社會網(wǎng)絡(luò)視角下基于BIM的復(fù)雜工程組織溝通網(wǎng)絡(luò)

陳桂香， 李明月

(河南工業(yè)大學(xué) 土木建筑學(xué)院， 河南 鄭州 450001)

大型復(fù)雜工程項目涉及大量建筑信息數(shù)據(jù)及諸多利益相關(guān)者，項目組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而容易出現(xiàn)信息傳播效率低，組織成員信息溝通不暢等問題[1]。尤其是在項目施工階段，投入量大、建設(shè)周期長、各專業(yè)精細(xì)化分工、協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，有效的溝通管理是促進(jìn)工程項目目標(biāo)如期完成的重要措施[2,3]。信息技術(shù)的提升是溝通管理能力提升的直接影響因素，相較于其他行業(yè)，建筑行業(yè)的信息化進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，這是導(dǎo)致建筑業(yè)溝通管理難題的主要原因之一[4]。

隨著BIM(Building Information Modeling)技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，BIM能夠?qū)崿F(xiàn)將建筑工程項目各相關(guān)信息集成，作為工程項目組織全生命周期溝通管理的信息平臺。Badi等[5]認(rèn)為基于BIM技術(shù)的工程項目信息化必將成為提升建筑行業(yè)生產(chǎn)效率和利潤的有效途徑之一。Grilo等[6]提出復(fù)雜建筑系統(tǒng)的信息集成和協(xié)調(diào)是通過BIM的實施來實現(xiàn)的。徐勇戈等[7]創(chuàng)建了BIM信息集成管理平臺，并提出了基于BIM的組織集成模型，為項目參與方提供了信息共享和溝通的平臺。BIM通過實現(xiàn)各參與方信息共享和協(xié)同工作，極大地提高了項目管理水平和生產(chǎn)效率，有助于改善復(fù)雜工程建設(shè)過程中的組織溝通水平。

BIM最顯著的價值在于信息集成，而信息管理是大型復(fù)雜工程項目組織溝通管理的關(guān)注重點(diǎn)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)多側(cè)重于BIM在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究，較少涉及BIM如何改善組織溝通，BIM引入后將對復(fù)雜工程項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生怎樣的影響。相較于傳統(tǒng)的建設(shè)項目組織，BIM應(yīng)用的同時會引入新的組織成員，具有代表性的有“設(shè)計方BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人”“BIM建模工程師”和“施工方BIM應(yīng)用負(fù)責(zé)人”等。這些新主體在組織溝通網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)利和重要性有待研究。鑒于此，本文以鄭州市某兩個地鐵建設(shè)項目施工階段為例，從社會網(wǎng)絡(luò)視角研究BIM的引入如何影響復(fù)雜工程項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)。

1 SNA理論依據(jù)

社會網(wǎng)絡(luò)分析(Social Network Analysis，SNA)借用圖論和矩陣法等表現(xiàn)社會關(guān)系及其結(jié)構(gòu)，能夠同時對整個社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和該網(wǎng)絡(luò)中的構(gòu)成部分進(jìn)行分析，近年來在項目管理研究領(lǐng)域逐漸得到重視[8]。潘華等[9,10]將社會網(wǎng)絡(luò)分析與大型復(fù)雜工程項目組織結(jié)合進(jìn)行了研究，給出研究程序框架及組織網(wǎng)絡(luò)概念模型。SNA作為一種研究社會結(jié)構(gòu)的基本方法，對大型復(fù)雜工程組織網(wǎng)絡(luò)研究有重要參考價值。

社會網(wǎng)絡(luò)是由一組行動者集合和他們之間所有的關(guān)系組成的一個整體[11]。SNA提供了廣泛的方法和分析程序，可以有助于可視化網(wǎng)絡(luò)中角色的變化，以及項目參與者之間關(guān)系模式的轉(zhuǎn)變。為了研究BIM的引入對復(fù)雜工程組織溝通網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的影響以及所產(chǎn)生新主體在網(wǎng)絡(luò)中的重要性地位，選擇SNA中的網(wǎng)絡(luò)凝聚力、行動者中心性、角色位置分析指標(biāo)進(jìn)行研究。

1.1 網(wǎng)絡(luò)凝聚力

網(wǎng)絡(luò)凝聚力描述了網(wǎng)絡(luò)連接的程度，從整體層面反映出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。有凝聚力的團(tuán)隊表現(xiàn)出更高的同質(zhì)性、信息共享性和高績效性。社會網(wǎng)絡(luò)分析法中描述網(wǎng)絡(luò)凝聚力的分析指標(biāo)主要有網(wǎng)絡(luò)密度、聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和路徑長度。

(1)網(wǎng)絡(luò)密度(Density)。網(wǎng)絡(luò)密度表示網(wǎng)絡(luò)連接的緊密程度。密度值越大，表示網(wǎng)絡(luò)中的行動者聯(lián)系越緊密，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，但同時也會增大對行動者的約束[12]。網(wǎng)絡(luò)密度Δ的計算公式如下：

(1)

式中：L為圖中連線的數(shù)目；g為節(jié)點(diǎn)(行動者)的數(shù)目。

(2)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度(Tie Strength)。聯(lián)結(jié)強(qiáng)度表示網(wǎng)絡(luò)參與者之間的關(guān)系價值，用量化后的頻率和質(zhì)量的得分相乘作為衡量聯(lián)系強(qiáng)度的指標(biāo)[13]。

(3)路徑長度(Geodesic Distance)。路徑長度表示一對行動者之間的距離，反映了信息流從發(fā)送到接收的速度，根據(jù)從一個行動者到另一個行動者的最小連接數(shù)量來確定。路徑越短代表信息傳輸速度快，效率越高。

1.2 行動者中心性

中心性是一組描述特定行動者“地位”和“權(quán)利”的指標(biāo)。中心性指標(biāo)主要包括程度中心性、中介中心性和親近中心性。這三個指標(biāo)對中心性衡量的側(cè)重點(diǎn)不同，但都能反映每個行動者對整體網(wǎng)絡(luò)的影響程度。

(1)程度中心性(Degree Centrality)。某節(jié)點(diǎn)的程度中心性就是指與該點(diǎn)直接相連的其他點(diǎn)的個數(shù)。程度中心性越大，表示與該點(diǎn)有直接聯(lián)系的點(diǎn)越多，也說明其他相連的點(diǎn)受該點(diǎn)的影響越大。程度中心性CD計算公式如下：

(2)

式中：ni為網(wǎng)絡(luò)中編號為i的節(jié)點(diǎn)成員；n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；xij為節(jié)點(diǎn)i與j是否有聯(lián)系，有取1，無則取0。

(2)中介中心性(Betweenness Centrality)。中介中心性表示網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)連接其他點(diǎn)的最短路徑的數(shù)量。中介中心性數(shù)值越大，表示對其相連節(jié)點(diǎn)信息傳遞的影響越大，約束控制力越強(qiáng)[14]。中介中心性CB計算公式如下：

(3)

式中：gjk為節(jié)點(diǎn)j到k的捷徑數(shù)；gjk(ni)為其中途經(jīng)節(jié)點(diǎn)ni的捷徑數(shù)。

(3)親近中心性(Closeness Centrality)。親近中心性用來測量網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)距離的總和。數(shù)值越小則距離越短，說明該節(jié)點(diǎn)受網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的約束越大，自主能力越弱。親近中心性CC計算公式如下：

(4)

式中：dij為節(jié)點(diǎn)i與j之間的捷徑距離。

1.3 角色分析

角色分析可以得出網(wǎng)絡(luò)中哪些點(diǎn)具有相同的結(jié)構(gòu)職位，也即結(jié)構(gòu)同型性(Structural Equivalence)。SNA中可以用阿基米德距離(Euclidean Distance)計算結(jié)構(gòu)同型性。節(jié)點(diǎn)之間的距離dij越小就表明結(jié)構(gòu)越同型。計算公式如下：

(5)

式中：R為網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系總數(shù)；k為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(行動者)，且k≠i，j；r為網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系。

2 復(fù)雜工程項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)的實證分析

2.1 案例選擇

采用比較分析的方法，選擇兩個在建項目進(jìn)行研究：一個應(yīng)用了BIM技術(shù)，另一個則沒有應(yīng)用。考慮到地鐵工程項目是大型復(fù)雜工程項目，且目前關(guān)于BIM技術(shù)在地鐵工程的應(yīng)用已日漸深入，因此選擇鄭州市兩個在建地鐵工程項目進(jìn)行研究。因為每一條地鐵線路被劃分為很多標(biāo)段，在建的項目部也有很多，為了使兩個項目具有可比性，在項目部的選擇上考慮以下幾個條件：

(1)選擇開工時間較早的項目部。開工較早的項目部成員之間經(jīng)過一段時間的熟悉，已經(jīng)形成了固定的工作流程和方式，更能反映出地鐵工程施工過程中組織溝通的現(xiàn)狀。

(2)選擇車站施工項目部。地鐵施工主要包括車站施工和區(qū)間施工，地鐵區(qū)間施工多在戶外作業(yè)，人員比較分散，不利于開展調(diào)研工作，而車站施工場地較為集中，便于調(diào)查問卷的發(fā)放和回收。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，最終選擇應(yīng)用了BIM技術(shù)的港區(qū)至許昌市域鐵路工程迎賓大道車站施工項目部以及沒有應(yīng)用BIM技術(shù)的鄭州地鐵5號線京廣南路車站施工項目部為調(diào)研對象。

2.2 確定網(wǎng)絡(luò)邊界和數(shù)據(jù)收集

網(wǎng)絡(luò)邊界的確定采用SNA研究中的“完全成員手冊”方法，將兩個建設(shè)項目施工階段主要利益相關(guān)者的集合羅列出來。鑒于地鐵項目的關(guān)系復(fù)雜性特點(diǎn)，綜合考慮參建各方所涉及人員的重要性，最終僅選擇京廣南路車站施工項目部(非BIM項目)的14個參與者和迎賓大道車站施工項目部(BIM項目)的16個參與者作為研究主體，如圖1所示(BIM相關(guān)參與者僅為BIM項目所有)。

圖1 地鐵工程施工階段主要參與者

對圖1中所選擇的兩個地鐵項目施工階段主要參與者進(jìn)行問卷調(diào)查。所有的參與者受邀從預(yù)先選出的同項目的其他參與者中做出選擇，在項目施工階段與誰進(jìn)行過信息交流，方式包括面對面的談話，電子郵件，電話，以及通過BIM平臺。還要求受訪者根據(jù)他們交流的頻率(0～4)和質(zhì)量(1～3)進(jìn)行評估。SNA問卷見表1。

表1 SNA問卷

注：頻率(0=從不，1=月，2=半月，3=周，4=每日)/質(zhì)量(1=低，2=中等，3=高)，例：4/3表示高質(zhì)量的每日信息交換

由于SNA問卷的效度分析與一般統(tǒng)計問卷有所區(qū)別，因此一般的效度分析方法并不適用。對于SNA問卷數(shù)據(jù)的驗證和篩選，理論上如果當(dāng)行動者a認(rèn)為他與行動者b沒有聯(lián)系時，則認(rèn)為行動者b不應(yīng)該選擇他與行動者a有聯(lián)系[15]。此外，還可以通過重復(fù)問卷設(shè)計、親身觀察法等方法確定問卷的有效性。

2.3 建立網(wǎng)絡(luò)模型

基于收集的關(guān)系數(shù)據(jù)構(gòu)建兩個地鐵工程項目施工階段組織溝通網(wǎng)絡(luò)模型，將數(shù)據(jù)整理成鄰接矩陣，輸入到UCINET 6.0軟件運(yùn)用Netdraw功能得到兩個項目的整體社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，見圖2，3?？傮w看來，在施工階段運(yùn)用了BIM的地鐵項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)比非BIM地鐵項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)更緊密地連接在一起。

圖2 BIM項目組織溝通整體網(wǎng)絡(luò)

圖3 非BIM項目組織溝通整體網(wǎng)絡(luò)

3 網(wǎng)絡(luò)模型分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)凝聚力分析

應(yīng)用UCINET 6.0軟件對兩個地鐵項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)的各項網(wǎng)絡(luò)凝聚力指標(biāo)進(jìn)行計算，結(jié)果如表2所示。

表2 網(wǎng)絡(luò)凝聚力指標(biāo)計算結(jié)果

(1)計算整體網(wǎng)絡(luò)密度時，因為兩個項目組織網(wǎng)絡(luò)均為加權(quán)有向網(wǎng)絡(luò)，需對矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行二值對稱化處理轉(zhuǎn)化成0/1關(guān)系矩陣，再計算得出。結(jié)果表明，在BIM項目的施工階段，整體網(wǎng)絡(luò)密度為0.5750，大于0.5，顯示了較高水平的網(wǎng)絡(luò)密度。較之于非BIM項目(密度為0.3846)，BIM項目的整體網(wǎng)絡(luò)相對稠密，項目組織之間的聯(lián)系更加緊密，項目各主要參與方之間的信息交流頻率稍微高一些。

(2)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度代表了行動者聯(lián)系的頻率和質(zhì)量。當(dāng)聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的值為6時，被視為一個中間臨界值，值高于6則被歸類為強(qiáng)的關(guān)系強(qiáng)度。由結(jié)果可知，BIM項目的聯(lián)系強(qiáng)度為54%，而非BIM項目僅為36%，說明BIM項目的參與者交換了更高頻率和更高質(zhì)量的信息。

(3)兩個項目的路徑長度幾乎沒有差別，都顯示了較短的距離，證明了信息在網(wǎng)絡(luò)中傳播的效率較高。同時，BIM項目的路徑長度為1.066，稍低于非BIM項目(1.092)，說明BIM的引入減少了路徑長度，有助于信息的傳播。

3.2 中心性分析

對兩個地鐵項目施工階段組織溝通網(wǎng)絡(luò)各項中心性指標(biāo)進(jìn)行計算，結(jié)果如表3所示。

表3 中心性指標(biāo)計算結(jié)果

(1)總體來看，相較于非BIM項目，BIM項目中網(wǎng)絡(luò)主要參與者的各項中心性指標(biāo)整體高于非BIM項目，說明BIM的引入提高了組織網(wǎng)絡(luò)的整體溝通水平，網(wǎng)絡(luò)參與者之間表現(xiàn)出更頻繁和更高質(zhì)量的信息互換。

(2)在兩個項目的溝通網(wǎng)絡(luò)中，項目經(jīng)理、總監(jiān)理工程師、業(yè)主代表和項目副經(jīng)理的各項中心性指標(biāo)得分均居高，證明他們在網(wǎng)絡(luò)中的地位顯著，是主要信息中間人和通信中心，負(fù)責(zé)信息的傳遞并在網(wǎng)絡(luò)參與者之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。其中，項目經(jīng)理的各項中心度指標(biāo)最高，在兩個網(wǎng)絡(luò)中均處于核心地位。證明其在溝通網(wǎng)絡(luò)中的地位非常重要，對其他項目主要參與者的影響較大，并且具有很強(qiáng)的“橋梁”效應(yīng)，成為信息傳輸?shù)臉屑~。

(3)對于BIM引入的新主體，設(shè)計方BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人和BIM建模工程師的程度中心性均為8.000，中介中心性均為1.550，在網(wǎng)絡(luò)中顯示了中等水平的中心性，施工方BIM應(yīng)用負(fù)責(zé)人的程度中心性為7.000，中介中心性為1.200，在網(wǎng)絡(luò)中的中心性地位偏低。可見，這些BIM引入的新主體對網(wǎng)絡(luò)中信息的傳遞起到了一定的媒介作用，但似乎并沒有在組織網(wǎng)絡(luò)中扮演重要的角色。此外，BIM相關(guān)人員的接近中心性指標(biāo)均偏低，設(shè)計方BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人和BIM建模工程師均為68.182，施工方BIM應(yīng)用負(fù)責(zé)人為65.217，說明其在組織網(wǎng)絡(luò)中的自主能力較弱，受網(wǎng)絡(luò)中其他項目參與者的約束較大。

3.3 角色分析

圖4為根據(jù)BIM項目組織的阿基米德矩陣轉(zhuǎn)化的柱狀圖，阿基米德距離越短表明項目參與者結(jié)構(gòu)越同型，扮演的角色越類似。設(shè)計方BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人和BIM協(xié)調(diào)員的阿基米德距離為2.00，結(jié)構(gòu)同型較高，此外，他們與現(xiàn)場BIM應(yīng)用負(fù)責(zé)人可以歸到一組，距離為2.687，說明BIM引入的新主體在項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)中扮演類似的角色。三位BIM引入的新主體是BIM技術(shù)在項目建設(shè)過程中應(yīng)用的關(guān)鍵影響因素，他們與網(wǎng)絡(luò)中其他成員的溝通效果會影響B(tài)IM的應(yīng)用效果。

圖4 BIM項目組織角色分析

4 結(jié)論與討論

本文從社會網(wǎng)絡(luò)視角，運(yùn)用SNA豐富的分析工具并結(jié)合實際案例，從多個角度深入剖析了BIM在復(fù)雜工程組織溝通中的應(yīng)用，擴(kuò)展了BIM技術(shù)在復(fù)雜工程應(yīng)用領(lǐng)域的認(rèn)識。定量檢驗了BIM在組織溝通網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效果并發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。得到結(jié)論如下：

(1)運(yùn)用BIM的項目組織溝通網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)凝聚力，表現(xiàn)出更稠密的網(wǎng)絡(luò)密度、更強(qiáng)的聯(lián)系和較短的路徑長度?？梢姡珺IM技術(shù)通過實現(xiàn)建筑信息化集成，減少了信息傳遞過程中的阻礙，縮短了信息傳遞的距離，促進(jìn)了多專業(yè)協(xié)作和相互交流，避免了信息壟斷在少數(shù)成員手中，使組織網(wǎng)絡(luò)中信息更加均勻的傳播，提高了項目組織溝通的整體質(zhì)量。因此，證明了BIM可以作為建筑行業(yè)一種有效的溝通交流工具。

(2)BIM引入的新主體在組織溝通網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了一定的中介作用，且溝通網(wǎng)絡(luò)中扮演職能類似的角色，但并沒有占據(jù)核心位置。最關(guān)鍵的人物依然是項目經(jīng)理、總監(jiān)理工程師、業(yè)主代表。究其原因，與我國建筑行業(yè)BIM實際應(yīng)用成熟度不高的現(xiàn)狀有關(guān)。雖然目前很多大型工程項目采用了BIM技術(shù)，但是各方并沒有完全意識到BIM所能帶來的價值增值，加之新技術(shù)的應(yīng)用會帶來設(shè)計思維、業(yè)務(wù)流程的轉(zhuǎn)型，這樣的變革可能導(dǎo)致一些項目參與者對其的抵觸情緒[16,17]。因此，BIM技術(shù)在項目建設(shè)過程中并沒有得到充分應(yīng)用，價值效益沒有得到完全發(fā)揮。