孫少楠，沈 春

(華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450045)

0 引言

水利水電工程傳統(tǒng)建設(shè)管理運(yùn)作方式具有設(shè)計(jì)階段與施工及運(yùn)維階段相分離、紙質(zhì)載體的信息傳遞方式和階梯性管理等特點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)方和施工方對工程有著千差萬別的理解，信息在傳遞過程中大量流失［1-2］，不利于工程管理及時(shí)間、成本的控制。BIM技術(shù)能夠有效改善傳統(tǒng)信息管理工作中的弊端，通過模型參數(shù)信息進(jìn)行整體的信息管理，可以有效克服時(shí)間和空間上的障礙，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目在整個(gè)生命周期中不同參與方之間的有效溝通。

Cong Liang［3］進(jìn)行了多功能 BIM 成熟度模型研究，并成功用于工程、企業(yè)、工業(yè)中;Jae-sung Lee［4］通過將BIM成熟度模型劃分為11種不同的結(jié)構(gòu)模型和40種詳細(xì)指標(biāo)，進(jìn)行重要性、權(quán)重、等級的劃分，總結(jié)研究可用于多個(gè)對象目標(biāo)的成熟度模型，用于診斷設(shè)計(jì)公司BIM成熟度指標(biāo);崔曉［5］建立了BIM整體應(yīng)用成熟度評價(jià)指標(biāo)體系和指標(biāo)能力判別方法，甄別出BIM應(yīng)用情況成熟度級別中的薄弱環(huán)節(jié)，確定了成熟度級別的評定方式。綜上，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為水電行業(yè)的信息傳遞帶來了新的變革，但對于BIM技術(shù)應(yīng)用于水電工程進(jìn)行信息交互的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)仍不完善。

灰色系統(tǒng)理論能夠解決信息不完備、不確定的問題［6］。為了評價(jià)水電項(xiàng)目BIM信息交互能力，本文研究建立水利水電BIM信息成熟度模型，制定符合水利水電工程的成熟度指標(biāo)體系，引入灰色評價(jià)模型［7］，對成熟度進(jìn)行量化和評價(jià)以驗(yàn)證工程使用BMI技術(shù)的合理性與全面性。

1 水利工程BIM信息成熟度模型的構(gòu)建

1.1 水利工程BIM技術(shù)信息交互能力分析

影響建設(shè)項(xiàng)目信息的因素多種多樣，由于項(xiàng)目參與方在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中的職責(zé)和作用不同，在不同階段、不同環(huán)境受到的不同的影響，因此需要和產(chǎn)生的信息也不同，三者都需通過信息進(jìn)行密切的交流。信息交互質(zhì)量是企業(yè)管理水平和狀態(tài)的映射，信息交互質(zhì)量評價(jià)就是信息使用者對使用相應(yīng)的方法的反應(yīng)程度［8］。BIM技術(shù)帶來的信息交互方式能從全生命周期的角度對各個(gè)階段的信息進(jìn)行分析，建立BIM數(shù)據(jù)之間的信息提取、關(guān)聯(lián)及擴(kuò)展，保證不同階段不同參與方信息之間的傳達(dá)和交互，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生命周期中的信息有效集成和應(yīng)用。

水利水電工程BIM信息成熟度模型是用于測評運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行水利工程信息交互的一種方法，可用于測評水利行業(yè)信息管理的能力和水平，診斷差距與問題之所在［9］，并針對問題提出改進(jìn)措施幫助各參與方提高信息傳遞效率，最大化地提高信息利用水平。嚴(yán)格來講，信息交互的成熟度指運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行信息交互的能力，通過指標(biāo)的細(xì)化，尋找出使用BIM技術(shù)在信息傳遞過程中存在的問題，有針對性地進(jìn)行目標(biāo)改善，進(jìn)而加以改進(jìn)并不斷優(yōu)化［10］。

1.2 水利工程BIM應(yīng)用成熟度模型的建立

1.2.1 成熟度模型等級劃分

結(jié)合能力成熟度模型(CMM)基本理論，進(jìn)行水利工程BIM技術(shù)信息交互成熟度模型的構(gòu)建，將各參與方在建設(shè)項(xiàng)目信息管理中使用BIM技術(shù)進(jìn)行的能力和情況從混亂到規(guī)范再到優(yōu)化的過程有序分為初始級、可重復(fù)級、已定義級、已管理級、優(yōu)化級五個(gè)階段，形成一個(gè)逐級遞增，不斷升級的過程，每個(gè)階梯的上升都代表著信息水平發(fā)生質(zhì)的變化，整個(gè)水平向更高更成熟的等級邁進(jìn)。水利工程BIM信息交互的成熟度模型等級結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

1.2.2 成熟度模型指標(biāo)體系

分析我國運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行信息交互的現(xiàn)狀，影響其能力的因素大致分為信息因素、組織因素、交互方式因素三大類。由此建立BIM信息交互成熟度模型指標(biāo)評價(jià)體系，評價(jià)目標(biāo)由一、二級評價(jià)指標(biāo)構(gòu)成，即 U={U1，U2，…，Ui};Ui={Ui1，Ui2，…，Uij}，(i=1，2，3)，如圖2所示。信息因素是維持BIM正常運(yùn)行時(shí)的內(nèi)在屬性，此階段要求BIM信息模型必須足夠豐富，并且準(zhǔn)確性要求高，使之成為有用的、可靠的信息。組織結(jié)構(gòu)的形式與信息傳遞方式具有密切的聯(lián)系，這種聯(lián)系在于通過組織效率影響信息傳遞效率。交互方式反映BIM應(yīng)用的外部環(huán)境。

圖1 水利水電工程BIM信息交互的成熟度模型等級結(jié)構(gòu)示意

圖2 水利水電工程BIM信息交互成熟度模型指標(biāo)評價(jià)體系

2 水利水電工程BIM成熟度評價(jià)模型求解步驟

2.1 確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和樣本矩陣

(1)根據(jù)前文對成熟度等級的討論，將評價(jià)矩陣標(biāo)準(zhǔn)分為“優(yōu)化級”“已管理級“已定義級”“可重復(fù)級”和“初始級”5個(gè)等級，打分采用10分制，評價(jià)等級取值依次為A=(9，7，5，3，1)。

(2)假設(shè)共有r位專家參加評價(jià)，把第s位專家對第j個(gè)指標(biāo)的評價(jià)量樣本記為lsj，考慮n個(gè)因素，各因素專家分值記為其分值記為λrn。

2.2 確定評價(jià)灰類

記評估灰類為e，根據(jù)評價(jià)等級，評價(jià)灰類共5類，即e=1，2，3，4，5，相應(yīng)的灰數(shù)為=(1，2，3，4，5)=(9，7，5，3，1，)，各灰類對應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下:

3 案例分析

某大型水電站工程運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理。該工程各專業(yè)整合信息模型如圖3所示。該工程包含信息量較大，運(yùn)用BIM技術(shù)對模型進(jìn)行了大量的信息分類、信息提取、信息整合工作，并綜合考慮各種因素，對模型中未包含的信息進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，細(xì)化到施工人員能對照模型直接進(jìn)行交流的層次，對信息的傳達(dá)和交互起到了推波助瀾的作用［11］。

4 模型的應(yīng)用研究

4.1 獲得樣本矩陣

根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)，共邀請了10位專家組成專家評價(jià)小組對該案例進(jìn)行評價(jià)，具體打分結(jié)果參見表1。

4.2 計(jì)算灰色模糊評判矩陣

由評價(jià)灰類可得，U11的灰色評價(jià)權(quán)向量為(0.2198，0.2527，0.2324，0.1660，0.1291)。

從而得到灰色模糊矩陣為:

表1 評價(jià)樣本矩陣

4.3 確定指標(biāo)的權(quán)重集合W

由二級指標(biāo)灰色評價(jià)權(quán)可得參考數(shù)列:U0=［9，9，8，9，8，10，9，8，8，9］，繼而推出絕對差序列(由于篇幅所限未作詳細(xì)過程)。

對于j=1，2，…，n;s=1，2，…，r，由絕對差序列可得

令分辨系數(shù)ρ=0.5，利用關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式，即可計(jì)算出指標(biāo)j在第s位專家上的關(guān)聯(lián)系數(shù)

利用公式可求出關(guān)聯(lián)度，從而進(jìn)行關(guān)聯(lián)度歸一化，得到指標(biāo)的權(quán)重集合為W=(0.058 4，0.062 5，0.074 4，0.064 1，0.068 0，0.052 4，0.066 8，0.058 7，0.053 6，0.065 9，0.048 8，0.054 3，0.038 8，0.058 4，0.051 2，0.064 3)

4.4 綜合運(yùn)算

根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，可得出模糊評價(jià)矩陣為B=W·R=(0.233 5，0.252 5，0.217 0，0.166 8，0.130 1)，綜合評價(jià)結(jié)果為5.584 5，處于“已定義級”。

從上述結(jié)果不難看出，案例在信息表現(xiàn)形式上達(dá)到了較高的成熟度，對工程管理更加全面，信息傳遞上也可滿足各方溝通的需要;但在交互方式上，平臺的使用情況仍不夠完善。整體看來，該案例運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行信息交互的水平良好但仍需提高，距離“優(yōu)化級”還有一定的距離。

5 結(jié)論

本文在分析現(xiàn)階段水利水電工程BIM信息交互能力的基礎(chǔ)上，對水利水電工程的成熟度進(jìn)行等級劃分，建立涵蓋信息因素、組織因素、交互方式因素的評價(jià)指標(biāo)，并運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對工程案例進(jìn)行成熟度評價(jià)，確定下一步信息質(zhì)量改進(jìn)的目標(biāo)，有利于企業(yè)形成核心競爭優(yōu)勢的信息質(zhì)量管理體系，為持續(xù)提高和改進(jìn)BIM技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展提供了理論依據(jù)。

［1］鐘登華，李景茹，黃河，等．可視化仿真技術(shù)及其在水利水電工程中的應(yīng)用研究［J］．中國水利，2003(1):67-70．

［2］王少星．基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理研究［D］．北京:北方工業(yè)大學(xué)，2016．

［3］LIANG C， LU W， ROWLINSON S， et al．Development of a multifunctional BIM maturity model［J］．Journal of Construction Engineering and Management，2016，142(11):6-16．

［4］LEE J S，OCK J H．A Study on the evaluation items of BIM process maturitymeasurement model［J］．Korean Journal of Computational Design and Engineering，2016，21(3):281-295．

［5］崔曉．BIM應(yīng)用成熟度模型研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012．

［6］鄧聚龍．灰色系統(tǒng)綜述［J］．世界科學(xué)，1983(7):1-5．

［7］江新，胡小彬，劉曉培．項(xiàng)目群管理成熟度灰色評價(jià)模型研究［J］．人民長江，2013，44(1):100-104．

［8］王侃昌，高建民，高智勇，等．企業(yè)信息質(zhì)量成熟度模型研究［J］．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2007，13(2):282-286．

［9］潘吉仁，林知炎，賈廣社．建筑企業(yè)組織項(xiàng)目管理成熟度模型研究［J］．土木工程學(xué)報(bào)，2009(12):183-188．

［10］COOKE-DAVIES T J， ARZYMANOW A．The maturity of project management in different industries:an investigation into variations between project management models［J］．International Journal of Project Management，2003，21(6):471-478．

［11］余雯婷，李希勝．基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理信息提取與應(yīng)用［J］．土木工程與管理學(xué)報(bào)，2016，33(1):85-89．