基于BIM的施工管理平台信息质量评价方法研究

芮 雪 梅 军 姚 勇 邓勇军 王明明 胡 铂

(1.西南科技大学 土木工程与建筑学院，绵阳 621010；2.中物院成都科学技术发展中心，成都 610207； 3.上海鲁班工程顾问有限公司，上海 200092)

随着我国建筑行业的蓬勃发展，建筑信息化的概念不断深化，BIM(Building Information Modeling)技术已然成为中国建筑业转型升级的必然选择。近年来，在我国相关政策的驱动和支持下，BIM技术在我国得到了较好发展，基于BIM的施工管理平台应运而生[1-3]。业主方作为BIM技术应用的最大受益人[4-5]，是BIM技术应用的最佳驱动者，但要实现平台应用效益最大化，平台信息质量是关键要素之一[6]，需要各参与方的协调配合。现阶段项目参建人员不愿意改变固有的思维模式和工作方式，对新技术的抵触心理已然发展为BIM技术发展与应用的主要障碍之一[7-10]，各方协作意愿并不突出[11]。因此，建立基于BIM的施工管理平台信息质量量化评价方法，对项目各参与方在项目实施过程中的平台信息质量进行综合评估，能够作为业主方监督控制各参与方对平台应用质量的参考依据，具有工程实践意义。但由于评价内容相对主观，量化困难，且目前大多关于BIM的研究都集中在技术层面和宏观管理层面。故论文以基于BIM的施工管理平台为核心，通过对评价要素的分析，结合层次分析法，将主观评价与客观体系相结合，提出了一种针对BIM施工管理平台信息质量的量化评价方法。从平台信息质量的角度，为BIM施工管理平台应用质量的控制提供方案途径，推动建筑行业施工阶段粗放型管理向精细化管理过渡。

1 评价要素选取

平台信息质量的优劣表现为平台信息数据达到某一标准的程度。因此，评价模型应尽量择取能够客观且全面体现平台信息质量的核心评价要素，针对不同类型的参与方，除涉及到平台内信息数据内容的指标有一定差别，其余各层指标应做到统一，形成具有一定通用性的评价标准。针对目前开发的基于BIM的施工管理平台现状，结合其目前市场投入使用情况进行调查研究，分析总结现阶段BIM施工管理平台录入信息的类别，基本可分为进度信息、属性信息、材料信息、资料信息等； 对各信息类别进行文献调研及访问调查(访问对象包含建设单位、施工单位和监理单位在内的国企及地方企业以保证访问结果的合理性)，以确定各类别信息属性，具体调查结果如表1所示。利用分析法[12]归纳分析发现施工管理平台中信息属性都共同体现了信息完整性和准确性两个必要条件，其能够基本诠释平台录入信息的质量。为保证评价要素的科学性及合理性，其选取应遵循层次性、系统性、全面性、独立性和可定量性等原则[13]。根据以上原则，再参考信息收集原则[14]：时效性、准确性、针对性、完整性、计划性，结合以上平台信息属性的分析结果，可得出：BIM施工管理平台内信息在采集前已明确采集目标并实现分类，其本身已具备针对性和计划性，因此平台信息质量主要体现为信息的时效性、准确性和完整性。其中，准确性包括：直接性、可靠性和科学性[14]，主要目的是保证信息的真实程度、完善程度和及时程度。由于工程施工信息的时效性也直接表现为信息的及时程度，为避免重复，因此不单设信息时效性指标，将信息的及时程度归入信息准确性的下级指标。

表1 调查结果表

图1 评价方法指标结构

借鉴层次分析模型，将评价模型分为目标层、准则层和指标层三个结构层次。构造BIM施工管理平台信息质量评价指标结构，如图1所示。目标层为基于BIM的施工管理平台信息质量评价； 准则层为信息完整性和信息准确性。其中信息完整性表现为平台信息录入的完成度，按平台录入信息类别将其下级评价指标分为进度信息、属性信息、材料信息和资料信息等，其具体内容可根据软件平台信息内容不同或不同参与方录入信息差异进行相应扩充或减少； 信息准确性表现为录入信息内容上的完成质量，其下级评价指标概括为：信息完善程度、信息真实程度和信息及时程度。各指标描述如表2所示。

表2 评价方法的指标组成

2 平台信息质量等级划分

为方便管理者对平台信息质量进行有针对性的把控，有必要建立平台信息质量等级划分标准。根据信息质量评价模型进行评分，汇总各指标总分，将平台信息质量划分为不合格、合格、良好和优秀4个等级，各等级描述如表3所示。

表3 质量等级划分

表4 信息完整性评价要素

3 量化评价模型

3.1 各指标评分标准

依据平台所包含的进度信息、属性信息、材料信息、资料信息等平台各类别信息的录入率以及完善程度、真实程度、及时程度等方面的指标，对各指标的评价层次进行细分，明确每个指标的分数划分。为达到评价方法的统一性，论文采用尺度评价表法[15]将各指标分级等分为5个等级，并对各等级进行标准定义，总分为10分，合格标准等级设为总分的60%，即6分。各指标的级别划分如表4和表5所示。

3.2 指标权重确定

针对不同的建设工程项目，各评价指标的侧重程度会有相应偏差。因此，采用AHP法(Analytic Hierarchy Process，层次分析法)对各评价指标进行权重赋值。层次分析法计算权重值主要分为以下几个步骤：建立层次分析模型、构建判断矩阵、一致性检验、权重计算等。

表5 信息准确性评价要素

3.2.1 建立层次分析模型

层次分析模型一般分为目标层、准则层和方案层三个层次。平台信息质量评价方法的层次模型以“基于BIM的施工管理平台信息质量评价”为目标层； “信息完整性”和“信息准确性”两个核心评价要素为准则层； 各核心要素的细分指标为方案层。

3.2.2 构建判断矩阵

业主方根据层次分析模型，结合自身企业侧重点和想要达到的平台应用目标，对同一层要素和指标的重要度进行两两比较，按表6的标度对各指标进行赋值。

根据分值逐层创建出判断矩阵，首先创建第一层指标的判断矩阵[OB]，如表7所示。类似地，对第二层指标创建判断矩阵。

表6 指标评分表

表7 第一层指标判断矩阵

表8 随机性指标取值

3.2.3 一致性检验

计算各层构造矩阵的最大特征根λmax，利用如下公式进行一致性检验：

其中，λmax——为矩阵最大特征根，采用和积法计算；

n——为指标个数；

RI——随机一致性性指标，根据表8进行选取；

当CR<0.1时，判断矩阵的一致性达到了要求，通过一致性分析说明业主方对各指标层的打分合理，可继续计算权重值，否则需要重新进行赋值判断。

3.2.4 权重计算

各指标总权重为各方案层指标权重与对应基准层权重的乘积，如表9所示。

表9 指标权重计算结果

3.3 综合分值计算

依据各指标分级划分表(表3～表4)，按项目各参与方对平台的实际信息质量情况分指标进行分值判定，各项指标得分的累加值即为各参与方BIM施工管理平台信息质量总得分：

各参与方的平台信息质量评价总分=∑指标得分×指标总权重

3.4 等级评定

按照表2平台信息质量评价等级划分标准，根据各参与方平台信息质量的评价得分，对其进行平台录入信息质量等级评定，各等级分值区间如表10所示。

表10 信息质量等级对应的分值区间

4 案例分析

4.1 项目概况

四川省绵九高速公路项目路线全长244.026km，包含33个路基施工标段、10个监理标段和10个监理试验室。项目计划全线使用BIM技术对项目施工过程进行管控，管理平台选用上海鲁班软件公司开发的Luban Explorer(以下简称BE)。

4.2 评价指标及合格标准

根据图1，评价要素分为信息完整性和信息准确性两大类。对BE平台的信息类别进行分析，参考表1，可提取信息完整性评价要素的下级指标，如表11-12所示。

结合BE平台的内容及业主方对BIM效益的预期，拟定各信息的录入率合格标准应达到85%； 完善程度合格标准为完善构件应达到抽检构件数量的85%； 真实程度合格标准应达到实际数据的90%； 及时程度合格标准为平均滞后5日以内。

表11 信息完整性指标划分

表12 信息准确性指标划分

4.3 权重计算

按照业主方对平台应用的要求，针对第1层指标，信息的准确性(W2)相对于信息的完整性(W1)稍微重要，因此得到第1层指标判断矩阵如表13所示。

表13 第1层指标判断矩阵

经计算，其通过一致性检验，并得到信息完整性及信息准确性的权重值分别为W1=0.25，W2=0.75。

针对第2层指标，信息完整性的下级指标重要度排序为：协作信息(W15)>进度信息(W11)>日志管理(W16)=材料信息(W13)>属性信息(W12)=资料信息(W14)； 信息准确性的下级指标重要度排序为：真实程度(W22)>完善程度(W21)=及时程度(W23)。同理建立判断矩阵，计算并检验得到权重计算结果，如表13所示。

4.4 评分等级

表14 评价得分

评价方法已在项目全线使用，以项目某施工标段为例，采用上述方法对其进行平台信息质量评估：进度信息更新录入率超过85%； 属性信息部分构件未随进度更新，录入低于85%； 材料信息部分录入达到标准85%，但大部分未关联构件； 资料信息上传及时，达到85%合格标准，但均未关联构件； 协作信息录入及时，更新频率满足要求； 施工日志上传达到85%合格标准，但更新频率低，不够及时； 通过抽检台账信息，其真实性能保证达到90%。基于以上情况，对试验标段进行分数评定，如表14所示，最终得分为6.70分，按表9划分为等级良好。由表2可得出，试验标段在平台录入信息质量较好，说明其能够较好地应用平台，但仍需继续改进。对评价结果进行分析，可知属性信息录入、信息完善性和信息及时性三项指标的得分偏低，为提高试验标段在平台录入的信息质量，应重点改进以上三点，有针对性地采取相关措施：

(1)着重关注平台属性信息的录入，将实际施工过程产生的属性信息如数按时上传平台；

(2)加强平台使用培训，使信息录入人员能够熟悉信息录入流程，按规定完成信息与相关构件的关联；

(3)提高信息更新频率，保证信息的及时性；

(4)若在下次评估结果中出现整体分数下降或单项分数下降均应按照下降幅度进行适当惩处，惩处措施应纳入双方信息化管理办法中依规执行。

基于第一次评估结果及措施改进后，又先后对试验标段进行了两次评估，评估结果如表14所示，可以看出试验标段在平台录入信息质量整体有所提升，且单方面进步明显。评价结果能够定量反应参与方平台录入信息的质量情况，有助于业主方对平台应用的把控，为提高平台信息质量提供了合理方向，从而有针对性地提高平台的信息质量，为最大化发挥BIM价值奠定基础。

5 结语

当前，基于BIM的施工管理平台应用产生的效益逐渐受到了行业肯定。为了能够最大化地发挥平台价值，其信息质量的控制显得尤为重要。论文通过对现阶段基于BIM的施工管理平台信息质量的各项核心要素进行提取和分析，对评价内容进行合理分类，得到了平台信息质量评价的指标层次结构； 结合AHP法，建立了指标量化模型，对平台信息质量进行等级划分，得出基于BIM的施工管理平台信息质量评价模型； 最后对其进行了案例分析，验证了评价模型的可行性。论文提出的评价方法可协助业主方对各参与方录入的平台信息质量进行量化考核，业主方可利用评价结果对BIM实施情况进行把控和纠偏，从一定程度上规范各参与方的平台应用。此外，评价方法由业主方按实际侧重点确定合格标准和指标权重，其评价结果具有一定的针对性。

特别地，论文提出的评价方法适用于现阶段主流的基于BIM的施工管理平台，但随着BIM技术的发展，其平台应用会越来越多样化，届时论文所提出的评价方法可能也存在不足之处，仍有很大优化空间。