建设项目施工前各阶段BIM应用方受益情况研究

        0 引言

        当今世界的制造业与建筑业规模大致相当,但生产效率却差别很大,这很大程度上源于两个行业在信息技术应用方面投资习惯的差异[1]。随着信息时代的到来,制造业、航天业等产业率先应用了信息模型技术,使传统的基于图纸的设计生产流程转变为基于信息模型的生产流程,并大幅提高了生产效率。近些年,建筑业也开始吸收制造业的经验,开始在建筑生产过程中引入建筑信息模型BIM(build-inginformationmodeling),建筑信息模型是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示[2],它的应用将会引起整个建筑生产范式的改变[3]。建筑信息模型的理念自问世以来得到了行业的高度关注,全球著名的软件开发商Autodesk、Bently及Graphisoft纷纷推出了自己的BIM设计、模拟、分析软件,目前,这些软件已经在全球很多项目上试用,取得了良好效果,在山景城医院综合办公楼项目上,BIM的应用使得整个项目的返工只有0.2%,各系统之间达到零冲突,现场因信息不明确而发出的问询单(requestforinforma-tion)只有两份[4]。建筑信息模型已被认为是可以大幅提高建筑业生产效率最有效的工具之一[5-7]。鉴于建筑信息模型良好的应用前景,很多科研机构和学者都对其应用效果进行了研究。但是因为建筑信息模型在建筑业中应用时间尚短,同一公司或组织在多个项目上连续应用建筑信息模型的案例还不多见。现在对建筑信息模型的研究大都局限于个别项目,无法从整体上对其应用效果进行把握。建筑业是以项目为基础的行业,项目的单件性特点和复杂性特点决定了对单个项目研究所得出的结论并不一定具有普适性,因此对建筑信息模型应用过程中的普遍性问题必须从多项目的角度入手进行研究。2003年10月,美国建筑师学会AIA“建筑技术实践”组在旧金山召开会议探讨建筑信息模型的应用现状,其中的一个议题就是讨论建筑信息模型对建筑师、业主及其它项目参与方的影响,其中包括谁是模型使用的最大受益方及谁应该为建立模型支付费用等问题,很明显,这些问题很难从个别项目的应用结果得到明确的答案,因为项目之间的差异会使得对同一问题的回答出入很大,因此只有通过对多个项目进行综合分析才能得到有说服力的结果。本文是在收集整理斯坦福大学设施集成化工程中心(CIFE)参与的多个应用建筑信息模型工程项目资料的基础上,对其在建设项目施工前各阶段应用过程中项目各参与方的受益情况进行分析研究。（参考《www.jianzhu518.com》）

        1 项目的广泛性分析

        为了使分析结果能有广泛的代表性,首先需要确保调查的项目具有广泛的代表性。本文从项目的用途、规模、实施方式(deliverymethod)三个方面对项目的代表性进行界定,其中项目的规模用投资额来界定。根据斯坦福大学的界定标准,投资额500万美元以下定为小项目,500万~1亿美元为中等项目,1亿美元以上为大型项目。项目的实施方式指的是业主选择建设项目的方式,具体包括设计—招标—施工(DBB)、设计—施工(DB)、CM等,表1为应用建筑信息模型的调研项目一览表。

       

        通过对调研项目的基本信息进行统计分析(图1),可以看出所调研的项目在用途上包括住宅、基础设施、商业设施、交通设施、工业厂房,基本涵盖了常见的建设工程类型,且比例分布也比较合理;大、中、小三种规模的项目基本上各占三分之一,说明调研的项目在规模上具有很好的代表性;项目实施方式的分布也比较平均,DB、DBB、CM大约各占三分之一。通过以上分析,我们可以看出这些项目基本涵盖了建设领域各种类型的项目,具有广泛的代表性。

       

        2 建筑信息模型应用过程中不同项目参与方的受益情况分析

        根据斯坦福大学集成设施工程中心CIFE提出的虚拟设计与施工理论,信息技术对建筑业的影响主要包括三个方面:产品、组织、过程[8]。这里的产品是指组织为完成项目而交付的成果,它可以是最后的成果(如完成的设施),也可以是中间成果(如设计方案);组织是为完成产品而参与到项目中的单位或个人;过程是指组织为完成产品而经历的程序,本文所涉及的过程主要是项目施工前的各阶段,施工阶段的BIM应用主要是通过4D信息模型体现,本文暂不讨论。产品、过程、组织涉及到建筑业生产效率最关键的三个方面,同时也是信息技术对建设项目最有影响的三个方面[9]。

        2.1 建筑信息模型对产品的影响及项目各参与方的受益情况分析

        建筑信息模型对产品的影响及项目参与方的受益情况如表2所示。从表2可以看出,建筑信息模型对产品有影响的9项因素中,业主方的受益项数是9项,设计方是5项,施工方是3项,设施管理方是1项,通过表2还可以得出各项目参与方在3D模型的各项功能中受益的频数和,其计算可以用公式(1)表示:

       

        式中:i为对产品有影响的第i项因素数;n为各项目参与方受益的项数;mi为项目参与方在第i项因素中受益的频数,其统计结果如图2所示。

       

        2.2 建筑信息模型对组织的影响及项目各参与方受益情况分析

        建筑信息模型对产品的影响及项目参与方的受益情况如表3所示。从表3可以看出建筑信息模型对组织有影响的6项因素中,设计方的受益项数是5项,业主方是4项,施工方是2项,政府是1项;在受益频数和的统计中,设计方为52项,业主方为41项,政府为21项,承包商6项,其统计结果如图3所示。

       

        2.3 建筑信息模型对过程的影响及项目各参与方受益情况

        建筑信息模型对过程的影响及项目参与方的受益情况如表4所示。从表4看出建筑信息模型对组织有影响的17项因素中,业主的受益项数是12项,设计方是9项,施工方是5项,材料供应商是3项,政府是2项;在受益频数和的统计中,业主为95项,设计方为83项,政府为22项,材料供应商为18项,承包商17项,其统计结果如图4所示。

       

       

        2.4 项目各参与方受益情况分析

        通过上述分析不难发现,在建筑信息模型施工前各阶段的应用过程中,业主、设计方、承包商、政府、材料供应商等都是受益者,其中业主方和设计方在产品、过程及组织三个方面都是收益项和受益频数最多的参与方,受益程度要高于其它参与方。局限于变量之间的非独立性,本文无法进一步研究业主和设计方在受益程度上是否存在显著差异。

        设计方和业主是项目前期阶段应用BIM的最大受益者,但他们的受益面却存在差异。具体说来,在产品方面,设计方的受益主要体现在设计生产环境的改善和设计效率的提高,而业主的受益则表现在得到了更加可靠的设计产品;在组织方面,设计方的受益主要体现在BIM的可视化功能提高了业主和其他参与方对设计过程的参与程度,减少后期设计变更的概率,而业主则是通过更多地参与设计过程提高了对方案设计的把控能力;在过程方面,设计方的受益主要体现在模型的自动化功能和冲突检查功能大大提高了设计分析、设计出图和设计检查的速度,而业主方的受益主要体现在缩短了工程建设的进度,在更短的时间内得到了更高质量的设计。综上所述,设计方从BIM的应用中的受益更为直接,主要体现在BIM为设计方带来的劳动生产效率和竞争水平的提高,而业主方则主要体现在获得了更好的交付内容。业主方的受益和设计方的受益具有内在的一致性,BIM在提高设计质量、改善设计环境、提高设计速度的同时也会降低设施的建设成本、提高设施的建设速度和质量、提高业主满意度。此外,调查统计研究的结果还显示,尽管业主和设计方是BIM应用的主要受益方,但他们并不是唯一的受益方,其他项目参与方也会从中受益,建立BIM模型的目的就是为项目提供互相协调、内部一致的及可运算的信息[10]。这一目的决定了在设计阶段所建立的数字化信息模型的服务范围也包括了下游的承包商、材料供应商及设施管理人员。对承包商来说,他可以利用设计方交付的BIM模型更好地进行施工计划、更加准确地进行工程造价的计算,而且BIM对设计质量的提高也会减少施工阶段的设计变更;对材料供应商来说,尤其是预制构件的生产商,可以更好地利用数控设备进行生产,并进行虚拟安装,提高预制构件的生产和安装水平;设施管理方在项目竣工的时候得到的项目信息将会远大于竣工图所包含的内容,便于今后对设施的管理;而政府审批部门利用BIM模型可以更好、更快地理解设计意图,提高设计审批的效率。可以说,BIM的应用会对建筑业主要参与方都产生积极的影响。