基于哲学视角的BIM本质研究

颜世强 马国丰 郝可可

摘要：概念是内涵和外延的辩证统一。BIM外延的多元化飞速发展超越了BIM内涵的解释能力，进而造成了BIM的认知困境。从概念的内涵和外延角度，回顾BIM概念形成和发展的历史，对国内外代表性BIM概念进行评述。以科学、技术、工程三元论思路从哲学角度对BIM概念的本质性内涵进行深入研究，探寻BIM本质，并基于此展望BIM和BIM研究未来发展的趋势。认为：BIM是具有科学、技术和工程三元属性的人工物;BIM将发展为由科学、技术和工程三个维度构成的复杂系统;从社会、经济和环境视角对BIM系统进行研究是未来BIM研究的重要发展方向之一。

Abstract： The concept is the dialectical unification of outer extension and connotation. The rapid development of the diversification on the outer extension of BIM surpasses the explanatory ability of the BIM connotation. Thus， the cognitive dilemma on BIM was formed. By reviewing the history of the formation and development of BIM concept from the perspective of the concept's connotation and extension， the  representative BIM concepts at home and abroad are commented on. Based on the theoretical method of science， technology and engineering ternary theory， the deep research on essential connotation of BIM concept is performed from a philosophical perspective. The future development trend of BIM and BIM research is prospected on the basic of the above analysis. BIM is an artificial object with three attributes including science， technology and engineering. BIM will develop into a complex system composed of science， technology and engineering. The research on BIM system from the perspective of society， economy and environment is considered to be one of the most important directions for the future development of BIM research.

關键词：BIM;本质;哲学

Key words： BIM;essence;philosophy

中图分类号：TU17                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）22-0232-04

0  引言

自2003年美国总务署（GSA）提出世界上第一个BIM发展计划以来，经过十余年的发展，BIM在全球范围迅速铺开。随着BIM在技术层面和工具层面的发展和完善，BIM的应用日趋广泛。BIM的内容越来越丰富，形成了由理念、软件、平台、数据模型、操作方法、标准和规范共同构成的复杂系统。①

由于BIM本身的复杂性、抽象性和BIM事业的飞速发展。目前我国BIM从业者围绕“BIM究竟是什么？”和“究竟什么可以称为BIM？”两个问题产生了智能模拟论、数字化表达论、技术论、BIM多元论等多种论点。智能模拟论、数字化表达论、技术论、BIM多元论虽然基本包含了BIM现有的外延，实现了对BIM争议的表层统一，却既不能在逻辑上解释BIM多元共存的现象，也不能预测BIM未来的发展。对BIM的认知困境由此形成。

概念是通过对特征的独特组合而形成的知识单元①。外延是概念所对应的客体的总和①。内涵是一个概念的全部特征①。概念是内涵和外延的辩证统一，内涵和外延是概念不可或缺的组成部分。内涵与外延的关系就是属性与本体的关系，实质上是现象与本质的关系。人们要了解现象，就必须揭示其本质，而要认识本质就必须考察现象②。因此，BIM的认知困境本质上是既有BIM概念的内涵无法解释BIM日益丰富化、多元化的外延所造成的矛盾。破解BIM认知困境的关键在于对BIM的内涵进行发展，使之与BIM的外延相匹配。内涵的发展包括内涵的深化发展、广化发展和代谢发展②。既有的BIM概念演化主要是对内涵的广化发展和代谢发展。它解决了BIM概念的扩容问题，将众多异质性特征都统一纳入到了BIM的概念框架之内。本质性内涵与一般性内涵不同。一般性内涵是对概念的浅表性特征的概括。本质性内涵是对概念本质属性的描述和底层发展逻辑的表达。要解释BIM各要素的系统构成关系，探讨BIM的底层发展逻辑，进而对BIM进行展望，就必须对BIM概念的内涵向本质层面进行深化研究。

1  BIM概念发展历史回顾

1.1 BIM概念的形成

二十一世纪第一个十年，是BIM由主观存在扩展到主客观并存的关键阶段。2003年到2009年，美国通过一系列技术研究、工具研发和应用探索实现了BIM由概念方案到具体技术、标准和工具的跨越式发展。2003年Autodesk公司提出BIM的第一个系统概念“建筑信息模型是指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。而这些数字信息能够被程序系统自动管理，使得经过这些数字信息所计算出来的各种文件，自动地具有彼此吻合、一致的特性③。”该概念是在Autodesk公司开发第一版Revit软件过程中提出的。它代表了软件开发商对BIM的认识。在这个概念中，BIM的内涵在Nederveen④和Tolman的基础上又发展出了“协同化”和“自动化”的新内容。而这个概念中的外延从“Aspect Model”发展到了“可计算数字信息”。2006年美国制定了第一个BIM发展规划。2007年美国建筑科学研究院开始研究BIM的专项技术。发展规划和专项技术为代表的BIM新客观存在刚刚面世，未被该概念纳入到外延之中。由于人们对于BIM新外延的研究和理解不够深入。BIM的内涵发展还延续着BIM理念的既有发展惯性。从内涵角度讲，该阶段BIM的内涵已经包括了“可视化”、“可量化”、“模型化”、“集成化”、空间化”、“协同化”、“参数化”和“自动化”。在这个阶段，BIM的基本内涵已经成形;BIM外延的多元化发展趋势逐渐形成。BIM内涵与外延的不匹配矛盾也逐渐显现出来。

1.2 BIM概念的主要流派

随着BIM研究的深入和BIM工具与方法的逐渐成熟。美国的工程企业、协会纷纷提出各自对BIM的定义。其中最具代表性的有美国国家建筑信息模型标准委员会（The National Building Information Modeling Standards Committee，NBIMS）⑤、M.A.Mortenson公司⑥和McGraw-Hill建筑公司⑦。它们分别将BIM定义为“生产和使用数据模型的过程”、“智能化模拟”、“数字化表达”。在借鉴美国BIM概念的基础上，中国的BIM研究者和應用者围绕BIM的定义发展出技术论、智能模拟论、数字化表达论和多元复合论四大类观点。各种BIM概念既体现了BIM的复杂性，又反映了既有BIM概念的局限性。对这些观点的评述将为BIM本质性内涵的挖掘打下基础。

2  BIM本质性内涵的哲学深化

现有的代表性BIM概念都存在着正确性和浅表性特征。它们的外延具有开放性，基本涵盖了BIM的所有客体。但是其内涵虽然提炼了外延的基本特征却既不能探讨BIM的深层发展逻辑，也不能建立起BIM多元化外延的内在联系机制，更不能从社会和经济层面对BIM未来的发展做出展望。要解决上述问题，必须对BIM的内涵进行深化发展，探讨BIM的哲学本质属性。前文已经对BIM的技术属性进行了论证。但是BIM的本质属性并非仅局限于技术性，它还存在科学属性和工程属性。

2.1 BIM的科学性

BIM作为一个人工物肯定不是科学，但是BIM科学是否存在却是一个值得商榷的问题。要探讨这个问题需从科学本身入手，探讨围绕BIM所开展的研究是否符合科学的条件。“科学”源自日本对“science”一词的翻译，意思是“分科之学问”。这个定义是对十九世纪西方科学一般特征的准确描述。但是随着科学的发展，人们对于科学的认识亦在不断深化，从格物致知之学到系统调理之知识。综合前人的主流观点可以认为科学是来源于社会实践的，关于自然界、社会和思维的，得到验证和发展的知识体系。科学是精神文明的重要组成部分。

2.1.1 BIM研究具有科学特征

李醒民教授⑧提出科学具有普遍性、简单性、近似性、层次性、客观性、主观性和符号性七条性质，而BIM研究基本具备这些特征。

①BIM研究具有普遍性。虽然BIM在不同的应用情境中发挥着不同的作用。但是，我们是可以在所有的BIM应用研究中，总结出BIM方法和思想上的规律性的。那就是运用数字化、集成化、模拟化的方法和思路去解决工程管理中的问题。不过BIM的运用虽然有规可循，却并不成熟。

②BIM研究具有简单性。科学的简单性是指科学以简约之法，去异求同得出科学之真实。从当前BIM的研究现状可以看出，BIM的研究主要集中在应用研究上，是对BIM具体情景的应用和具体工具开发的探索。BIM研究在总结BIM应用的规律方面体现了科学的简单性。

③BIM研究具有近似性。科学的近似性是指科学研究的成果只能无限逼近真实，而不能完全地反映真实。根据王星拱的分类，科学之真实可以划分为经验的真实、方法的真实和擅定的真实。BIM的研究中以BIM的实际应用效果来验证BIM应用方法和手段的有效性的研究属于经验的真实。而BIM软件的开发和模型优化则属于工具性创新，并不属于科学的三个真实。BIM的研究是以充分发挥BIM的效果为核心目标而展开的。BIM的研究就是在探索将BIM发挥出最大效益的状态，以及追求可以概括、描述和统治BIM最佳状态的规律。在这个方面，BIM研究体现出了科学的近似性。

④BIM研究具有层次性。BIM是数字化技术和信息科学应用于建设工程管理领域的产物。BIM符合信息科学的规律，又具有数字化技术的特征。但是在BIM的研究中，并未出现独属于BIM研究的一级定律。而BIM的二级定律则随着BIM研究的推进在逐步形成和完善。因此，从这个角度讲，BIM的研究虽然具有层次性，却并不完整。它如果是科学的话，那也必属于某一科学领域的分支，而不会是独立的科学。

⑤BIM研究具有客观性。BIM虽然是由人的主观意志诞生的产物。但是它在诞生之后就不再仅仅遵循人类的意志而发展。虽然BIM是否是技术尚存在争议，但是BIM肯定具有技术的属性。而技术的发展是具有其自身规律性的。因此，BIM研究具有客观性。

⑥BIM研究具有主观性和符号性。BIM是一个抽象的概念。它产生于科學家的大脑，是由一系列概念和设想堆砌而成的体系。BIM本身就是一个符号，是人们为了描述信息化的工程管理而发明的概念。因此，BIM具有主观性和符号性。它的发生、发展都将受到人们对BIM的期望和探索的影响。

2.1.2 BIM研究方法具有科学研究特征

从研究方法上讲，科学研究主要有两种方法——归纳和演绎。BIM的主要研究方向中，围绕具体情景应用的研究一方面采用归纳法，从应用情境中总结BIM应用的规律;另一方面，采用演绎法将BIM应用的规律推广到其他的应用情境中。针对BIM工具的研究则主要是运用软件、硬件开发技术对BIM的工具进行开发和改进，属于技术和工程范畴。针对BIM标准的研究一方面借鉴国外的先进经验，另一方面从国内的BIM应用中提炼标准，也属于演绎和归纳的范畴。因此，BIM的研究方法具有科学研究方法特征。但是，BIM的因果律尚未得到良好的提炼，BIM研究的范式也尚未成熟。因此，BIM研究虽具有成为科学的潜力，却尚未跨过科学殿堂的门槛。

2.1.3 BIM和BIM研究的产生和发展模式具有科学研究特征

钱学森院士⑨指出科学研究的任务主要来自于生产实践的需求和学科发展的需求。BIM是数字化技术和信息科学应用于工程管理领域的产物，属于技术在自身发展规律作用下的必然结果。而BIM的研究主要来自于其应用过程中所产生的一系列需要。BIM研究的过程就是解决BIM应用中一系列问题的过程。因此，BIM和BIM的研究在发生和发展两个维度具有鲜明的科学研究特征。

综上所述，虽然BIM本身并不是科学，但是围绕BIM而开展的一部分研究带有鲜明的科学特征，应该划分到科学研究范畴，另一部分研究则带有鲜明的工具创新特征，不属于科学研究范畴。钱学森院士⑩将科学划分为自然科学、科学的社会科学、技术科学和工程技术、工程技术综合四个部分。BIM是在信息科学和工程管理科学基础上衍生出来的，由数字化技术、计算机技术、互联网技术和工程管理技术共同组成。因此，围绕BIM所产生的研究应该处在工程技术综合这个范畴之内。

2.2 BIM的工程性

工程概念最早出现在中世纪的欧洲。它主要被应用于军事器械生产的过程、操作者和建造者。随着时间的推移，工程概念的内涵和外延逐渐拓展，形成了包括设计与艺术核心论和工具核心论两种过程主义理论的新过程主义工程概念。本文将运用李伯聪教授{11}所提出的科学、技术、工程三元理论从活动内容、性质、成果、对象和思维方式方面论证BIM的工程属性。

第一、BIM活动是一种建造性活动。现有的BIM应用点都是围绕建设工程项目的建造过程而出现的。而围绕BIM本身所展开的生产活动无论是在规则层、数据层还是应用层上都是对BIM体系和产品的构建和完善过程。因此，BIM的生产活动和研发活动均属于建造性活动。

第二、BIM活动的成果既包括建设工程产品和设施等物质产品，也包括方法、规律和诀窍等抽象产品。目前，围绕BIM所展开的生产活动的产出不仅有建设工程、建设工程信息模型和BIM工具，还有包括BIM标准、规则、方法和规律等带有鲜明技术特征和科学特征的产品。

第三、BIM的活动对象和思维兼具一次性和普遍性特征。李伯聪教授指出，科学的对象是具有普遍性的规律;技术的对象是具有普遍性的方法;而工程的对象则是具有一次性特征的人造物。围绕BIM的生产活动的产品是带有鲜明“一次性”特征的建设工程产品、模型、数据库和软件等。而BIM的研究工作的对象则是带有技术和科学特征的标准、规范、方法和规律。因此，BIM符合工程的特征，可以被新过程主义工程概念所表述，可以被纳入到工程的范畴。另一方面，BIM在工程特征之外还具有技术和科学的特征。因此，我们不能机械地将BIM划归到工程范畴，还需要承认它在工程范畴之外的其他属性。

通过前文的分析，可以从哲学视角对BIM的本质性内涵做出如下深化：BIM是同时具有科学属性、技术属性和工程属性的三元一体的人造物。BIM的发展将受到科学发展规律、技术发展规律和工程发展规律的共同作用，而呈现独特的发展趋势。

3  展望

3.1 基于哲学视角的BIM发展

随着BIM的进一步发展，BIM的外延将进一步拓展，形成更加庞大和复杂的横跨抽象和现实的系统。作为系统而存在的BIM将由科学层、方法层和工具层共同构成。BIM的因果律和方法论将构成BIM科学层的基本内容。BIM的方法层将包含一系列带有数字化、智能化、集成化和开放化特征的方法和手段。BIM的工具层将由兼具工具性和结果性的数字模型、BIM软件和BIM平台共同构成。但是从目前的发展情况来看，BIM的首要属性依然是技术性和工程性。

3.2 基于哲学视角的BIM研究展望

既有的BIM研究均集中在对BIM的工具、方法、标准等的探索和完善方面，而研究范围也仅局限于建设工程领域。随着BIM系统的演化和发展，它的影响范围将超越建设工程领域对社会、经济和环境产生突破性或颠覆性的影响。同时社会、经济和环境对BIM的反作用将日趋强大，BIM将在自身的三元属性与社会、经济、环境需求的复杂博弈下呈现出与单纯的技术、科学或工程人工物所不同的发展方向。在此基础上，可对BIM开展如下五个方向研究：

第一、BIM的发展方向研究。以休斯为代表的技术社会塑形论“技术系统”派认为现代技术是由物理人工物、组织、立法人工物等构成的异质系统{12}。而技术进步的本质是技术系统的进化。随着BIM的发展，BIM共同体已经逐渐形成，BIM的技术系统正在日趋成熟和完善。以系统演化观点从BIM共同体、建设工程政策环境、社会环境和经济环境的角度探讨BIM的发展方向将为BIM的发展方向研究提供全新的研究视角。

第二、BIM的精神价值研究。如前所述，BIM的科学属性正在逐步显現。而BIM的科学地位也将随着BIM研究范式的丰富化，体系化和完备化而逐步确立。届时作为科学而存在的BIM将在精神层面逐渐体现自己的价值。根据王星拱教授对于科学精神价值的论断，BIM将形成独特的思想体系，进一步丰富人类既有的世界观和方法论。因此，对BIM精神价值的研究将具有非常重要的意义。

第三、BIM异化风险研究。目前，技术哲学界对技术的普遍性异化风险是存在共识的。从技术发展史来看，越是颠覆性、突破性的技术，其异化的风险越大，如核技术所产生的核武器异化和互联网技术所产生的网络游戏异化等。人类所创造的BIM必然是不完美的造物，它的产生和发展自然伴随着异化风险。BIM给建设工程管理带来的颠覆性和突破性影响是不言而喻的，它的异化风险不容忽视。遗憾的是，截至目前尚未有学者认真思考过这个问题。我们还沉浸在BIM所带来的种种利好之中，对它的异化风险失去了该有的警惕。

在诸多未知的异化风险中，杰文斯悖论是最迫在眉睫的一个。杰文斯悖论{13}指出，技术的进步会带来成本的大幅度缩减，从而刺激人们对某一产品的消费需求，进而导致资源的进一步消耗。在可预见的时间里，很多技术进步并没有节约资源，反而给资源施加了更加沉重的压力。BIM的推广应用可以大量地节约建设成本，它是否会刺激人们对建设工程的需求，造成更大的建设资源消耗和更多的建筑垃圾产出，从而引发建设工程行业的杰文斯悖论？这是一个值得认真探讨和研究的问题，而围绕BIM的资源投入产出分析将有助于该研究方向的探索。

第四、BIM共同体研究。BIM的三元属性决定了BIM共同体将呈现异质性和多元化发展趋势。BIM的共同体将既包括科学家、技术专家、工程师、企业家等自然人，也包括工程企业、协会、学会、非营利性机构和政府等非自然人。科学家追求真理，技术专家和工程师追求最优的方案和手段，企业家追求最大化的经济价值，政府追求最大化的社会价值。各种人群在不同动机的驱动下发展BIM将围绕BIM产生复杂而充满不确定性的博弈。在这种复杂博弈中，BIM发展将面临极大的不确定性。因此，针对BIM共同体的研究对BIM发展方向研究具有重要的借鉴意义。

第五、BIM伦理研究。BIM的出现为建设工程领域带来了巨大的冲击，围绕BIM而产生的工程管理行业既有利益格局和既有组织关系的变革将导致工程管理行业人与人之间的技术关系、组织关系和经济关系发生剧烈变化，进而导致一系列独特的工程伦理问题。伟大的创新常常在将人类带向下一个高峰之前，先将其推入一个低谷。对此风险的忽视很可能导致人类在攀上高峰之前付出沉重的代价。对BIM的伦理研究对于规避BIM发展的社会风险，减少BIM所引发的社会阵痛具有积极意义。

注释：

①GB/T15237.1-2000，术语工作 词汇 第1部分：理论与应用[S].

②张智光：《概念内涵和外延的辩证法》，载于《华南师范大学学报》（社会科学版），1993年第1期，第13-19页。

③Autodesk.Building Information Modeling in Practice [R/OL]. USA： Autodesk Inc， www.autodesk. com/building information， 2019年1月15日访问。

④G.A.van Nederveen ， F.P.Tolman，"Modelling multiple views on building"，Automation in Construction，No.1，1992，pp.215-224.

⑤NIBS National BIM Standard Project Committee， http：//cic.vtt.fi/projects/vbe-net/data/What is the NBIMS.pdf， 5-12，2019年1月15日访问。

⑥Eastman， C.： "BIM Handbook： A Guide to Building Information Modeling for Owners， Managers， Designers， Engineers and Contractors"， Teicholz， P.， Sacks，R. and Liston， K.ed： 2008，p.vii， 13-14， 285-286.

⑦McGraw-Hill Construction， http：//www.docin.com/p-54497367.html，4-11.，2019年1月15日访问。

⑧李醒民：《王星拱的科学论》，载于《自然辩证法通讯》，2016年第1期，第133-141页。

⑨钱学森：《现代科学的结构——再论科学技术体系学》，载于《哲学研究》，1982年第3期，第19-22页。

⑩钱学森：《科学学、科学技术体系学、马克思主义哲学》，载于《哲学研究》，1979年第1期，第20-27页。

{11}李伯聪：《科学技术工程三元论》，《中国自然辩证法研究会会议论文集》。

{12}成素梅：《科学技术哲学国际理论前沿》，上海：上海社会科学院出版社2017年版，第174页。

{13}John M.Polimeni，Kozo Mayumi，Mario Giampietro，Blake Alcott：，许洁译，上海：上海世纪出版社2014年版。

参考文献：

[1]GB/T15237.1-2000，术语工作 词汇 第1部分：理论与应用[S].

[2]张智光.概念内涵和外延的辩证法[J].华南师范大学学报（社会科学版），1993（1）：13-19.

[3]Autodesk.Building Information Modeling in Practice [R/OL]. USA： Autodesk Inc.，2003， [2009-3-9]. www.autodesk.com/buildinginformation.

[4]G.A.van Nederveen ， F.P.Tolman .Modelling multiple views on building[J].Automation in Construction，1992，（1）：215-224.

[5]NIBS National BIM Standard Project Committee， National BIM Standard，2006， retrieved from http：//cic.vtt.fi/projects/vbe-net/data/What is the NBIMS.pdf， 5-12.

[6]Eastman， C.， Teicholz， P.， Sacks，R. and Liston， K.， BIM Handbook： A Guide to Building Information Modeling for Owners， Managers， Designers， Engineers and Contractors， published： March 31，2008， publisher： John Wiley & Sons Inc.， Chapter 1， pp.vii， 13-14，285-286.

[7]McGraw-Hill Construction， The Business Value of BIM，2009，retrieved from http：//www.docin.com/p-54497367.html，4-11.

[8]李醒民.王星拱的科學论[J].自然辩证法通讯，2016，38（1）：133-141.

[9]钱学森.现代科学的结构——再论科学技术体系学[J].哲学研究，1982（3）：19-22.

[10]钱学森.科学学、科学技术体系学、马克思主义哲学[J].哲学研究，1979（1）：20-27.

[11]李伯聪.科学技术工程三元论[A].中国自然辩证法研究会会议论文集[C].2004.

[12]成素梅.科学技术哲学国际理论前沿[M].上海：上海社会科学院出版社，2017.

[13][美]John M.Polimeni，Kozo Mayumi，Mario Giampietro，Blake Alcott.The Myth of Resource Efficiency：The Jevens Paradox[M].许洁.上海：上海世纪出版社，2014.

作者简介：颜世强（1987-），男，辽宁沈阳人，百色学院管理科学与工程学院，讲师，硕士，从事工程项目管理方向研究;马国丰（通讯作者）（1973-），男，湖北人，同济大学经济管理学院博士生导师，教授，博士，从事工程项目管理方向研究;郝可可（1992-），男，江苏徐州人，同济大学经济管理学院硕士研究生，研究方向为工程项目管理。