基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目管理模式研究

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032)

1 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)工程項(xiàng)目管理模式逐漸從傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)—招投標(biāo)—建造(DBB)”的分體化施工承包模式向一體化“設(shè)計(jì)—建造”(DB)工程總承包模式轉(zhuǎn)變。同時(shí)，在國(guó)家政策、建筑及信息化行業(yè)發(fā)展的共同推動(dòng)下，BIM技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用在工程項(xiàng)目建設(shè)各個(gè)階段，給項(xiàng)目管理模式選擇及管理工作帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。但在BIM技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，面臨多種管理模式選擇，管理效率及成本不是管理模式選擇的適用性及合理性的唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何系統(tǒng)全面地進(jìn)行基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目管理模式選擇值得研究。在此基礎(chǔ)上，本文擬建立基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目管理模式指標(biāo)體系和選擇流程，為工程項(xiàng)目管理模式選擇提供理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。

2 基于BIM的管理模式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

2.1 管理模式體系選擇范圍

結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究文獻(xiàn)，在DB模式的基礎(chǔ)上，并綜合目前BIM管理的特點(diǎn)及趨勢(shì)，可將BIM的管理方式歸納為3類：業(yè)主主導(dǎo)管理模式、設(shè)計(jì)主導(dǎo)管理模式、施工主導(dǎo)管理模式。其中，業(yè)主主導(dǎo)管理模式，是由業(yè)主方為主導(dǎo)，組建專門(mén)的BIM團(tuán)隊(duì)或找專業(yè)的BIM咨詢團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)生命周期BIM實(shí)施的管理與協(xié)調(diào)，在設(shè)計(jì)階段，由設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)模型的創(chuàng)建和應(yīng)用； 在施工階段，施工單位在設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)及應(yīng)用，并形成最終的竣工模型； 在運(yùn)營(yíng)階段，運(yùn)營(yíng)單位在竣工模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善形成運(yùn)維模型，并進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)維管理應(yīng)用。該模式對(duì)BIM管理團(tuán)隊(duì)的技術(shù)、管理及軟硬件設(shè)備要求都比較高，特別是對(duì)BIM團(tuán)隊(duì)的溝通協(xié)調(diào)、管理能力有較高的要求，且前期團(tuán)隊(duì)組建困難較多、成本較高、應(yīng)用實(shí)施難度大，對(duì)業(yè)主方的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)實(shí)力有較高的要求和考驗(yàn)。

設(shè)計(jì)主導(dǎo)管理模式，是由業(yè)主委托一家設(shè)計(jì)單位，將擬建項(xiàng)目所需的BIM應(yīng)用要求等以BIM合同的方式進(jìn)行約定，由設(shè)計(jì)單位建立BIM設(shè)計(jì)模型，并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中提供BIM技術(shù)指導(dǎo)、模型信息的更新與維護(hù)、BIM模型的應(yīng)用管理等，施工單位在設(shè)計(jì)模型上建立施工模型及BIM應(yīng)用。但在施工及運(yùn)維階段，設(shè)計(jì)方的驅(qū)動(dòng)力下降，對(duì)施工過(guò)程中以及施工結(jié)束后業(yè)主關(guān)注的運(yùn)維等應(yīng)用考慮較少，導(dǎo)致業(yè)主后期施工管理和運(yùn)營(yíng)成本較高。

施工主導(dǎo)管理模式，是施工單位根據(jù)施工圖進(jìn)行BIM模型搭建，并在大型復(fù)雜建筑工程施工過(guò)程中，進(jìn)行施工方案模擬與分析，在施工前找出合理的施工方案，同時(shí)便于與分包商協(xié)作與溝通。此模式主要面向建設(shè)項(xiàng)目的招投標(biāo)階段和施工階段，當(dāng)工程項(xiàng)目投標(biāo)或施工結(jié)束時(shí)，施工方的BIM應(yīng)用驅(qū)動(dòng)力降低，對(duì)于適用于整個(gè)生命周期管理的BIM技術(shù)來(lái)說(shuō)，其BIM信息沒(méi)有很好的傳遞，施工過(guò)程信息將會(huì)丟失，失去了BIM技術(shù)應(yīng)用本身的意義。

2.2 管理模式影響因素分析

由于基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理模式體系的影響因素存在較強(qiáng)的不確定性、模糊性和隨機(jī)性，在研究文獻(xiàn)及項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文將其影響因素歸納為：成本、協(xié)調(diào)難度、應(yīng)用擴(kuò)展性、運(yùn)營(yíng)支持程度、對(duì)業(yè)主要求五個(gè)方面。

(1)成本

成本是指工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用工作開(kāi)展，并達(dá)到預(yù)期成果，無(wú)論采用哪種管理模式，所投入的時(shí)間成本、人力成本、軟硬件成本等。

(2)應(yīng)用擴(kuò)展性

應(yīng)用擴(kuò)展性是指工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用過(guò)程中，在各個(gè)階段所開(kāi)展的BIM應(yīng)用點(diǎn)工作內(nèi)容及頻率。

(3)對(duì)業(yè)主的要求

對(duì)業(yè)主的要求是指工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用工作開(kāi)展，并達(dá)到預(yù)期成果，無(wú)論采用哪種管理模式，對(duì)業(yè)主的人員組織架構(gòu)、技術(shù)水平、管理水平、軟硬件配置等的要求。

(4)效益

效益是指工程項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用給工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)在時(shí)間、成本、安全、質(zhì)量等方面所帶來(lái)的效益。

(5)協(xié)調(diào)難度

協(xié)調(diào)難度是指工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用工作開(kāi)展，并達(dá)到預(yù)期成果，無(wú)論采用哪種管理模式，對(duì)各BIM實(shí)施單位及BIM工作的協(xié)調(diào)難度。

(6)運(yùn)營(yíng)支持程度

運(yùn)營(yíng)支持程度是指在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)階段BIM應(yīng)用過(guò)程中，形成的BIM應(yīng)用數(shù)據(jù)及最終成果為運(yùn)營(yíng)階段提供的便利及效益等。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

綜上，基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1所示。

表1 工程項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

目標(biāo)層一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目管理模式A成本A1時(shí)間成本A11人力成本A12軟硬件成本A13應(yīng)用擴(kuò)展性A2應(yīng)用階段范圍A21應(yīng)用技術(shù)數(shù)量A22應(yīng)用頻率A23對(duì)業(yè)主的要求A3人員組織架構(gòu)A31技術(shù)及管理水平A32軟硬件配置要求A33效益A4時(shí)間效益A41成本效益A42質(zhì)量效益A43安全效益A44協(xié)調(diào)難度A5對(duì)BIM各參建單位及其BIM工作的協(xié)調(diào)A51運(yùn)營(yíng)支持度A6為運(yùn)營(yíng)管理提供的數(shù)字化基礎(chǔ)A61

3 基于BIM的管理模式評(píng)價(jià)模型搭建

本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行基于BIM的工程項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)與選擇，以下將對(duì)其評(píng)價(jià)步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹。

按照上述內(nèi)容可得基于BIM的管理模式評(píng)價(jià)模型如圖1所示。

3.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)集和評(píng)語(yǔ)集

由表1可知，基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因素集就是表1中對(duì)應(yīng)的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。為便于基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)，將一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)規(guī)范化：一級(jí)指標(biāo)集為Ui=(ui1，ui2，…，uin)； 二級(jí)指標(biāo)集為Ui=(u1i，u2i，…，uni)，其中，u代表一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，n代表下一級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)，i代表基于BIM的項(xiàng)目管理模式的方案數(shù)量。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的分值為0至10的偶數(shù)(不包括0和10)， 4個(gè)等級(jí)，即評(píng)語(yǔ)集V={滿意，較滿意，一般，差}={8， 6， 4， 2}。

圖1 BIM的管理模式

3.2 建立模糊判斷矩陣

在指標(biāo)集和評(píng)語(yǔ)集的基礎(chǔ)上，組織一定數(shù)量的具有相關(guān)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，并收集、整理成原始指標(biāo)值。在原始指標(biāo)的基礎(chǔ)上，按照公式(1)計(jì)算基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的模糊判斷矩陣。

(1)

其中，公式中rij對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)Aij的判斷矩陣指，m代表評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)，n代表對(duì)應(yīng)每一個(gè)一級(jí)指標(biāo)的二級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。本公式參考《模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用》中基于原始指標(biāo)值建立模糊判斷矩陣的計(jì)算公式。

3.3 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在模糊判斷矩陣的基礎(chǔ)上，分別綜合計(jì)算基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的一級(jí)和二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，得到基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系的組合權(quán)重。

其中，指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算是在模糊判斷矩陣的基礎(chǔ)上采用《線性代數(shù)》中基于矩陣求其特征向量的方法計(jì)算而得。

3.4 計(jì)算模糊理想解V+和模糊逆理想解V-

按照公式(2)計(jì)算得出基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，再結(jié)合應(yīng)用公式(3)和公式(4)計(jì)算V+和V-。

Z=(zij)m×n=(wjrij)m×n

(2)

(3)

(4)

其中，公式(2)(3)(4)中Z代表加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，V+、V-分別代表模糊理想解和模糊逆理想解，m代表評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)，n代表對(duì)應(yīng)每一個(gè)一級(jí)指標(biāo)的二級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。公式(2)(3)(4)參考《模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用》中模糊綜合評(píng)價(jià)法中確定加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣、模糊理想解和模糊逆理想解的計(jì)算公式。

3.5 計(jì)算相對(duì)貼進(jìn)度

(5)

注：本公式參考《模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用》中模糊綜合評(píng)價(jià)法中確定評(píng)價(jià)指標(biāo)值向量到模糊理想解及模糊逆理想解距離、評(píng)價(jià)指標(biāo)值向量與模糊理想解的相對(duì)貼近度的計(jì)算公式。

計(jì)算結(jié)果說(shuō)明：Di+越小越好，Di-越大越好，Di越大越好，表示實(shí)際采用的基于BIM的項(xiàng)目管理模式效果越靠近理想的預(yù)期效果。

3.6 綜合評(píng)價(jià)

綜上，根據(jù)基于BIM的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)的Di的大小來(lái)選擇最佳的管理模式，Di值越大基于BIM的項(xiàng)目管理模式越優(yōu)，Di值最大的方案就是我們的最佳選擇。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

一處高標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)辦公樓群，總建筑面積120 000m2； 主樓高24層，裙房5層，地下2層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)； 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基； 外墻干掛進(jìn)口大理石，少量玻璃幕墻； 室內(nèi)部分公共部位精裝修。

本項(xiàng)目為區(qū)域內(nèi)首期重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)度要求高，為了響應(yīng)政策要求、保證工程質(zhì)量安全及為數(shù)字化運(yùn)營(yíng)提供數(shù)字化基礎(chǔ)，在項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需應(yīng)用BIM技術(shù)。因此，業(yè)主單位想盡快在3中管理模式中選擇一種模式，即業(yè)主主導(dǎo)管理模式、設(shè)計(jì)主導(dǎo)管理模式和施工主導(dǎo)管理模式。

4.2 綜合評(píng)價(jià)

工程項(xiàng)目基于BIM的項(xiàng)目管理模式的選擇關(guān)系到項(xiàng)目BIM技術(shù)實(shí)施的效果及帶來(lái)的效益，該項(xiàng)目建設(shè)單位按照上述的基于BIM的管理模式評(píng)價(jià)模型組織一定數(shù)量的專家對(duì)該項(xiàng)目工程的3種基于BIM的項(xiàng)目管理模式進(jìn)行評(píng)價(jià)與選擇，得出原始指標(biāo)值(見(jiàn)表2)、模糊判斷矩陣(見(jiàn)表3)及一級(jí)指標(biāo)權(quán)重、二級(jí)指標(biāo)權(quán)重及組合權(quán)重(見(jiàn)表4)。

表2 待評(píng)價(jià)方案的原始指標(biāo)值

指標(biāo)方案A11A12A13A21A22A23A31A32A33A41A42A43A44A51A61方案1868686466466664方案2828666442262268方案3266426244246444

表3 模糊判斷矩陣

表4 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重、二級(jí)指標(biāo)權(quán)重及組合權(quán)重

目標(biāo)A1A2A3A4A5A6組合權(quán)重0.2730.2200.1600.1200.1670.060A110.5330.146A120.3000.082A130.1670.046A210.4670.103A220.2330.051A230.3000.066A310.5330.085A320.1670.027A330.3000.048A410.2830.034A420.3330.040A430.2000.024A440.1840.022A510.1670.167A610.0600.060

由公式(3)和公式(4)得出V+和V-：

V+=(0.146， 0.082， 0.046， 0.103， 0.051， 0.066， 0.085， 0.027， 0.048， 0.034， 0.040， 0.024， 0.022， 0.167， 0.060)，V-=(0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0)，

各待評(píng)價(jià)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)值與模糊理想解V+的相對(duì)貼進(jìn)度Di，分別為：

D1=0.79782,D2=0.69712,D3=0.27948

4.3 結(jié)論與建議

由上述計(jì)算結(jié)果得出，D1>D2>D3，因此該工程的基于BIM的項(xiàng)目管理模式方案1最佳，即采用業(yè)主主導(dǎo)管理模式。該管理模式的評(píng)價(jià)指標(biāo)值與理想解的相對(duì)貼進(jìn)度為0.79782，約為0.8，說(shuō)明采用業(yè)主主導(dǎo)的管理模式對(duì)基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行管理可以取得較理想的效果。

在該管理模式運(yùn)用過(guò)程中，建議業(yè)主建立完善的管理組織架構(gòu)，配備專業(yè)的技術(shù)及管理人員、先進(jìn)的軟硬件設(shè)備，做到對(duì)項(xiàng)目整體規(guī)劃、分布實(shí)施，及對(duì)各參建單位工作的開(kāi)展及實(shí)施做到整體安排、綜合管控，以避免各階段工作脫節(jié)、各單位項(xiàng)目信息不流通等問(wèn)題，達(dá)到提高項(xiàng)目管理質(zhì)量及效率的目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，本文綜合利用專家調(diào)查法和多比例評(píng)分法的優(yōu)勢(shì)解決了評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重問(wèn)題，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)基于BIM的工程項(xiàng)目管理模式進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)，為業(yè)主選出較優(yōu)的基于BIM的工程項(xiàng)目管理模式提供決策依據(jù)，并以案例驗(yàn)證了模糊綜合評(píng)價(jià)法的合理性及有效性，對(duì)今后的基于BIM的工程項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)與決策提供理論與實(shí)踐依據(jù)。但目前對(duì)基于BIM的管理模式的影響因素體系的研究較少，希望對(duì)其影響因素進(jìn)行全面的分析、研究，為后期基于BIM的管理模式評(píng)價(jià)與選擇打下更加準(zhǔn)確、合理的評(píng)價(jià)依據(jù)。