基于BIM的建设项目管理模式研究

(上海建科工程咨询有限公司，上海 200032)

1 引言

近年来，国内建筑行业工程项目管理模式逐渐从传统的“设计—招投标—建造(DBB)”的分体化施工承包模式向一体化“设计—建造”(DB)工程总承包模式转变。同时，在国家政策、建筑及信息化行业发展的共同推动下，BIM技术逐渐被广泛应用在工程项目建设各个阶段，给项目管理模式选择及管理工作带来了机遇与挑战。但在BIM技术实施过程中，面临多种管理模式选择，管理效率及成本不是管理模式选择的适用性及合理性的唯一衡量标准。因此，如何系统全面地进行基于BIM技术的工程项目管理模式选择值得研究。在此基础上，本文拟建立基于BIM技术的工程项目管理模式指标体系和选择流程，为工程项目管理模式选择提供理论及实践基础。

2 基于BIM的管理模式评价指标体系建立

2.1 管理模式体系选择范围

结合国内外的研究文献，在DB模式的基础上，并综合目前BIM管理的特点及趋势，可将BIM的管理方式归纳为3类：业主主导管理模式、设计主导管理模式、施工主导管理模式。其中，业主主导管理模式，是由业主方为主导，组建专门的BIM团队或找专业的BIM咨询团队，负责项目建设生命周期BIM实施的管理与协调，在设计阶段，由设计单位负责设计模型的创建和应用； 在施工阶段，施工单位在设计模型的基础上进行深化设计及应用，并形成最终的竣工模型； 在运营阶段，运营单位在竣工模型的基础上进行完善形成运维模型，并进行相关的运维管理应用。该模式对BIM管理团队的技术、管理及软硬件设备要求都比较高，特别是对BIM团队的沟通协调、管理能力有较高的要求，且前期团队组建困难较多、成本较高、应用实施难度大，对业主方的经济、技术实力有较高的要求和考验。

设计主导管理模式，是由业主委托一家设计单位，将拟建项目所需的BIM应用要求等以BIM合同的方式进行约定，由设计单位建立BIM设计模型，并在项目实施过程中提供BIM技术指导、模型信息的更新与维护、BIM模型的应用管理等，施工单位在设计模型上建立施工模型及BIM应用。但在施工及运维阶段，设计方的驱动力下降，对施工过程中以及施工结束后业主关注的运维等应用考虑较少，导致业主后期施工管理和运营成本较高。

施工主导管理模式，是施工单位根据施工图进行BIM模型搭建，并在大型复杂建筑工程施工过程中，进行施工方案模拟与分析，在施工前找出合理的施工方案，同时便于与分包商协作与沟通。此模式主要面向建设项目的招投标阶段和施工阶段，当工程项目投标或施工结束时，施工方的BIM应用驱动力降低，对于适用于整个生命周期管理的BIM技术来说，其BIM信息没有很好的传递，施工过程信息将会丢失，失去了BIM技术应用本身的意义。

2.2 管理模式影响因素分析

由于基于BIM技术的项目管理模式体系的影响因素存在较强的不确定性、模糊性和随机性，在研究文献及项目实践经验的基础上，本文将其影响因素归纳为：成本、协调难度、应用扩展性、运营支持程度、对业主要求五个方面。

(1)成本

成本是指工程项目BIM应用工作开展，并达到预期成果，无论采用哪种管理模式，所投入的时间成本、人力成本、软硬件成本等。

(2)应用扩展性

应用扩展性是指工程项目BIM应用过程中，在各个阶段所开展的BIM应用点工作内容及频率。

(3)对业主的要求

对业主的要求是指工程项目BIM应用工作开展，并达到预期成果，无论采用哪种管理模式，对业主的人员组织架构、技术水平、管理水平、软硬件配置等的要求。

(4)效益

效益是指工程项目建设与运营各个阶段，BIM技术的应用给工程建设及运营在时间、成本、安全、质量等方面所带来的效益。

(5)协调难度

协调难度是指工程项目BIM应用工作开展，并达到预期成果，无论采用哪种管理模式，对各BIM实施单位及BIM工作的协调难度。

(6)运营支持程度

运营支持程度是指在工程项目设计、建设阶段BIM应用过程中，形成的BIM应用数据及最终成果为运营阶段提供的便利及效益等。

2.3 评价指标体系建立

综上，基于BIM技术的工程建设项目管理模式评价指标见表1所示。

表1 工程项目管理模式评价指标体系

目标层一级指标二级指标基于BIM的建设项目管理模式A成本A1时间成本A11人力成本A12软硬件成本A13应用扩展性A2应用阶段范围A21应用技术数量A22应用频率A23对业主的要求A3人员组织架构A31技术及管理水平A32软硬件配置要求A33效益A4时间效益A41成本效益A42质量效益A43安全效益A44协调难度A5对BIM各参建单位及其BIM工作的协调A51运营支持度A6为运营管理提供的数字化基础A61

3 基于BIM的管理模式评价模型搭建

本文采用模糊综合评价法进行基于BIM的工程项目管理模式评价与选择，以下将对其评价步骤进行详细介绍。

按照上述内容可得基于BIM的管理模式评价模型如图1所示。

3.1 建立评价指标集和评语集

由表1可知，基于BIM的项目管理模式评价的评价因素集就是表1中对应的一级评价指标和二级评价指标。为便于基于BIM的项目管理模式评价，将一级指标和二级指标规范化：一级指标集为Ui=(ui1，ui2，…，uin)； 二级指标集为Ui=(u1i，u2i，…，uni)，其中，u代表一级评价指标和二级评价指标，n代表下一级指标的个数，i代表基于BIM的项目管理模式的方案数量。

评价指标的分值为0至10的偶数(不包括0和10)， 4个等级，即评语集V={满意，较满意，一般，差}={8， 6， 4， 2}。

图1 BIM的管理模式

3.2 建立模糊判断矩阵

在指标集和评语集的基础上，组织一定数量的具有相关技术及经验的专家进行评价打分，并收集、整理成原始指标值。在原始指标的基础上，按照公式(1)计算基于BIM的项目管理模式评价的模糊判断矩阵。

(1)

其中，公式中rij对应评价指标Aij的判断矩阵指，m代表评价一级指标的个数，n代表对应每一个一级指标的二级指标的个数。本公式参考《模糊数学方法及其应用》中基于原始指标值建立模糊判断矩阵的计算公式。

3.3 计算评价指标权重

在模糊判断矩阵的基础上，分别综合计算基于BIM的项目管理模式评价的一级和二级指标的权重，得到基于BIM的项目管理模式评价的指标体系的组合权重。

其中，指标权重的计算是在模糊判断矩阵的基础上采用《线性代数》中基于矩阵求其特征向量的方法计算而得。

3.4 计算模糊理想解V+和模糊逆理想解V-

按照公式(2)计算得出基于BIM的项目管理模式评价的加权标准化矩阵，再结合应用公式(3)和公式(4)计算V+和V-。

Z=(zij)m×n=(wjrij)m×n

(2)

(3)

(4)

其中，公式(2)(3)(4)中Z代表加权标准化矩阵，V+、V-分别代表模糊理想解和模糊逆理想解，m代表评价一级指标的个数，n代表对应每一个一级指标的二级指标的个数。公式(2)(3)(4)参考《模糊数学方法及其应用》中模糊综合评价法中确定加权标准化矩阵、模糊理想解和模糊逆理想解的计算公式。

3.5 计算相对贴进度

(5)

注：本公式参考《模糊数学方法及其应用》中模糊综合评价法中确定评价指标值向量到模糊理想解及模糊逆理想解距离、评价指标值向量与模糊理想解的相对贴近度的计算公式。

计算结果说明：Di+越小越好，Di-越大越好，Di越大越好，表示实际采用的基于BIM的项目管理模式效果越靠近理想的预期效果。

3.6 综合评价

综上，根据基于BIM的项目管理模式评价的Di的大小来选择最佳的管理模式，Di值越大基于BIM的项目管理模式越优，Di值最大的方案就是我们的最佳选择。

4 工程案例分析

4.1 工程概况

一处高标准的商业办公楼群，总建筑面积120 000m2； 主楼高24层，裙房5层，地下2层，框架剪力墙结构； 钢筋混凝土钻孔灌注桩基； 外墙干挂进口大理石，少量玻璃幕墙； 室内部分公共部位精装修。

本项目为区域内首期重点建设项目，进度要求高，为了响应政策要求、保证工程质量安全及为数字化运营提供数字化基础，在项目建设及运营过程中需应用BIM技术。因此，业主单位想尽快在3中管理模式中选择一种模式，即业主主导管理模式、设计主导管理模式和施工主导管理模式。

4.2 综合评价

工程项目基于BIM的项目管理模式的选择关系到项目BIM技术实施的效果及带来的效益，该项目建设单位按照上述的基于BIM的管理模式评价模型组织一定数量的专家对该项目工程的3种基于BIM的项目管理模式进行评价与选择，得出原始指标值(见表2)、模糊判断矩阵(见表3)及一级指标权重、二级指标权重及组合权重(见表4)。

表2 待评价方案的原始指标值

指标方案A11A12A13A21A22A23A31A32A33A41A42A43A44A51A61方案1868686466466664方案2828666442262268方案3266426244246444

表3 模糊判断矩阵

表4 一级指标权重、二级指标权重及组合权重

目标A1A2A3A4A5A6组合权重0.2730.2200.1600.1200.1670.060A110.5330.146A120.3000.082A130.1670.046A210.4670.103A220.2330.051A230.3000.066A310.5330.085A320.1670.027A330.3000.048A410.2830.034A420.3330.040A430.2000.024A440.1840.022A510.1670.167A610.0600.060

由公式(3)和公式(4)得出V+和V-：

V+=(0.146， 0.082， 0.046， 0.103， 0.051， 0.066， 0.085， 0.027， 0.048， 0.034， 0.040， 0.024， 0.022， 0.167， 0.060)，V-=(0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0)，

各待评价方案评价指标值与模糊理想解V+的相对贴进度Di，分别为：

D1=0.79782,D2=0.69712,D3=0.27948

4.3 结论与建议

由上述计算结果得出，D1>D2>D3，因此该工程的基于BIM的项目管理模式方案1最佳，即采用业主主导管理模式。该管理模式的评价指标值与理想解的相对贴进度为0.79782，约为0.8，说明采用业主主导的管理模式对基于BIM的建设项目进行管理可以取得较理想的效果。

在该管理模式运用过程中，建议业主建立完善的管理组织架构，配备专业的技术及管理人员、先进的软硬件设备，做到对项目整体规划、分布实施，及对各参建单位工作的开展及实施做到整体安排、综合管控，以避免各阶段工作脱节、各单位项目信息不流通等问题，达到提高项目管理质量及效率的目标。

5 结语

综上，本文综合利用专家调查法和多比例评分法的优势解决了评价指标的权重问题，运用模糊综合评价法对基于BIM的工程项目管理模式进行综合分析与评价，为业主选出较优的基于BIM的工程项目管理模式提供决策依据，并以案例验证了模糊综合评价法的合理性及有效性，对今后的基于BIM的工程项目管理模式评价与决策提供理论与实践依据。但目前对基于BIM的管理模式的影响因素体系的研究较少，希望对其影响因素进行全面的分析、研究，为后期基于BIM的管理模式评价与选择打下更加准确、合理的评价依据。