基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量評價方法研究

芮 雪 梅 軍 姚 勇 鄧勇軍 王明明 胡 鉑

(1.西南科技大學 土木工程與建筑學院，綿陽 621010；2.中物院成都科學技術(shù)發(fā)展中心，成都 610207； 3.上海魯班工程顧問有限公司，上海 200092)

隨著我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑信息化的概念不斷深化，BIM(Building Information Modeling)技術(shù)已然成為中國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。近年來，在我國相關(guān)政策的驅(qū)動和支持下，BIM技術(shù)在我國得到了較好發(fā)展，基于BIM的施工管理平臺應運而生[1-3]。業(yè)主方作為BIM技術(shù)應用的最大受益人[4-5]，是BIM技術(shù)應用的最佳驅(qū)動者，但要實現(xiàn)平臺應用效益最大化，平臺信息質(zhì)量是關(guān)鍵要素之一[6]，需要各參與方的協(xié)調(diào)配合?，F(xiàn)階段項目參建人員不愿意改變固有的思維模式和工作方式，對新技術(shù)的抵觸心理已然發(fā)展為BIM技術(shù)發(fā)展與應用的主要障礙之一[7-10]，各方協(xié)作意愿并不突出[11]。因此，建立基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量量化評價方法，對項目各參與方在項目實施過程中的平臺信息質(zhì)量進行綜合評估，能夠作為業(yè)主方監(jiān)督控制各參與方對平臺應用質(zhì)量的參考依據(jù)，具有工程實踐意義。但由于評價內(nèi)容相對主觀，量化困難，且目前大多關(guān)于BIM的研究都集中在技術(shù)層面和宏觀管理層面。故論文以基于BIM的施工管理平臺為核心，通過對評價要素的分析，結(jié)合層次分析法，將主觀評價與客觀體系相結(jié)合，提出了一種針對BIM施工管理平臺信息質(zhì)量的量化評價方法。從平臺信息質(zhì)量的角度，為BIM施工管理平臺應用質(zhì)量的控制提供方案途徑，推動建筑行業(yè)施工階段粗放型管理向精細化管理過渡。

1 評價要素選取

平臺信息質(zhì)量的優(yōu)劣表現(xiàn)為平臺信息數(shù)據(jù)達到某一標準的程度。因此，評價模型應盡量擇取能夠客觀且全面體現(xiàn)平臺信息質(zhì)量的核心評價要素，針對不同類型的參與方，除涉及到平臺內(nèi)信息數(shù)據(jù)內(nèi)容的指標有一定差別，其余各層指標應做到統(tǒng)一，形成具有一定通用性的評價標準。針對目前開發(fā)的基于BIM的施工管理平臺現(xiàn)狀，結(jié)合其目前市場投入使用情況進行調(diào)查研究，分析總結(jié)現(xiàn)階段BIM施工管理平臺錄入信息的類別，基本可分為進度信息、屬性信息、材料信息、資料信息等； 對各信息類別進行文獻調(diào)研及訪問調(diào)查(訪問對象包含建設單位、施工單位和監(jiān)理單位在內(nèi)的國企及地方企業(yè)以保證訪問結(jié)果的合理性)，以確定各類別信息屬性，具體調(diào)查結(jié)果如表1所示。利用分析法[12]歸納分析發(fā)現(xiàn)施工管理平臺中信息屬性都共同體現(xiàn)了信息完整性和準確性兩個必要條件，其能夠基本詮釋平臺錄入信息的質(zhì)量。為保證評價要素的科學性及合理性，其選取應遵循層次性、系統(tǒng)性、全面性、獨立性和可定量性等原則[13]。根據(jù)以上原則，再參考信息收集原則[14]：時效性、準確性、針對性、完整性、計劃性，結(jié)合以上平臺信息屬性的分析結(jié)果，可得出：BIM施工管理平臺內(nèi)信息在采集前已明確采集目標并實現(xiàn)分類，其本身已具備針對性和計劃性，因此平臺信息質(zhì)量主要體現(xiàn)為信息的時效性、準確性和完整性。其中，準確性包括：直接性、可靠性和科學性[14]，主要目的是保證信息的真實程度、完善程度和及時程度。由于工程施工信息的時效性也直接表現(xiàn)為信息的及時程度，為避免重復，因此不單設信息時效性指標，將信息的及時程度歸入信息準確性的下級指標。

表1 調(diào)查結(jié)果表

圖1 評價方法指標結(jié)構(gòu)

借鑒層次分析模型，將評價模型分為目標層、準則層和指標層三個結(jié)構(gòu)層次。構(gòu)造BIM施工管理平臺信息質(zhì)量評價指標結(jié)構(gòu)，如圖1所示。目標層為基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量評價； 準則層為信息完整性和信息準確性。其中信息完整性表現(xiàn)為平臺信息錄入的完成度，按平臺錄入信息類別將其下級評價指標分為進度信息、屬性信息、材料信息和資料信息等，其具體內(nèi)容可根據(jù)軟件平臺信息內(nèi)容不同或不同參與方錄入信息差異進行相應擴充或減少； 信息準確性表現(xiàn)為錄入信息內(nèi)容上的完成質(zhì)量，其下級評價指標概括為：信息完善程度、信息真實程度和信息及時程度。各指標描述如表2所示。

表2 評價方法的指標組成

2 平臺信息質(zhì)量等級劃分

為方便管理者對平臺信息質(zhì)量進行有針對性的把控，有必要建立平臺信息質(zhì)量等級劃分標準。根據(jù)信息質(zhì)量評價模型進行評分，匯總各指標總分，將平臺信息質(zhì)量劃分為不合格、合格、良好和優(yōu)秀4個等級，各等級描述如表3所示。

表3 質(zhì)量等級劃分

表4 信息完整性評價要素

3 量化評價模型

3.1 各指標評分標準

依據(jù)平臺所包含的進度信息、屬性信息、材料信息、資料信息等平臺各類別信息的錄入率以及完善程度、真實程度、及時程度等方面的指標，對各指標的評價層次進行細分，明確每個指標的分數(shù)劃分。為達到評價方法的統(tǒng)一性，論文采用尺度評價表法[15]將各指標分級等分為5個等級，并對各等級進行標準定義，總分為10分，合格標準等級設為總分的60%，即6分。各指標的級別劃分如表4和表5所示。

3.2 指標權(quán)重確定

針對不同的建設工程項目，各評價指標的側(cè)重程度會有相應偏差。因此，采用AHP法(Analytic Hierarchy Process，層次分析法)對各評價指標進行權(quán)重賦值。層次分析法計算權(quán)重值主要分為以下幾個步驟：建立層次分析模型、構(gòu)建判斷矩陣、一致性檢驗、權(quán)重計算等。

表5 信息準確性評價要素

3.2.1 建立層次分析模型

層次分析模型一般分為目標層、準則層和方案層三個層次。平臺信息質(zhì)量評價方法的層次模型以“基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量評價”為目標層； “信息完整性”和“信息準確性”兩個核心評價要素為準則層； 各核心要素的細分指標為方案層。

3.2.2 構(gòu)建判斷矩陣

業(yè)主方根據(jù)層次分析模型，結(jié)合自身企業(yè)側(cè)重點和想要達到的平臺應用目標，對同一層要素和指標的重要度進行兩兩比較，按表6的標度對各指標進行賦值。

根據(jù)分值逐層創(chuàng)建出判斷矩陣，首先創(chuàng)建第一層指標的判斷矩陣[OB]，如表7所示。類似地，對第二層指標創(chuàng)建判斷矩陣。

表6 指標評分表

表7 第一層指標判斷矩陣

表8 隨機性指標取值

3.2.3 一致性檢驗

計算各層構(gòu)造矩陣的最大特征根λmax，利用如下公式進行一致性檢驗：

其中，λmax——為矩陣最大特征根，采用和積法計算；

n——為指標個數(shù)；

RI——隨機一致性性指標，根據(jù)表8進行選??；

當CR<0.1時，判斷矩陣的一致性達到了要求，通過一致性分析說明業(yè)主方對各指標層的打分合理，可繼續(xù)計算權(quán)重值，否則需要重新進行賦值判斷。

3.2.4 權(quán)重計算

各指標總權(quán)重為各方案層指標權(quán)重與對應基準層權(quán)重的乘積，如表9所示。

表9 指標權(quán)重計算結(jié)果

3.3 綜合分值計算

依據(jù)各指標分級劃分表(表3～表4)，按項目各參與方對平臺的實際信息質(zhì)量情況分指標進行分值判定，各項指標得分的累加值即為各參與方BIM施工管理平臺信息質(zhì)量總得分：

各參與方的平臺信息質(zhì)量評價總分=∑指標得分×指標總權(quán)重

3.4 等級評定

按照表2平臺信息質(zhì)量評價等級劃分標準，根據(jù)各參與方平臺信息質(zhì)量的評價得分，對其進行平臺錄入信息質(zhì)量等級評定，各等級分值區(qū)間如表10所示。

表10 信息質(zhì)量等級對應的分值區(qū)間

4 案例分析

4.1 項目概況

四川省綿九高速公路項目路線全長244.026km，包含33個路基施工標段、10個監(jiān)理標段和10個監(jiān)理試驗室。項目計劃全線使用BIM技術(shù)對項目施工過程進行管控，管理平臺選用上海魯班軟件公司開發(fā)的Luban Explorer(以下簡稱BE)。

4.2 評價指標及合格標準

根據(jù)圖1，評價要素分為信息完整性和信息準確性兩大類。對BE平臺的信息類別進行分析，參考表1，可提取信息完整性評價要素的下級指標，如表11-12所示。

結(jié)合BE平臺的內(nèi)容及業(yè)主方對BIM效益的預期，擬定各信息的錄入率合格標準應達到85%； 完善程度合格標準為完善構(gòu)件應達到抽檢構(gòu)件數(shù)量的85%； 真實程度合格標準應達到實際數(shù)據(jù)的90%； 及時程度合格標準為平均滯后5日以內(nèi)。

表11 信息完整性指標劃分

表12 信息準確性指標劃分

4.3 權(quán)重計算

按照業(yè)主方對平臺應用的要求，針對第1層指標，信息的準確性(W2)相對于信息的完整性(W1)稍微重要，因此得到第1層指標判斷矩陣如表13所示。

表13 第1層指標判斷矩陣

經(jīng)計算，其通過一致性檢驗，并得到信息完整性及信息準確性的權(quán)重值分別為W1=0.25，W2=0.75。

針對第2層指標，信息完整性的下級指標重要度排序為：協(xié)作信息(W15)>進度信息(W11)>日志管理(W16)=材料信息(W13)>屬性信息(W12)=資料信息(W14)； 信息準確性的下級指標重要度排序為：真實程度(W22)>完善程度(W21)=及時程度(W23)。同理建立判斷矩陣，計算并檢驗得到權(quán)重計算結(jié)果，如表13所示。

4.4 評分等級

表14 評價得分

評價方法已在項目全線使用，以項目某施工標段為例，采用上述方法對其進行平臺信息質(zhì)量評估：進度信息更新錄入率超過85%； 屬性信息部分構(gòu)件未隨進度更新，錄入低于85%； 材料信息部分錄入達到標準85%，但大部分未關(guān)聯(lián)構(gòu)件； 資料信息上傳及時，達到85%合格標準，但均未關(guān)聯(lián)構(gòu)件； 協(xié)作信息錄入及時，更新頻率滿足要求； 施工日志上傳達到85%合格標準，但更新頻率低，不夠及時； 通過抽檢臺賬信息，其真實性能保證達到90%?；谝陨锨闆r，對試驗標段進行分數(shù)評定，如表14所示，最終得分為6.70分，按表9劃分為等級良好。由表2可得出，試驗標段在平臺錄入信息質(zhì)量較好，說明其能夠較好地應用平臺，但仍需繼續(xù)改進。對評價結(jié)果進行分析，可知屬性信息錄入、信息完善性和信息及時性三項指標的得分偏低，為提高試驗標段在平臺錄入的信息質(zhì)量，應重點改進以上三點，有針對性地采取相關(guān)措施：

(1)著重關(guān)注平臺屬性信息的錄入，將實際施工過程產(chǎn)生的屬性信息如數(shù)按時上傳平臺；

(2)加強平臺使用培訓，使信息錄入人員能夠熟悉信息錄入流程，按規(guī)定完成信息與相關(guān)構(gòu)件的關(guān)聯(lián)；

(3)提高信息更新頻率，保證信息的及時性；

(4)若在下次評估結(jié)果中出現(xiàn)整體分數(shù)下降或單項分數(shù)下降均應按照下降幅度進行適當懲處，懲處措施應納入雙方信息化管理辦法中依規(guī)執(zhí)行。

基于第一次評估結(jié)果及措施改進后，又先后對試驗標段進行了兩次評估，評估結(jié)果如表14所示，可以看出試驗標段在平臺錄入信息質(zhì)量整體有所提升，且單方面進步明顯。評價結(jié)果能夠定量反應參與方平臺錄入信息的質(zhì)量情況，有助于業(yè)主方對平臺應用的把控，為提高平臺信息質(zhì)量提供了合理方向，從而有針對性地提高平臺的信息質(zhì)量，為最大化發(fā)揮BIM價值奠定基礎。

5 結(jié)語

當前，基于BIM的施工管理平臺應用產(chǎn)生的效益逐漸受到了行業(yè)肯定。為了能夠最大化地發(fā)揮平臺價值，其信息質(zhì)量的控制顯得尤為重要。論文通過對現(xiàn)階段基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量的各項核心要素進行提取和分析，對評價內(nèi)容進行合理分類，得到了平臺信息質(zhì)量評價的指標層次結(jié)構(gòu)； 結(jié)合AHP法，建立了指標量化模型，對平臺信息質(zhì)量進行等級劃分，得出基于BIM的施工管理平臺信息質(zhì)量評價模型； 最后對其進行了案例分析，驗證了評價模型的可行性。論文提出的評價方法可協(xié)助業(yè)主方對各參與方錄入的平臺信息質(zhì)量進行量化考核，業(yè)主方可利用評價結(jié)果對BIM實施情況進行把控和糾偏，從一定程度上規(guī)范各參與方的平臺應用。此外，評價方法由業(yè)主方按實際側(cè)重點確定合格標準和指標權(quán)重，其評價結(jié)果具有一定的針對性。

特別地，論文提出的評價方法適用于現(xiàn)階段主流的基于BIM的施工管理平臺，但隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，其平臺應用會越來越多樣化，屆時論文所提出的評價方法可能也存在不足之處，仍有很大優(yōu)化空間。