宋金濤 王維奇 王豐娟 李 杰 尹興海

(濰坊昌大建設(shè)集團(tuán)有限公司，濰坊 261205)

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)作為一種全新的理念和技術(shù)，正受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的普遍關(guān)注［1］。近來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)也掀起了一股BIM 熱潮，政府相關(guān)單位、各行業(yè)協(xié)會(huì)與專家、設(shè)計(jì)單位、科研院校等都開始重視并推廣BIM。但由于我國(guó)建筑施工企業(yè)的信息化水平低、工程建設(shè)過(guò)程信息數(shù)據(jù)量大、BIM 應(yīng)用起步晚、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺乏等原因，施工領(lǐng)域BIM 應(yīng)用點(diǎn)少且存在概念層次混亂、應(yīng)用效益無(wú)法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)等現(xiàn)象，再加上施工企業(yè)實(shí)施BIM 前期成本投入高、可借鑒成功經(jīng)驗(yàn)的案例少導(dǎo)致施工企業(yè)因無(wú)法制定正確的BIM實(shí)施路線而不敢輕易實(shí)施BIM，嚴(yán)重阻礙了BIM 技術(shù)在我國(guó)施工領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。因此，如何科學(xué)合理地統(tǒng)計(jì)出施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)的價(jià)值權(quán)重成為指導(dǎo)施工企業(yè)制定正確的BIM 實(shí)施方案和實(shí)施路線、推動(dòng)BIM 技術(shù)在我國(guó)施工領(lǐng)域的深入應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化的關(guān)鍵所在。

1 施工企業(yè)BIM 應(yīng)用

BIM 具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)［2］。BIM 技術(shù)是通過(guò)建筑業(yè)應(yīng)用軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，換句話說(shuō)軟件程序是實(shí)施BIM 的技術(shù)基礎(chǔ)［3］。但BIM 軟件應(yīng)用并非BIM 應(yīng)用的全部。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)BIM技術(shù)在施工領(lǐng)域的應(yīng)用不斷地進(jìn)行研究，目前施工領(lǐng)域的BIM 應(yīng)用主要有:碰撞檢查、設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能分析、圖紙檢查、三維設(shè)計(jì)、建筑方案推敲、施工圖深化、協(xié)同設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)、施工過(guò)程三維動(dòng)畫展示、施工方案優(yōu)化、管線綜合、虛擬現(xiàn)實(shí)、施工模擬、模板放樣、備工備料、定義工作界面等［4］。對(duì)上述BIM 應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，各應(yīng)用點(diǎn)概念層次不一，有的屬于信息集成或信息提取層(BIM 軟件應(yīng)用層次)，有的屬于信息應(yīng)用層，如圖1，為了便于用AHP 法進(jìn)行各應(yīng)用點(diǎn)之間的對(duì)比分析，筆者將施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)提煉為如下幾項(xiàng):輔助圖紙會(huì)審、輔助施工圖深化、輔助技術(shù)交底、輔助數(shù)字化加工、輔助施工方案模擬及優(yōu)化、進(jìn)度造價(jià)動(dòng)態(tài)管理與監(jiān)控。

圖1 BIM 應(yīng)用層次結(jié)構(gòu)圖

2 AHP 法的基本原理

AHP 法即層次分析法，20 世紀(jì)70 年代初期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家、匹茲堡大學(xué)T.L.saaty 教授提出。AHP 法是先將與決策總體有關(guān)的元素分解為目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案等層次，然后進(jìn)行定性和定量分析相結(jié)合的決策方法，其特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜決策問題的本質(zhì)和影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用較少的定量信息進(jìn)行數(shù)學(xué)化的決策分析，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜問題提供簡(jiǎn)便科學(xué)合理的決策方法［5］。運(yùn)用AHP 法確定施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)的價(jià)值權(quán)重，這樣得出的結(jié)果將定性分析和定量分析進(jìn)行了有效的結(jié)合，避免了企業(yè)決策人員的主觀臆斷，從而幫助施工企業(yè)更加科學(xué)合理的制定企業(yè)BIM 實(shí)施路線和實(shí)施方案。

3 利用AHP 法分析的基本步驟及相關(guān)計(jì)算過(guò)程

3.1 建立研究問題的層次分析結(jié)構(gòu)

建立問題的層次結(jié)構(gòu)指把復(fù)雜的問題分解成為若干組成部分，按照元素的相互關(guān)系等形成不同的層次，本層次的元素作為準(zhǔn)則對(duì)下一層次的元素起支配作用，同時(shí)本層次元素又受其上一層次元素的支配。施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)價(jià)值權(quán)重層次分析結(jié)構(gòu)如圖2:

3.2 構(gòu)造判斷矩陣?yán)靡?guī)范列平均法(和積法)計(jì)算權(quán)重值并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

(1)層次分析模型建好后，將各層元素進(jìn)行兩兩對(duì)比，建立比較判斷矩陣，將上層某個(gè)元素定為目標(biāo)，確定本層次中與其相關(guān)元素的重要性排序即相對(duì)權(quán)值。設(shè){B1，B2，…，Bn}為評(píng)價(jià)因素集合，A為目標(biāo)層，則對(duì)比判斷矩陣如圖3:

圖2 施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)價(jià)值權(quán)重的層次分析結(jié)構(gòu)

圖3 判斷矩陣

對(duì)比判斷矩陣中元素bij 的取值見表1:

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義［5］

則W=［W1，W2，…，Wn］T即為所求向量的特征向量。

(2)將對(duì)比判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)分析

然后計(jì)算判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負(fù)平均值CI，作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo):

其中n 代表選擇準(zhǔn)則的個(gè)數(shù)，CI 值越大，意味著判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大;CI 值越小，判斷矩陣的一致性也就越好。

為準(zhǔn)確檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，還需引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 值，RI 取值可參見表2:

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

(3)選取12 家應(yīng)用BIM 技術(shù)的施工企業(yè)的110 名BIM 應(yīng)用人員進(jìn)行問卷調(diào)查，要求被調(diào)查人員對(duì)六項(xiàng)應(yīng)用點(diǎn)“輔助圖紙會(huì)審、輔助施工圖紙深化、輔助技術(shù)交底、輔助數(shù)字化加工、輔助施工方案模擬及優(yōu)化、進(jìn)度造價(jià)動(dòng)態(tài)管理與監(jiān)控”的有用性程度按照“6、5、4、3、2、1”的分值進(jìn)行排序打分，然后從回收的調(diào)查問卷中選擇填寫具有2 年以上BIM 研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的問卷共計(jì)83 份進(jìn)行打分結(jié)果統(tǒng)計(jì)，最后根據(jù)(1)、(2)中的計(jì)算步驟和方法及調(diào)查問卷打分統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)層次結(jié)構(gòu)中的第二層構(gòu)建對(duì)比判斷矩陣計(jì)算權(quán)重(如表3)并進(jìn)行一致性檢驗(yàn):

一致性檢驗(yàn):

計(jì)算最大特征根λmax=7.0833* 0.1604 +4.2833* 0.2488 +21* 0.0434 +15.5* 0.0655 +10.8333* 0.1024+2.45* 0.3794=6.1689

計(jì)算一致性指標(biāo)CI=(6.1689 -6)/(6 -1)=0.0338

計(jì)算一致性比率CR=CI/ RI=0.0338/ 1.24=0.0272 ＜0.10

因此該判斷矩陣具有滿意的一致性。

表3 第二層次對(duì)比判斷矩陣及權(quán)重值表

4 結(jié)論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將各元素的權(quán)重值進(jìn)行對(duì)比分析可得出各元素的權(quán)重值從高到低排序?yàn)?進(jìn)度造價(jià)動(dòng)態(tài)管理與監(jiān)控→輔助施工圖紙深化→輔助圖紙會(huì)審→輔助施工方案模擬及優(yōu)化→輔助數(shù)字化加工→輔助技術(shù)交底。

BIM 是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)信息化的重要手段，是全面提升工程建設(shè)參與各方的工作效率、減少資源浪費(fèi)的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。施工企業(yè)在推廣、實(shí)施BIM 技術(shù)的過(guò)程中應(yīng)該對(duì)BIM 應(yīng)用點(diǎn)的價(jià)值權(quán)重做到心中有數(shù)，制定正確、合理的實(shí)施方案和實(shí)施路線，實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的投入產(chǎn)出價(jià)值，避免給企業(yè)帶來(lái)不必要的負(fù)擔(dān)。本文利用AHP 法科學(xué)合理的分析出施工企業(yè)BIM 應(yīng)用點(diǎn)的價(jià)值權(quán)重以期對(duì)BIM 在施工領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

［1］何清華，錢麗麗，段運(yùn)峰，李永奎.BIM 在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究［J］.工程管理學(xué)報(bào)，2012，(1):12-16.

［2］岳杰.BIM 技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.四川建材，2011，(5):270-271.

［3］韓寧，牟茗，壽大云.建筑信息模型(BIM)技術(shù)及其應(yīng)用［A］.第六屆國(guó)際綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)論文集［M］.北京:中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)，2010.

［4］何關(guān)培.《中國(guó)工程建設(shè)BIM 應(yīng)用研究報(bào)告2011》解析［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2012(1):15-21.

［5］李建坤.淺談層次分析法的優(yōu)缺點(diǎn)［DB/OL］.http://wenku.baidu.com/view/ee1b505ebe23482fb4da4cc2.html.