基于层次分析法的BIM内容库网站评价研究

鲁 丹， 张金月

(天津大学管理与经济学部，天津 300072)

基于层次分析法的BIM内容库网站评价研究

鲁 丹， 张金月

(天津大学管理与经济学部，天津 300072)

随着计算机信息技术在建筑行业的应用不断普及，建筑信息模型(BIM)已经成为建筑行业先进且实用的技术，在工程建设领域发挥着重要的作用。BIM内容库是用来对建筑信息模型中的构件进行存储和管理的数据系统，是为构建工程设施的BIM模型提供最底层的构件资源支撑。国内外现有的BIM内容库普遍存在构件组织混乱、资源利用率低下的问题，学术界对BIM内容库的组织和利用的相关研究也很匮乏。通过对BIM内容库相关网站进行了调查，运用层次分析法对BIM内容库网站进行评价研究，建立BIM内容库网站的评价标准，寻找出最优的BIM内容库组织结构，为BIM内容库网站建设提供理论基础和应用指导。

建筑信息模型；BIM内容库；网站评价；层次分析法

上世纪 70年代，Eastman等[1]提出了对建筑物进行智能模拟的计算机系统，称之为“building descriptionSystem”。建筑信息模型(building informationModeling，BIM)就是一种包含数据丰富、面向对象、具有智能化和参数化的建筑设施数字化模拟系统[2]，其使用具有真实意义的建筑构件对工程设施建模，而这些建筑构件通过标准的“内容库(content libraries)”进行管理。

BIM内容库是一个展示BIM技术、服务用户并为联系设备和构件制造商提供支持的平台，是用来对建筑信息模型中构件的数字模型进行存储和管理的数据系统。合理应用BIM内容库，可以提高设计效率，避免设计错误，减少误差，使设计更加便捷，数据更加准确。由于目前被广泛应用的BIM建模软件所自带的内容库资源有限，且一些内容库中的构件不完全符合我国建筑设计的要求，因此，建立服务中国建筑业的BIM内容库是非常必要的。

随着互联网技术的发展，人们使用和提供的信息越来越多，这导致了信息资源急剧膨胀，且呈现无序的状态。提供相同信息或相似主题信息的网站数量不断增多，网站在效果和质量上也千差万别[3]。虽然利用网上的搜索引擎可以对用户所需的信息进行定向地检索，但呈现出来的搜索结果也是成千上万，从中找出有价值的真实信息犹如大海捞针。为了使用户找到最好的网站，获得最有价值的、真实的信息，同时使网站的经营者知道网站的优缺点，必须建立一套有效的网站评价体系，方便用户在大量的网上信息中甄选出有用的信息，同时网站评价可以指导网络工程师开发出更具有应用价值和使用便捷的网站，从而节省网络空间。

BIM内容库网站是为BIM建模人员提供建筑模型构件的平台。所有与构件相关的信息都是BIM 内容库网站应该包含的内容，用户可以通过访问、搜索和查询来浏览构件的信息。BIM 内容库网站的质量直接决定了服务用户的质量和用户的数量，同时BIM内容库网站的评价标准为建立内容库网站提供理论的依据和标准。因此，一个客观科学的网站评价标准对于BIM内容库网站的发展具有十分重要的意义。

1 文献研究

1.1 BIM内容库研究

国外方面，Eastman等[1]提出BIM内容库要为常用的BIM工具提供构件，如为Revit软件提供.rvt和.rfa格式的族文件。Sebastian[4]提出BIM内容库应当采用开放式的、标准的内容定义和数据结构，可以有效地提高设计效率，使BIM技术的影响更加广泛、持久。Weygant[5]介绍了BIM内容库中构件模型的创建标准和属性等。Arayici等[6]提出内容库的建立将减少BIM技术建模过程中存的重复工作，提高建筑师的建模效率[1]。

国内的学者在BIM内容库上的研究还较少。李伟伟等[7]提出了设计企业BIM构件库建设方法，详细阐述了每一个建设步骤的关键技术，并给出企业BIM构件库的建设实例。其他学者针对古建筑 BIM内容库做了一些研究和尝试。唐三元[8]对明清古建筑构件库进行了总体设计，确定了该构件库的功能目标并设计其框架结构及层次结构。狄雅静和吴葱[9]重点研究了 BIM软件专业化开发中石头建筑的族库分类、构件属性设置以及模型阶段化设计的问题，探索了专业族库开发的理论和方法。

目前，国内外学者对BIM内容库的研究仍处于起步阶段，并且大多数学者只在研究中提及建立BIM内容库的重要性及紧迫性，或针对某一专业构件的BIM内容库进行研究，但对于如何建立BIM内容库，以及BIM内容库的组织结构等没有更进一步的研究。

1.2 网站评价研究

国内外学者对于网站评价的研究已经很成熟了。评价对象包括图书馆网站、政府网站等15个类别的网站，评价方法有定性方法、定量方法和综合评价法。国外参与网站评价研究的既有学术机构、高校研究者，也有商业网站。Dragulanescu[10]设置了 8项指标评价网站质量，包括准确性、权威性、互动性等。Abd El-Aleem等[11]采用定量的方法从主页响应时间、网站总页面数、外部网站链接数量等 8项指标评价电子商务网站的效率。Loiacono等[12]使用网站质量评价工具WebQual对网站的可用性、信息质量和用户的互动性等方面进行评价。

国内学者更注重对网站评价原则的研究，除此之外对评价方法和指标体系的研究也较多。陆宝益[13]运用层次分析法对网络资源进行评价，并提出了一套包含14项指标的评价体系。陈雅和郑建明[14]从网站的信息内容、网站概况、网页设计等 5个主要方面建立评价指标，并结合其他定性分析对网站进行评价。王知津[15]以链接分析为核心，选用了网页数、总链接数、网络影响因子等5个指标对网站进行评价。

国内外学者对网站评价的研究已经取得了相应的成绩，促进了网站评价实践的发展。但仍存在一些问题，如评价对象的局限性，缺少对内容库网站、餐饮类网站的评价；评价指标不全面，只能反映网站某方面的情况，不能对网站整体进行全面评价；评价方法不完善，定性方法较为成熟，但主观性较强，而定量方法比较客观，但成熟度低，所以定性方法和定量方法结合使用是网站评价方法的重要研究方向。

2 层次分析法

2.1 层次分析法基本思想

层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是美国运筹学家匹兹堡大学Saaty[16]教授在20世纪70年代初提出的多目标决策分析方法。这种方法利用人的分析判断能力将定性分析与定量分析相结合，解决结构复杂、影响因素较多、且定性与定量因素同时存在的决策问题。

2.2 层次分析法的基本步骤

(1) 建立层次结构模型。首先根据研究内容和个人判断分析有哪几个因素对决策目标产生了影响，这几个影响因素就是评价准则，然后找到影响每个评价准则的指标，以及评价准则和指标之间的相互作用，以便逐渐向下分解，最后形成自上而下的层次结构[17]。

(2) 构建判断矩阵。判断矩阵是从第k+1层的各指标对第 k层中某一准则影响的相对重要性进行两两比较，专家运用Saaty[16]提出的“1-9标度方法”(见表1)，给出指标两两比较的相对重要性判断值，全部指标经过两两比较后，形成一个A=(aij)n×n的判断矩阵。

表1 1–9的比例标度

(3) 层次单排序及一致性检验。层次单排序是在判断矩阵 A的基础上，计算该层所有指标对上一层某一个评价准则的重要性权重。由于在进行两两比较打分过程中会受到主观判断的影响，使判断很难满足完全一致，为了保证得到的结论合理，需要对其进行一致性检验。首先计算一致性指标(n为判断矩阵的阶数)。然后将 C.I.与随机一致性指标 R.I. (见表2)进行比较，计算一致性比率当 C.R. <0.1时，则认为该判断矩阵具有满意的一致性，否则就需调整判断矩阵，直到通过一致性检验为止[18]。

表2 判断矩阵所对应的R.I.

(4) 层次总排序及一致性检验。计算评价指标体系中各个层次指标对最高层总目标的相对重要性的权重系数，检验一致性并进行层次总排序。

3 BIM内容库网站评价指标的构建

3.1 BIM内容库相关网站评价标准分析

BIM 内容库是集文本信息与模型信息于一体的建筑信息平台，该平台内的BIM构件有免费使用的常规构件也有需要付费的专业化、个性化构件，因此在建设BIM内容库时不仅要考虑基本的信息传递和共享，还要考虑信息产品的交易。在研究BIM内容库网站评价的过程中，由于国内外BIM 内容库网站数量较少，成立时间较晚，缺乏对BIM内容库网站的评价。因此参考了提供文本信息的图书馆网站评价、提供服务的政府网站评价以及提供产品交易平台的电子商务网站评价研究。

3.1.1 图书馆网站评价标准分析

随着网络技术的发展，图书馆已经从建筑实体发展到图书馆网站，加快了信息的交流和传播。图书馆网站包含大量的信息和数据，用户量庞大，类型多样。对图书馆网站评价的研究可以为 BIM内容库网站评价研究提供参考。按照图书馆网站评价时所采用的评价方法，可以划分为定性方法、定量方法和综合方法3类[19](见表3)。

3.1.2 政府网站评价标准分析

政府网站是电子政务的基础和电子政务发展程度的主要标志。政府网站评价研究的目的是通过评价指标体系来判断政府网站在设计、内容和服务等方面是否满足百姓的需求，符合大众的预期。通过网站评价找出政府网站建设存在的不足，提出必要的改进意见(见表4)。

表3 图书馆网站评价体系

表4 政府网站评价体系

3.1.3 电子商务网站评价标准分析信息技术的发展带来了电子商务，越来越多的企业加入到电商平台中来。电子商务网站的建设直接影响着企业的品牌和效益，因此，电子商务网站的评价也逐渐受到国内外学者的重视。但由于电子商务网站评价的主体和对象不同，评价的目的和标准也不同，最终导致的评价指标各不相同(见表5)。

3.2 BIM内容库网站评价指标体系构建

3.2.1 BIM内容库网站评价层次结构模型

通过对图书馆网站、政府网站和电子商务网站评价指标的研究，结合国内外现有 BIM 内容库网站的结构和功能，同时考虑 BIM 内容库网站用户的需求，本文研究构建了BIM内容库网站评价指标体系。经过综合整理，选择了5个一级指标，22个二级指标，建立如表6所示的层次结构模型。

表5 电子商务网站评价体系

表6 BIM内容库网站评价层次结构

3.2.2 判断矩阵的建立和权重的计算

构造判断矩阵是 BIM 内容库网站评价的关键。由于评价中各指标的重要性不同，需要确定其权重。通过层次分析法的尺度理论，使用Saaty[16]的“1-9标度法”，对每一个因素进行两两比较，确定不同指标之间的比例尺度。以BIM内容库网站(A)和准则层(B)为例，通过专家咨询和用户调查构造了一个判断矩阵，如下所示：

通过计算得到每一个指标的权重为 0.313, 0.170, 0.315, 0.116 和0.085。

3.2.3 一致性检验

通过计算，判断矩阵 A的最大特征向值λmax=5.137，CI=(5.137–5)/4=0.034，CR=0.034/1.12= 0.031<0.1，通过一致性检验，权重分布是合理的。

用同样的方式，计算判断矩阵B1-C，B2-C，B3-C，B4-C，B5-C的特征值、特征向量和一致性检验，结果如表7~11所示。

表7 B1-C 判断矩阵

表8 B2-C判断矩阵

表9 B3-C判断矩阵

表10 B4-C判断矩阵

表11 B5-C判断矩阵

3.2.4 层次总排序和一致性检验

层次总排序是计算指标层的所有指标对于最高层目标的相对重要性的排序权重值。每一个判断矩阵的特征向量分别乘以目标层判断矩阵中相应因素的特征向量，得到各个指标的总排序权重值(表12)。层次总排序的一致性检验结果如下：

表12 层次总排序权值计算表

根据目标层(A)—准则层(B)排序的结果，网站内容和网站功能的得分较高，其权重分别为0.313和0.315。从层次总排序的结果来看，网站内容中的丰富性和权威性，以及网站功能中的网站链接是得分最高的 3个指标，分别是 0.110，0.099，0.149。其次是网站内容的特殊性，网站设计中的页面设计和信息组织3个指标，也是BIM内容库网站评价很重要的指标。在所有指标中电子出版物的权重最小，即对 BIM 内容库网站评价影响最小。

4 BIM内容库网站评价标准验证

在建立了BIM内容库网站评价指标体系后，根据体系的具体内容和要求对所选的4个BIM内容库网站的定性和定量指标进行评分。各BIM内容库网站间的定性指标通过比较语气(一般、略为、较为、明显、十分、非常)进行比较，先排列出定性指标的优劣顺序，然后进行打分，各指标的最高分为10分，最低分为0分(即无此指标的功能)。在这个评分过程中，为了排除人为因素的影响，请多位专家独立为BIM内容库网站评分。将专家评分结果进行统计平均，得到各定性指标的最终得分。定量指标可以通过相应的计算方法进行计算，然后转换为 10分制，得出各定量指标的得分。表13为4个BIM内容库网站中各指标的得分。

将4个BIM内容库网站的各指标评分与权重值相乘，最后将所有指标的得分相加，得到各BIM内容库网站的最终得分。经计算得各BIM内容库网站的得分为：

PBCL1=8.089，PBCL2=7.309

PBCL3=6.797，PBCL4=6.215

BIM内容库网站BCL1得分最高，所以它是4个BIM内容库网站中较好的网站。将评分排名与通过专家访谈及用户调研后得到的感性评价相比较，结论是BIM内容库网站评价模型的应用结果准确的反映了用户的感性评价，所以该评价模型是有效的。

5 结 论

(1) 目前学者对BIM的内容库的研究还很少，对其评价指标体系的研究还不成熟。对于BIM的内容库网站评价指标体系的研究，不能一蹴而就，而是需要不断的发展和完善。本文从不同视角建立了一套综合性的、全面的评价指标体系，并以4个BIM内容库网站为例，使用该套体系进行了打分评价。

表13 BIM内容库网站评价体系表

(2) 本文利用层次分析法建立了 BIM 内容库评价体系，通过确定各指标的权重，来实现对BIM内容库网站科学合理的定性和定量评价。 AHP作为科学的决策分析方法，在BIM内容网站的评价中具有一定的客观性和合理性，但所选择的指标和指标权重之间的比较是由人们决定的，这是评价过程中的主观因素。今后还需要在实际评价工作，逐步完善评价体系，并利用不同的决策分析方法，使BIM内容库网站评价体系更加科学合理。

(3) 本文提出的 BIM 内容库网站评价体系，操作简单，可以通过计算机软件计算得出结果。然而，随着网络技术的不断发展，BIM 内容库网站评价系统和评价指标之间的相对重要性也应当不断地调整，以促进BIM内容库网站的科学管理。

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AHP-Based Evaluation of BIM Content Library Websites

Lu Dan, Zhang Jinyue
(College ofManagement and Economics, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

With the increasing application of information and computer technology in the construction industry, building informationModeling (BIM) has become not only advanced but also practical technology, which plays an important role in construction industry. BIM content libraries (BIMCLs) is a dataSystem used for the building componentStorage andManagement in the building informationModeling, which provide information-rich building components to create digital representation of building facilities. However, there is notMuch research in developing andStructuring a BIMCL. This research investigated popular BIM content libraries, and established the evaluationStandard of organizationStructure for BIMCL websites based on analytic hierarchy process (AHP). The outcome of this research will provides BIMCL website developers with theoretical foundation and practical application guidelines.

building informationModel; BIM content library; website evaluation; analytic hierarchy process

C 931.6

A

2095-302X(2015)02-0298-08

2014-11-12；定稿日期：2015-01-06

国家自然科学基金资助项目(NSFC71272147)

鲁 丹(1989–)，女，吉林延边人，硕士研究生。主要研究方向为建筑信息模型(BIM)技术、BIM内容库。E-mail：ludan19891019@163.com

张金月(1972–)，男，天津人，副教授，博士。主要研究方向为建筑信息模型(BIM)技术、建筑行业知识管理、绿色建筑和可持续建设、工程项目信息流管理、建筑业电子商务和电子政务。E-mail：jinyuezhang@tju.edu.cn