基于設(shè)計能力BIM應(yīng)用成熟度評價指標(biāo)體系

張明河

中國石化工程建設(shè)有限公司 北京 100101

建筑信息模型（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n Modeling，BIM）的核心功能是為使用者提供對于一棟建筑的非幾何化和幾何化的信息進行整合、分析、模擬和可視化的能力。其本質(zhì)上是對于建筑乃至項目全生命周期的信息數(shù)據(jù)管理，某一階段的某種應(yīng)用，如碰撞檢測、三維表現(xiàn)等，都是對于是海量集中性數(shù)據(jù)的分類篩選后，其有組織性的表現(xiàn)形式。與傳統(tǒng)二維設(shè)計中讓線表達物體的思路不同，從某些方面來講信息模型技術(shù)是讓信息或物體來表達物體。且由于信息數(shù)據(jù)的一經(jīng)錄入后高度集中又易于調(diào)用，使得模型元素、項目信息和構(gòu)件庫等復(fù)用更加方便快捷，甚至讓模塊化設(shè)計的概念更接近了實現(xiàn)。但所包含的信息層級和維度成幾何級的增漲不僅對設(shè)計人、設(shè)計階段提高了難度，信息豐富程度的增加與工程效果產(chǎn)出之間也未必存在明顯的線性關(guān)系。本文旨在通過引入BIM成熟度模型的概念，在調(diào)研國內(nèi)外現(xiàn)有BIM成熟度模型系統(tǒng)框架與構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)企業(yè)特點，為設(shè)計企業(yè)在設(shè)計階段BIM技術(shù)的應(yīng)用效果建立度量標(biāo)準。

1 研究問題、范圍及意義

1.1 研究問題及范圍

研究問題：如何界定BIM在設(shè)計階段的運用是有效的？由于設(shè)計企業(yè)的核心業(yè)務(wù)和能力均是設(shè)計，所以研究范圍界定在設(shè)計企業(yè)的設(shè)計階段。

1.2 研究意義

本文研究了建立設(shè)計企業(yè)基于設(shè)計階段BIM能力成熟度模型，其意義在于：

①為描述不同項目的BIM應(yīng)用水平提供依據(jù)：當(dāng)我們在設(shè)計過程中花費大量人力、財力和精力去學(xué)習(xí)和應(yīng)用信息化模型技術(shù)時，需要能夠知道和客觀評價其真實的效能，即成熟度水平，從而能夠判斷是否達到提升業(yè)務(wù)能力和效率的預(yù)期目標(biāo)，而不是從直覺和主觀經(jīng)驗的角度來判斷。

②能夠在實踐中完善成熟度模型自身和建立三維信息化標(biāo)準：基于成熟度模型，根據(jù)各項目及單體建筑實際應(yīng)用效果，對成熟度模型中的某些指標(biāo)或程度進行評價，反過來對成熟度模型進行及時和有針對性的改進。同時通過對于成熟度模型運用中的總結(jié)，為適合于企業(yè)自身的三維信息化標(biāo)準的建立起關(guān)鍵的鋪墊作用。

③可以影響企業(yè)業(yè)務(wù)流程成熟度和公司能力成熟度：通過成熟度模型的不斷改進，發(fā)掘信息化模型技術(shù)在設(shè)計企業(yè)中所能發(fā)揮的能效。推動設(shè)計企業(yè)設(shè)計業(yè)務(wù)流程的迭代升級，最大限度地發(fā)揮其價值，從而提升企業(yè)設(shè)計的效率和質(zhì)量，以及企業(yè)的信息化模型技術(shù)能力成熟度，進而提升企業(yè)的綜合競爭實力。

2 現(xiàn)有成熟度模型研究

2.1 能力成熟度模型 （Capability maturity model，CMM）——美國

能力成熟度模型（Capability maturity model，CMM）是最早也是最經(jīng)典的成熟度模型。其于1986年由美國卡梅隆大學(xué)軟件研究所提出。早起主要應(yīng)用于軟件開發(fā)過程及能力成熟度的評估和改進，經(jīng)過不斷的發(fā)展，先后出現(xiàn)了如采購SACMM、系統(tǒng)工程SE-CMM、人員管理P-CMM、安全工程SSE-CMM等多種類型的CMM。

2.2 BIM 能力成熟度模型 （BIM CMM）--美國

美國國家建筑科學(xué)協(xié)會（NBIMS）為了定義建設(shè)項目全生命周期所需的標(biāo)準數(shù)據(jù)集，從而對建設(shè)項目管理的信息進行評價，從而建立了BIM能力成熟度模型（羅嵐）。它利用X，Y坐標(biāo)軸體系，X軸根據(jù)BIM的過程和方法，分為了生命周期、變更管理、數(shù)據(jù)豐富等11個要素，Y軸將每個要素按照成熟等級劃分為1到10級，最不成熟為1分，最成熟為10分?？傮w來說，各項指標(biāo)對應(yīng)等級的解釋大致為：1—無實施；2—初有印象；3—有限認識；4—完整認識；5—有限控制；6—完整控制；7—有限整合；8—完全整合；9—有限優(yōu)化；10—完全優(yōu)化。項目參與方可利用該表，根據(jù)項目的具體表現(xiàn)，對項目各個方面的成熟度進行打分。

同時，NBIMS還規(guī)定了分數(shù)標(biāo)準。2008年的最低標(biāo)準為30分，2009年提高40分，滿50分通過BIM認證，70分為白銀級，80分為黃金級，90分為白金級。只有在完成項目評價且滿足最低的BIM要求后，用戶才可以聲稱具備BIM能力，即最低BIM（Minimum BIM），反之則不能被認定為BIM工程。

2.3 BIM 成熟度2 級計劃（Lever 2） -- 英國

根據(jù)英國政府內(nèi)政部（Ministry of Home）文件要求，所有政府出資項目到2016年最低達到BIM2級水平。為了評估企業(yè)能力能否達到該水平的項目，英國建研院（BRE）制定了BIM2級企業(yè)認證計劃（BSC）與相關(guān)文件。例如：2D建模、3D建模、4D時間、5D成本、碰撞檢查、設(shè)計分析、節(jié)能評估、項目交付管理、IFC生成、共同數(shù)據(jù)環(huán)境、COBie、工程項目信息管理，以及企業(yè)的BIM角色。

與此同時，英國建研院還制定了對企業(yè)的從業(yè)人員進行認證以確保其達到BIM成熟度2級水平。包括三類人員，項目交付經(jīng)理（PDM）、項目信息經(jīng)理（PIM）、任務(wù)信息經(jīng)理（TIM）。

2.4 國內(nèi)模型成熟度研究

金蘭總結(jié)了我國BIM設(shè)計業(yè)務(wù)流程現(xiàn)狀，總結(jié)了成熟度模型應(yīng)包含成熟度等級、評價方法、模型結(jié)構(gòu)維度、評價指標(biāo)體系、模型功能和改進建議這六要素，并基于PEMM模型構(gòu)建了設(shè)計企業(yè)BIM設(shè)計業(yè)務(wù)流程成熟度模型。但未考慮不同合同模式（如PPP模式、EPC模式、IPD模式）對設(shè)計企業(yè)BIM設(shè)計業(yè)務(wù)流程成熟度的具體影響。崔曉從全面質(zhì)量管理的思想出發(fā)，參考了CMM能力成熟度模型理論，并利用層次分析范建立了指標(biāo)評價體系，建立了BIM項目級成熟度模型。但各成熟度要素指標(biāo)過于理論化且忽略了權(quán)重，故較難清晰全面地反映實際工程中的BIM成熟度。張慧君在對BIM技術(shù)應(yīng)用體系進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了BIM能力成熟度模型評價體系的6個一級指標(biāo)和20個二級指標(biāo)。并基于灰色系統(tǒng)理論，對國內(nèi)數(shù)個大型項目進行了項目BIM能力成熟度判定。

3 設(shè)計階段BIM 能力成熟度模型的構(gòu)建探討

3.1 BIM 在設(shè)計階段的應(yīng)用效能

清華大學(xué)BIM課題組在其2013年發(fā)布的《設(shè)計企業(yè)BIM實施標(biāo)準指南》中指出，相對于傳統(tǒng)設(shè)計流程而言，基于信息化模型技術(shù)的設(shè)計流程在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、工作流程和工作效果三方面有所不同。例如多方并行的協(xié)同模式、項目參與方介入時間提前、設(shè)計內(nèi)容完善和工作效率提升等內(nèi)容。而使用信息化模型技術(shù)設(shè)計流程中，讓工作量頂峰提前到設(shè)計的初期階段。直觀的表達方式及及時的信息交互也使涉及到設(shè)計變更更多地發(fā)生在成本低，影響顯著的初期階段。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，由于慣性思維的束縛和技術(shù)條件的限制，大量的設(shè)計問題往往在設(shè)計后期暴露出來，專業(yè)間、專業(yè)內(nèi)的設(shè)計變更的高峰也往往在設(shè)計的中后期到來，并不可避免地將的設(shè)計變更拖到施工階段，從而造成工程成本的增加。

3.2 BIM 成熟度評價指標(biāo)體系建立原則

設(shè)計企業(yè)BIM成熟度評價指標(biāo)體系的建立、評估與改進是一個系統(tǒng)性工程。其應(yīng)在掌握BIM設(shè)計流程的應(yīng)用特點的基礎(chǔ)上，建立起一套科學(xué)有效并能夠契合企業(yè)特點和專業(yè)自身定位的成熟度評價指標(biāo)體系。以幫助設(shè)計人員識別項目中BIM的應(yīng)用程度，也能幫助企業(yè)充分認識和掌握基于BIM技術(shù)的設(shè)計業(yè)務(wù)流程和效能，發(fā)現(xiàn)影響能效發(fā)揮的因素。

3.3 BIM 成熟度評價指標(biāo)體系指標(biāo)層級

BIM CMM偏重于項目成熟度評價，而和英國成熟度2級計劃偏重于企業(yè)能力成熟度和業(yè)務(wù)流程成熟度評價。所以本模型以BIM CMM模板，提煉設(shè)計階段BIM能力成熟度模型。其中指標(biāo)層級分為5個階段：起步階段，初級階段，成長階段，提高階段，成熟階段。

3.4 BIM 成熟度評價指標(biāo)體系要素層級

要素層級分為3個一級指標(biāo)和10個二級指標(biāo)，三個一級指標(biāo)包括：軟件能力，網(wǎng)絡(luò)能力和組織領(lǐng)導(dǎo)。

3.5 BIM 成熟度評價指標(biāo)體系的運用

不同情況不同分析，在現(xiàn)有的應(yīng)用條件下，沒有必要對于所有的項目的一切設(shè)計階段都追求最高級別的運用。如在可行性研究階段中，“三維可視化”一項只需要達到總圖定位的深度就可以，沒有精確外部環(huán)境及GIS定位的需求。在基礎(chǔ)設(shè)計階段的可視化審查中，所需要的建模深度只需要滿足建筑的設(shè)計分析、功能分析和疏散分析即可，無需考慮結(jié)構(gòu)分析、碰撞檢查和協(xié)同設(shè)計等跨專業(yè)信息。在需要獲取工程量、工料統(tǒng)計與造價估算的時候，模型構(gòu)件的尺寸，體積，材料以及價格是必需要添加信息等等。

3.6 BIM 成熟度評價指標(biāo)體系的完善

現(xiàn)用BIM成熟度評價指標(biāo)體系中的各要素層級是參照BIM CMM成熟度模型體系，在調(diào)研相關(guān)文獻后，結(jié)合工作中的經(jīng)驗總結(jié)而提出。由于本人經(jīng)驗尚淺，所以在某些要素指標(biāo)和層級的理解和認識會有不足之處。故希望能夠通過各專業(yè)前輩，技術(shù)總監(jiān)通過直接或間接的訪談建議，以補充、修改或刪除指標(biāo)體系中要素層級或指標(biāo)層級的參數(shù)，以完善BIM成熟度評價指標(biāo)體系。

4 結(jié)論及展望

本論文根據(jù)現(xiàn)狀與自身工作中所見所想，發(fā)現(xiàn)了BIM技術(shù)在日常應(yīng)用和推廣時的疑惑和難點——即如何評價BIM技術(shù)運用的成功與否，由此引入BIM成熟度模型概念。通過調(diào)研和總結(jié)國內(nèi)外BIM成熟度模型理論的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合行業(yè)企業(yè)與自身經(jīng)驗提出研究范圍及路線，對建立設(shè)計企業(yè)在設(shè)計階段BIM成熟度評價指標(biāo)體系的必要性進行了論述。

與傳統(tǒng)設(shè)計方式相比，信息化模型技術(shù)設(shè)計盡管具有一些優(yōu)勢，但設(shè)計企業(yè)仍需要對于能效和不足有全面而清晰的認識。而一個科學(xué)系統(tǒng)性評價標(biāo)準的建立無疑會成為實現(xiàn)這一目標(biāo)的捷徑。在信息時代，信息數(shù)據(jù)的積累，分析和運用對于企業(yè)發(fā)展的指引是不容忽視的。讓我們一起為建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界級企業(yè)而努力。