BIM技术革新建筑业

(1)BIM为建筑业带来的变革作用

由于现有的信息共享和沟通模式使得建筑业割裂的问题更加严峻。Eastman(2008)在BIM Handbook一书中指出,基于纸质文档沟通的建设项目交付过程中,纸质文档的错漏导致了现场不可预料的成本、延期甚至是项目各参与方之间的诉讼。正是BIM技术的参数化、可视化的特征改变了建筑业工作对象的描述方式,改变了信息沟通方式,势必从根本上引起建筑业生产方式的变化。BIM用于建设项目全生命周期,基于信息模型进行虚拟设计与施工,将促进项目各参与方之间的沟通与交流。一方面,作为一项创新技术,BIM为建设项目各参与方提供了一个协同工作和信息共享的平台。另一方面,作为一种集成化管理模式,BIM情境下需要对建设项目各参与方的工作流程、工作方式、信息基础设施、组织角色、契约行为及协同行为进行诸多的变革,表2-3列出了在建设工程全生命期过程中,基于BIM的建设模式与传统方法在项目团队组织、信息共享、设计和建造质量、决策支持和团队协作等方面的区别^[8]。

表2-3　基于BIM的建设模式与传统方法的区别

BIM对建筑业的推动作用,主要体现在将依赖于纸质的工作流程(3D CAD、过程模拟、关联数据库、作业清单和2D CAD图纸)的任务自动地推送到一种集成的和可交互协同的工作流任务模式,这是一个可度量、充分利用网络沟通能力协同合作的过程。BIM可用来缓解建筑业的割裂,提高建筑业的效率和效益,同时也能减少软件间不兼容所产生的高成本。BIM对建筑产品、组织、过程等信息的表达及集成方式带来系统性变革,全面应用于建设项目全生命周期的各个方面,例如,集成化设计与施工,项目管理及设施管理,可有效解决项目生产过程及组织的信息割裂问题,进而大幅提高项目生产效率。不少学者将BIM视为解决建筑业日趋凸显问题的革命性技术,更有学者认为BIM有潜力作为创新和改进跨组织间流程的催化剂。因此,BIM已被广泛视为建筑业变革的重要方向。

(2)BIM对建设项目组织的影响

随着BIM在全球的广泛扩散和应用,BIM的应用对建筑业产生了一系列的影响,如基于BIM的跨组织跨专业集成设计、基于BIM的跨组织信息沟通、基于BIM的跨组织项目管理、基于BIM的生产组织及生产方式、基于BIM的项目交付、基于BIM的全生命周期管理等等。相比2D CAD技术,这一系列的影响均具有跨组织的特性。BIM的成功应用需要打破项目各参与方(业主、设计方、总承包方、供货方及构配件制造方等)原有的组织边界,有效集成各参与方的工作信息,设计方、总承包方、供货方、构配件制造方及相关建筑业企业间相互依存形成的项目网络可以通过合作共同创建虚拟的项目信息模型。伦敦西斯罗机场T5航站楼BIM应用的研究认为,BIM在明显改变单个组织活动方式的同时,也会对项目其他参与方之间的沟通方式、权责关系以及整个行业的市场结构带来巨大变革。

因此,BIM具有典型的跨组织特征,影响着项目各参与方间相互依存的工作活动与流程。

(3)BIM对建设项目绩效认知方式的影响(www.xing528.com)

BIM的应用将明显改变建设项目绩效评价的方式。基于BIM的建设项目绩效指标体系已不再局限于传统的“铁三角”项目绩效,即投资、进度与质量。BIM的应用,鼓励在设计阶段集成施工阶段的信息,需要并将促进各参与方之间良好的合作。同时,各参与方所面临的显著变化是,从设计阶段各专业紧密使用一个共享的建筑信息模型,在施工阶段各参与方使用一整套关联一致的建筑信息模型,作为项目工作流程和各方协同的基础。这不仅对建设项目的投资和进度有着严格的要求,还需要协同设计方与总承包方以实现建设项目的精益交付。成功的BIM应用追求的是“1+1＞2”的效果,不仅仅是谋求建设项目某一参与方的自身绩效,更关注于从项目整体的角度来测量项目绩效。

从狭义上看,学术界和产业界将项目绩效定义为“铁三角”或“金三角”,也即满足预先制定的成本、时间和质量目标。而这类项目绩效认知方式或许不利于建设项目组织,因为这个结果将导致项目绩效在短期或对某一参与方是优的,但从长期和战略视角来看往往会损害项目其他参与方的利益,更难以实现BIM为项目及各参与方所带来的溢出效应。随着市场环境中许多因素的改变,如项目越来越复杂、参与方越来越多以及国际化竞争等,建设项目绩效的整体性观念得到重视。国内外不少学者也将注意力转移到对建设项目进行更全面的测量和评价。例如,国外的研究者提出项目绩效评价指标除了“铁三角”以外,还包括其他指标,如感知绩效、业主满意度、施工单位满意度、项目管理团队满意度、技术绩效、技术创新、项目执行效率、管理与组织期望、功能性、可施工性和业务绩效等。

成功的BIM应用,需要将建设项目中业主方、设计方、总承包方等各关键参与方集成一个有机的整体,而这与现有的建设项目管理模式存在较大差别,这使得应用BIM的建设项目的项目绩效评价与传统的评价方式也存在着区别。我国现有的工程项目绩效评价不能反映出其他影响项目绩效的关键因素(诸如BIM这类跨组织技术创新)的贡献情况;并且侧重于事后分析,而不能科学、客观地评价整个建设项目团队业务流程的运营状况,做到过程控制。因此,BIM情境下对建设项目绩效认知方式提出新的要求,也即以建设项目各参与方追求项目整体绩效的提升为导向,从系统的角度评价建设项目整体绩效。

(4)BIM对建设项目全寿命周期管理的影响

BIM的本质是建筑信息的管理与共享,必须建立在建设项目全寿命周期过程的基础上。BIM模型随着建筑生命周期的不断发展而逐步演进,模型中包含了从初步方案到详细设计、从施工图编制到建设和运营维护等各个阶段的详细信息,可以说BIM模型是实际建筑物在虚拟网络中的数字化记录。BIM技术通过建模的过程来支持管理者的信息管理,即通过建模的过程,把管理者所要的产品信息加以累计。因此,BIM不仅仅是设计的过程,更加强调的是管理的过程。BIM技术用于项目管理上应当注重的是一个过程,要包含一个实施计划,它从建模开始。但重点不是建了多少BIM模型,也不是做了多少分析(结构分析、外围分析、地下分析),而是在这过程中发现并分类了所关注的问题。其中,设计、施工运营的递进即为不断优化过程,与BIM虽非必然联系,但基于BIM技术可提供更高效合理的优化过程,主要表现在数据信息、复杂程度和时间控制方面。针对项目复杂程度超乎设计者能力而难掌握所有信息,BIM基于建成物存在,承载准确的几何、物理、规则信息等,实时反映建筑动态,为设计者提供整体优化的技术保障。BIM在建设项目全生命周期的应用主要体现如图2-5所示^[9]。

图2-5　BIM技术在全寿命周期中的应用

随着BIM应用范围的不断扩大,BIM应用过程中存在的问题也日益凸现,除技术与经济问题外,组织管理问题正日益上升为限制BIM应用的关键因素。传统的建设生产模式的信息交换基础是二维的图形文件,其业务流程、信息使用和交换方式都是建立在图形文件的基础之上。而基于BIM的生产模式是以模型为主要的信息交流媒介,因此,如果在传统的工程建设系统中应用BIM会产生诸多“不适”。2002年,全球最大的建筑软件开发商Autodesk公司发布的《Autodesk BIM白皮书》指出:未来制约BIM的应用的主要障碍之一就是现有的业务流程无法满足BIM的应用需要,要克服这种障碍,就必须对现有的业务流程进行重组(Phillip G.Bernstein 2002)。2005年,Ian Howel和Bob Batcheler对2001至2004年之间应用BIM的多个项目进行了调研,研究发现,除技术问题外,阻碍BIM应用的组织与管理问题更为突出,这些问题包括了项目组织在传统的工作模式下中形成的责任和义务关系阻碍了参与方利用BIM进行协同工作、传统的项目交付体系下的合同关系不利于BIM信息的交换、各项目参与方缺乏应用BIM的动力等。2006年,美国总承包商协会在对美国承包商应用BIM的情况进行总结后颁布了《承包商应用BIM指导书》,报告指出,阻碍承包商应用BIM的障碍主要有,对应用BIM效果不确定性的恐惧、启动资金成本、软件的复杂性需要花费很多时间才能掌握及得不到公司总部的支持等(AGC 2006)。同年,AIA、CIFE、CURT共同组织了对VDC/BIM的调研会,来自32个项目的39位与会者对各自项目上应用BIM的情况进行了交流,大部分与会者都认为BIM确实能给各项目参与方带来价值,但这些价值在现阶段难以量化阻碍了BIM的应用(John Kunz,Brian Gilligan 2007)。2007年,由斯坦福大学设施集成化工程中心(CIFE)、美国钢结构协会(AISC)、美国建筑业律师协会(ACCL)联合主办了BIM应用研讨会并发布了会议报告,该报告指出,传统的契约模式对BIM应用造成了很大阻碍,包括对BIM应用缺乏激励措施、不能有效促进模型的信息共享、缺乏针对BIM应用的标准合同语言等(Timo Hartmann,Martin Fischer 2008)。2008年,斯坦福大学的高炬博士在对全球34个应用3D/4D项目的调研报告中指出传统的组织结构和分工体系造成的目前项目组织间较低的协同程度是阻碍BIM应用的重要原因(Ju Gao,Martin Fischer 2008)。2008年,美国著名的建筑企业集团——全球500强公司Mcgraw Hill公司,发布的BIM调查报告指出,除技术问题和经济问题外,僵化的生产流程、对使用BIM的项目缺乏必要的激励措施已成为BIM应用过程中的主要障碍(Nobert W.Yang Jr.et al 2008)。