BIM技术的应用障碍及对策分析

张连营， 李彦伟，2， 高 源

(1. 天津大学 管理与经济学部， 天津 300072； 2. 河北省石家庄市交通运输局， 河北 石家庄 050051)

随着建筑工程规模的不断扩大，附加在工程项目上的信息量也越来越大。如何在工程项目中有效的运用信息技术，快速处理与工程项目相关的各种信息，合理安排工期、控制成本，尽量消除由于规划和设计不当造成的工程损失和工期延误，实现整个建筑工程周期乃至整个建筑物生命周期中的全面信息管理已成为我国建筑行业亟需考虑的问题。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术的出现和应用为实现这些目标提供了可能[1]。为进一步加强建筑企业信息化建设，不断提高信息技术应用水平，我国住房和城乡建设部2011年印发的《2011～2015年建筑业信息化发展纲要》中提出要高度重视信息化对建筑业发展的推动作用，在“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快BIM、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业[2]。

但纵观我国目前的建筑业的信息化发展，虽然BIM技术在我国建筑领域里得到了一定的发展和推广，但其推广程度还远远不够。其原因在于从西方国家发展起来的 BIM 技术与我国建筑业体制不能很好的融合，只有通过研究BIM技术在我国发展所面临的障碍因素并提出相应对策，才能更好的推进BIM技术在我国的本土化发展，为我国建筑业带来一场空前的现代化信息技术革命。基于此，本文对BIM技术在我国推行和发展的现有障碍进行了调查研究并提出了解决措施。

1 BIM的概念和研究现状

在过去的20年中，CAD(Computer Aided Design)技术的普及和推广使我国建筑业经历了第一次革命，将图纸转变成了二维数据，而BIM给我国建筑工程业带来了第二次革命，将二维图纸转换到三维、四维设计和建造。BIM的概念最初是由美国Autodesk公司于2002年首次提出，将BIM定义为：建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的可计算数字信息。国际标准组织设施信息委员会(Facilities Information Council)将BIM定义为：在开放的工业标准下对设施的物流和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以便更好地实现项目的价值[3]。AIA对BIM的解释是：一个与项目信息数据库相关联的数字化三维模型，是用以支持IPD(Integrated Project Delivery)的强大工具。建筑信息模型和数据库能够应用到工程项目的整个周期中：可以管理工程竣工后的项目设施[4]，支持工程项目的设计、采购、制造和施工活动，用于工程项目竣工后的运营和维护[5]。此外，BIM可以将项目的所有方面融合到一个独立的虚拟模型中，与原有的传统模式相比，允许所有的设计团队成员更为有效、准确的协同工作，同时团队成员可以根据项目的规格和设计变更要求持续不断的修正和调整模型内容，以确保模型的精确性[6]。BIM不仅仅局限于三维几何空间，而是对空间内所有的几何体描述了其几何性质，并还对每个几何形体的属性进行了描述。具体来说，BIM不仅是一个应用软件，而是一个建筑设计与建筑文档数字信息化的过程，是一种新的实践方式，通过新的政策、新的合同模式和参与方之间新的关系构建，改善工作流程和项目交付过程[7]，促进各方更为有效的合作，改善了以往利益相关方对立的情况[1]。

BIM技术支持项目综合交付(IPD)的观念[8]。基于BIM技术产生的IPD模式构建了从设计到运营的高度协作流程，通过各参与方的协同工作，能够创建协调一致的数字设计信息与文档，利用BIM进行可视化仿真、模拟和性能分析，可以促进团队成员的目标一致性，提高项目绩效。此外，国外许多学者将BIM与精益建造的思想相结合，改变了原有建筑行业的粗放型模式，实现建筑产品的精益化生产。Rafael等人通过研究精益建造和BIM之间潜在协同关系，发现通过二者的配合使用可以促进工程过程，对建筑行业产生积极的影响[9]。

2 BIM在我国推行的障碍分析

通过BIM技术地不断发展，BIM技术在欧美已经形成了一个集软件开发、投产使用以及推广的良性产业链，其在建筑行业里的应用也较为成熟。而随着经济全球化的不断扩大，我国建筑行业也面临着更为严峻的竞争形势，现有的2D和3D模型已经不能满足工程项目日趋加剧的复杂性、不断提高的产品质量要求和可持续建筑的要求对现有的技术手段提出了更高的要求以及严格的工期和造价控制，这些都为BIM进入中国建筑市场提供了需求。但BIM在我国的规模化推进却依旧艰难，与国外先进水平差距有不断扩大的趋势。鉴于此，本文基于以往的BIM研究文献[12～16]，分析研究了BIM技术在发展过程中所面临的障碍，提出了BIM在中国推行和发展所面临的障碍，如表1所示。

问卷主要通过网络发放和现场发放两种方式进行，主要发放对象是国内工程项目团队。其中通过网络发放50份，在山东济南某施工单位现场发放40份，在北京BIM某咨询与培训单位方法15份，在广州某软件开发公司发放15份，在深圳某设计单位发放30份。通过对回收的问卷进行筛选，收回的有效调查问卷为100份。其中，调查人群所属行业的具体统计情况如图1所示。其中，46%的调查人群有3年以下的工程从业经历，37%的人有3～5年的工程从业经历，调查对象的

表1 BIM在中国推行和发展所面临的障碍

从业经历的统计如图2所示。65%的调查人群对BIM比较了解，35%的调查人群对BIM非常了解。100%的调查对象都直接接触或参与过BIM项目。由此可以看出，我们选取的调查对象都是有着BIM工程经验的，其对调查问卷的作答是基于一定的背景知识的，其调查结果是有着借鉴意义的。

图1 调查对象所属行业统计

图2 调查对象从业年限统计

通过对调查数据进行多元统计分析，经Bartlett检验表明，bartlett值=2011.127，P<0.0001,即影响因素的相关矩阵不是一个单位矩阵，可以进行因子分析。经Kaiser-Meyer-Olkin分析看出，KMO度量值=0.805，逼近于1，说明因子分析的效果好，其结果可以被接受。进而，我们对所得数据进行因子分析，从表2可以看出原有的35个影响因子可以归纳为六个主成份，由表可以看出这六个主成份累计可以解释所有影响因子的55.708%。各主成份所包含的主要因子的贡献程度如图3所示。

图3 各主成份所包含的主要因子的贡献程度

成份解释的总方差初始特征值合计累积(%)旋转平方和载入合计累积(%)110.94131.2604.32212.34922.94039.6603.67122.83832.66647.2783.27532.19542.10753.2983.03840.87451.61257.9032.66748.49561.26561.5172.52555.708

由分析结论得出，BIM在中国推行的主要障碍可以归纳为技术因素、行业因素、法律因素、人员态度因素、组织规划因素和经济因素。其中技术因素和行业因素的影响最为重大，法律因素和人员态度因素次之，组织规划因素和经济因素影响很小。鉴于此，我们针对BIM在中国发展的技术因素、行业因素、法律因素和人员态度因素等主要障碍提出了一些相应对策。

3 对策分析

BIM技术在我国发展和推行的过程中还存在很多困难，针对上文研究得出的障碍分析，我们提出相应的对策，为BIM技术在我国推行创造良好的条件，逐步实现BIM技术在我国的本土化，实现我国建筑产业的信息化。

3.1 BIM多方面创新，推动BIM技术的发展

(1)在项目流程中实现精益建造思想与BIM技术的融合。运用BIM技术的最终目的在于做到把项目全过程管理所需的数据管理起来，以便可以随时快速、正确获取支撑项目管理所需的基础数据，实现建筑项目的精细化管理，解决利用BIM的技术性问题。其中的关键问题就在于如何正确、完整的收集项目数据，再通过BIM进行数据管理和构建数据库。而PDCA循环作为精益问题分析、解决和持续改进的核心，可以通过计划-执行-检查-行动这种循环过程对项目各阶段的数据和信息进行不断的收集和反馈，不断完善BIM数据库中的项目信息。

(2)对现有的专业BIM软件进行改进和本土化。通过组织各大高校和软件研究机构对现有的专业BIM软件进行改良，加快实现现有BIM软件与本土传统施工图和其他非结构化数据的有效整合， 最终实现BIM软件良好的适用性与导入性能是在我国全面推广BIM实施的关键。通过实现BIM软件的本土化，有效整合构建建筑模型所需的各种信息，实现BIM技术在工程项目各阶段的不同的功能。最终将BIM技术运用于工程项目全生命周期中，发挥其最大功能，使BIM广泛应用于我国建筑行业中。

(3)推动我国建筑信息软件的开发。在欧美国家中，基于BIM技术的软件已经比较成熟，多数软件已经进入我国市场，但仅仅依靠它们是不够的，因为目前这些软件还不能很好地满足我国设计规范的要求。因此，应在国家规划中提出基于BIM的应用软件的研究课题，在产业政策中体现出对发展基于BIM技术的重视，推动我国建筑软件的技术发展。在国家规划中推出有利的政策鼓励更多的软件开发商参与到BIM应用软件开发中去，并为此颁布数据标准，以保证应用软件的数据互通。还有必要与科研院所和大专院校合作，共同解决BIM技术应用的瓶颈问题，更好地提高BIM技术的应用水平。

3.2 政府制定BIM相关标准，推动BIM行业的发展

我国政府可以主要通过两方面起到对BIM的推动作用，首先在制定BIM标准时纳入一些以模型为支撑的量化结果作为基础条款。这些对于定义、衡量和表达什么是可持续性设计以及如何实现能源高效利用至关重要。此外，我国政府应结合我国建筑业现有基础，逐步制定建设数据标准，提高信息技术应用的标准化水平，制定信息化标准规范体系与编码，制定信息技术应用与信息安全的管理制度。不仅可以实现建筑行业数据的公开化和透明化，更为BIM技术在我国建筑行业中的运用创造了极为有利的条件和环境。

3.3 发展综合交付模式，完善BIM技术的法律环境

在我国传统的项目管理模式中，设计和施工处于独立进行的运作状态，项目各参与方的集成化程度低，缺乏长期的合作关系、彼此之间的信任程度低，不能有效实现项目信息共享，不利于BIM技术的实施。为了有效推进BIM技术在我国建筑业中的运用，应对我国建筑业项目管理模式进行改革，逐步实现IPD模式的运用。

IPD模式是以BIM技术为基础的一种新的建设项目综合交付方法，通过BIM技术实现项目的信息共享及跨职能团队的高效协作，最大程度的促进了项目成员的整合以及BIM的应用，是对传统项目管理模式的变革。IPD模式的实施需要改变原有的各参与方相互独立的模式，通过新的合同条件实现各参与方的整合，实现团队一体化[18]。

项目各参与方可以在“关系型”合同范本，通过SPE(Single Purpose Entity)标准合同或IPD模式，签订关系契约(具体合同关系如图4所示)[17]。在SPE或IPD下，各方不再是独立的利益方，而是一个整体，在业主的领导下共同参与项目实施，通过采用IPD模式进行团队管理，利用BIM技术实施信息管理，利用PIM技术实施流程管理，从而实现项目利益最大化和团队利益的一致化。

图4 IPD模式组织结构

3.4 注重全面培养，提高BIM技术人员的专业素质

随着BIM技术在我国的应用规模逐步扩大，对于BIM人力资源的需求也在增加。为了更好的运用BIM技术，首先应从思想上转变参与BIM项目实施人员的思想观念，可以从设计人员入手，让其真正了解BIM的内涵。加强对相关项目人员的培训，消除项目人员对BIM技术的误解。 培训内容包括对BIM、协同设计等概念的理解、BIM软件的应用，还应包括工程项目管理等相关内容，同时应加强对项目人员的思想和心理疏导以消除其对新技术的抵触心理，加快项目人员的思维模式的转化，让其自身对知识更新的忧患意识成为促进其积极转型和不断学习的源动力。

建设行业主管部门应加大对BIM的宣传与引导，并积极支持相关协会或组织举办BIM技术的培训课程，鼓励建筑企业加大在BIM技术上的投入。由于BIM涉及了多学科领域的应用技术，在推行BIM的过程中，行业必须提倡相应的培训制度，根据不同用户的需求调整培训的方式、频率和针对性，避免参与培训人员产生任何消极情绪。

4 结 语

BIM技术是目前全世界建筑业最为关注的信息化技术，已经成为了全世界建筑业发展的主流方向，但在中国建筑业BIM技术的发展还相对比较缓慢。为了更好的促进BIM技术在中国的发展，我国应从相关标准的制定、管理模式的改革、BIM技术的创新以及专业人才的培训等多方面对BIM的发展加以支持，不断有针对性地解决BIM在我国发展所面临的一系列障碍因素，进而推进BIM技术在我国的广泛发展，加快我国建筑行业的信息化建设。

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