基于BIM的工程監(jiān)管信息傳遞效率度量模型

郭 軍，陳 銘，王祎晨，豐景春,3，張 可

(1.南京城市建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210006；2.河海大學(xué) a.商學(xué)院；b.項目管理研究所，江蘇 南京 211100；3.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 211100)

及時、準(zhǔn)確地獲取信息是政府高效監(jiān)管的基礎(chǔ)，而BIM技術(shù)的核心之一是實現(xiàn)工程監(jiān)管信息的有效傳遞。住建部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確要求增強(qiáng)BIM等信息技術(shù)應(yīng)用能力，初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺。綱要的提出為工程監(jiān)管指明了新思路——構(gòu)建以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的監(jiān)管方式。由于監(jiān)管工作量龐大而繁瑣，傳統(tǒng)的監(jiān)管方式存在材料歸檔整理工作繁雜、信息傳遞效率低下、協(xié)同性低等明顯的弊端。引入BIM技術(shù)可以為政府監(jiān)管部門、各建設(shè)市場主體和公眾等搭建信息交互的平臺，減少信息傳遞過程中的衰減，改進(jìn)工程監(jiān)管方式并有效提高監(jiān)管效果。

1 文獻(xiàn)綜述

BIM(Building Information Modeling)近年來一直是國內(nèi)外工程管理理論研究領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)之一。國外對BIM應(yīng)用的研究已較成體系，各個維度均有較深入的研究。國內(nèi)由于對BIM的應(yīng)用還沒有普及，理論研究還不夠成熟。目前國內(nèi)普遍認(rèn)同BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型[1]。許俊青等[2]提出將BIM應(yīng)用于建筑供應(yīng)鏈信息流管理的設(shè)想，研究如何解決工程各參與方的信息交換問題。許杰峰、雷星暉[3]認(rèn)為BIM為建筑供應(yīng)鏈提供了統(tǒng)一的信息交互平臺，實現(xiàn)了信息共享和價值提升。高雪垠[4]認(rèn)為應(yīng)用BIM技術(shù)能夠促進(jìn)建筑供應(yīng)鏈信息管理的有效進(jìn)行，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)省成本、保障進(jìn)度、提高質(zhì)量的建設(shè)項目管理目標(biāo)?，F(xiàn)有研究文獻(xiàn)從定性角度認(rèn)為，BIM技術(shù)優(yōu)勢之一是可以有效提升信息傳遞效率，但在理論研究中證明BIM技術(shù)應(yīng)用能提高信息傳遞效率的研究較為稀缺。魏林春等[5]將BIM技術(shù)運(yùn)用到地鐵盾構(gòu)施工信息管理中，整合多源異構(gòu)信息，提高盾構(gòu)施工信息的管理效率。上述文獻(xiàn)均認(rèn)為BIM應(yīng)用能提高信息傳遞效率，但目前很少有文獻(xiàn)從理論層面證明這一觀點(diǎn)。

目前學(xué)術(shù)界已對信息傳遞效率方面進(jìn)行了相關(guān)研究?；裘骺萚6]通過實證分析得出信息標(biāo)準(zhǔn)化程度、信息發(fā)送能力和發(fā)送意愿、信息接收能力和接收意愿與供應(yīng)鏈信息傳遞效率正相關(guān)的結(jié)論。蔡冬松等[7]構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研共同體信息供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞模型并進(jìn)一步探究了影響信息傳遞的主要因素。劉娟娟等[8]通過對供應(yīng)鏈中信息傳遞效率的量化分析，明確有效信息傳遞對供應(yīng)鏈的影響程度。上述文獻(xiàn)均對衡量BIM應(yīng)用后工程監(jiān)管各參與方之間的信息傳遞效率具有參考價值。

因此，本文在分析基于BIM的工程監(jiān)管內(nèi)涵與層次基礎(chǔ)上，通過對信息傳遞效率的衡量，從理論上驗證BIM技術(shù)應(yīng)用能提高工程監(jiān)管各參與方之間的信息傳遞效率，有效提高工程監(jiān)管的效果。

2 基于BIM的工程監(jiān)管信息傳遞效率理論分析

2.1 工程監(jiān)管內(nèi)容及參與方

工程監(jiān)管信息的收集、傳遞和使用涉及工程建設(shè)多個參與方。本文結(jié)合工程實際，從三個層面對監(jiān)管的參與方和監(jiān)管事項進(jìn)行梳理。

2.1.1 第一個層面

主要是政府及政府有關(guān)部門對建設(shè)市場主體及工程實體的相關(guān)監(jiān)管，具體包括建設(shè)主管部門、質(zhì)量監(jiān)管部門、安全監(jiān)督部門、城市管理部門和環(huán)保部門等。這些部門從中央到地方，自上而下對工程建設(shè)單位及其項目進(jìn)行監(jiān)管。工程建設(shè)涉及的監(jiān)管部門和對應(yīng)的監(jiān)管事項如下：

(1)公安部門。監(jiān)管事項：所在地的派出所進(jìn)行流動人口登記。

(2)消防部門。監(jiān)管事項：臨時消防設(shè)施。

(3)住建部門。監(jiān)管事項：一是施工前的圖審、招投標(biāo)行為、合同備案；二是施工過程中施工許可審批、工程質(zhì)量監(jiān)督(屬于住建部門)、對施工材料進(jìn)行檢測(質(zhì)量監(jiān)督部門認(rèn)可的檢測中心)、對施工過程(如深基坑施工)進(jìn)行監(jiān)測(建設(shè)單位通過招投標(biāo)選擇第三方機(jī)構(gòu))、工程安全監(jiān)督、竣工驗收備案。

(4)環(huán)保部門。監(jiān)管事項：文明施工行為、環(huán)評(項目的立項階段)、水土保持、污水排放、噪音、揚(yáng)塵。

(5)城管部門。監(jiān)管事項：外圍管理，如圍擋、臨時建筑、渣土車等。

(6)交管部門。監(jiān)管事項：市政道路。

(7)審計部門。監(jiān)管事項：政府投資資金。

(8)發(fā)改委。監(jiān)管事項：房建項目可行性研究。

(9)規(guī)劃部門。監(jiān)管事項：審批房建項目方案。

(10)國土部門。監(jiān)管事項：房建項目土地預(yù)審意見。

2.1.2 第二個層面

指建設(shè)單位對參與工程建設(shè)的勘察設(shè)計單位、代建單位、項目管理單位、監(jiān)理單位、咨詢單位等市場主體的管理。包括各單位是否履行了各自的義務(wù)以及履行情況。

2.1.3 第三個層面

指項目層面管理，包括施工單位、專業(yè)分包單位等對工程項目質(zhì)量、安全、進(jìn)度等進(jìn)行的監(jiān)督和控制；設(shè)備供貨單位和設(shè)備安裝單位需要確保工程設(shè)備的及時供應(yīng)和正常投入使用。

2.2 工程監(jiān)管信息傳遞效率內(nèi)涵

信息傳遞活動是工程監(jiān)管存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，不僅能提高信息主體業(yè)務(wù)運(yùn)作的效率，也能推動信息主體之間相互學(xué)習(xí)[9]，發(fā)揮“信息杠桿”的作用，不斷獲取外部信息資源[10]。信息傳遞對于信息主體之間的協(xié)同合作具有重要的支持功能，但是如果丟掉了信息傳遞的效率，組織績效將無從保證，更難以提升[11]。效率是指單位時間內(nèi)完成的工作量，或有用功率對驅(qū)動功率的比值。不同的學(xué)科領(lǐng)域?qū)π实亩x不盡相同。如物理學(xué)中的熱效率，經(jīng)濟(jì)學(xué)中的資源配置效率等都有其自身獨(dú)特的定義方式。而管理學(xué)中將效率定義為在某段時間內(nèi)，組織的各種投入與產(chǎn)出之間的比率關(guān)系[12]。Edmund[13]曾經(jīng)指出高水平的信息傳遞要具有準(zhǔn)確、及時以及合適的格式等三個特點(diǎn)：準(zhǔn)確是建立信任的關(guān)鍵；及時是保證價值的條件；采用合適的格式方便對方的接受和理解，對于良好形象的建立以及信任關(guān)系的保持具有重要幫助。

綜上所述，工程監(jiān)管信息傳遞效率等于工程監(jiān)管各級部門間信息傳遞活動的投入與產(chǎn)出之比，體現(xiàn)在質(zhì)量和時效兩個方面。質(zhì)量和時效可以相互影響，質(zhì)量的提高意味著需要投入更多的時效。但時效投入過多并不一定利于工程監(jiān)管信息的傳遞，因為 “效率”這個詞還存在投入產(chǎn)出比的概念，若投入與產(chǎn)出之間達(dá)不到平衡遞增的狀態(tài)，則投入過多反而可能不利于效率的提高。

工程監(jiān)管信息傳遞效率的度量指標(biāo)及內(nèi)涵如表1所示。

表1 工程監(jiān)管信息傳遞效率的內(nèi)涵

3 信息傳遞效率衡量模型

基于上述分析，參照文獻(xiàn)[14]，構(gòu)建工程監(jiān)管信息傳遞效率度量模型，從質(zhì)量和時效兩方面對信息傳遞效率進(jìn)行度量。

3.1 模型假設(shè)

模型參數(shù)假設(shè)及其含義如表2所示?？紤]到效率的復(fù)雜性，本研究僅從質(zhì)量和時效兩個比較容易進(jìn)行比較的方面來衡量。由于部門聯(lián)系的幅度和長度均會影響到信息傳遞的質(zhì)量和時效，因此本研究從這一方面著手，而不考慮其他因素的影響。

表2 模型參數(shù)及含義

3.2 信息傳遞質(zhì)量

信息傳遞質(zhì)量反映信息在各級政府監(jiān)管部門之間傳遞的準(zhǔn)確性和真實性。質(zhì)量熵可以表示信息傳遞不確定性的大小。因此信息傳遞質(zhì)量的計算公式為：

Q1=1-R1/R1m

(1)

(2)

(3)

(4)

3.3 信息傳遞時效

信息傳遞時效反映了各級政府監(jiān)管部門之間得到信息反饋的迅速程度。時效熵可以表示及時收到對應(yīng)反饋信息的不確定性大小。因此信息傳遞時效的計算公式為：

Q2=R2/R2m

(5)

(6)

(7)

(8)

4 案例分析

根據(jù)我國現(xiàn)行的工程政府監(jiān)管體制，由于建設(shè)工程質(zhì)量、投資、安全、進(jìn)度、環(huán)保等分別由不同的政府部門實施監(jiān)管，因此，本文以第一個層面的監(jiān)管信息傳遞效率為主要研究對象，即對建設(shè)工程參與單位及工程實體進(jìn)行相關(guān)監(jiān)管的政府及政府有關(guān)部門進(jìn)行分析。

4.1 傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制

將工程建設(shè)政府相關(guān)部門劃分為國家、省、市、縣四級，建立傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)模式下的監(jiān)管信息傳遞機(jī)制。在傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制中，信息僅能在直屬的上下級之間傳遞，不能越級或在相同級內(nèi)各部門之間進(jìn)行傳遞。其中，節(jié)點(diǎn)代表負(fù)責(zé)工程監(jiān)管的各級政府部門，兩個節(jié)點(diǎn)間的連線代表這兩個單位之間可以進(jìn)行信息傳遞。傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制符合當(dāng)前政府部門相互割據(jù)，溝通困難等現(xiàn)實背景。傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制

4.2 基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制

在基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制中，BIM技術(shù)的應(yīng)用為信息共享提供了統(tǒng)一平臺和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并貫穿于工程全生命周期各階段，因此，工程監(jiān)管部門可以基于統(tǒng)一的交互平臺實現(xiàn)對工程建設(shè)的監(jiān)管。在該機(jī)制下，與工程建設(shè)相關(guān)的監(jiān)管信息都集成到建筑信息模型數(shù)據(jù)庫中，通過共享數(shù)據(jù)庫中工程決策、建設(shè)、運(yùn)行等全生命周期內(nèi)的所有信息，實現(xiàn)各級工程監(jiān)管部門共享信息。因此，工程監(jiān)管信息的共享不再局限于鏈?zhǔn)降南噜彸蓡T之間，任何成員都可以通過BIM平臺和其他節(jié)點(diǎn)交換信息。根據(jù)BIM應(yīng)用后的監(jiān)管信息傳遞方式，基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制如圖2所示。

圖2 基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制

4.3 結(jié)果對比分析

4.3.1 信息傳遞質(zhì)量比較

根據(jù)“點(diǎn)對點(diǎn)”和基于BIM兩種模式下的工程監(jiān)管信息傳遞機(jī)制，分別計算其質(zhì)量微觀態(tài)數(shù)量、總質(zhì)量熵和最大質(zhì)量熵，進(jìn)而求得兩者的信息傳遞質(zhì)量，計算結(jié)果見表3。

由表3可知，基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制下的信息傳遞質(zhì)量高于傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制下的信息傳遞質(zhì)量。傳統(tǒng)模式下的信息傳遞質(zhì)量為0.1186，應(yīng)用BIM技術(shù)后的信息傳遞質(zhì)量則為0.4980，說明BIM技術(shù)的應(yīng)用為監(jiān)管信息共享提供了統(tǒng)一的交互平臺，減少了信息在傳遞過程中的流失，在一定程度上提高了信息傳遞質(zhì)量，進(jìn)而提升了319.9%的信息傳遞效率。

表3 信息傳遞質(zhì)量

4.3.2 信息傳遞時效比較

根據(jù)兩種模式下的監(jiān)管信息傳遞機(jī)制圖，分別計算其時效微觀態(tài)數(shù)量、總時效熵和最大時效熵，進(jìn)而求得兩者的信息傳遞時效，見表4。

表4 信息傳遞時效

由表4可知，基于BIM的協(xié)調(diào)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制下的信息傳遞時效略高于傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)管信息傳遞機(jī)制下的信息傳遞時效。傳統(tǒng)模式下的信息傳遞時效為0.6585，應(yīng)用BIM技術(shù)后的信息傳遞時效增至0.6726，由此導(dǎo)致信息傳遞效率增長了2.1%。由于BIM技術(shù)在工程監(jiān)管領(lǐng)域的應(yīng)用，各類監(jiān)管信息可以在一個統(tǒng)一的交互平臺進(jìn)行共享，需要對工程建設(shè)進(jìn)行監(jiān)管的相關(guān)部門可以隨時在該平臺上獲取它所需要的相關(guān)監(jiān)管信息，因此，工程監(jiān)管信息的傳遞更加及時。

4.3.3 信息傳遞質(zhì)量與時效解釋

通過上述分析可知，BIM技術(shù)應(yīng)用對工程監(jiān)管信息傳遞質(zhì)量的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其對工程監(jiān)管信息傳遞時效的影響。從信息傳遞質(zhì)量角度來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用為政府工程監(jiān)管構(gòu)建了交互平臺，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和信息錄入標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上有利于減少信息在傳遞過程中的流失，因而信息傳遞質(zhì)量大大提高。然而對信息傳遞時效而言，盡管信息技術(shù)的應(yīng)用使監(jiān)管信息的傳遞效率有所提高，但是監(jiān)管人員對BIM等軟件的熟悉程度和使用頻率都會對信息傳遞時效產(chǎn)生影響。如果政府監(jiān)管人員對BIM軟件的應(yīng)用尚未充分了解或不及時查看和反饋信息，那么信息傳遞效率也不會大幅提高。

5 結(jié) 論

(1)本文在梳理工程監(jiān)管信息傳遞效率內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，通過對兩種不同工程監(jiān)管模式下信息傳遞效率的比較，驗證了BIM技術(shù)的應(yīng)用有益于信息傳遞效率的提高。本文從質(zhì)量和時效兩個方面進(jìn)行對比分析，計算得出BIM技術(shù)的應(yīng)用使工程監(jiān)管信息傳遞質(zhì)量提高了319.9%，信息傳遞時效提高了2.1%，兩者共同作用引起了信息傳遞效率的增加。

(2)鑒于BIM技術(shù)應(yīng)用有利于提高工程監(jiān)管方面的信息傳遞效率，國家應(yīng)大力推廣BIM技術(shù)在工程監(jiān)管領(lǐng)域的應(yīng)用。因此本文提出提高信息傳遞效率的對策建議，包括構(gòu)建工程政府監(jiān)管信息統(tǒng)一平臺、構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、定期組織監(jiān)管人員學(xué)習(xí)BIM技術(shù)、要求監(jiān)管人員使用BIM進(jìn)行監(jiān)管等，從而加強(qiáng)工程監(jiān)管信息傳遞的效率，解決低效傳遞的障礙。

由于相關(guān)理論的限制，本文在比較信息傳遞效率時沒有考慮到信息傳遞成本的因素，并且在研究信息傳遞質(zhì)量和時效時僅從連接長度的角度考慮，忽視了其他因素的影響，這是本文研究的不足和局限，也是未來需要進(jìn)一步探索的方向。