基于BIM的工程监管信息传递效率度量模型

郭 军，陈 铭，王祎晨，丰景春,3，张 可

(1.南京城市建设管理集团有限公司，江苏 南京 210006；2.河海大学 a.商学院；b.项目管理研究所，江苏 南京 211100；3.江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心，江苏 南京 211100)

及时、准确地获取信息是政府高效监管的基础，而BIM技术的核心之一是实现工程监管信息的有效传递。住建部在《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中明确要求增强BIM等信息技术应用能力，初步建成一体化行业监管和服务平台。纲要的提出为工程监管指明了新思路——构建以BIM技术为基础的监管方式。由于监管工作量庞大而繁琐，传统的监管方式存在材料归档整理工作繁杂、信息传递效率低下、协同性低等明显的弊端。引入BIM技术可以为政府监管部门、各建设市场主体和公众等搭建信息交互的平台，减少信息传递过程中的衰减，改进工程监管方式并有效提高监管效果。

1 文献综述

BIM(Building Information Modeling)近年来一直是国内外工程管理理论研究领域关注的重点之一。国外对BIM应用的研究已较成体系，各个维度均有较深入的研究。国内由于对BIM的应用还没有普及，理论研究还不够成熟。目前国内普遍认同BIM是以三维数字技术为基础，集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型[1]。许俊青等[2]提出将BIM应用于建筑供应链信息流管理的设想，研究如何解决工程各参与方的信息交换问题。许杰峰、雷星晖[3]认为BIM为建筑供应链提供了统一的信息交互平台，实现了信息共享和价值提升。高雪垠[4]认为应用BIM技术能够促进建筑供应链信息管理的有效进行，进而实现节省成本、保障进度、提高质量的建设项目管理目标。现有研究文献从定性角度认为，BIM技术优势之一是可以有效提升信息传递效率，但在理论研究中证明BIM技术应用能提高信息传递效率的研究较为稀缺。魏林春等[5]将BIM技术运用到地铁盾构施工信息管理中，整合多源异构信息，提高盾构施工信息的管理效率。上述文献均认为BIM应用能提高信息传递效率，但目前很少有文献从理论层面证明这一观点。

目前学术界已对信息传递效率方面进行了相关研究。霍明奎等[6]通过实证分析得出信息标准化程度、信息发送能力和发送意愿、信息接收能力和接收意愿与供应链信息传递效率正相关的结论。蔡冬松等[7]构建产学研共同体信息供应链网络的信息传递模型并进一步探究了影响信息传递的主要因素。刘娟娟等[8]通过对供应链中信息传递效率的量化分析，明确有效信息传递对供应链的影响程度。上述文献均对衡量BIM应用后工程监管各参与方之间的信息传递效率具有参考价值。

因此，本文在分析基于BIM的工程监管内涵与层次基础上，通过对信息传递效率的衡量，从理论上验证BIM技术应用能提高工程监管各参与方之间的信息传递效率，有效提高工程监管的效果。

2 基于BIM的工程监管信息传递效率理论分析

2.1 工程监管内容及参与方

工程监管信息的收集、传递和使用涉及工程建设多个参与方。本文结合工程实际，从三个层面对监管的参与方和监管事项进行梳理。

2.1.1 第一个层面

主要是政府及政府有关部门对建设市场主体及工程实体的相关监管，具体包括建设主管部门、质量监管部门、安全监督部门、城市管理部门和环保部门等。这些部门从中央到地方，自上而下对工程建设单位及其项目进行监管。工程建设涉及的监管部门和对应的监管事项如下：

(1)公安部门。监管事项：所在地的派出所进行流动人口登记。

(2)消防部门。监管事项：临时消防设施。

(3)住建部门。监管事项：一是施工前的图审、招投标行为、合同备案；二是施工过程中施工许可审批、工程质量监督(属于住建部门)、对施工材料进行检测(质量监督部门认可的检测中心)、对施工过程(如深基坑施工)进行监测(建设单位通过招投标选择第三方机构)、工程安全监督、竣工验收备案。

(4)环保部门。监管事项：文明施工行为、环评(项目的立项阶段)、水土保持、污水排放、噪音、扬尘。

(5)城管部门。监管事项：外围管理，如围挡、临时建筑、渣土车等。

(6)交管部门。监管事项：市政道路。

(7)审计部门。监管事项：政府投资资金。

(8)发改委。监管事项：房建项目可行性研究。

(9)规划部门。监管事项：审批房建项目方案。

(10)国土部门。监管事项：房建项目土地预审意见。

2.1.2 第二个层面

指建设单位对参与工程建设的勘察设计单位、代建单位、项目管理单位、监理单位、咨询单位等市场主体的管理。包括各单位是否履行了各自的义务以及履行情况。

2.1.3 第三个层面

指项目层面管理，包括施工单位、专业分包单位等对工程项目质量、安全、进度等进行的监督和控制；设备供货单位和设备安装单位需要确保工程设备的及时供应和正常投入使用。

2.2 工程监管信息传递效率内涵

信息传递活动是工程监管存在和发展的基础，不仅能提高信息主体业务运作的效率，也能推动信息主体之间相互学习[9]，发挥“信息杠杆”的作用，不断获取外部信息资源[10]。信息传递对于信息主体之间的协同合作具有重要的支持功能，但是如果丢掉了信息传递的效率，组织绩效将无从保证，更难以提升[11]。效率是指单位时间内完成的工作量，或有用功率对驱动功率的比值。不同的学科领域对效率的定义不尽相同。如物理学中的热效率，经济学中的资源配置效率等都有其自身独特的定义方式。而管理学中将效率定义为在某段时间内，组织的各种投入与产出之间的比率关系[12]。Edmund[13]曾经指出高水平的信息传递要具有准确、及时以及合适的格式等三个特点：准确是建立信任的关键；及时是保证价值的条件；采用合适的格式方便对方的接受和理解，对于良好形象的建立以及信任关系的保持具有重要帮助。

综上所述，工程监管信息传递效率等于工程监管各级部门间信息传递活动的投入与产出之比，体现在质量和时效两个方面。质量和时效可以相互影响，质量的提高意味着需要投入更多的时效。但时效投入过多并不一定利于工程监管信息的传递，因为 “效率”这个词还存在投入产出比的概念，若投入与产出之间达不到平衡递增的状态，则投入过多反而可能不利于效率的提高。

工程监管信息传递效率的度量指标及内涵如表1所示。

表1 工程监管信息传递效率的内涵

3 信息传递效率衡量模型

基于上述分析，参照文献[14]，构建工程监管信息传递效率度量模型，从质量和时效两方面对信息传递效率进行度量。

3.1 模型假设

模型参数假设及其含义如表2所示。考虑到效率的复杂性，本研究仅从质量和时效两个比较容易进行比较的方面来衡量。由于部门联系的幅度和长度均会影响到信息传递的质量和时效，因此本研究从这一方面着手，而不考虑其他因素的影响。

表2 模型参数及含义

3.2 信息传递质量

信息传递质量反映信息在各级政府监管部门之间传递的准确性和真实性。质量熵可以表示信息传递不确定性的大小。因此信息传递质量的计算公式为：

Q1=1-R1/R1m

(1)

(2)

(3)

(4)

3.3 信息传递时效

信息传递时效反映了各级政府监管部门之间得到信息反馈的迅速程度。时效熵可以表示及时收到对应反馈信息的不确定性大小。因此信息传递时效的计算公式为：

Q2=R2/R2m

(5)

(6)

(7)

(8)

4 案例分析

根据我国现行的工程政府监管体制，由于建设工程质量、投资、安全、进度、环保等分别由不同的政府部门实施监管，因此，本文以第一个层面的监管信息传递效率为主要研究对象，即对建设工程参与单位及工程实体进行相关监管的政府及政府有关部门进行分析。

4.1 传统点对点监管信息传递机制

将工程建设政府相关部门划分为国家、省、市、县四级，建立传统点对点模式下的监管信息传递机制。在传统点对点监管信息传递机制中，信息仅能在直属的上下级之间传递，不能越级或在相同级内各部门之间进行传递。其中，节点代表负责工程监管的各级政府部门，两个节点间的连线代表这两个单位之间可以进行信息传递。传统点对点监管信息传递机制符合当前政府部门相互割据，沟通困难等现实背景。传统点对点监管信息传递机制如图1所示。

图1 传统点对点监管信息传递机制

4.2 基于BIM的协调监管信息传递机制

在基于BIM的协调监管信息传递机制中，BIM技术的应用为信息共享提供了统一平台和数据标准，并贯穿于工程全生命周期各阶段，因此，工程监管部门可以基于统一的交互平台实现对工程建设的监管。在该机制下，与工程建设相关的监管信息都集成到建筑信息模型数据库中，通过共享数据库中工程决策、建设、运行等全生命周期内的所有信息，实现各级工程监管部门共享信息。因此，工程监管信息的共享不再局限于链式的相邻成员之间，任何成员都可以通过BIM平台和其他节点交换信息。根据BIM应用后的监管信息传递方式，基于BIM的协调监管信息传递机制如图2所示。

图2 基于BIM的协调监管信息传递机制

4.3 结果对比分析

4.3.1 信息传递质量比较

根据“点对点”和基于BIM两种模式下的工程监管信息传递机制，分别计算其质量微观态数量、总质量熵和最大质量熵，进而求得两者的信息传递质量，计算结果见表3。

由表3可知，基于BIM的协调监管信息传递机制下的信息传递质量高于传统点对点监管信息传递机制下的信息传递质量。传统模式下的信息传递质量为0.1186，应用BIM技术后的信息传递质量则为0.4980，说明BIM技术的应用为监管信息共享提供了统一的交互平台，减少了信息在传递过程中的流失，在一定程度上提高了信息传递质量，进而提升了319.9%的信息传递效率。

表3 信息传递质量

4.3.2 信息传递时效比较

根据两种模式下的监管信息传递机制图，分别计算其时效微观态数量、总时效熵和最大时效熵，进而求得两者的信息传递时效，见表4。

表4 信息传递时效

由表4可知，基于BIM的协调监管信息传递机制下的信息传递时效略高于传统点对点监管信息传递机制下的信息传递时效。传统模式下的信息传递时效为0.6585，应用BIM技术后的信息传递时效增至0.6726，由此导致信息传递效率增长了2.1%。由于BIM技术在工程监管领域的应用，各类监管信息可以在一个统一的交互平台进行共享，需要对工程建设进行监管的相关部门可以随时在该平台上获取它所需要的相关监管信息，因此，工程监管信息的传递更加及时。

4.3.3 信息传递质量与时效解释

通过上述分析可知，BIM技术应用对工程监管信息传递质量的影响远远高于其对工程监管信息传递时效的影响。从信息传递质量角度来说，BIM技术的应用为政府工程监管构建了交互平台，统一的数据库和信息录入标准在一定程度上有利于减少信息在传递过程中的流失，因而信息传递质量大大提高。然而对信息传递时效而言，尽管信息技术的应用使监管信息的传递效率有所提高，但是监管人员对BIM等软件的熟悉程度和使用频率都会对信息传递时效产生影响。如果政府监管人员对BIM软件的应用尚未充分了解或不及时查看和反馈信息，那么信息传递效率也不会大幅提高。

5 结 论

(1)本文在梳理工程监管信息传递效率内涵的基础上，通过对两种不同工程监管模式下信息传递效率的比较，验证了BIM技术的应用有益于信息传递效率的提高。本文从质量和时效两个方面进行对比分析，计算得出BIM技术的应用使工程监管信息传递质量提高了319.9%，信息传递时效提高了2.1%，两者共同作用引起了信息传递效率的增加。

(2)鉴于BIM技术应用有利于提高工程监管方面的信息传递效率，国家应大力推广BIM技术在工程监管领域的应用。因此本文提出提高信息传递效率的对策建议，包括构建工程政府监管信息统一平台、构建统一的数据库、定期组织监管人员学习BIM技术、要求监管人员使用BIM进行监管等，从而加强工程监管信息传递的效率，解决低效传递的障碍。

由于相关理论的限制，本文在比较信息传递效率时没有考虑到信息传递成本的因素，并且在研究信息传递质量和时效时仅从连接长度的角度考虑，忽视了其他因素的影响，这是本文研究的不足和局限，也是未来需要进一步探索的方向。