文/陳 宇

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基于建筑信息建模應(yīng)用場景下的利益相關(guān)方分析

文/陳 宇

一、建筑信息建模的應(yīng)用意義

在我國城市化進程不斷推進的情形下，實施新一輪大規(guī)模的建筑工程建設(shè)已全面鋪開。在此過程中，如何達到進一步提高新型城鎮(zhèn)化項目建設(shè)績效與品質(zhì)、有效平衡并利用社會各方資本參與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問題已儼然成為工程項目管理中的新要求、新挑戰(zhàn)。而其核心要義之一便是需要深刻理解并分析介于項目規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營各個階段之間的系統(tǒng)性信息斷層現(xiàn)象，加大管理并加深促進整個工程項目各階段、各參與者的有效聯(lián)動與協(xié)調(diào)。工程管理學(xué)界的一個普遍共識便是通過信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用作為解決該問題的最有效途徑之一。然而根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國建筑業(yè)信息化率僅約0.027%，與國際建筑業(yè)信息化率0.3%的平均水平相比，差距高達10倍。如此重大的差距與我國的經(jīng)濟發(fā)展水平是嚴(yán)重不協(xié)調(diào)的。更有甚者，由于建筑行業(yè)信息化的極不完善，導(dǎo)致在工程項目各職能部門之間信息傳遞效果差，信息協(xié)同性不強，信息內(nèi)容表述不明朗，信息利用價值不高等狀況，極大地弱化了建筑行業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

建筑信息建模（BIM）近幾年來在全世界乃至我國建筑工程界被廣泛利用，已經(jīng)成為自計算機輔助設(shè)計（CAD）之后的第二次革命性的技術(shù)變革。根據(jù)《美國建筑信息建模國家標(biāo)準(zhǔn)》，對建筑信息建模做出如下的解釋，即“它是對一個建筑工程項目的物理和功能特性的數(shù)字化表達；一個信息共享的平臺；一個實現(xiàn)建筑工程全生命周期管理的信息過程；一個實現(xiàn)建筑項目不同階段信息插入、提取、更新以及修改的協(xié)同化作業(yè)平臺?！?建筑信息建模技術(shù)以其多維的可視化強大功能，可以實現(xiàn)對建筑物物理結(jié)構(gòu)和功能特性的數(shù)字化表達。然而，該技術(shù)在我國的發(fā)展與工程實踐中面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)，例如應(yīng)用該技術(shù)的先期信息化設(shè)施建設(shè)投入較高，專業(yè)人才缺口較大，致使眾多工程項目對建筑信息建模技術(shù)的應(yīng)用普及性較低且大部分尚處于建筑施工領(lǐng)域的嘗試階段（較普遍應(yīng)用于機電安裝項目），此外鑒于企業(yè)自身開發(fā)及應(yīng)用能力差異，對于技術(shù)底層數(shù)據(jù)挖掘、整理及分析能力較為受限等。為此，國內(nèi)建筑工程界和學(xué)術(shù)界對于建筑信息建模技術(shù)以及其在各領(lǐng)域中的實踐已有了相當(dāng)多的闡述。然而，鑒于該技術(shù)可覆蓋建筑項目全生命周期的信息管理和分析的特點，當(dāng)前學(xué)術(shù)界或管理學(xué)界針對在全生命周期中所貫穿的價值鏈上項目各參與方的利益分析被提及并不多見且鮮有系統(tǒng)化的論述。

針對一個具體工程項目也包含存在項目各方的價值體系，其鏈上的每一項價值活動都會對企業(yè)最終能夠?qū)崿F(xiàn)多大的價值造成影響。美國McGraw-Hill Construction在一項研究中表明：一般應(yīng)用該技術(shù)的投資回報率（ROI）在11%～30%，許多公司按自身特性得出的建筑信息建模技術(shù)ROI數(shù)值很高。調(diào)查指出，ROI有貢獻的主要有三方面：改善項目產(chǎn)出和團隊合作（如更少的資料變更和現(xiàn)場協(xié)調(diào)），占79%；三維可視化更便于溝通，占79%；提高企業(yè)競爭力，占66%。因而，筆者將試著通過對于該項技術(shù)給予項目價值鏈上各參與方的影響來做說明，擬為更進一步理解該項技術(shù)的市場潛在價值和應(yīng)用場景提供理論依據(jù)。

二、建筑信息建模應(yīng)用場景下的各參與方分析

建筑信息建模定義了任何項目規(guī)劃并非單一線性而是一個全生命周期的行為。如圖1所示，項目的幾個階段都被相繼定義，即：從最初階段（0）開始，項目的需求被識別并確定，基于過去歷史項目中生成的大量數(shù)據(jù)、新項目客戶需求、應(yīng)用實際場景等生成了一套商業(yè)計劃；階段（1）—（6）涵蓋了準(zhǔn)備、設(shè)計、施工直到建筑產(chǎn)品移交及信息維護工作；階段（7）和“應(yīng)用”涵蓋了具體操作和搜集用戶反饋，并作為未來計劃制定的基礎(chǔ)。這種利用建筑信息建模對項目工序重定義包含了在各工序首尾端的信息交互，以獲取各工序發(fā)展的程度，提高了決策工作效率。

建筑信息建模技術(shù)影響著項目每一個階段的質(zhì)量和數(shù)量指標(biāo)，更重要的是，它幫助人們能到項目最初階段來定義概念并開發(fā)備選方案，由于模型提供了大量輸出數(shù)據(jù)，很大程度上降低了設(shè)計工量。設(shè)計與建造步驟可以通過很多方法來實施以迎合客戶和供應(yīng)商的需求，但傳統(tǒng)辦法并不能滿足各相關(guān)方相互學(xué)習(xí)、理解和面對在項目進行中的各種變化，諸如角色轉(zhuǎn)移更替、工序的修改和優(yōu)化等。建筑信息建模的技術(shù)則提供了一套綜合性、系統(tǒng)化的解決方案。如圖2所示，筆者勾勒出了三層基于建筑信息建模環(huán)境中的各相關(guān)方閉環(huán)結(jié)構(gòu)，由里到外依次為核心的基礎(chǔ)開發(fā)層、間接合作層和直接應(yīng)用層。鑒于在建筑信息建模體系中技術(shù)應(yīng)用方或項目參與者對于該技術(shù)的實際需求、應(yīng)用程度和范疇等都是不同的，因而筆者擷取一些特定專業(yè)人群與該技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)性做以下簡述。

圖1項目數(shù)字規(guī)劃

圖2基于建筑信息建模的相關(guān)閉環(huán)

●客戶

在這里，客戶大致上包含公益類客戶（諸如政府、醫(yī)院、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方等）、商業(yè)客戶（大型超市、生產(chǎn)型企業(yè)等）和開發(fā)商（私人或國有住宅和商業(yè)地產(chǎn)開發(fā)商等）。客戶需要及時復(fù)查自身內(nèi)部決策順序以確保實時有效地做出對于每個建筑項目過程的決策。在建筑信息建模環(huán)境中，由供應(yīng)商所提供的每階段末端信息需要提供給客戶作為決策的必要材料基礎(chǔ)。客戶需要決定供應(yīng)商提供的建筑信息建模相關(guān)服務(wù)中每項變更的實際價值，包括諸如服務(wù)延展和資費標(biāo)準(zhǔn)等。對于一些公益類客戶，比如政府，通過該技術(shù)可以對購買的各類服務(wù)進行重新評估項目進程以校準(zhǔn)是否滿足預(yù)先設(shè)定的首要標(biāo)準(zhǔn)和實施要求。商業(yè)客戶有時候?qū)τ陧椖康慕ㄔO(shè)速度要求更快且更高效，該技術(shù)所提供的工具可以滿足商業(yè)規(guī)劃同時對于項目結(jié)果的預(yù)判。在信息建模的基礎(chǔ)上，客戶需要引領(lǐng)咨詢方和建設(shè)方來協(xié)同工作。開發(fā)商本身是非常專業(yè)的建筑客戶，他們把建筑信息建?？醋饕粋€全生命周期過程控制的工具，時常關(guān)注企業(yè)本身在降低風(fēng)險、減少工期并降低資本投入的能力，以此衡量決定是否需要在項目結(jié)束后保留或者出售建成的物業(yè)。在進入項目競標(biāo)前，開發(fā)商通常情況下會投入大量的時間在設(shè)計、融資和規(guī)劃許可過程上，因此利用該技術(shù)可對參與競標(biāo)決策支持，使得咨詢公司提供的信息更加完整和緊湊，避免競標(biāo)失敗。

●項目經(jīng)理

從職業(yè)角度說，這類是為項目的成功策劃和執(zhí)行的重要人群，是項目團隊的領(lǐng)導(dǎo)者，這類專業(yè)人群的出現(xiàn)是為了支持客戶從項目前期開始對于項目現(xiàn)場管理和領(lǐng)導(dǎo)能力的不足。項目經(jīng)理首要職責(zé)是在預(yù)算范圍內(nèi)按時優(yōu)質(zhì)地領(lǐng)導(dǎo)項目小組完成全部項目工作內(nèi)容，并使客戶滿意。為此項目經(jīng)理必須在一系列的項目計劃、組織和控制活動中做好領(lǐng)導(dǎo)工作，從而實現(xiàn)項目目標(biāo)。建筑信息建模改變了他們以往的管理手段，使他們將項目規(guī)劃、協(xié)調(diào)、交流和審計各方面做的更好，工作量也大大減少，工期也因此縮短，風(fēng)險也降低了。

●造價咨詢師

基于建筑信息建模技術(shù)，造價工程師對于項目所消耗的工料數(shù)量被更精確地確定并節(jié)省了造價。對于他們而言，核心任務(wù)將是識別基準(zhǔn)預(yù)算獲得目標(biāo)價值，合理安排項目各項花費。該技術(shù)應(yīng)用使得造價工程師從過去一味關(guān)注項目資本消耗轉(zhuǎn)向更習(xí)慣于對于項目全生命周期的思考，以便從更大知識庫中更多的數(shù)據(jù)和反饋意見來提升服務(wù)水平和價值。（如圖3所示）

圖3建筑信息建模的六維數(shù)據(jù)

●建筑師、規(guī)劃師與土木工程師

對于建筑師來說，該技術(shù)并不關(guān)心建筑設(shè)計的審美，而是將建筑完整、真實的呈現(xiàn)出來，并在設(shè)計之初就將建筑能耗、造價等一系列問題納入考慮的范疇中。它促使設(shè)計師去思考更多形式之外的內(nèi)容，用復(fù)雜的技術(shù)詮釋“堅固、適用、美觀”的常理。整個設(shè)計過程就是不斷確定和修改各種建筑構(gòu)件的參數(shù)，全面采用參數(shù)化設(shè)計方式。根據(jù)圖1所示，在實踐過程中，較多設(shè)計工作在第2階段進行，獲得較好的初步設(shè)計并制定出一個概念模型，并在第3階段加以技術(shù)型深化。從此之后，建筑師用更少的工作對設(shè)計資料進行設(shè)計文檔處理。

規(guī)劃常常受到政策和技術(shù)因素的制約。建筑信息建模為城市規(guī)劃提供了支持，使得設(shè)計能夠自動根據(jù)約束條件進行自檢?；谛畔⒑妥詣踊夹g(shù)，新加坡已經(jīng)成功地將規(guī)劃和建筑規(guī)范合并運行已有十年，其規(guī)劃原則被系統(tǒng)性地格式化。建筑信息建模技術(shù)能夠加速設(shè)計指導(dǎo)意見和設(shè)計規(guī)范的建立，以此為應(yīng)用方說明可接受的修改和變更并以此作為自動檢查的依據(jù)。在建筑信息建模規(guī)劃中，有一個重點便是對于項目規(guī)劃許可的時機性。如圖1所示，絕大部分設(shè)計工作在第3階段完成，通常情況下，開發(fā)商往往很不情愿在知道他們是否能得到項目開發(fā)許可前給予注資。因此，在第2階段中大量采用許可要點說明，為第3階段做數(shù)據(jù)預(yù)留則是更具邏輯性。

土木工程師通常充當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指引者，建筑信息建模其實較早被結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)用在對于提供針對房屋設(shè)計和施工的咨詢支持。與城市規(guī)劃師相同，這些專業(yè)人群通常用將該技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)相結(jié)合，在迅速發(fā)展環(huán)境下，混合了一些其他分析工具（如，人工智能），形成針對土木工程范疇的建筑信息建模系統(tǒng)（Civil BIM）。結(jié)構(gòu)工程師發(fā)現(xiàn)在他們最初設(shè)計工作階段將大量運用該技術(shù)，然而在項目后期則較少。

●樓宇服務(wù)（安裝）工程師

在樓宇服務(wù)工程師看來，保證設(shè)備的安裝完好，安全運行及正常維護的工作績效是極為重要的。然而由于碎片化的采購特征，這些績效很難完成。建筑信息建模則提供了改變這類服務(wù)缺陷的功能。建模簡要情況說明中將包含設(shè)備操作、竣工和后期移交等內(nèi)容并可以追溯到設(shè)計師和制造廠商。根據(jù)圖1所示，按照工作量分配，絕大部分工作將在第2/3/6/7階段實施，而第4/5階段較少。設(shè)計模擬和分析工具需要與其它專業(yè)建模協(xié)同使用，使得績效檢查具有連續(xù)性，而不僅是在項目后期進行，以此較大程度上提高了客戶的滿意度。通過建筑信息建模將過去的控制技術(shù)整合并分享網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以使安裝技術(shù)人員更高效完成大樓控制及業(yè)主系統(tǒng)設(shè)計和安裝，基于感應(yīng)裝置的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以更復(fù)雜地完成對樓宇的集成控制和管理。

●施工承建商

對施工企業(yè)而言，應(yīng)用建筑信息建模技術(shù)解決方案有更具現(xiàn)實意義的價值。在該技術(shù)廣泛應(yīng)用之前，協(xié)作式項目交付（IPD - Integrated Project Delivery）和虛擬設(shè)計施工流程（VDCVirtual Design Process）已成為世界范圍內(nèi)的施工企業(yè)工程實踐的熱門話題。協(xié)作式項目交付指業(yè)主、設(shè)計、施工及制造等各方共同分擔(dān)項目風(fēng)險、共享項目收益（包括利潤）。它的特點之一即項目團隊的所有成員從項目早期就開始持續(xù)協(xié)作，而不僅限于關(guān)心自己的本職工作，各方均能因項目的成功而獲益。美國斯坦福大學(xué)集成設(shè)施工程化中心的研究顯示，虛擬設(shè)計施工流程會給施工方帶來巨大價值，因虛擬設(shè)計施工流程中減少了項目沖突而提高了施工效率，人力和材料的節(jié)約顯著降低了施工費用。建筑信息建模已被眾多施工企業(yè)認(rèn)定為支持IPD和VDC流程最有效的技術(shù)手段，其對提高施工行業(yè)的整體生產(chǎn)力貢獻重大。正是由于模型信息唯一性和集約化的特點，將原本被工程建設(shè)條塊管理所分割的各領(lǐng)域緊密結(jié)合在了一起。當(dāng)前該技術(shù)應(yīng)用的焦點環(huán)節(jié)包括方案研究、模型碰撞檢測、復(fù)雜建筑物三維設(shè)計實現(xiàn)、工程量概算和虛擬建造等，以上各項均對投資者有益，同時各環(huán)節(jié)也對參與者有益。故建模技術(shù)的推廣，將為中國的建筑施工企業(yè)降低采用VDC和IPD模式進行項目管理的門檻。目前，但在施工過程中，該技術(shù)的應(yīng)用不僅限于機電安裝項目，模型對工程信息的共享和傳遞優(yōu)勢，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息做出正確理解并可促進各方的協(xié)同工作。

●信息技術(shù)提供方

在建造和環(huán)境工程界，信息技術(shù)元素具備相當(dāng)強的活力，全球范圍內(nèi)其應(yīng)用性的復(fù)合增長率達到了17%以迎合對于建筑信息建模技術(shù)所賴以的環(huán)境需求、管理工具、培訓(xùn)和配套支持服務(wù)。軟件工程師需要具備一個開放的視角來創(chuàng)造新的應(yīng)用。因而，建立一整套標(biāo)準(zhǔn)來滿足各系統(tǒng)間的可操作性是一個重要的需求。比如，地理信息系統(tǒng)與建筑信息建模合并所需要的標(biāo)準(zhǔn)，加上通過物聯(lián)網(wǎng)概念將投資建設(shè)期延伸到運行階段看，其間各感應(yīng)器利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議報告各項情況并對回饋和分析數(shù)據(jù)做更好的控制及整合。

●地產(chǎn)咨詢?nèi)藛T

建筑信息建模能幫助地產(chǎn)咨詢從業(yè)人員更加深入全面地支持他們在投資、開發(fā)、租賃和管理以及企業(yè)內(nèi)部管理的商業(yè)決策。通過該技術(shù)，他們能獲得在物業(yè)、績效以及專業(yè)建議等方面比過去更多的信息。投資模型、開發(fā)的數(shù)學(xué)公式、租賃與服務(wù)的收費討論。甚至物業(yè)維修權(quán)益都能通過數(shù)據(jù)和相關(guān)保險產(chǎn)品被這種創(chuàng)新所有力地支持。在發(fā)達國家的地產(chǎn)咨詢界，這類技術(shù)已經(jīng)逐步被推廣延伸。

●項目融資機構(gòu)

融資機構(gòu)是建筑環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的核心組成部分。開發(fā)商在商業(yè)及公共服務(wù)領(lǐng)域通過多種融資方式為項目順利發(fā)展做好經(jīng)濟支持。依照傳統(tǒng)做法，銀行為項目在竣工前提供貸款，然而通常會承擔(dān)項目花費和工期無法滿足預(yù)定目標(biāo)的風(fēng)險。然而，基于建筑信息建模的工作機制可以使得這類風(fēng)險大大降低。如今在英國，銀行似乎更青睞通過建筑信息建模技術(shù)所實施的項目，對這類項目的評分也相對較高。在風(fēng)險可以被很大程度的降低的前提下，長期貸款可以在施工階段被允許進入市場。當(dāng)銀行的放貸能力偏弱，長期貸款需要穩(wěn)定健康的投資來補給收益，這將會成為一個主要的增長因素。

●資產(chǎn)、物業(yè)及設(shè)備管理方

基于建筑信息建模技術(shù)，這類從業(yè)人員有著非常大的發(fā)展?jié)摿?。在過去，他們與建筑行業(yè)被傳統(tǒng)性地割裂開，沒有介入項目陳述，甚至也沒有把建筑過程當(dāng)中生成的信息運用到自身管理中的經(jīng)歷。因而他們大多數(shù)對于建筑信息建模對他們的意義并不了解。將他們職業(yè)技能連接于該項技術(shù)的軟著陸手段使得他們能參與到項目陳述設(shè)計，獲得項目管理所需的知識和經(jīng)驗，設(shè)置管理和維護陳述。他們將獲得竣工后的建筑物的基本數(shù)據(jù)以供使用管理，據(jù)此提供根據(jù)運行績效的試用報告和運行花費以及通過建筑物所反映的用戶使用績效。

三、建筑信息建模的未來及挑戰(zhàn)

綜上所述，在建筑生態(tài)體系中各參與者的利益差異，利用建筑信息建模技術(shù)可以進行相互補充和協(xié)調(diào)，并創(chuàng)造出多方針對項目協(xié)作的可能。利用模型功能，促成相互協(xié)作的決策，更早的將主要的施工管理、制造商、供應(yīng)商以及生產(chǎn)商等專業(yè)人士聚集到一處，與設(shè)計方和業(yè)主一起，共同將質(zhì)量、美學(xué)、建造可能性、經(jīng)濟可行性、及時行及無縫流程融入設(shè)計的生命周期管理，并實現(xiàn)最佳組合。

當(dāng)前，建筑信息模型技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展可謂是如火如荼，一系列圍繞建筑信息建模主題的社會團體和專業(yè)機構(gòu)層出不窮，比如旨在為建筑信息建模從業(yè)者提供行業(yè)資訊、技術(shù)資料、學(xué)習(xí)資源和交流互動平臺的行業(yè)門戶網(wǎng)站“中國BIM門戶”和以建筑信息建模系列軟件應(yīng)用為核心，為設(shè)計人員提供了軟件應(yīng)用交流平臺的“北緯服務(wù)論壇”等。

總之，建筑信息建模在我國的研究、開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段，如何有效與我國建筑生態(tài)環(huán)境相融合將成為一項重要的任務(wù)及挑戰(zhàn)。在這過程中，圍繞該技術(shù)的各相關(guān)利益方需要共同協(xié)作，有效改善建筑信息建模的集成環(huán)境、提高與該技術(shù)配套的項目管理水平、制定一整套行之有效的圍繞基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義和交換規(guī)則的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推進將我國的建筑信息建模技術(shù)從科研開發(fā)轉(zhuǎn)化為競爭力模式、全生命周期應(yīng)用模式以及工程管理全面融合模式的三位一體方向邁進。

作者系上海交通大學(xué)工程管理研究所特聘研究員、高級工程師、英國布里斯托大學(xué)女皇工程院系統(tǒng)工程實驗室博士