果為“滿意”。從構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益、成本管控效益、施工管理效益、組織管理效益這四個(gè)方面來看，構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益的評價(jià)結(jié)果為“一般”，成本管控效益、施工管理效益、組織管理效益的評價(jià)結(jié)果均為“滿意”。

成本管控效益在指標(biāo)體系中的權(quán)重系數(shù)為0.4203，在同級指標(biāo)中權(quán)重最大，其評價(jià)結(jié)果為“滿意”。其二級指標(biāo)減少物資浪費(fèi)、減少勞動力浪費(fèi)、造價(jià)管控、提升利潤率的同級權(quán)重分別為0.4033，0.3002，0.1880，0.1085，減少物資浪費(fèi)、減少勞動力浪費(fèi)、造價(jià)管控的評價(jià)結(jié)果均為“滿意”，提升利潤率的評價(jià)結(jié)果為“一般”。在A項(xiàng)目中，BIM技術(shù)對構(gòu)件圖紙進(jìn)行深化，避免生產(chǎn)及施工過程中因圖紙問題導(dǎo)致返工，減少了物資和勞動力的浪費(fèi)。不過該項(xiàng)目中利用BIM技術(shù)提升利潤率相對較少，因此提升利潤率的評價(jià)結(jié)果為“一般”。

構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益在指標(biāo)體系中的權(quán)重系數(shù)為0.3027，其評價(jià)結(jié)果為“一般”。其二級指標(biāo)構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸管控、提升構(gòu)件質(zhì)量、提升構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)效率的權(quán)重分別為0.3928，0.4711，0.1361，構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸管控的評價(jià)結(jié)果為“滿意”；提升構(gòu)件質(zhì)量、提升構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)效率的評價(jià)結(jié)果為“一般”。在A項(xiàng)目中，BIM技術(shù)應(yīng)用使構(gòu)件生產(chǎn)商能與設(shè)計(jì)人員及時(shí)地進(jìn)行溝通，提升了構(gòu)件的生產(chǎn)效率，但生產(chǎn)過程還需人工進(jìn)行構(gòu)件參數(shù)的調(diào)控，容易產(chǎn)生誤差，影響構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量。

施工管理效益在指標(biāo)體系中的權(quán)重系數(shù)為0.1575，在同級指標(biāo)中權(quán)重較小，其評價(jià)結(jié)果為“滿意”，其二級指標(biāo)縮短工期、完善施工安全管理、碰撞檢測和優(yōu)化設(shè)計(jì)、輔助預(yù)制構(gòu)件安裝、優(yōu)化施工方案管理的同級權(quán)重分別為0.3002，0.3984，0.1472，0.0874，0.0668，縮短工期、完善施工安全管理、碰撞檢測和優(yōu)化設(shè)計(jì)、輔助預(yù)制構(gòu)件安裝的評價(jià)結(jié)果均為“滿意”，優(yōu)化施工方案管理的評價(jià)結(jié)果為“一般”。在A項(xiàng)目中，利用BIM技術(shù)形成4D模型，優(yōu)化了施工進(jìn)度，并通過施工模擬動畫提高了工人對裝配式建筑的認(rèn)知和施工效率，但在施工方案模擬的過程中，缺少對可能出現(xiàn)的各種情況的模擬，對施工方案的優(yōu)化效果不太顯著，因此對優(yōu)化施工方案管理的評價(jià)結(jié)果為“一般”。

組織管理效益在指標(biāo)體系中的權(quán)重系數(shù)為0.1195，在同級指標(biāo)中權(quán)重最小，其評價(jià)結(jié)果為“滿意”，其二級指標(biāo)促進(jìn)信息共享、運(yùn)營維護(hù)、提升企業(yè)競爭力的同級權(quán)重分別為0.6394，0.2465，0.1141，促進(jìn)信息共享、運(yùn)營維護(hù)、提升企業(yè)競爭力的評價(jià)結(jié)果均為“滿意”。在A項(xiàng)目中使用EBIM云平臺，有效提高了建設(shè)項(xiàng)目各方的信息交流、協(xié)同作業(yè)。將PC-ERP生產(chǎn)信息化管理平臺與BIM聯(lián)動，記錄構(gòu)件生產(chǎn)過程的信息，為建筑物運(yùn)行維護(hù)提供有效的幫助。

2.4 建議

第一，根據(jù)分析結(jié)果成本管控效益的權(quán)重為0.4203，在一級指標(biāo)中權(quán)重最高，說明BIM技術(shù)在裝配式建筑中對成本管控的應(yīng)用是最重要的。項(xiàng)目各參與方可借助BIM模型按照自身需求進(jìn)行充分溝通，避免造成不必要的成本耗費(fèi)[9]。借助BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全費(fèi)用綜合單價(jià)計(jì)價(jià)，更有利于市場競爭和造價(jià)控制[9-10]。第二，構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益的權(quán)重系數(shù)為0.3027，在一級指標(biāo)的權(quán)重中排序第二。因此，BIM技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)及運(yùn)輸管理方面的應(yīng)用也是比較重要的。因此，項(xiàng)目參建各方注意運(yùn)用BIM技術(shù)完善預(yù)制構(gòu)件的信息庫，可以更好地實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化[11-14]。還可以將資料庫中構(gòu)件的信息與生產(chǎn)線上的控制系統(tǒng)結(jié)合，減少人工調(diào)控，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的數(shù)控化生產(chǎn)，提高構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。此外，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入到BIM技術(shù)中，可以加強(qiáng)對構(gòu)件的實(shí)時(shí)。最后，在裝配式建筑項(xiàng)目中，借助BIM信息平臺，有效地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方之間的溝通協(xié)調(diào)，可以提升建設(shè)項(xiàng)目的協(xié)同管理效率，避免溝通過程中的信息丟失。利用BIM技術(shù)對裝配式建筑進(jìn)行信息化管理，可以準(zhǔn)確定位工程維修的位置以及相應(yīng)信息，提高裝配式建筑項(xiàng)目的運(yùn)營管理效率[15]。

3 結(jié)論與展望

本文通過對BIM技術(shù)、裝配式建筑的相關(guān)文獻(xiàn)的梳理，從構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理效益、成本管控效益、施工管理效益、組織管理效益這四個(gè)方面對指標(biāo)進(jìn)行分類，采用層次分析法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，最終構(gòu)建了一個(gè)具有四個(gè)一級指標(biāo)、15個(gè)二級指標(biāo)的裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用效益指標(biāo)體系。并發(fā)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)及運(yùn)輸管理和成本管控的應(yīng)用效益相對較為突出。最后，應(yīng)用該指標(biāo)體系，采用模糊評價(jià)法對BIM應(yīng)用效益進(jìn)行了評價(jià)，驗(yàn)證了評價(jià)指標(biāo)體系的可行性。