基于结构方程的BIM技术应用风险评价研究

张 辉，祖丕祥，李永福，贺 庆

（1. 山东建筑大学 管理工程学院，山东 济南 250101，E-mail:921379981@qq.com；2. 中国新兴建筑工程总公司，北京 100079）

基于结构方程的BIM技术应用风险评价研究

张 辉1，祖丕祥2，李永福1，贺 庆1

（1. 山东建筑大学 管理工程学院，山东 济南 250101，E-mail:921379981@qq.com；2. 中国新兴建筑工程总公司，北京 100079）

目前国家和地方政府正在大力推广BIM技术在建设项目中的应用，但是BIM技术的应用在我国处于起步阶段，相关的软件、标准和法律法规都不成熟，使得应用过程中存在诸多不确定因素，给建设项目带来风险。为了保证建设项目开发目标的顺利完成，有必要对BIM技术在工程项目应用中存在的风险进行分析研究。运用结构方程模型分析计算出BIM技术应用风险评价体系中各指标的权重，总结了应用BIM技术应率先考虑的因素。研究表明：管理模式的改变、投资回报期、参与方管理能力、技术适用性和规范标准的完善度是BIM技术应用的主要风险因素，并根据模型结果提出相关建议。

BIM技术应用；风险评价；结构方程

建筑信息模型（BIM）集成了设施的功能和物理特征，并把它们信息化表达，为设施全寿命周期内的相关决策提供信息资源［1］。BIM是建筑业的一次信息革命，起源于美国，并在国外得到了很好的推广和发展。BIM技术的应用改变了建筑业传统的设计模式、施工模式和运营管理模式，为建筑业的发展带来了新的活力。我国建筑行业十几年前引入了BIM技术，开始主要应用于设计到后来解决一些大型复杂工程的施工管理问题，然而并没有普及整个建筑行业和建设项目的全寿命周期。近几年随着国家和地方对BIM技术的重视，多个省份相继出台了未来建设项目运用BIM技术的强制性条文规定，BIM技术的应用会越来越广泛。而国内BIM技术的应用还处于起步阶段，很多方面都不够成熟，在应用过程中存在很多风险，影响项目的进度、质量乃至投资效益。因此，有必要对BIM应用中的风险因素进行分析研究找出主要风险，并针对主要风险提出合理对策。

BIM是目前工程领域研究的热点，但现有的研究很少涉及BIM应用的风险。何关培［2］从BIM在建筑业的位置、BIM能力的成熟度模型以及 BIM可能的应用等方面诠释了BIM的内涵。隋振国等［3］总结了国内外BIM在施工领域的应用及研究，并为BIM后续的研究提供参考建议。孙成双等［4］详细阐述了 BIM技术在建设工程项目全寿命周期中的应用，分析了BIM技术应用的阻碍因素，并提出了推动BIM技术广泛应用的相关建议。刘晴等［5］介绍了BLM理念的发展过程及其内涵，指出BIM技术在BLM实施过程中起到的关键作用，并分析了 BIM技术难以推广的原因进而提出对策。赵彬等［6］从业主角度出发分析了BIM应用的模式，构建了应用效益评价体系，为业主应用BIM技术提供参考。李勇［7］总结分析了施工单位应用BIM技术的影响因素，找出了主要影响因素，为施工单位运用BIM技术提供参考。李俊超［8］运用文献研究法归纳总结出了阻碍BIM技术扩散的影响因素，利用定量与定性分析方法以及层次分析法对各个影响因素进行分析，找出阻碍BIM技术扩散的关键影响因素，为加快BIM技术在建筑业的应用提供了理论基础。纪博雅［9］以中国期刊全文数据库中关于 BIM技术的文献内容为基础，从国内BIM软件应用、中国BIM标准以及 BIM技术在工程项目管理中的应用等方面出发分析了BIM的研究现状，总结出国内关于BIM的研究局限于BIM定义和价值，为之后的BIM研究指出了新的方向。Salman Azhar等［10］分析了建筑工程应用BIM技术的风险以及利益，并总结出BIM应用存在较大的法律风险。Hanson［11］从多个角度，分析研究了 BIM技术的协同工作与现有模式的对接问题，指出必须改变目前的业务模式才能使BIM技术发挥最大作用。

根据上述研究可以发现，学者们关于BIM技术的研究主要集中在建设项目全寿命周期中的应用以及应用中的阻碍因素分析，很少涉及BIM技术应用的风险问题。本文结合现有研究成果建立BIM技术应用风险因素指标体系，运用结构方程模型分析风险因素，根据计算权重对风险因素排序，为使用BIM 技术的建设项目提出预控和应对风险的参考性建议。

1　BIM技术应用风险评价指标体系的建立

根据目前国内 BIM技术应用状况和研究学者们的学术观点，在原有研究的基础上加入软件的二次开发、合同问题、与传统业务流程的整合以及市场认可度等指标，使BIM技术应用风险评价指标体系更加完善。进而从技术、应用环境、经济和应用管理4个方面对我国建设项目应用BIM技术进行风险评价分析。

1.1技术风险

由于BIM技术及大多数应用软件引自国外，对BIM技术的了解和应用仍处于摸索阶段。相比于传统CAD技术，BIM技术的难度大对操作人员的技能水平要求高，因此，BIM技术在发展初期适用性和导入性较差。一个新技术能否被采纳，要考虑它与使用者传统的思维方式、习惯和传统软件的兼容程度，而BIM技术作为建设项目中的新生事物就面临着这样的兼容性技术风险。

除此之外，BIM技术还存在组织性兼容性风险，组织性兼容性是指是否符合采纳者的心理观念及需求。BIM软件大多数是国外企业开发的，对于国内建设项目存在一定的局限性，为了使得BIM技术发挥最大价值，就要在初始软件的基础上进行二次开发来完善BIM技术的应用。

建设项目中应用 BIM技术对各参与方的技术能力有着较高要求，需要能够胜任项目各阶段中BIM技术工作，倘若参与方的BIM技术能力不足，就会导致建设项目产生不同程度的损失，因此，参与方的BIM技术能力是BIM技术应用中不可忽略的影响因素。

1.2应用环境风险

政策的导向对新技术的推广起着至关重要的作用，从目前的行情看，无论国家还是地方都在鼓励BIM技术的应用，有的甚至出台了使用BIM的强制性规定。BIM技术的应用不仅受政府政策的影响而且与市场环境紧密相关，无论是建设方、设计方还是施工方，采纳应用BIM技术都是为了取得可观的效益，但目前能够实现目标的企业很少，因而得不到市场的认可，BIM技术得不到市场认可会对BIM技术应用造成不可忽视的风险。国内BIM的标准尚不够成熟，使得BIM技术在具体的应用过程中通用性不足，导致资源浪费。

与BIM相关的法律法规也不够健全，不能对各参与方的责任有明确的界定，应用过程中出现法律问题不易解决，影响项目进度。建筑信息模型应用于建设项目中会伴随着产生大量的模型，而这些模型的归属权问题在我国相关的知识产权法律法规中并没有具体规定，并且项目结束后将模型运用到其他项目时会产生专利风险。

1.3经济风险

BIM技术应用投资主要包括人员培训、购买软件和设备升级，短期内的投资额较大，在项目总投资中所占比例合理性成为资金周转的关键影响因素。BIM技术的应用贯穿于项目的全寿命周期，投资回收期长，前期难以体现出对BIM技术的投资价值，容易使管理层产生对BIM技术的消极情绪，并且存在项目结束后投资收益率达不到预期的风险。

在 BIM技术应用过程中需要各参与方的协同合作，但产生的利益如何分配并没有具体的标准，为了保证各参与方的利益就要将利益分配问题列入合同，而合理的合约条款需要参与方共同商榷。

1.4应用管理风险

在BIM技术应用管理过程中，正确认识BIM的作用和价值对 BIM技术在建设项目中的应用至关重要，高估或低估BIM技术的应用价值都达不到预期的效果，高估BIM的价值就会加大前期对其投资以至于后期难以把控BIM技术应用的风险，低估BIM的价值就无法充分发挥BIM技术在建设项目全寿命周期的作用。

BIM非是单纯的建模，更重要的是作为一个协同工作的平台，面对庞大的数据信息，若管理人员对模型的管理能力不足，将会影响项目的质量和进度。传统的管理模式中各参与方只注重自身的利益，并没有达到协同和集成的效果，那么应用BIM从事项目的管理，势必要对之前的管理模式进行改变使BIM技术更好地服务于建设项目。BIM技术的应用改变了传统的业务流程，促使施工运营方参与到项目前期工作中，如果不能完善业务流程，就会造成大量的工程变更，影响项目的开发。

根据以上的风险因素建立 BIM技术应用风险评价指标体系，如表1所示。

2　数据采集及分析

2.1问卷调查

根据上述指标体系设计调查问卷，问卷内容为各指标对BIM技术应用的影响程度，采用打分的形式将各指标的影响程度分为5个等级，影响程度“较低”记1分，“低”记2分，“一般”记3分，“高”记4分，“较高”记5分。调查对象包括BIM软件服务公司人员，使用BIM软件的设计、施工单位人员以及高校BIM研究人员。240份问卷以纸质问卷和网络问卷两种形式发放给调查对象，回收的有效问卷共218份，有效回收率90.8%。

表1　BIM技术应用风险评价指标体系

2.2信度和效度分析

信度是指多次测量结果的一致性程度，用来反映测量的稳定性。效度是指测量工具的准确程度。利用克伦巴赫α信度系数进行信度分析，把统计的有效数据输入 SPSS.22得到克伦巴赫 α信度系数表，如表2所示。

表2　克伦巴赫α信度系数表

指标总体的克伦巴赫α系数为0.836，说明问卷设计有很强的可信度。4个潜变量的克伦巴赫 α系数也都在0.7之上，在高度可信范围内。KMO值为0.906，符合做因子分析的条件，并且21个测量指标集合成的4个有效因子特征值均大于1，说明该指标体系的有效性很强。

3　结构方程模型分析

结构方程是一种整合了测量与分析的计量研究技术，它能够同时处理潜变量和测量指标。结构方程可以用来评估和修正模型，若发现构建的模型与统计数据拟合不好，可以对模型进行修正，修改相关关系路径直到各个拟合指标达到标准范围，相对常见的层次分析法及模糊综合评价法，用结构方程确定评价指标权重增加了结果的信度和效度。

以技术风险、应用环境风险、经济风险和应用管理风险4大风险因素作为潜变量，17个指标作为观测变量建立BIM技术应用风险评价模型，其中潜变量用椭圆表示，观测变量用矩形表示。

3.1一阶验证性因素分析

利用AMOS22.0对BIM技术应用风险评价模型进行一阶验证性因素分析，得到拟合指标数值，建立一阶拟合指标检验表，如表3所示。

表3　一阶拟合指标检验表

同时，4个潜变量之间的相关系数都在0.5之上，达到了0.05显著水平，说明还存在一个更高阶的共同影响因素。

3.2二阶验证性因素分析

经过一阶模型验证性因素分析可以发现有一个对一阶因素产生影响的潜在因素，把这个潜在因素命名为BIM技术应用风险，把问卷数据代入新构建的二阶验证性因素分析模型，运行结果显示，AGFI的值为0.856，NFI的值为0.882，都不在标准范围内，因此需要对模型进行修正，然后对修正后的模型进行拟合分析，得到标准化参数估计，如图1所示。

结合修正前和修正后的模型分析数据，构建二阶拟合指标检验表，如表4所示。

通过上述分析，本文构建的BIM技术应用风险评价模型的潜变量有较强的相关性，各风险因素指标的拟合度较好，是较理想的模型。

3.3确定BIM技术应用风险评价指标权重

根据一级指标权重将潜变量从大到小排序，依次是应用管理风险、技术风险、经济风险和应用环境风险。从二级指标权重可知，管理模式的改变、投资回报期、参与方管理能力、技术适用性、规范标准的完善度和软件的二次开发是应用 BIM技术需要率先考虑的因素。

图1　标准化参数估计（修正后）

表4　二阶拟合指标检验表

4　建议

针对模型分析得出的结论，为降低BIM技术应用风险提出几点建议:

（1）创新管理模式。在建筑项目中应用 BIM技术对企业信息管理水平有了更高要求，为了完善项目信息系统需要各参与方的协同合作，而在传统的管理模式下参与方之间是相对独立的。因此，为了更好地在建设项目中应用 BIM 技术就要对传统管理模式进行创新。新模式下各参与方为了共同的目标协同合作，形成一个协同管理平台，实现BIM应用价值最大化。同时，将参与方利益分配机制纳入合同，避免产生利益纠纷。

（2）优化BIM软件，提高适用性。BIM软件在建设项目全过程中拥有协调、合并信息的功能，参与方之间的BIM信息要有效地适用。目前，国内使用的 BIM软件适用性较差，为了提高软件适用性，BIM技术应用企业或BIM软件提供方可以同高校研究BIM中心合作，BIM研究学者们对BIM技术在国内的应用有着深层次的研究，加上软件开发商的技术支持，可以提高BIM软件的适用性。

（3）完善BIM规则。目前我国制定的关于应用BIM的相关法律法规、规范和标准等并不全面，使得BIM技术很难在国内建设项目中广泛应用。为完善BIM规则需要政府和企业的共同努力，施工企业制定统一的BIM建模规则，确定数据交换格式标准，政府积极推进BIM标准的制定，进一步完善建筑业行业应用BIM的规则。

表5　BIM技术应用风险评价指标权重

5　结语

本文分析了国内 BIM技术应用风险的影响因素，构建BIM技术应用风险评价体系，建立结构方程模型，通过模型分析计算出BIM技术应用风险评价体系中各指标的权重，总结应用BIM技术应率先考虑的因素，研究结果显示管理模式的改变、投资回报期、参与方管理能力、技术适用性、规范标准的完善度和软件的二次开发是 BIM技术应用的关键风险因素，并针对重要的风险因素提出相关建议，为建设项目各阶段 BIM使用者提供一定的参考。

［1］美国国家BIM标准第一版第一部分:National Institute of Buiding Sciences，United States National Building Information Modeling Standard，Version1-Part 1［R］.

［2］何关培.BIM 在建筑业的位置评价体系及可能应用［J］.土木建筑工程信息技术，2010，3（1）:109-116.

［3］隋振国，马锦明，陈 东，徐 伟.BIM 技术在土木工程施工领域的应用进展［J］.施工技术，2013，42（12）: 161-165.

［4］孙成双，江 帆，满庆鹏.BIM 技术在建筑业的应用能力评述［J］.工程管理学报，2014，28（3）:27-32.

［5］刘 晴，王建平.基于 BIM 技术的建设工程生命周期管理研究［J］.土木建筑工程信息技术，2010，2（3）: 40-45.

［6］赵 彬，袁斯煌.基于业主驱动的BIM应用模式及效益评价研究［J］.工程管理学报，2015，29（4）:15-19.

［7］李 勇.建筑施工企业BIM应用影响因素的分析［D］.武汉科技大学，2015.

［8］李俊超.BIM技术扩散的阻碍研究［D］.哈尔滨工业大学，2014.

［9］纪博雅.国内 BIM技术研究现状［J］.科技管理研究，2015（3）:184-190.

［10］Salman Azhar，Michael Hein，Blake Sketo.Building information modeling（BIM）:benefits，risks and challenges［C］.Proeeedings of the 44tth ASC Annual Conference（on CDROM）.2008.

［11］Hanson.Design patterns for BIM-based service-oriented architectures.Automation in construction，2012，25（Aug）.

Research on the Application of BIM Technology Based on Structural Equation

ZHANG Hui1，ZU Pi-xiang2，LI Yong-fu1，HE Qing1
（1. School of Management and Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China，E-mail:921379981@qq.com；2. China New Construction Engineering Corporation，Beijing 100079，China）

The state and local government vigorously promotes BIM technology application in construction project，but application of BIM technology in our country is in the initial stage，and the related software，standards，laws and regulations are not mature，making the application process full of uncertain factors for the project construction. In order to ensure the successful completion of the construction project development goals，it is necessary to analyze the risk of BIM technology application in the engineering project. This paper uses structural equation model to analyze and calculate the weight of each index in the risk assessment system of BIM technology application，and summarizes the factors that should be the first considered in the application of BIM technology. The results show that:management mode change，investment return period，participation management capabilities，the availability of technology standards and norms of the degree of perfection are the main risk factors of BIM Technology Application，and according to the model results some suggestions are put forward.

BIM technology application；risk evaluation；structural equation

TU17

A

1674-8859（2016）04-040-05

10.13991/j.cnki.jem.2016.04.008

张 辉（1991-），男，硕士研究生，研究方向:工程项目管理，工程管理信息化；

祖丕祥（1991-），男，助理工程师，研究方向:工程项目管理；

李永福（1964-），男，教授，研究方向:工程项目管理；

贺 庆（1990-），男，硕士研究生，研究方向:工程项目管理。

2016-05-11.