李彥，侯郁，陳曉民，朱強(qiáng)，王霄燕

（1.山東電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南250001；2.中國(guó)電力財(cái)務(wù)有限公司，濟(jì)南 250001；3.將軍煙草集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250100；4.山東智源電力設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，濟(jì)南 250021；5.山東送變電工程公司，濟(jì)南 250022）

基于BIM的建設(shè)工程項(xiàng)目知識(shí)管理研究

李彥1，侯郁2，陳曉民3，朱強(qiáng)4，王霄燕5

（1.山東電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南250001；2.中國(guó)電力財(cái)務(wù)有限公司，濟(jì)南 250001；3.將軍煙草集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250100；4.山東智源電力設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，濟(jì)南 250021；5.山東送變電工程公司，濟(jì)南 250022）

簡(jiǎn)要闡述了知識(shí)管理與BIM技術(shù)的基本概念，旨在發(fā)一個(gè)捕獲項(xiàng)目管理過(guò)程中的信息和知識(shí)的集成系統(tǒng)，來(lái)支持項(xiàng)目建造過(guò)程中的知識(shí)管理工作。通過(guò)BIM技術(shù)以及嵌入了知識(shí)管理原理的案例推理系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了從“建筑信息模型”向“建筑知識(shí)模型”的完美轉(zhuǎn)變，為建設(shè)工程項(xiàng)目的知識(shí)管理提供借鑒與參考。

BIM；建筑知識(shí)模型；知識(shí)管理

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.053

1 引言

建設(shè)項(xiàng)目全生命周期將會(huì)產(chǎn)生大量的知識(shí)資源。這些知識(shí)資源可以被重復(fù)利用并在項(xiàng)目參與方之間共享，以改善建設(shè)過(guò)程，并減少解決問(wèn)題的時(shí)間和成本，避免類(lèi)似錯(cuò)誤的發(fā)生。較多建筑企業(yè)通過(guò)建立經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和最佳實(shí)踐方案數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)行項(xiàng)目竣工訪(fǎng)談以及其他各種非正式的技術(shù)來(lái)對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行管理。傳統(tǒng)模式下沒(méi)有應(yīng)用BIM技術(shù)，項(xiàng)目全生命周期中產(chǎn)生的大量信息都是以各種各樣的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，并且呈現(xiàn)出支離破碎的狀態(tài)。如何系統(tǒng)地采用知識(shí)重復(fù)利用來(lái)提高項(xiàng)目管理效率一直是理論研究和實(shí)踐探索的熱點(diǎn)。BIM技術(shù)強(qiáng)大的信息集成作用，使得它本身就可以被看作是1個(gè)龐大的信息管理數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以進(jìn)行信息的收集、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用。而這些工程項(xiàng)目所產(chǎn)生的信息正是項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的寶貴知識(shí)，例如工程模型、材料設(shè)備采購(gòu)記錄、合同文件、施工技術(shù)文檔、施工日志等，對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行有效的管理和利用，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的價(jià)值，正是知識(shí)管理的工作內(nèi)容。

目前，國(guó)外已經(jīng)有很多研究人員開(kāi)始對(duì)BIM的知識(shí)管理功能進(jìn)行研究，如IbrahimMotawa利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并結(jié)合CBR原理建立了1個(gè)復(fù)雜的信息系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)為項(xiàng)目的實(shí)施提供所需的各種信息。VladimirNyvlt探討了如何利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的最佳知識(shí)共享。本文借鑒IbrahimMotawa提出的方法構(gòu)建了1個(gè)基于BIM技術(shù)的知識(shí)管理系統(tǒng)用于建設(shè)項(xiàng)目管理，以期改進(jìn)傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理工作。

2 相關(guān)概念簡(jiǎn)介

2.1 知識(shí)管理

知識(shí)管理的概念早在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)提出。目前，對(duì)知識(shí)管理較廣泛的認(rèn)可是YogeshMathotra下的定義，他指出，知識(shí)管理是當(dāng)企業(yè)面對(duì)日益增長(zhǎng)的非連續(xù)性的環(huán)境變化時(shí)，針對(duì)組織的適應(yīng)性、組織的生存和競(jìng)爭(zhēng)能力等重要方面所采取的1種應(yīng)對(duì)措施。

知識(shí)管理的基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)信息的集成，它的實(shí)施需要信息化技術(shù)的支持，當(dāng)前，知識(shí)管理中存在的主要問(wèn)題是信息化水平不高。國(guó)外建筑企業(yè)在管理信息化建設(shè)方面，利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理已經(jīng)比較成熟?，F(xiàn)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越成熟，BIM技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑為知識(shí)管理的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 建筑信息模型

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是近年來(lái)出現(xiàn)的1種全新的建筑設(shè)計(jì)、施工、管理的方法，用于信息的收集、存儲(chǔ)、應(yīng)用和管理，它將規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)各階段的數(shù)據(jù)信息全部集成于3D模型之中，為項(xiàng)目全生命周期中項(xiàng)目管理人員提供精確完整的數(shù)據(jù)資料，輔助進(jìn)行決策，提高決策的效率與正確性。BIM具有可視化、參數(shù)化、集成化以及過(guò)程化的特點(diǎn)。因此，可以將BIM的參數(shù)化模型作為1個(gè)有效的知識(shí)存儲(chǔ)工具，并結(jié)合案例推理原理實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理。對(duì)于建筑企業(yè)來(lái)說(shuō)，建立1個(gè)自有的知識(shí)庫(kù)，可以?xún)?yōu)化管理工作，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)將嵌入了知識(shí)管理原理的案例推理系統(tǒng)和嵌入了信息集成原理的BIM系統(tǒng)進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)了從“建筑信息模型”向“建筑知識(shí)模型”的巨大轉(zhuǎn)變。

3 基于BIM的知識(shí)管理模型

3.1 項(xiàng)目管理知識(shí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)建該系統(tǒng)的目的是利用BIM技術(shù)和基于案例推理的知識(shí)捕獲技術(shù)來(lái)為項(xiàng)目管理人員提供1個(gè)檢索本項(xiàng)目或類(lèi)似項(xiàng)目的信息和知識(shí)的平臺(tái)。該平臺(tái)的建立首先要建立1個(gè)對(duì)項(xiàng)目管理任務(wù)及所產(chǎn)生的信息進(jìn)行分類(lèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)據(jù)的分類(lèi)存儲(chǔ)做了統(tǒng)一的規(guī)定。其次，該模型是將BIM技術(shù)和案例推理技術(shù)結(jié)合到1個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)上，因此由3大模塊構(gòu)成，分別是BIM模塊、案例推理模塊和網(wǎng)絡(luò)共享模塊。

在構(gòu)建知識(shí)模型之前，必須先確定1個(gè)統(tǒng)一的知識(shí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)有助于促進(jìn)信息傳遞和知識(shí)的共享。收集的知識(shí)應(yīng)該以1種常見(jiàn)的方式進(jìn)行歸類(lèi)，這樣有助于用戶(hù)更方便地進(jìn)行知識(shí)檢索遙項(xiàng)目管理知識(shí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如圖1所示遙

圖1 知識(shí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)每一個(gè)知識(shí)案例都將按照?qǐng)D1所示的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息收集以及知識(shí)檢索遙每一個(gè)案例都是建立在BIM模型的基礎(chǔ)之上，可以直接從模型中提取圖紙堯構(gòu)件信息堯成本資料堯工程量堯材料及進(jìn)度計(jì)劃等信息，并且該模型還關(guān)聯(lián)了與本工程相關(guān)的所有技術(shù)堯管理和文檔資料遙其中，技術(shù)部分按分部分項(xiàng)工程進(jìn)行劃分，每一個(gè)項(xiàng)目均包含了技術(shù)操作流程堯注意事項(xiàng)和常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案等內(nèi)容遙管理部分包括了該項(xiàng)目的組織結(jié)構(gòu)堯職能分工堯工作流程等內(nèi)容遙文檔部分包括了合同文件堯法律法規(guī)文件堯招投標(biāo)文件以及相關(guān)施工文件，并且還能關(guān)聯(lián)到從模型中提取的所有文檔資料遙

3.2 知識(shí)模型系統(tǒng)架構(gòu)

知識(shí)模型系統(tǒng)模塊如圖2所示，其目的是為了收集項(xiàng)目管理信息與知識(shí)，并最終達(dá)到知識(shí)重復(fù)利用。在3大模塊中，BIM模塊主要完成模型建立、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等任務(wù)；案例推理模塊完成匹配案例檢索及新案例篩選添加的任務(wù)；而基于網(wǎng)絡(luò)共享的模塊是將BIM模塊和案例推理模塊整合到1個(gè)統(tǒng)一界面上，作為用戶(hù)輸入檢索信息及輸出檢索結(jié)果的界面，為所有用戶(hù)提供1個(gè)共同使用該系統(tǒng)的平臺(tái)[7]。

圖2 知識(shí)模型系統(tǒng)模塊劃分

BIM模塊和案例推理模塊的具體操作流程如下：

1）BIM模塊

高昂的項(xiàng)目前期投入往往是決定是否使用BIM技術(shù)的關(guān)鍵性，有效的使用基于BIM技術(shù)構(gòu)建的全生命周期建筑知識(shí)模型是提高BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的1個(gè)重要途徑。建筑知識(shí)模型中最基礎(chǔ)也是最重要的部分就是BIM模塊，它充分利用了BIM技術(shù)的信息集成功能。從BIM模型建立起，就為知識(shí)資源的共享和應(yīng)用提供了可靠的決策基礎(chǔ)，并貫穿在項(xiàng)目的全生命周期中。

如何從海量的信息資源中獲取所需要的知識(shí)資源是我們所關(guān)注的問(wèn)題。構(gòu)建的知識(shí)模型，除了BIM模型本身具有的建筑信息資源之外，還擴(kuò)充了許多其他資源，并將其與對(duì)應(yīng)的BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣在案例檢索過(guò)程中，只要找到某1個(gè)類(lèi)似案例的BIM模型，就可以同時(shí)得到與該模型相關(guān)的所有項(xiàng)目管理的資料，這些資料都將按照?qǐng)D1所示的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸類(lèi)存儲(chǔ)，以便于進(jìn)行檢索。

對(duì)于1個(gè)新建項(xiàng)目而言，尋找已建類(lèi)似項(xiàng)目借鑒其管理經(jīng)驗(yàn)，可以大大提高決策的正確性，避免類(lèi)似錯(cuò)誤的發(fā)生，并為多方案決策提供依據(jù)。通過(guò)BIM模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)知識(shí)的分類(lèi)存儲(chǔ)以及為案例庫(kù)更新知識(shí)，如圖3所示。

圖3 BIM模塊

2）案例推理模塊

目前，已經(jīng)有很多方法用于建筑企業(yè)的知識(shí)管理工作，例如建立專(zhuān)家系統(tǒng)、案例推理系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。在建設(shè)工程項(xiàng)目中，通過(guò)運(yùn)用這些技術(shù)來(lái)指導(dǎo)具體的實(shí)施過(guò)程，例如施工進(jìn)度計(jì)劃的安排、施工技術(shù)可行性評(píng)估以及成本估算等。因?yàn)轫?xiàng)目管理過(guò)程中的知識(shí)種類(lèi)繁多、數(shù)量巨大，很難以某種特定的形式來(lái)表達(dá)這些知識(shí)，因此，選用案例推理系統(tǒng)來(lái)完成項(xiàng)目管理過(guò)程中的知識(shí)檢索，并借助BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為其提供豐富的知識(shí)案例庫(kù)。對(duì)于知識(shí)的存儲(chǔ)，只要按照相應(yīng)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)格式按照統(tǒng)一的IFC標(biāo)準(zhǔn)，就可以滿(mǎn)足要求。雖然案例庫(kù)中的案例數(shù)量越多越好，但是我們并不要求在一開(kāi)始就需要大量的案例數(shù)據(jù)，而是在模型的使用過(guò)程中不斷地去豐富案例庫(kù)，這正是案例推理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。

案例推理是在同領(lǐng)域內(nèi)通過(guò)類(lèi)比找到解決問(wèn)題的范例，基于案例的推理是對(duì)求解現(xiàn)實(shí)問(wèn)題過(guò)程的1個(gè)合理描述，也是解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的基本方法之一。同時(shí)，案例推理也是1個(gè)可以不斷增值、持續(xù)學(xué)習(xí)的方法，每一次新的實(shí)踐方法都會(huì)被存儲(chǔ)下來(lái)，為今后遇到同樣的問(wèn)題提供解決方法。典型的案例推理系統(tǒng)操作步驟如下：

（1）確定當(dāng)前的問(wèn)題；

（2）在案例庫(kù)中搜索與該問(wèn)題類(lèi)似的案例；

圖4 案例推理模塊

（3）檢索出最相似的案例用來(lái)解決當(dāng)前問(wèn)題；

（4）評(píng)估解決方案；

（5）利用實(shí)踐中學(xué)到的新知識(shí)更新系統(tǒng)。

這種案例推理方式被運(yùn)用到項(xiàng)目知識(shí)管理中，如圖4所示。

案例推理模塊的重要組成部分：

（1）案例匹配。針對(duì)1個(gè)新的建設(shè)項(xiàng)目，可能需要通過(guò)建筑知識(shí)模型系統(tǒng)來(lái)搜索與該項(xiàng)目類(lèi)似的已完成工程項(xiàng)目來(lái)指導(dǎo)項(xiàng)目管理工作，或者在施工過(guò)程中面對(duì)某些問(wèn)題時(shí)，在該系統(tǒng)中搜索類(lèi)似問(wèn)題的解決方案。那么如何實(shí)現(xiàn)類(lèi)似案例及問(wèn)題的匹配是案例推理模塊需要解決的1個(gè)重要問(wèn)題。由于每一個(gè)案例的所有信息都被包含在BIM模塊中，并且該模塊中的所有信息都與1個(gè)BIM模型相關(guān)聯(lián),因此,需要對(duì)每一個(gè)模型都定義相關(guān)屬性，如表1所示。

表1 項(xiàng)目管理案例的屬性

在檢索過(guò)程中只要輸入相應(yīng)的項(xiàng)目屬性，就可以匹配到類(lèi)似案例。同時(shí)，對(duì)每一個(gè)案例中的每一個(gè)分類(lèi)都設(shè)定相應(yīng)的關(guān)鍵詞檢索，例如輸入關(guān)鍵詞“合同”，就可以搜索目標(biāo)案例下所有與合同相關(guān)的信息和知識(shí)，實(shí)現(xiàn)雙檢索模式，不僅通過(guò)案例屬性檢索到類(lèi)似案例，還能通過(guò)分類(lèi)關(guān)鍵詞檢索到所需要查找的具體問(wèn)題，從而大大提高了檢索效率。

（2）知識(shí)案例庫(kù)。有效的案例推理系統(tǒng)必須要有1個(gè)擁有大量案例數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，才能有效地為新案例提供檢索功能。以BIM技術(shù)作為知識(shí)案例庫(kù)的保障，將每一個(gè)BIM模型以及其所具備的信息資源作為1個(gè)案例單元存儲(chǔ)到知識(shí)系統(tǒng)中。并且，該BIM模型所攜帶的所有信息資源都是按照一定的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)儲(chǔ)存，有助于按照分類(lèi)關(guān)鍵詞進(jìn)行快速檢索。

3.3 基于BIM的知識(shí)管理模型的運(yùn)用

如果1個(gè)建筑企業(yè)使用該系統(tǒng)作為知識(shí)管理工具，每一個(gè)新的項(xiàng)目在開(kāi)始實(shí)施時(shí)就需要被增加到該系統(tǒng)之中，并在項(xiàng)目建造過(guò)程中不斷完善信息，同時(shí)也從該系統(tǒng)中獲取所需要的知識(shí)，即系統(tǒng)知識(shí)的應(yīng)用和更新是同步進(jìn)行的。在運(yùn)用這個(gè)知識(shí)管理模型的過(guò)程中，只需要按照輸入項(xiàng)目屬性信息以及關(guān)鍵詞就可以得到所有類(lèi)似項(xiàng)目的信息，例如要對(duì)1個(gè)建筑面積為6000m2的10層框架剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓進(jìn)行成本估算，只需要在屬性欄中輸入“住宅”、“框剪結(jié)構(gòu)”、“6000”、“10”，并在關(guān)鍵詞中輸入“成本”，就可以搜索到所有類(lèi)似項(xiàng)目的信息列表。如果案例庫(kù)中不存在所有信息完全相符的案例，那么只有部分屬性相同或關(guān)鍵詞相近的案例也能夠被搜索出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

知識(shí)管理在建筑企業(yè)中的作用非常大，要想提高知識(shí)管理水平，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)當(dāng)前的知識(shí)管理現(xiàn)狀，加強(qiáng)知識(shí)管理工作。BIM技術(shù)是建筑業(yè)信息化發(fā)展的趨勢(shì)，BIM向知識(shí)集成管理的升華必將是建筑業(yè)未來(lái)的1個(gè)新的發(fā)展目標(biāo)，我們應(yīng)充分利用BIM技術(shù)信息集成的根本價(jià)值促進(jìn)建設(shè)工程項(xiàng)目知識(shí)管理實(shí)施。

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Study of Project Knowledge Management Based on BIM

LI Yan1,HOU Yu2,CHEN Xiao-min3,ZHU Qiang4,WANG Xiao-yan5
（1.ShandongElectricPowerEconomicandTechnologicalResearchInstitute,Jinan 250001,China;2.ChinaEnergyPowerFinancialCo.Ltd., Jinan 250001,China;3.GeneralTobaccoGroup,LC,Jinan 250100,China;4.ShandongZhiyuanElectricPowerDesignConsultingCo.Ltd., Jinan 250021,China;5.ShandongElectricPowerEngineeringCo.Ltd.,Jinan 250022,China）

ThisarticlebrieflydescribesthebasicconceptsofknowledgemanagementandBIMtechnology,itaimstodevelopaintegrated system to capture the information and knowledgein a project management process,to support the knowledge management work during the projectconstruction.BycombiningBIMtechnologyandcase-basedreasoningsystemthatembeddedknowledgemanagementprinciples.By combiningBIMtechnologyandembeddedknowledgemanagementprinciplesofcase-basedreasoningsystem,realizingtheperfecttransition fromthe野BuildingInformationModel冶to野knowledgemodelbuilding冶,providingreferencefortheknowledgemanagementofconstruction project.

buildinginformationmodeling;buildingknowledgemodeling;knowledgemanagement

TU712

A

1007-9467（2016）06-0183-04

2016-02-17

李彥（1985～），女，山東煙臺(tái)人，經(jīng)濟(jì)師，從事電網(wǎng)工程造價(jià)管理研究，（電子信箱）410429474@qq.com。