宋金濤 王維奇 王豐娟 李 杰 尹興海
(濰坊昌大建設集團有限公司,濰坊 261205)
建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)作為一種全新的理念和技術,正受到國內外學者和業(yè)界的普遍關注[1]。近來,我國建筑業(yè)也掀起了一股BIM 熱潮,政府相關單位、各行業(yè)協(xié)會與專家、設計單位、科研院校等都開始重視并推廣BIM。但由于我國建筑施工企業(yè)的信息化水平低、工程建設過程信息數(shù)據(jù)量大、BIM 應用起步晚、相關標準規(guī)范缺乏等原因,施工領域BIM 應用點少且存在概念層次混亂、應用效益無法準確統(tǒng)計等現(xiàn)象,再加上施工企業(yè)實施BIM 前期成本投入高、可借鑒成功經驗的案例少導致施工企業(yè)因無法制定正確的BIM實施路線而不敢輕易實施BIM,嚴重阻礙了BIM 技術在我國施工領域的推廣應用。因此,如何科學合理地統(tǒng)計出施工企業(yè)BIM 應用點的價值權重成為指導施工企業(yè)制定正確的BIM 實施方案和實施路線、推動BIM 技術在我國施工領域的深入應用和實現(xiàn)價值最大化的關鍵所在。
BIM 具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等優(yōu)勢特點[2]。BIM 技術是通過建筑業(yè)應用軟件程序來實現(xiàn)的,換句話說軟件程序是實施BIM 的技術基礎[3]。但BIM 軟件應用并非BIM 應用的全部。近年來,國內外學術界對BIM技術在施工領域的應用不斷地進行研究,目前施工領域的BIM 應用主要有:碰撞檢查、設計優(yōu)化、性能分析、圖紙檢查、三維設計、建筑方案推敲、施工圖深化、協(xié)同設計、工程量統(tǒng)計、施工過程三維動畫展示、施工方案優(yōu)化、管線綜合、虛擬現(xiàn)實、施工模擬、模板放樣、備工備料、定義工作界面等[4]。對上述BIM 應用點進行研究分析發(fā)現(xiàn),各應用點概念層次不一,有的屬于信息集成或信息提取層(BIM 軟件應用層次),有的屬于信息應用層,如圖1,為了便于用AHP 法進行各應用點之間的對比分析,筆者將施工企業(yè)BIM 應用點提煉為如下幾項:輔助圖紙會審、輔助施工圖深化、輔助技術交底、輔助數(shù)字化加工、輔助施工方案模擬及優(yōu)化、進度造價動態(tài)管理與監(jiān)控。
圖1 BIM 應用層次結構圖
AHP 法即層次分析法,20 世紀70 年代初期由美國運籌學家、匹茲堡大學T.L.saaty 教授提出。AHP 法是先將與決策總體有關的元素分解為目標、準則和方案等層次,然后進行定性和定量分析相結合的決策方法,其特點是在對復雜決策問題的本質和影響因素及其內在關系等進行深入分析的基礎上,運用較少的定量信息進行數(shù)學化的決策分析,從而為多目標、多準則、無結構特性的復雜問題提供簡便科學合理的決策方法[5]。運用AHP 法確定施工企業(yè)BIM 應用點的價值權重,這樣得出的結果將定性分析和定量分析進行了有效的結合,避免了企業(yè)決策人員的主觀臆斷,從而幫助施工企業(yè)更加科學合理的制定企業(yè)BIM 實施路線和實施方案。
建立問題的層次結構指把復雜的問題分解成為若干組成部分,按照元素的相互關系等形成不同的層次,本層次的元素作為準則對下一層次的元素起支配作用,同時本層次元素又受其上一層次元素的支配。施工企業(yè)BIM 應用點價值權重層次分析結構如圖2:
(1)層次分析模型建好后,將各層元素進行兩兩對比,建立比較判斷矩陣,將上層某個元素定為目標,確定本層次中與其相關元素的重要性排序即相對權值。設{B1,B2,…,Bn}為評價因素集合,A為目標層,則對比判斷矩陣如圖3:
圖2 施工企業(yè)BIM 應用點價值權重的層次分析結構
圖3 判斷矩陣
對比判斷矩陣中元素bij 的取值見表1:
表1 判斷矩陣標度及其含義[5]
則W=[W1,W2,…,Wn]T即為所求向量的特征向量。
(2)將對比判斷矩陣進行一致性檢驗分析
然后計算判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負平均值CI,作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標:
其中n 代表選擇準則的個數(shù),CI 值越大,意味著判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大;CI 值越小,判斷矩陣的一致性也就越好。
為準確檢驗判斷矩陣的一致性,還需引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI 值,RI 取值可參見表2:
表2 平均隨機一致性指標
(3)選取12 家應用BIM 技術的施工企業(yè)的110 名BIM 應用人員進行問卷調查,要求被調查人員對六項應用點“輔助圖紙會審、輔助施工圖紙深化、輔助技術交底、輔助數(shù)字化加工、輔助施工方案模擬及優(yōu)化、進度造價動態(tài)管理與監(jiān)控”的有用性程度按照“6、5、4、3、2、1”的分值進行排序打分,然后從回收的調查問卷中選擇填寫具有2 年以上BIM 研究與應用經驗的問卷共計83 份進行打分結果統(tǒng)計,最后根據(jù)(1)、(2)中的計算步驟和方法及調查問卷打分統(tǒng)計結果對層次結構中的第二層構建對比判斷矩陣計算權重(如表3)并進行一致性檢驗:
一致性檢驗:
計算最大特征根λmax=7.0833* 0.1604 +4.2833* 0.2488 +21* 0.0434 +15.5* 0.0655 +10.8333* 0.1024+2.45* 0.3794=6.1689
計算一致性指標CI=(6.1689 -6)/(6 -1)=0.0338
計算一致性比率CR=CI/ RI=0.0338/ 1.24=0.0272 <0.10
因此該判斷矩陣具有滿意的一致性。
表3 第二層次對比判斷矩陣及權重值表
根據(jù)計算結果,將各元素的權重值進行對比分析可得出各元素的權重值從高到低排序為:進度造價動態(tài)管理與監(jiān)控→輔助施工圖紙深化→輔助圖紙會審→輔助施工方案模擬及優(yōu)化→輔助數(shù)字化加工→輔助技術交底。
BIM 是實現(xiàn)建筑業(yè)信息化的重要手段,是全面提升工程建設參與各方的工作效率、減少資源浪費的一項先進技術。施工企業(yè)在推廣、實施BIM 技術的過程中應該對BIM 應用點的價值權重做到心中有數(shù),制定正確、合理的實施方案和實施路線,實現(xiàn)較優(yōu)的投入產出價值,避免給企業(yè)帶來不必要的負擔。本文利用AHP 法科學合理的分析出施工企業(yè)BIM 應用點的價值權重以期對BIM 在施工領域中的推廣應用具有一定的指導意義和參考價值。
[1]何清華,錢麗麗,段運峰,李永奎.BIM 在國內外應用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學報,2012,(1):12-16.
[2]岳杰.BIM 技術及其在建筑設計中的應用[J].四川建材,2011,(5):270-271.
[3]韓寧,牟茗,壽大云.建筑信息模型(BIM)技術及其應用[A].第六屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集[M].北京:中國城市科學研究會,2010.
[4]何關培.《中國工程建設BIM 應用研究報告2011》解析[J].土木建筑工程信息技術,2012(1):15-21.
[5]李建坤.淺談層次分析法的優(yōu)缺點[DB/OL].http://wenku.baidu.com/view/ee1b505ebe23482fb4da4cc2.html.