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(guān)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(guān)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(guān)于智能建造與建筑工業(yè)化的研究多以BIM技術(shù)在建筑工業(yè)化的應用為主，基于BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化的應用影響因素關(guān)系分析類研究較少?；谝酝墨I的研究基礎上，總結(jié)歸納出BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化的應用影響因素，通過解釋結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)應用影響因素之間的關(guān)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(shù)提供理論基礎。

1 BIM技術(shù)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(guān)文獻，篩選出14篇涉及BIM技術(shù)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(guān)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(shù)提升建筑工業(yè)化應用影響因素描述及其來源

2 BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化應用影響因素ISM模型的構(gòu)建

2.1 建立鄰接矩陣

矩陣內(nèi)各元素aij的數(shù)值轉(zhuǎn)換規(guī)則為：

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

表2 BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化應用影響因素的相互關(guān)系

根據(jù)表2中BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化應用影響因素間的相互關(guān)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(zhuǎn)換規(guī)則為：

當i=j時，則aij=1；

當i≠j時，若Fi與Fj之間的關(guān)系為V，則aij=1，aji=0；若Fi與Fj之間的關(guān)系為A，則aij=0，aji=1；若Fi與Fj之間的關(guān)系為X，則aij=aji=1；若Fi與Fj之間的關(guān)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(shù)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(shù)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(guān)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(shù)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(gòu)件運維故障、施工方案優(yōu)化、建筑工業(yè)化工程計價的轉(zhuǎn)型與升級這3個因素是影響B(tài)IM技術(shù)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(gòu)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(gòu)件運維故障有著直接影響，并且通過提升建筑物建筑構(gòu)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(gòu)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(gòu)件運維故障等因素都會對建筑構(gòu)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(gòu)件維護管理，又受到預制構(gòu)件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)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(gòu)件維護管理。而第4層中的預制構(gòu)件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)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(chǎn)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(gòu)件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)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(shù)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(shù)提升建筑工業(yè)化的重要性分析

預制構(gòu)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(gòu)件深化設計又對裝配式建筑結(jié)構(gòu)設計中有著重要影響。BIM技術(shù)參與建筑工業(yè)化的預制構(gòu)件設計中，設計人員可以根據(jù)BIM技術(shù)平臺對預制構(gòu)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(gòu)件設計中的問題，提升項目質(zhì)量與減少因預制構(gòu)件設計失誤所帶來的項目損失。由此可見基于BIM技術(shù)的預制構(gòu)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(gòu)件間的連接問題（F3）：周文波等人曾提出基于BIM技術(shù)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(gòu)件鋼筋之間、構(gòu)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(jié)構(gòu)梁與管道的之間的構(gòu)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(gòu)件布置是否會對其他非人防區(qū)產(chǎn)生影響等，通過BIM技術(shù)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(shù)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(gòu)件進行協(xié)調(diào)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(zhì)[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(shù)平臺預先發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)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(shù)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(chǎn)方式與BIM技術(shù)的結(jié)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(zhì)量。通過BIM技術(shù)交互平臺，構(gòu)建新型建筑構(gòu)件信息庫，實時收集和監(jiān)測建筑構(gòu)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(shù)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(diào)整，提升施工質(zhì)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(gòu)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(gòu)件組裝的物料堆積及組裝流程、施工技術(shù)人員安排等都需要進行提前布置和安排。通過BIM技術(shù)平臺，模擬現(xiàn)場施工構(gòu)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(shù)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(shù)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(jié)語

綜上所述，通過文獻研究找到BIM技術(shù)提升建筑工業(yè)化的10個應用影響因素，并通過解釋結(jié)構(gòu)模型應用影響因素中找到其根本導向因素：預制構(gòu)件深化設計、預先發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)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(gòu)件比較復雜、預制構(gòu)件連接操作難度大、建筑構(gòu)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(shù)，推動BIM技術(shù)在建筑工業(yè)化項目中的應用。