建筑施工企業(yè)BIM應(yīng)用障礙因素研究
——基于文獻(xiàn)綜述的方法

(蘇州科技大學(xué)，蘇州 215011)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)的概念最先由美國喬治亞技術(shù)學(xué)院(Georgia Tech College)建筑與計算機(jī)專業(yè)的查克·伊斯曼博士(Dr.Chuck Eastman)在1975年提出的，即：“建筑信息模型將一個建筑項(xiàng)目全生命周期中的所有信息集成在一起，包括幾何模型信息、功能需求和組件性能。它是一種獨(dú)立的建筑模型涵蓋建筑項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的所有信息的技術(shù)，包括施工過程中產(chǎn)生的信息，如施工進(jìn)度、施工過程、運(yùn)營維護(hù)過程等方面的信息。”

BIM的核心是通過構(gòu)建建筑工程的虛擬三維模型，利用數(shù)字技術(shù)為該模型提供一個完整的、使用的基礎(chǔ)信息庫。BIM技術(shù)對我國的建筑施工企業(yè)信息化發(fā)展具有很大的推動作用，但是，建筑施工企業(yè)在BIM推行中出現(xiàn)了諸多障礙及問題，導(dǎo)致BIM的普及程度還不夠。深入分析BIM應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，識別建筑施工企業(yè)BIM應(yīng)用的關(guān)鍵障礙因素，對推動BIM在我國建筑業(yè)的廣泛、深入應(yīng)用具有重要研究意義。

2 BIM相關(guān)研究現(xiàn)狀分析

2.1 高頻關(guān)鍵詞分析

基于中國知網(wǎng)、維普網(wǎng)、萬方網(wǎng)等主要檢索平臺，以被引量、所載期刊、發(fā)表時間、影響因子等作為參考指標(biāo)，收集整理出104篇與BIM主題相關(guān)、且質(zhì)量高的文獻(xiàn)。通過對其研究內(nèi)容進(jìn)行分類，將文獻(xiàn)分為“BIM應(yīng)用”、“BIM施工”以及“BIM應(yīng)用障礙”三大類，對此三類論文的關(guān)鍵詞整理分析如下。

2.1.1 BIM應(yīng)用方面的關(guān)鍵詞分析

關(guān)于“BIM應(yīng)用”的文獻(xiàn)共42篇，初步統(tǒng)計后獲得了92個關(guān)鍵詞。刪除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM應(yīng)用”等意思表達(dá)重復(fù)的關(guān)鍵詞后，得出76個關(guān)鍵詞并提取在不同文獻(xiàn)中出現(xiàn)至少4次的高頻關(guān)鍵詞是“建筑業(yè)”、“應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙”、“設(shè)計”、“施工過程”、“信息化”、“全生命周期”，如表1所示。

表1 BIM應(yīng)用方面的高頻關(guān)鍵詞(頻數(shù)≥4)

關(guān)鍵詞頻數(shù)關(guān)鍵詞頻數(shù)建筑業(yè)6施工過程5應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙6信息化4設(shè)計5全生命周期4

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，“建筑業(yè)”以及“應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙”頻數(shù)最大，可見BIM軟件在我國建筑業(yè)的應(yīng)用初見成效，特別是對于復(fù)雜項(xiàng)目，但同時也存在諸多問題[1]。“施工過程”以及“設(shè)計”較為高頻，當(dāng)前BIM主要應(yīng)用于設(shè)計階段和施工階段，各研究文獻(xiàn)主要圍繞BIM在設(shè)計與施工階段的應(yīng)用內(nèi)容與技術(shù)創(chuàng)新。相比BIM在設(shè)計階段的應(yīng)用，BIM應(yīng)用在施工階段起步較晚，但在國家各項(xiàng)政策推動下，BIM在施工階段的應(yīng)用逐漸推廣，但在深度和廣度上還是處于探索階段[2]。例如，在周春波的《BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究》中就提到了BIM在施工過程中具有三維渲染，宣傳展示、提升算量精度、精確計劃、碰撞檢測，減少返工的應(yīng)用價值，這些都值得我們?nèi)ド钊胙芯浚?shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

同時，“信息化”以及“全生命周期”的較高關(guān)注度也能顯示出BIM的應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)建筑全生命期管理，促進(jìn)建筑業(yè)全面信息化和現(xiàn)代化，具有巨大的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景[3]。BIM應(yīng)用在建筑工程的全生命周期就是在于它可以將各環(huán)節(jié)內(nèi)容信息化并進(jìn)行傳遞，而現(xiàn)階段的建筑施工過程很難實(shí)現(xiàn)信息化，使其融入BIM應(yīng)用的全生命周期中。

2.1.2 BIM施工應(yīng)用方面的關(guān)鍵詞分析

由于BIM在施工階段的應(yīng)用逐漸推廣，但是應(yīng)用還不夠普及，所以整理出關(guān)于“BIM施工”的文獻(xiàn)共29篇，初步統(tǒng)計后獲得了62個關(guān)鍵詞，刪除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM施工”等意思表達(dá)重復(fù)的關(guān)鍵詞后，得出46個關(guān)鍵詞并提取在不同文獻(xiàn)中出現(xiàn)至少4次的高頻關(guān)鍵詞是“信息化”、“應(yīng)用狀況及障礙”、“施工管理”、“實(shí)施方案”、“虛擬建造”、“4D管理”6個，如表2所示。

表2 BIM施工應(yīng)用方面的高頻關(guān)鍵詞(頻數(shù)≥4)

關(guān)鍵詞頻數(shù)關(guān)鍵詞頻數(shù)信息化8實(shí)施方案4應(yīng)用狀況及障礙7虛擬建造4施工管理64D管理4

在BIM施工應(yīng)用方面的論文中，“信息化”成為了一個熱點(diǎn)，傳統(tǒng)的施工模式正在變革，施工階段的信息化正在逐漸普及。其次，“應(yīng)用狀況及障礙”也說明BIM在施工方面的應(yīng)用逐漸增多，改變了傳統(tǒng)的施工模式之后就會存在較多障礙?！笆┕す芾怼?、“4D管理”和“虛擬建造”表明，在施工階段，BIM不僅是一種信息化的工具，而是一種能對建筑過程中的進(jìn)度控制和管理等方面發(fā)揮著有效作用的模式。

2.1.3 BIM應(yīng)用障礙方面的關(guān)鍵詞分析

對前兩類文獻(xiàn)中共同關(guān)注較高的“應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙”，整理出關(guān)于“BIM應(yīng)用障礙”的文獻(xiàn)共33篇，初步統(tǒng)計后獲得了60個關(guān)鍵詞，刪除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM應(yīng)用障礙”等意思表達(dá)重復(fù)的關(guān)鍵詞后得出47個關(guān)鍵詞，并提取了在不同文獻(xiàn)中出現(xiàn)至少5次的高頻關(guān)鍵詞是“障礙因素”、“應(yīng)用現(xiàn)狀”、“設(shè)計”、“措施對策”4個，如表3所示。

表3 BIM應(yīng)用障礙方面的高頻關(guān)鍵詞(頻數(shù)≥5)

關(guān)鍵詞頻數(shù)關(guān)鍵詞頻數(shù)障礙因素9設(shè)計6應(yīng)用現(xiàn)狀8措施對策6

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，“障礙因素”頻數(shù)最大，由于BIM還沒有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在其應(yīng)用的各個方面都會出現(xiàn)不同的障礙因素，所以障礙因素能否被正確全面的識別是解決BIM應(yīng)用障礙的前提條件?！皯?yīng)用現(xiàn)狀”的高頻能表示考察地區(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀是制定措施對策的背景信息，在識別障礙因素或者制定對策之前對于BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀要有很好的了解和分析，這樣的結(jié)果才是實(shí)用而有效的。于是，諸多文獻(xiàn)對此提出了看法和對策。

2.2 BIM應(yīng)用障礙因素分析

通過中國知網(wǎng)了解到自2010至2018年，關(guān)于BIM應(yīng)用障礙的論文處于逐年增加的趨勢，以被引量、所載期刊、發(fā)表時間、影響因子等作為參考指標(biāo)，本文共篩選收集了有關(guān)BIM應(yīng)用障礙的文獻(xiàn)33篇。將收集的各類期刊論文基于崔歡歡(2017)歸納的BIM應(yīng)用障礙因素分類，將建筑施工企業(yè)BIM應(yīng)用障礙分為技術(shù)類、管理類、規(guī)則類、經(jīng)濟(jì)類和環(huán)境類，并根據(jù)專家的建議進(jìn)行適當(dāng)修改后對其余論文進(jìn)行了障礙因素的統(tǒng)計，如表4所示，確定了軟件兼容性差、專業(yè)間協(xié)作與統(tǒng)籌管理問題、國家政策支持不夠、購買軟件和硬件升級成本高與BIM 案例和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少等20個BIM應(yīng)用障礙因素。

表4 BIM應(yīng)用障礙因素的文獻(xiàn)統(tǒng)計

障礙因素作用形式文獻(xiàn)技術(shù)類軟件兼容性差不同的BIM應(yīng)用程序之間很難無縫交換數(shù)據(jù)[5,10,14,17,18,20,23,24,27,29]缺少國內(nèi)BIM軟件沒有自主知識產(chǎn)權(quán),容易“受制于人”[9,13,16,26,31]軟件操作復(fù)雜學(xué)習(xí)使用困難,花費(fèi)精力多時間長[7,23,29]國外軟件本土化程度低國外BIM軟件不能很好地適應(yīng)國內(nèi)現(xiàn)狀[9,15,21,24,25,33]BIM認(rèn)識不足無法很好地讓BIM得到充分使用[7,11,14,23]管理類專業(yè)間協(xié)作與統(tǒng)籌管理問題無法使BIM在各參與方之間協(xié)同運(yùn)作[1,7,8,14,15,19,23,30,32,34]基于BIM的工作流程未建立無法使BIM在項(xiàng)目全生命周期應(yīng)用[8,19,28,30]BIM應(yīng)用模式選擇各參與方難以改變原有模式而選擇BIM應(yīng)用模式[1,20,23,24]習(xí)慣于傳統(tǒng)思維難以適應(yīng)BIM應(yīng)用的新模式[6,7,10,13,15,20,21,27,31,34]規(guī)則類國家政策支持不夠政府管理部門目前扶持政策不到位[6-8,12,25,28,35]缺乏國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)與指南BIM應(yīng)用準(zhǔn)則無法統(tǒng)一[1,6-9,12,14,16,18,20,24,27-30,32,34]缺乏BIM爭議處理機(jī)制對施工中易出現(xiàn)的爭議和索賠沒有規(guī)定的法律[6,10,11,15,18,28]國內(nèi)缺乏BIM標(biāo)準(zhǔn)合同示范文本無法從法律角度保護(hù)BIM技術(shù)的更新[13,15,33]經(jīng)濟(jì)類購買軟件和硬件升級成本高在開始使用的階段需要大量資金[5-8,12,19,20,23,26,28,34]BIM咨詢費(fèi)用高不能讓BIM在工程中得到充分利用[19,31]BIM投資回報率不明顯短期內(nèi)無法看到使用BIM帶來的收益[6,7,10,12,13,15,19,20,29]BIM人才成本高聘請足夠的BIM人才需要一定的資金[5,11,23,25,27]環(huán)境類BIM案例和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少需要自己摸索BIM應(yīng)用模式而花費(fèi)的精力[5,24]BIM人才較少不能滿足BIM廣泛應(yīng)用的需要[7,8,10,12,14,18,28,35]外部動力不足業(yè)主的經(jīng)濟(jì)支持不足以承擔(dān)BIM在工程內(nèi)的應(yīng)用[8,11,12,21,24,26,28]

(1)技術(shù)類

技術(shù)類因素是指BIM軟件的適用性和對BIM軟件的在應(yīng)用過程中的理解等方面[4]。國內(nèi)BIM軟件開發(fā)是基于各家軟件公司獨(dú)自開發(fā)的，軟件兼容性差，同時BIM軟件缺乏彈性[5]。因此BIM技術(shù)本土化程度比較低，不利于BIM在中國的推廣應(yīng)用。同時，現(xiàn)階段國內(nèi)的BIM軟件還不夠成熟，不同軟件公司的BIM軟件在應(yīng)用過程中也不盡相同，而且BIM技術(shù)是貫穿于整個項(xiàng)目生命周期的一項(xiàng)技術(shù)，使BIM在各個協(xié)作單位之間應(yīng)用存在困難[6]。BIM軟件本身存在技術(shù)缺陷，企業(yè)不能很好地使用，互操作性差，軟件過于復(fù)雜，不能同時跟蹤進(jìn)度和成本，缺少應(yīng)用接口等[7]。由于現(xiàn)階段的BIM軟件本土化程度不足和兼容性差，施工企業(yè)不能很好地接受業(yè)主或設(shè)計方的意見，并理解進(jìn)行實(shí)施。這是BIM不能很好地得到推廣應(yīng)用的根本問題。

(2)管理類

管理類因素指應(yīng)用BIM技術(shù)所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)和內(nèi)外部組織溝通的問題[4]。BIM的數(shù)據(jù)共享非常重要，協(xié)作能力就是改善這一問題的關(guān)鍵。然而，團(tuán)隊(duì)合作的缺乏使項(xiàng)目各方在不同的應(yīng)用程序和平臺上重復(fù)輸入數(shù)據(jù)，造成了資源、信息的浪費(fèi)[8]?！巴貔i飛”等人認(rèn)為，缺乏有效的管理模式，導(dǎo)致執(zhí)行過程中團(tuán)隊(duì)權(quán)利和責(zé)任不明確，溝通存在障礙，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)協(xié)同增效。然而，現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程限制了BIM的應(yīng)用，企業(yè)的參與者甚至抵制流程改變[7]。由于BIM可以參與到項(xiàng)目的全生命周期，所以，施工企業(yè)需要對BIM有較好的理解從而制訂有效的模式并與項(xiàng)目各參與方達(dá)成良好的合作，否則就是降低BIM應(yīng)用的效率，使BIM在施工企業(yè)的應(yīng)用推行不順利。

(3)規(guī)則類

規(guī)則類因素指國家和行業(yè)為保證BIM技術(shù)的順利應(yīng)用而制定的政策標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系[4]。國內(nèi)尚無完整的BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[9]，缺少標(biāo)準(zhǔn)是BIM應(yīng)用和推廣的一大阻礙。缺乏相關(guān)行業(yè)部門制定的BIM標(biāo)準(zhǔn)和指南，使得業(yè)主方、設(shè)計方、施工方無法確定各自法律責(zé)任界限[10]。在張建新的調(diào)查中，國內(nèi)許多專家認(rèn)為在我國建筑行業(yè)現(xiàn)有的組織和經(jīng)營方式下，傳統(tǒng)設(shè)計方法的弊端被業(yè)界和市場所容忍，加之行業(yè)對于BIM的法律責(zé)任界限不明確，導(dǎo)致建筑行業(yè)的設(shè)計企業(yè)大多安于傳統(tǒng)設(shè)計的現(xiàn)狀，不敢思變[11]。由于責(zé)任界限不明，施工企業(yè)使用BIM沒有標(biāo)準(zhǔn)的合同示范文本需要考慮風(fēng)險，也沒有合適的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來讓施工企業(yè)遵守，從而BIM這樣的新技術(shù)無法被施工企業(yè)廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

(4)經(jīng)濟(jì)類

經(jīng)濟(jì)類因素是指使用BIM時產(chǎn)生的費(fèi)用增加問題[4]。BIM實(shí)施需要昂貴的BIM軟件支持，而且操作員需要花費(fèi)大量時間進(jìn)行軟件操作培訓(xùn)[12]，員工自身也應(yīng)該致力于新軟件的學(xué)習(xí)當(dāng)中，這必然會導(dǎo)致單位的短期經(jīng)營效益下降[11]?！芭思砚钡热藢Ρ攘酥型饨ㄖI(yè)BIM發(fā)展的關(guān)鍵阻礙因素，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)因素方面，中國更重視BIM帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)問題[13]。在施工企業(yè)中，管理者很難花費(fèi)大量資金用于BIM軟件購買和升級所需的費(fèi)用以及員工培訓(xùn)的費(fèi)用，同時花費(fèi)這些資金而帶來的經(jīng)濟(jì)效益短期內(nèi)也不夠明顯，所以經(jīng)濟(jì)類障礙因素也是對于BIM在施工企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)障礙因素中不可忽略的部分。

(5)環(huán)境類

環(huán)境類因素是指BIM應(yīng)用過程中的外部影響因素[4]?，F(xiàn)階段在我國，對BIM有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計師較少，而能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)的BIM專家少之又少[9]。同時，當(dāng)項(xiàng)目參與者覺得高層的關(guān)注和支持不夠時，他們會消極地使用它，甚至考慮到他們自己的表現(xiàn)和價值而放棄它。項(xiàng)目參與方的整體利益是不均衡的，參與方將從所代表的利益出發(fā)來權(quán)衡公平性，從而影響自身的BIM使用行為[7]。業(yè)主扮演著BIM應(yīng)用的總組織者的角色，同時也是BIM實(shí)施的主要推動力[11]。由于BIM案例和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，施工企業(yè)通過BIM來實(shí)施項(xiàng)目缺少參考從而使用困難，同時由于施工企業(yè)中能熟練運(yùn)用BIM的人才較少，而能夠?yàn)槭┕て髽I(yè)中技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)的BIM專家更是缺少。所以，目前國內(nèi)施工企業(yè)對BIM的應(yīng)用還不夠廣泛，使得BIM應(yīng)用的外部動力不足。

可以看出，我國BIM應(yīng)用還處于發(fā)展階段，行業(yè)還不成熟，面臨諸多困難。

3 結(jié)語

目前，BIM技術(shù)是世界建筑業(yè)特別關(guān)注的信息技術(shù)，現(xiàn)在BIM的應(yīng)用不僅是一個技術(shù)實(shí)施問題，同時也是一個上升到行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略水平的管理問題。但是，基于文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，技術(shù)類因素、管理類因素都是比較主要的BIM在施工企業(yè)應(yīng)用障礙因素。此外，BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展應(yīng)用還相對比較緩慢，例如規(guī)則類因素中國內(nèi)沒有規(guī)范的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和法律，成為施工企業(yè)不積極應(yīng)用BIM的原因，經(jīng)濟(jì)類和環(huán)境類因素也是BIM在施工企業(yè)推廣應(yīng)用的障礙因素。本文的研究成果為行業(yè)管理者了解我國BIM應(yīng)用的關(guān)鍵障礙因素提供了理論的參考和借鑒。