建筑施工企业BIM应用障碍因素研究——基于文献综述的方法

(苏州科技大学，苏州 215011)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)的概念最先由美国乔治亚技术学院(Georgia Tech College)建筑与计算机专业的查克·伊斯曼博士(Dr.Chuck Eastman)在1975年提出的，即：“建筑信息模型将一个建筑项目全生命周期中的所有信息集成在一起，包括几何模型信息、功能需求和组件性能。它是一种独立的建筑模型涵盖建筑项目全生命周期内的所有信息的技术，包括施工过程中产生的信息，如施工进度、施工过程、运营维护过程等方面的信息。”

BIM的核心是通过构建建筑工程的虚拟三维模型，利用数字技术为该模型提供一个完整的、使用的基础信息库。BIM技术对我国的建筑施工企业信息化发展具有很大的推动作用，但是，建筑施工企业在BIM推行中出现了诸多障碍及问题，导致BIM的普及程度还不够。深入分析BIM应用的现状和发展趋势，识别建筑施工企业BIM应用的关键障碍因素，对推动BIM在我国建筑业的广泛、深入应用具有重要研究意义。

2 BIM相关研究现状分析

2.1 高频关键词分析

基于中国知网、维普网、万方网等主要检索平台，以被引量、所载期刊、发表时间、影响因子等作为参考指标，收集整理出104篇与BIM主题相关、且质量高的文献。通过对其研究内容进行分类，将文献分为“BIM应用”、“BIM施工”以及“BIM应用障碍”三大类，对此三类论文的关键词整理分析如下。

2.1.1 BIM应用方面的关键词分析

关于“BIM应用”的文献共42篇，初步统计后获得了92个关键词。删除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM应用”等意思表达重复的关键词后，得出76个关键词并提取在不同文献中出现至少4次的高频关键词是“建筑业”、“应用现状及障碍”、“设计”、“施工过程”、“信息化”、“全生命周期”，如表1所示。

表1 BIM应用方面的高频关键词(频数≥4)

关键词频数关键词频数建筑业6施工过程5应用现状及障碍6信息化4设计5全生命周期4

统计发现，“建筑业”以及“应用现状及障碍”频数最大，可见BIM软件在我国建筑业的应用初见成效，特别是对于复杂项目，但同时也存在诸多问题[1]。“施工过程”以及“设计”较为高频，当前BIM主要应用于设计阶段和施工阶段，各研究文献主要围绕BIM在设计与施工阶段的应用内容与技术创新。相比BIM在设计阶段的应用，BIM应用在施工阶段起步较晚，但在国家各项政策推动下，BIM在施工阶段的应用逐渐推广，但在深度和广度上还是处于探索阶段[2]。例如，在周春波的《BIM技术在建筑施工中的应用研究》中就提到了BIM在施工过程中具有三维渲染，宣传展示、提升算量精度、精确计划、碰撞检测，减少返工的应用价值，这些都值得我们去深入研究，努力实现这些目标。

同时，“信息化”以及“全生命周期”的较高关注度也能显示出BIM的应用对实现建筑全生命期管理，促进建筑业全面信息化和现代化，具有巨大的应用价值和广阔的应用前景[3]。BIM应用在建筑工程的全生命周期就是在于它可以将各环节内容信息化并进行传递，而现阶段的建筑施工过程很难实现信息化，使其融入BIM应用的全生命周期中。

2.1.2 BIM施工应用方面的关键词分析

由于BIM在施工阶段的应用逐渐推广，但是应用还不够普及，所以整理出关于“BIM施工”的文献共29篇，初步统计后获得了62个关键词，删除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM施工”等意思表达重复的关键词后，得出46个关键词并提取在不同文献中出现至少4次的高频关键词是“信息化”、“应用状况及障碍”、“施工管理”、“实施方案”、“虚拟建造”、“4D管理”6个，如表2所示。

表2 BIM施工应用方面的高频关键词(频数≥4)

关键词频数关键词频数信息化8实施方案4应用状况及障碍7虚拟建造4施工管理64D管理4

在BIM施工应用方面的论文中，“信息化”成为了一个热点，传统的施工模式正在变革，施工阶段的信息化正在逐渐普及。其次，“应用状况及障碍”也说明BIM在施工方面的应用逐渐增多，改变了传统的施工模式之后就会存在较多障碍。“施工管理”、“4D管理”和“虚拟建造”表明，在施工阶段，BIM不仅是一种信息化的工具，而是一种能对建筑过程中的进度控制和管理等方面发挥着有效作用的模式。

2.1.3 BIM应用障碍方面的关键词分析

对前两类文献中共同关注较高的“应用现状及障碍”，整理出关于“BIM应用障碍”的文献共33篇，初步统计后获得了60个关键词，删除“BIM”、“建筑信息模型”、“BIM应用障碍”等意思表达重复的关键词后得出47个关键词，并提取了在不同文献中出现至少5次的高频关键词是“障碍因素”、“应用现状”、“设计”、“措施对策”4个，如表3所示。

表3 BIM应用障碍方面的高频关键词(频数≥5)

关键词频数关键词频数障碍因素9设计6应用现状8措施对策6

统计发现，“障碍因素”频数最大，由于BIM还没有成熟的应用经验，在其应用的各个方面都会出现不同的障碍因素，所以障碍因素能否被正确全面的识别是解决BIM应用障碍的前提条件。“应用现状”的高频能表示考察地区应用现状是制定措施对策的背景信息，在识别障碍因素或者制定对策之前对于BIM的应用现状要有很好的了解和分析，这样的结果才是实用而有效的。于是，诸多文献对此提出了看法和对策。

2.2 BIM应用障碍因素分析

通过中国知网了解到自2010至2018年，关于BIM应用障碍的论文处于逐年增加的趋势，以被引量、所载期刊、发表时间、影响因子等作为参考指标，本文共筛选收集了有关BIM应用障碍的文献33篇。将收集的各类期刊论文基于崔欢欢(2017)归纳的BIM应用障碍因素分类，将建筑施工企业BIM应用障碍分为技术类、管理类、规则类、经济类和环境类，并根据专家的建议进行适当修改后对其余论文进行了障碍因素的统计，如表4所示，确定了软件兼容性差、专业间协作与统筹管理问题、国家政策支持不够、购买软件和硬件升级成本高与BIM 案例和实践经验较少等20个BIM应用障碍因素。

表4 BIM应用障碍因素的文献统计

障碍因素作用形式文献技术类软件兼容性差不同的BIM应用程序之间很难无缝交换数据[5,10,14,17,18,20,23,24,27,29]缺少国内BIM软件没有自主知识产权,容易“受制于人”[9,13,16,26,31]软件操作复杂学习使用困难,花费精力多时间长[7,23,29]国外软件本土化程度低国外BIM软件不能很好地适应国内现状[9,15,21,24,25,33]BIM认识不足无法很好地让BIM得到充分使用[7,11,14,23]管理类专业间协作与统筹管理问题无法使BIM在各参与方之间协同运作[1,7,8,14,15,19,23,30,32,34]基于BIM的工作流程未建立无法使BIM在项目全生命周期应用[8,19,28,30]BIM应用模式选择各参与方难以改变原有模式而选择BIM应用模式[1,20,23,24]习惯于传统思维难以适应BIM应用的新模式[6,7,10,13,15,20,21,27,31,34]规则类国家政策支持不够政府管理部门目前扶持政策不到位[6-8,12,25,28,35]缺乏国内BIM标准与指南BIM应用准则无法统一[1,6-9,12,14,16,18,20,24,27-30,32,34]缺乏BIM争议处理机制对施工中易出现的争议和索赔没有规定的法律[6,10,11,15,18,28]国内缺乏BIM标准合同示范文本无法从法律角度保护BIM技术的更新[13,15,33]经济类购买软件和硬件升级成本高在开始使用的阶段需要大量资金[5-8,12,19,20,23,26,28,34]BIM咨询费用高不能让BIM在工程中得到充分利用[19,31]BIM投资回报率不明显短期内无法看到使用BIM带来的收益[6,7,10,12,13,15,19,20,29]BIM人才成本高聘请足够的BIM人才需要一定的资金[5,11,23,25,27]环境类BIM案例和实践经验较少需要自己摸索BIM应用模式而花费的精力[5,24]BIM人才较少不能满足BIM广泛应用的需要[7,8,10,12,14,18,28,35]外部动力不足业主的经济支持不足以承担BIM在工程内的应用[8,11,12,21,24,26,28]

(1)技术类

技术类因素是指BIM软件的适用性和对BIM软件的在应用过程中的理解等方面[4]。国内BIM软件开发是基于各家软件公司独自开发的，软件兼容性差，同时BIM软件缺乏弹性[5]。因此BIM技术本土化程度比较低，不利于BIM在中国的推广应用。同时，现阶段国内的BIM软件还不够成熟，不同软件公司的BIM软件在应用过程中也不尽相同，而且BIM技术是贯穿于整个项目生命周期的一项技术，使BIM在各个协作单位之间应用存在困难[6]。BIM软件本身存在技术缺陷，企业不能很好地使用，互操作性差，软件过于复杂，不能同时跟踪进度和成本，缺少应用接口等[7]。由于现阶段的BIM软件本土化程度不足和兼容性差，施工企业不能很好地接受业主或设计方的意见，并理解进行实施。这是BIM不能很好地得到推广应用的根本问题。

(2)管理类

管理类因素指应用BIM技术所产生的业务和内外部组织沟通的问题[4]。BIM的数据共享非常重要，协作能力就是改善这一问题的关键。然而，团队合作的缺乏使项目各方在不同的应用程序和平台上重复输入数据，造成了资源、信息的浪费[8]。“王鹏飞”等人认为，缺乏有效的管理模式，导致执行过程中团队权利和责任不明确，沟通存在障碍，进而无法实现协同增效。然而，现有的业务流程限制了BIM的应用，企业的参与者甚至抵制流程改变[7]。由于BIM可以参与到项目的全生命周期，所以，施工企业需要对BIM有较好的理解从而制订有效的模式并与项目各参与方达成良好的合作，否则就是降低BIM应用的效率，使BIM在施工企业的应用推行不顺利。

(3)规则类

规则类因素指国家和行业为保证BIM技术的顺利应用而制定的政策标准、法律法规和标准体系[4]。国内尚无完整的BIM标准规范[9]，缺少标准是BIM应用和推广的一大阻碍。缺乏相关行业部门制定的BIM标准和指南，使得业主方、设计方、施工方无法确定各自法律责任界限[10]。在张建新的调查中，国内许多专家认为在我国建筑行业现有的组织和经营方式下，传统设计方法的弊端被业界和市场所容忍，加之行业对于BIM的法律责任界限不明确，导致建筑行业的设计企业大多安于传统设计的现状，不敢思变[11]。由于责任界限不明，施工企业使用BIM没有标准的合同示范文本需要考虑风险，也没有合适的标准规范来让施工企业遵守，从而BIM这样的新技术无法被施工企业广泛应用和发展。

(4)经济类

经济类因素是指使用BIM时产生的费用增加问题[4]。BIM实施需要昂贵的BIM软件支持，而且操作员需要花费大量时间进行软件操作培训[12]，员工自身也应该致力于新软件的学习当中，这必然会导致单位的短期经营效益下降[11]。“潘佳怡”等人对比了中外建筑业BIM发展的关键阻碍因素，发现在经济因素方面，中国更重视BIM带来的经济效应问题[13]。在施工企业中，管理者很难花费大量资金用于BIM软件购买和升级所需的费用以及员工培训的费用，同时花费这些资金而带来的经济效益短期内也不够明显，所以经济类障碍因素也是对于BIM在施工企业应用经济障碍因素中不可忽略的部分。

(5)环境类

环境类因素是指BIM应用过程中的外部影响因素[4]。现阶段在我国，对BIM有较强学习能力和丰富实践经验的设计师较少，而能够为工程技术人员进行培训指导的BIM专家少之又少[9]。同时，当项目参与者觉得高层的关注和支持不够时，他们会消极地使用它，甚至考虑到他们自己的表现和价值而放弃它。项目参与方的整体利益是不均衡的，参与方将从所代表的利益出发来权衡公平性，从而影响自身的BIM使用行为[7]。业主扮演着BIM应用的总组织者的角色，同时也是BIM实施的主要推动力[11]。由于BIM案例和实践经验较少，施工企业通过BIM来实施项目缺少参考从而使用困难，同时由于施工企业中能熟练运用BIM的人才较少，而能够为施工企业中技术人员进行指导的BIM专家更是缺少。所以，目前国内施工企业对BIM的应用还不够广泛，使得BIM应用的外部动力不足。

可以看出，我国BIM应用还处于发展阶段，行业还不成熟，面临诸多困难。

3 结语

目前，BIM技术是世界建筑业特别关注的信息技术，现在BIM的应用不仅是一个技术实施问题，同时也是一个上升到行业发展战略水平的管理问题。但是，基于文献综述发现，技术类因素、管理类因素都是比较主要的BIM在施工企业应用障碍因素。此外，BIM技术在国内的发展应用还相对比较缓慢，例如规则类因素中国内没有规范的BIM应用标准和法律，成为施工企业不积极应用BIM的原因，经济类和环境类因素也是BIM在施工企业推广应用的障碍因素。本文的研究成果为行业管理者了解我国BIM应用的关键障碍因素提供了理论的参考和借鉴。