仇國芳，李智慧

(西安建筑科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710055)

隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，建筑業(yè)的競爭已不再是單個(gè)企業(yè)的競爭，而是供應(yīng)鏈和供應(yīng)鏈之間的競爭。建筑供應(yīng)鏈管理模式正在被越來越多的企業(yè)所采用，成功實(shí)施建筑供應(yīng)鏈的核心之一就是要對建筑供應(yīng)鏈管理企業(yè)間的信息進(jìn)行有效共享，BIM(Building Information Modeling)的出現(xiàn)滿足了建筑供應(yīng)鏈信息集成化管理的需求，已有學(xué)者將BIM與建筑供應(yīng)鏈結(jié)合。許杰峰等[1～3]提出了基于BIM的建筑供應(yīng)鏈信息共享機(jī)制、合作利益分配的辦法以及建筑供應(yīng)鏈管理研究。許俊青等[4]提出了將BIM應(yīng)用于建筑供應(yīng)鏈信息流管理的設(shè)想并設(shè)計(jì)了模型的基本框架。

在建筑供應(yīng)鏈管理中BIM的應(yīng)用，將提升供應(yīng)鏈管理效率已經(jīng)得到大家的共識，然而BIM的應(yīng)用仍然存在種種困難，因此迫切需要研究BIM在建筑供應(yīng)鏈上推廣應(yīng)用中存在的困難，找到影響B(tài)IM應(yīng)用的障礙因素，從而有針對性地提出解決方案。

1 企業(yè)BIM應(yīng)用的障礙因素歸納

從全球范圍來看，BIM已被廣泛視為集成建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)流程進(jìn)而解決建筑業(yè)績效問題的重要手段，歐美國家等從政府層面采取各種措施促進(jìn)BIM在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用[5]。國外有很多關(guān)于BIM應(yīng)用障礙方面的研究，Chien等[6]指出BIM的應(yīng)用包含了一系列的風(fēng)險(xiǎn)，包括技術(shù)、管理、環(huán)境、財(cái)務(wù)、法律。Solihin等[7]認(rèn)為BIM的主要挑戰(zhàn)之一是知識產(chǎn)權(quán)和網(wǎng)絡(luò)安全，Azhar等[8]指出BIM的集成概念模糊了不同項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員之間的責(zé)任水平，國外更注重法律、人員組織、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面。

國內(nèi)學(xué)者從不同視角和方法對BIM的應(yīng)用障礙進(jìn)行了研究。秦璇等[9～12]基于市場推廣、施工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位、房地產(chǎn)開發(fā)商等不同視角運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型、層次分析法指出BIM應(yīng)用障礙主要表現(xiàn)在BIM教育和培訓(xùn)、BIM技術(shù)人才的缺乏、BIM技術(shù)未得到高層管理者的支持、行業(yè)體制、法律界限、經(jīng)濟(jì)因素等方面以及各因素之間的關(guān)系。張連營等[13]基于中國建筑行業(yè)的視角，使用主成分分析得出BIM應(yīng)用障礙主要表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)、法律、人員態(tài)度、技術(shù)、行業(yè)等方面。豐景春等[14]通過總結(jié)國外應(yīng)用過程中的主要障礙，得出BIM標(biāo)準(zhǔn)、人的因素、企業(yè)的因素、成本以及軟件等障礙因素。

通過對上述文獻(xiàn)分析，首先歸納出23項(xiàng)影響企業(yè)BIM應(yīng)用的障礙因素，再通過屬性相似原則合并同類因素，然后重新分組，根據(jù)其性質(zhì)可以分為四個(gè)維度：個(gè)人、組織、技術(shù)、制度。進(jìn)一步細(xì)分，將組織分成成本、管理以及風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)小類；技術(shù)分成標(biāo)準(zhǔn)、軟件以及應(yīng)用三個(gè)小類，企業(yè)BIM應(yīng)用障礙因素歸納如表1所示。

表1 企業(yè)BIM應(yīng)用障礙因素歸納

組織成本指企業(yè)在BIM項(xiàng)目實(shí)施過程中產(chǎn)生的額外成本類因素；組織管理指企業(yè)在BIM項(xiàng)目實(shí)施過程中所造成的內(nèi)部管理、外部交易協(xié)作問題；組織風(fēng)險(xiǎn)指企業(yè)在BIM項(xiàng)目實(shí)施過程中產(chǎn)生的業(yè)務(wù)、法律等風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指包括BIM軟件數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；技術(shù)軟件指BIM應(yīng)用過程中國內(nèi)軟件的成熟性及并行接口問題；技術(shù)應(yīng)用指BIM應(yīng)用過程中缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。

這些障礙因素都是針對BIM應(yīng)用的不同企業(yè)提出的，考慮到建筑供應(yīng)鏈上BIM的應(yīng)用障礙時(shí)，將通過分別研究房地產(chǎn)開發(fā)商y1、設(shè)計(jì)單位y2、總承包單位y3、監(jiān)理單位y4、材料設(shè)備供應(yīng)單位y5、分包單位y6、運(yùn)營維護(hù)單位y7等個(gè)體障礙因素差異性，再綜合到建筑供應(yīng)鏈上。

2 BIM應(yīng)用的關(guān)鍵障礙因素分析

2.1 粗糙集理論

粗糙集(Rough Set)理論是波蘭Pawlak教授于1982年提出的一種能夠定量分析處理不精確、不一致、不完整信息與知識的數(shù)學(xué)工具[15]。該理論處理問題最主要的特點(diǎn)是無需提供問題所需處理的數(shù)據(jù)集合之外的任何先驗(yàn)信息，在保持原始數(shù)據(jù)集合分類能力或決策能力不變的前提下，通過知識約簡，消除冗余信息，導(dǎo)出問題決策或分類規(guī)則，從而獲得知識的簡介表達(dá)[16]，該方法完全由數(shù)據(jù)驅(qū)動來確定各指標(biāo)的權(quán)值，克服了傳統(tǒng)權(quán)重確定方法的主觀性影響[17]。通過等價(jià)關(guān)系的劃分來求得上下近似，得到簡化后的屬性集，而約簡后屬性的重要性可以視為屬性在屬性集中的權(quán)重。

2.2 關(guān)鍵因素獲取步驟

步驟1：收集數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理，信息系統(tǒng)的構(gòu)建。

根據(jù)表1的障礙因素體系，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到某一類參與方的障礙因素信息系統(tǒng)S=(U,A,V,F)。其中經(jīng)過處理后的對象視為信息系統(tǒng)中的對象集U={x1,x2,…,x|U|}；將所有障礙因素視為信息系統(tǒng)中的屬性集A=(a1,a2,…,a|A|)；V為各個(gè)屬性的值域；F為U×A→V的信息函數(shù)，對于?a∈A,?x∈U,f(x,a)∈Va指定了每個(gè)對x在障礙因素a下的分值。

步驟2：障礙因素的約簡。

(1)根據(jù)式(1)計(jì)算對象集U在等價(jià)關(guān)系ind(A)下的下近似posind(A)(U)：

posind(A)(U)=∪{xi|xi∈U|ind(A)|xi∈U}

(1)

(2)計(jì)算屬性集A中剔除某一屬性ai(ai∈A)后，在等價(jià)關(guān)系ind(A-ai)下的下近似posind(A-ai)(U)，其中，i=1,2,…,|A|；

(3)如果posind(A)(U)=posind(A-ai)(U)，則是屬性A中不必要的，是可以約簡的屬性；如果posind(A)(U)≠posind(A-ai)(U)，則是屬性A中必要的，從而得到屬性集A的核coreind(A)(U)。

步驟3：根據(jù)步驟2所得屬性集A的核建立約簡后新的信息系統(tǒng)S′=(U,A′,V,F)，其中A′表示由A中必要屬性所構(gòu)成的屬性集。

步驟4：計(jì)算關(guān)鍵障礙因素的權(quán)重，得到關(guān)鍵因素排序。

(1)按式(2)分別計(jì)算各障礙因素ai(ai∈A′)對于屬性集A′的重要度sgf(ai,A′)，其中i=1,2,…，|A′|。

sgf(ai,A)=γind(A)-γind(A-{ai})(A)

=1-γind(A-{ai})(A)

(2)

式中：γind(A)(A)為對象集U下屬性集A的依賴度；γind(A-{ai})(A)為障礙因素ai對于屬性集A的依賴度。

(2)利用式(3)對所求得的每個(gè)障礙因素的重要性進(jìn)行歸一化處理，可得到每個(gè)關(guān)鍵障礙因素的權(quán)重。

(3)

式中：Wj為第j個(gè)障礙因素的權(quán)重，j=1,2,…,|A′|。

3 建筑供應(yīng)鏈上BIM應(yīng)用關(guān)鍵障礙因素分析

對建筑供應(yīng)鏈上核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，得出每個(gè)企業(yè)的障礙因素約簡及排序，最后綜合出整個(gè)建筑供應(yīng)鏈的障礙因素排序。

3.1 建筑供應(yīng)鏈上核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)關(guān)鍵因素分析

3.1.1 構(gòu)建信息系統(tǒng)

根據(jù)歸納總結(jié)的23個(gè)障礙因素設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷。本次調(diào)查問卷由兩部分組成，一是關(guān)于被調(diào)查對象基本情況(包括所在工作單位及其規(guī)模、是否參與過建筑供應(yīng)鏈項(xiàng)目、是否使用過BIM)和對BIM應(yīng)用的了解程度；二是被調(diào)查對象對 “障礙因素對BIM應(yīng)用的影響程度”個(gè)人評價(jià)打分，將影響程度劃分為 5 個(gè)等級：較大、大、一般、小、較小，分值分別為 5，4，3，2，1。

問卷主要通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)放的方式進(jìn)行，主要調(diào)查對象是建筑供應(yīng)鏈上各參與方核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)中的直接或間接應(yīng)用或了解BIM技術(shù)的工作人員，其中包括房地產(chǎn)項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)單位參與BIM項(xiàng)目的工作人員、總承包單位管理人員及參與BIM項(xiàng)目的施工人員、監(jiān)理單位參與BIM項(xiàng)目的工作人員、材料設(shè)備供應(yīng)單位高級管理者、分包單位參與BIM項(xiàng)目的工作人員、運(yùn)行維護(hù)單位高級管理者。

本次問卷共發(fā)放610份，最終回收518份，總回收率85%。收回的518份問卷中，刪去問卷缺失較多、未參與過建筑供應(yīng)鏈項(xiàng)目的以及對BIM不了解的不具研究性的問卷，剩余448份可以作為有效問卷進(jìn)行分析。其中，被調(diào)查對象所從事的工作單位和對BIM應(yīng)用的了解程度如圖1，2所示。100%的調(diào)查對象都直接或間接了解 BIM，由此可以看出，我們選取的調(diào)查對象都是對BIM有一定了解的，其對調(diào)查問卷的作答是基于一定知識背景的，因此調(diào)查結(jié)果有一定的借鑒意義。

圖1 被調(diào)查者所在單位分布

圖2 被調(diào)查者對BIM應(yīng)用的了解程度

以房地產(chǎn)開發(fā)商為例，對所屬工作單位為房地產(chǎn)單位的調(diào)查對象按是否使用過BIM、企業(yè)規(guī)模大小、對BIM的了解程度進(jìn)行分類，得到23類對象，分類后的對象作為信息系統(tǒng)表中的對象集，則每類對象x在障礙因素a下的分值即這類被調(diào)查對象打分值的平均值，其中平均值小數(shù)位大于0.5的取大，小于0.5的取小。

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)得到不同核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)的信息系統(tǒng)。以房地產(chǎn)開發(fā)單位群為例得到信息系統(tǒng)S=(U,A,V,F)(見表2)。

表2 房地產(chǎn)開發(fā)商信息系統(tǒng)

3.1.2 構(gòu)建約簡后信息系統(tǒng)

通過粗糙集約簡方法獲取關(guān)鍵障礙因素：posind(A)(U)={x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13,x14,x15,x16,x17,x18,x19,x20,x21,x22,x23}。

依次從屬性集A中剔除一個(gè)屬性ai(ai∈A)后，得到對象集U在等價(jià)關(guān)系ind(A-ai)下的下近似，獲得不可缺少的指標(biāo)為a3,a5,a6,a8,a13,a16,a17,a21,a22,a23。

由障礙因素集A′=(a3,a5,a6,a8,a13,a16,a17,a21,a22,a23)構(gòu)成新的信息系統(tǒng)S′=(U,A′,V,F)(見表3)。

表3 約簡后信息系統(tǒng)

3.1.3 關(guān)鍵障礙因素的排序

(2)對計(jì)算得到的每個(gè)障礙因素的重要度歸一化，確定約簡后每個(gè)障礙因素的權(quán)重，結(jié)果見表4。

表4 房地產(chǎn)開發(fā)商關(guān)鍵障礙因素權(quán)重

按表4中權(quán)重得分由大到小進(jìn)行排列依次為：a8,a23,a13,a22,a21,a16,a17,a3,a5,a6。

同理計(jì)算得到其他單位關(guān)鍵障礙因素權(quán)重由大到小進(jìn)行排列分別為：

設(shè)計(jì)單位：a1,a13,a8,a14,a21,a22,a17,a18；總承包單位：a18,a16,a17,a22,a21,a13,a9,a5,a1；監(jiān)理單位：a4,a1,a5,a9；材料設(shè)備供應(yīng)單位：a10,a3,a5,a4；分包單位：a3,a5,a1,a10；運(yùn)營維護(hù)單位：a5,a4,a10,a3。

由上述結(jié)果可知：

(1)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)共有因素有：額外成本高a5，傳統(tǒng)的工作方式和思維模式難以轉(zhuǎn)變a1，缺乏BIM教育和培訓(xùn)a2。

(2)對障礙因素個(gè)數(shù)由大到小進(jìn)行排列：房地產(chǎn)開發(fā)商、總承包單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、材料設(shè)備供應(yīng)單位、分包單位、運(yùn)營維護(hù)單位，其中房地產(chǎn)開發(fā)商、總承包單位、設(shè)計(jì)單位存在困難較多，特別是房地產(chǎn)開發(fā)商存在困難最多。

(3)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)排序前三的障礙因素分別為：

1)房地產(chǎn)開發(fā)商：缺乏使用BIM的外部動機(jī)a8、相關(guān)部門缺乏有效的鼓勵(lì)機(jī)制a23、新技術(shù)模式下責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)不明a13；

2)設(shè)計(jì)單位：傳統(tǒng)的工作方式和思維難以轉(zhuǎn)a1、新技術(shù)模式下責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)不明a13、缺乏使用BIM的外部動機(jī)a8；

3)總承包單位：核心BIM軟件不成熟a18、軟件兼容性差a16、缺乏BIM標(biāo)準(zhǔn)a17；

4)監(jiān)理單位：缺乏對BIM技術(shù)的理解a4、傳統(tǒng)的工作方式和思維模式難以轉(zhuǎn)變a1、額外成本比較高a5；

5)材料設(shè)備供應(yīng)單位：缺乏對BIM的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)a10、缺乏BIM教育和培訓(xùn)a3、額外成本高a5；

6)分包單位：缺乏BIM教育和培訓(xùn)a3、額外成本高a5、傳統(tǒng)的工作方式和思維模式難以轉(zhuǎn)變a1；

7)運(yùn)營維護(hù)單位：額外成本高a5、缺乏對BIM技術(shù)的理解a3、缺乏對BIM項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)a10。

3.2 建筑供應(yīng)鏈上障礙因素分析

將個(gè)體序轉(zhuǎn)換成整體序時(shí)，假設(shè)各伙伴關(guān)系是平等的，不存在主導(dǎo)企業(yè)，不考慮各節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的重要程度，對所有節(jié)點(diǎn)企業(yè)約簡排序后的障礙因素賦值求和，得到整個(gè)建筑供應(yīng)鏈上障礙因素的綜合排序(見表5)，其中房地產(chǎn)開發(fā)商約簡后的障礙因素最多，因此分別按障礙因素權(quán)重由大到小的排序賦值為10,9,…,1，被約簡掉障礙因素賦值為0。

對建筑供應(yīng)鏈上障礙因素的綜合排序，按綜合得分由大到小進(jìn)行排列：a5,a1,a3,a4,a10,a13,a22,a21,a8,a17,a16,a18,a9,a23,a14,a6。

表5 建筑供應(yīng)鏈上障礙因素的綜合分值

由上述結(jié)果可知，建筑供應(yīng)鏈上排序前三的障礙因素為：額外成本高a5、傳統(tǒng)的工作方式和思維模式難以轉(zhuǎn)變a1、缺乏BIM教育和培訓(xùn)a3。

3.3 結(jié) 論

綜上得到以下結(jié)論：組織維度經(jīng)濟(jì)因素中額外成本高a5對BIM應(yīng)用影響程度最大，其次管理因素中缺乏對BIM項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)a10占很大比重；個(gè)體維度中傳統(tǒng)思維難以轉(zhuǎn)變a1、缺乏BIM教育和培訓(xùn)a2、缺乏對BIM技術(shù)的理解a4等對BIM應(yīng)用影響程度次之；制度維度法律因素中缺乏BIM標(biāo)準(zhǔn)合同示范文本a22和缺乏能夠保護(hù)BIM模型的知識產(chǎn)權(quán)a21對BIM應(yīng)用影響程度較大；技術(shù)維度標(biāo)準(zhǔn)因素中缺乏BIM標(biāo)準(zhǔn)a17、軟件兼容性差a16和軟件因素中核心軟件發(fā)展不成熟a18對BIM應(yīng)用影響程度一般。

4 建 議

為推動建筑供應(yīng)鏈上BIM的應(yīng)用，根據(jù)建筑供應(yīng)鏈障礙因素整體排序和核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)障礙因素個(gè)體排序的對比結(jié)論提出以下建議：

(1)首先在BIM應(yīng)用初期，軟件、培訓(xùn)、設(shè)備等額外成本投入過高a5是阻礙BIM在建筑供應(yīng)鏈上應(yīng)用的最大障礙，但是從長遠(yuǎn)眼光來看應(yīng)用BIM后的建筑供應(yīng)鏈效率和收益的提高是可以預(yù)見的；此外，建筑供應(yīng)鏈上利益分配不均，導(dǎo)致很難調(diào)動建筑供應(yīng)鏈上核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)應(yīng)用BIM的積極性。因此，應(yīng)合理評估建筑供應(yīng)鏈上應(yīng)用BIM的成本和收益，制定合理的成本和利益分配協(xié)調(diào)機(jī)制，從而解決現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)效益不明顯和成本費(fèi)用高的問題，鼓勵(lì)建筑供應(yīng)鏈上核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)積極使用BIM。

(2)傳統(tǒng)的工作方式和思維模式難以轉(zhuǎn)變a1，缺乏BIM教育和培訓(xùn)a3是阻礙BIM在建筑供應(yīng)鏈上應(yīng)用的第二大障礙因素。建設(shè)主管部門可以督促行業(yè)協(xié)會組織企業(yè)為建筑供應(yīng)鏈上項(xiàng)目工作人員進(jìn)行不同層次的培訓(xùn)，從思想上轉(zhuǎn)變對BIM應(yīng)用的認(rèn)識，同時(shí)加強(qiáng)對相關(guān)項(xiàng)目人員的培訓(xùn)，消除對 BIM 技術(shù)的誤解。培訓(xùn)內(nèi)容不僅包括對 BIM協(xié)同設(shè)計(jì)等概念的理解、BIM軟件的應(yīng)用，還應(yīng)包括工程項(xiàng)目管理等相關(guān)內(nèi)容，從而消除項(xiàng)目人員對新技術(shù)的抵觸心理，加快其思維模式的轉(zhuǎn)化，讓其自身對知識更新的憂患意識成為促進(jìn)其積極轉(zhuǎn)型和不斷學(xué)習(xí)的源動力[9]。

(3)建筑供應(yīng)鏈上房地產(chǎn)開發(fā)商、設(shè)計(jì)單位、總承包單位這三個(gè)核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)BIM應(yīng)用障礙因素最多。對于房地產(chǎn)開發(fā)商來說缺乏使用BIM的外部動機(jī)a8是最大的障礙，由于短期經(jīng)濟(jì)效益不明顯，對帶來的經(jīng)濟(jì)效益持懷疑態(tài)度，但是事實(shí)表明BIM應(yīng)用的最大受益者是房地產(chǎn)開發(fā)商，他們才是建筑供應(yīng)鏈上BIM應(yīng)用的最大動力，所以要調(diào)動房地產(chǎn)開發(fā)商的積極性，充分發(fā)揮房地產(chǎn)開發(fā)商的推動作用；對于設(shè)計(jì)單位最大的障礙是傳統(tǒng)的工作方式和思維難以轉(zhuǎn)a1，設(shè)計(jì)是建筑供應(yīng)鏈的源頭，只有從轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)師對BIM的片面概念，才能達(dá)到BIM在整個(gè)建筑供應(yīng)鏈上的廣泛應(yīng)用；對于總承包單位來說核心BIM軟件不成熟a18對其影響最大，盡快解決關(guān)鍵技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)BIM的本土化應(yīng)用，包括核心軟件的開發(fā)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及軟件并行、接口問題等[7]。

(4)對于建筑供應(yīng)鏈外部如政府等相關(guān)部門，首先相關(guān)部門應(yīng)完善BIM標(biāo)準(zhǔn)合同示范文本，這是解決BIM法律、技術(shù)等的前提；然后應(yīng)建立并完善保護(hù)BIM模型知識產(chǎn)權(quán)的法律條款，明確建筑供應(yīng)鏈上各核心節(jié)點(diǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)分擔(dān)的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)及法律界限；最后政府應(yīng)大力宣傳和倡導(dǎo)BIM的應(yīng)用，加大對BIM政策和財(cái)政扶持，對使用 BIM 技術(shù)的項(xiàng)目或企業(yè)提供獎勵(lì)、稅收或財(cái)政支持等政策。