李宜君 LI Yi-jun

（北京建筑大學，北京 100044）

0 引言

住建部出臺的《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》等多項相關政策，體現(xiàn)了國家對建筑工業(yè)化與智能建造的重視程度。以往關于智能建造與建筑工業(yè)化的研究多以BIM技術在建筑工業(yè)化的應用為主，基于BIM技術提升建筑工業(yè)化的應用影響因素關系分析類研究較少?；谝酝墨I的研究基礎上，總結歸納出BIM技術提升建筑工業(yè)化的應用影響因素，通過解釋結構模型發(fā)現(xiàn)應用影響因素之間的關系，對有根本層導向因素需求的建筑工業(yè)化工程項目引進BIM技術提供理論基礎。

1 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素的識別與篩選

采用文獻分析法查閱相關文獻，篩選出14篇涉及BIM技術建筑工業(yè)化應用的核心期刊和國家級期刊的有效文獻，通過對有效參考文獻提取關鍵因素，將工程項目階段中的設計階段、施工階段、運維階段作為其1級指標，將識別出的影響因素作為10個2級指標，詳見表1。

表1 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素描述及其來源

2 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素ISM模型的構建

2.1 建立鄰接矩陣

矩陣內各元素aij的數(shù)值轉換規(guī)則為：

通過專家訪談進行修正的BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素的相互關系見表2。

表2 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素的相互關系

根據(jù)表2中BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素間的相互關系，可以建立鄰接矩陣A，如表3所示。

表3 鄰接矩陣A

其中，鄰接矩陣中各元素數(shù)值的轉換規(guī)則為：

當i=j時，則aij=1；

當i≠j時，若Fi與Fj之間的關系為V，則aij=1，aji=0；若Fi與Fj之間的關系為A，則aij=0，aji=1；若Fi與Fj之間的關系為X，則aij=aji=1；若Fi與Fj之間的關系為O，則aij=aji=0。

2.2 建立可達矩陣

根據(jù)工程系統(tǒng)分析中的布爾代數(shù)運算法則，即A1=（A+I），An=（A+I）n，其中I為單位矩陣；當A1=（A+I）≠A2≠…≠An-1=An時，R=An-1即為可達矩陣。通過matlab編程軟件矩陣運算可得A1≠A2≠A3=A4，即R=A3為可達矩陣，見表4。

表4 可達矩陣R

根據(jù)可達矩陣R，分析可得可達矩陣的可達集、先行集，見表5。

表5 各元素的可達集合和先行集合

基于ISM模型的BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素重排序縮減可達矩陣R*，詳見表6。

表6 重排序縮減可達矩陣R*

3 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素ISM模型的分析

根據(jù)重排序縮減可達矩陣，找到同一層次的影響因素和不同層次之間的連接關系，通過箭頭連接，形成相應的ISM模型，如圖1所示。

圖1 應用因素的ISM模型

3.1 BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素層次分析

第1層中的因素為表層直接因素。排除建筑物構件運維故障、施工方案優(yōu)化、建筑工業(yè)化工程計價的轉型與升級這3個因素是影響B(tài)IM技術提升建筑工業(yè)化應用的直接影響因素。

第2層的因素為中間層動力因素。第2層元素中的建筑構件維護管理和運維管理可視化都是運維階段的應用因素，它們都對排除建筑物構件運維故障有著直接影響，并且通過提升建筑物建筑構件維護管理、運維管理可視化的能力會相應提升排除建筑物構件運維故障的工作效率（見圖1）。節(jié)約建筑物運維能耗、排除建筑物構件運維故障等因素都會對建筑構件維護管理有著一定的制約作用。

第3層中的因素為中間層動力因素。節(jié)約建筑物運維能耗位于ISM模型的中間層，既制約了建筑構件維護管理，又受到預制構件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題、提升信息數(shù)據(jù)交互和精準度、施工模擬因素的約束。從圖1中可得，由于節(jié)約建筑物運維能耗位于ISM模型中的中間層，徑直影響了建筑構件維護管理。而第4層中的預制構件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題、提升信息數(shù)據(jù)交互和精準度、施工模擬等因素都可能對節(jié)約建筑物運維能耗產生直接作用。

第4層中的因素為根本層導向因素。說明第4層中的預制構件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題、提升信息數(shù)據(jù)交互和精準度、施工模擬對其他應用因素均有影響（見圖1）。說明這些因素屬于BIM技術提升建筑工業(yè)化應用影響因素中的最根本應用因素，并且這4個因素在此ISM模型中屬于強連通塊，即根本層的4個因素之間可以相互作用。

3.2 ISM底層因素對BIM技術提升建筑工業(yè)化的重要性分析

預制構件深化設計（F1）：裝配式建筑設計在推動建筑工業(yè)化方面有著十分重大的影響作用，而預制構件深化設計又對裝配式建筑結構設計中有著重要影響。BIM技術參與建筑工業(yè)化的預制構件設計中，設計人員可以根據(jù)BIM技術平臺對預制構件進行建模，滿足甲方、設計方、施工方的各方需求，提前發(fā)現(xiàn)預制構件設計中的問題，提升項目質量與減少因預制構件設計失誤所帶來的項目損失。由此可見基于BIM技術的預制構件深化設計為推動建筑工業(yè)化進程奠定了堅實的基礎。

預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題（F3）：周文波等人曾提出基于BIM技術的碰撞檢查，可以排除建筑工業(yè)化涉及的項目中建筑物構件鋼筋之間、構件與現(xiàn)澆部分之間的排布及連接問題[15]。傳統(tǒng)二維圖紙無法展示各專業(yè)交互后的三維立體情況：比如樓梯凈高比較緊張的位置是否有梁穿過，從而導致碰頭問題的出現(xiàn)；走廊凈高有要求的情況下，結構梁與管道的之間的構件連接情況是否會影響走廊凈高等；地下人防區(qū)的管道、梁的構件布置是否會對其他非人防區(qū)產生影響等，通過BIM技術平臺進行三維演示時能夠更加直觀的發(fā)現(xiàn)上述問題，減少不必要的試錯成本，提升建筑工業(yè)化設計、施工效率。龔越等人指出通過BIM技術協(xié)同設計，根據(jù)當前設計預先進行碰撞檢查，并對問題部位的構件進行協(xié)調設計或優(yōu)化施工，保證工程項目的高效協(xié)同，提升建筑工業(yè)化設計品質[16]。由此可見，在建筑工業(yè)化涉及的工程項目中，基于BIM技術平臺預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題的重要性。

提升信息數(shù)據(jù)交互和精準度（F4）：建筑工業(yè)化項目進程中需要多方參與溝通，通過BIM技術平臺，能夠使信息更加準確傳遞和提升信息傳遞的效率。隨著建筑工業(yè)化生產方式與BIM技術的結合，提升了項目各方的信息交流效率，也改善了信息數(shù)據(jù)交互的精準度，從而更好的促進了建筑工業(yè)化的工作效率和工作質量。通過BIM技術交互平臺，構建新型建筑構件信息庫，實時收集和監(jiān)測建筑構件信息，減少人工錄入失誤，提升錄入信息準確度，保證建筑信息交互和精準度。因此，對于有著精準信息交互需求的建筑工業(yè)化項目更加需要BIM技術的引進。

施工模擬（F6）：通過施工模擬可以使施工工藝比較復雜的工程項目進行施工預演，對材料進場、材料堆放、施工工序等進行相應的調整，提升施工質量，減少施工沖突。工期把控精準性是建筑工業(yè)化工程項目時常需要面對的問題，通過施工模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工場地、施工人員的時間排布，可以有效的把控施工進度。而對于較為危險的施工場地，進行施工模擬可以提前發(fā)現(xiàn)施工過程中的危險部分，提前準備相應的施工安全措施以保證施工現(xiàn)場的安全管控；模擬現(xiàn)場施工建筑構件節(jié)點連接，對于涉及建筑工業(yè)化的工程項目，施工現(xiàn)場構件組裝的物料堆積及組裝流程、施工技術人員安排等都需要進行提前布置和安排。通過BIM技術平臺，模擬現(xiàn)場施工構件連接，提前發(fā)現(xiàn)施工問題，減少施工錯誤和提升施工效率，保證施工安全；預演施工吊裝方案，通過BIM技術平臺對涉及建筑工業(yè)化項目中的吊裝方案進行預演模擬，模擬施工場景，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場吊裝方案的不足之處，提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場吊裝過程中的問題，提升施工現(xiàn)場工作效率。

因此對于施工現(xiàn)場比較復雜，難以管控的工程項目引進BIM技術進行相應的施工模擬對于促進工程項目建筑工業(yè)化本身有著十分重要的影響。

4 結語

綜上所述，通過文獻研究找到BIM技術提升建筑工業(yè)化的10個應用影響因素，并通過解釋結構模型應用影響因素中找到其根本導向因素：預制構件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構件間的連接問題、提升信息數(shù)據(jù)交互和精準度、施工模擬等這4個因素。對照這4個根本導向因素，在涉及建筑工業(yè)化的項目處于預制構件比較復雜、預制構件連接操作難度大、建筑構件信息繁雜、施工現(xiàn)場復雜情況下時可以優(yōu)先考慮引進BIM技術，推動BIM技術在建筑工業(yè)化項目中的應用。