基于设计能力BIM应用成熟度评价指标体系

张明河

中国石化工程建设有限公司 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）的核心功能是为使用者提供对于一栋建筑的非几何化和几何化的信息进行整合、分析、模拟和可视化的能力。其本质上是对于建筑乃至项目全生命周期的信息数据管理，某一阶段的某种应用，如碰撞检测、三维表现等，都是对于是海量集中性数据的分类筛选后，其有组织性的表现形式。与传统二维设计中让线表达物体的思路不同，从某些方面来讲信息模型技术是让信息或物体来表达物体。且由于信息数据的一经录入后高度集中又易于调用，使得模型元素、项目信息和构件库等复用更加方便快捷，甚至让模块化设计的概念更接近了实现。但所包含的信息层级和维度成几何级的增涨不仅对设计人、设计阶段提高了难度，信息丰富程度的增加与工程效果产出之间也未必存在明显的线性关系。本文旨在通过引入BIM成熟度模型的概念，在调研国内外现有BIM成熟度模型系统框架与构成要素的基础上，结合行业企业特点，为设计企业在设计阶段BIM技术的应用效果建立度量标准。

1 研究问题、范围及意义

1.1 研究问题及范围

研究问题：如何界定BIM在设计阶段的运用是有效的？由于设计企业的核心业务和能力均是设计，所以研究范围界定在设计企业的设计阶段。

1.2 研究意义

本文研究了建立设计企业基于设计阶段BIM能力成熟度模型，其意义在于：

①为描述不同项目的BIM应用水平提供依据：当我们在设计过程中花费大量人力、财力和精力去学习和应用信息化模型技术时，需要能够知道和客观评价其真实的效能，即成熟度水平，从而能够判断是否达到提升业务能力和效率的预期目标，而不是从直觉和主观经验的角度来判断。

②能够在实践中完善成熟度模型自身和建立三维信息化标准：基于成熟度模型，根据各项目及单体建筑实际应用效果，对成熟度模型中的某些指标或程度进行评价，反过来对成熟度模型进行及时和有针对性的改进。同时通过对于成熟度模型运用中的总结，为适合于企业自身的三维信息化标准的建立起关键的铺垫作用。

③可以影响企业业务流程成熟度和公司能力成熟度：通过成熟度模型的不断改进，发掘信息化模型技术在设计企业中所能发挥的能效。推动设计企业设计业务流程的迭代升级，最大限度地发挥其价值，从而提升企业设计的效率和质量，以及企业的信息化模型技术能力成熟度，进而提升企业的综合竞争实力。

2 现有成熟度模型研究

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

能力成熟度模型（Capability maturity model，CMM）是最早也是最经典的成熟度模型。其于1986年由美国卡梅隆大学软件研究所提出。早起主要应用于软件开发过程及能力成熟度的评估和改进，经过不断的发展，先后出现了如采购SACMM、系统工程SE-CMM、人员管理P-CMM、安全工程SSE-CMM等多种类型的CMM。

2.2 BIM 能力成熟度模型 （BIM CMM）--美国

美国国家建筑科学协会（NBIMS）为了定义建设项目全生命周期所需的标准数据集，从而对建设项目管理的信息进行评价，从而建立了BIM能力成熟度模型（罗岚）。它利用X，Y坐标轴体系，X轴根据BIM的过程和方法，分为了生命周期、变更管理、数据丰富等11个要素，Y轴将每个要素按照成熟等级划分为1到10级，最不成熟为1分，最成熟为10分。总体来说，各项指标对应等级的解释大致为：1—无实施；2—初有印象；3—有限认识；4—完整认识；5—有限控制；6—完整控制；7—有限整合；8—完全整合；9—有限优化；10—完全优化。项目参与方可利用该表，根据项目的具体表现，对项目各个方面的成熟度进行打分。

同时，NBIMS还规定了分数标准。2008年的最低标准为30分，2009年提高40分，满50分通过BIM认证，70分为白银级，80分为黄金级，90分为白金级。只有在完成项目评价且满足最低的BIM要求后，用户才可以声称具备BIM能力，即最低BIM（Minimum BIM），反之则不能被认定为BIM工程。

2.3 BIM 成熟度2 级计划（Lever 2） -- 英国

根据英国政府内政部（Ministry of Home）文件要求，所有政府出资项目到2016年最低达到BIM2级水平。为了评估企业能力能否达到该水平的项目，英国建研院（BRE）制定了BIM2级企业认证计划（BSC）与相关文件。例如：2D建模、3D建模、4D时间、5D成本、碰撞检查、设计分析、节能评估、项目交付管理、IFC生成、共同数据环境、COBie、工程项目信息管理，以及企业的BIM角色。

与此同时，英国建研院还制定了对企业的从业人员进行认证以确保其达到BIM成熟度2级水平。包括三类人员，项目交付经理（PDM）、项目信息经理（PIM）、任务信息经理（TIM）。

2.4 国内模型成熟度研究

金兰总结了我国BIM设计业务流程现状，总结了成熟度模型应包含成熟度等级、评价方法、模型结构维度、评价指标体系、模型功能和改进建议这六要素，并基于PEMM模型构建了设计企业BIM设计业务流程成熟度模型。但未考虑不同合同模式（如PPP模式、EPC模式、IPD模式）对设计企业BIM设计业务流程成熟度的具体影响。崔晓从全面质量管理的思想出发，参考了CMM能力成熟度模型理论，并利用层次分析范建立了指标评价体系，建立了BIM项目级成熟度模型。但各成熟度要素指标过于理论化且忽略了权重，故较难清晰全面地反映实际工程中的BIM成熟度。张慧君在对BIM技术应用体系进行总结的基础上，提出了BIM能力成熟度模型评价体系的6个一级指标和20个二级指标。并基于灰色系统理论，对国内数个大型项目进行了项目BIM能力成熟度判定。

3 设计阶段BIM 能力成熟度模型的构建探讨

3.1 BIM 在设计阶段的应用效能

清华大学BIM课题组在其2013年发布的《设计企业BIM实施标准指南》中指出，相对于传统设计流程而言，基于信息化模型技术的设计流程在数据流转、工作流程和工作效果三方面有所不同。例如多方并行的协同模式、项目参与方介入时间提前、设计内容完善和工作效率提升等内容。而使用信息化模型技术设计流程中，让工作量顶峰提前到设计的初期阶段。直观的表达方式及及时的信息交互也使涉及到设计变更更多地发生在成本低，影响显著的初期阶段。在传统的设计过程中，由于惯性思维的束缚和技术条件的限制，大量的设计问题往往在设计后期暴露出来，专业间、专业内的设计变更的高峰也往往在设计的中后期到来，并不可避免地将的设计变更拖到施工阶段，从而造成工程成本的增加。

3.2 BIM 成熟度评价指标体系建立原则

设计企业BIM成熟度评价指标体系的建立、评估与改进是一个系统性工程。其应在掌握BIM设计流程的应用特点的基础上，建立起一套科学有效并能够契合企业特点和专业自身定位的成熟度评价指标体系。以帮助设计人员识别项目中BIM的应用程度，也能帮助企业充分认识和掌握基于BIM技术的设计业务流程和效能，发现影响能效发挥的因素。

3.3 BIM 成熟度评价指标体系指标层级

BIM CMM偏重于项目成熟度评价，而和英国成熟度2级计划偏重于企业能力成熟度和业务流程成熟度评价。所以本模型以BIM CMM模板，提炼设计阶段BIM能力成熟度模型。其中指标层级分为5个阶段：起步阶段，初级阶段，成长阶段，提高阶段，成熟阶段。

3.4 BIM 成熟度评价指标体系要素层级

要素层级分为3个一级指标和10个二级指标，三个一级指标包括：软件能力，网络能力和组织领导。

3.5 BIM 成熟度评价指标体系的运用

不同情况不同分析，在现有的应用条件下，没有必要对于所有的项目的一切设计阶段都追求最高级别的运用。如在可行性研究阶段中，“三维可视化”一项只需要达到总图定位的深度就可以，没有精确外部环境及GIS定位的需求。在基础设计阶段的可视化审查中，所需要的建模深度只需要满足建筑的设计分析、功能分析和疏散分析即可，无需考虑结构分析、碰撞检查和协同设计等跨专业信息。在需要获取工程量、工料统计与造价估算的时候，模型构件的尺寸，体积，材料以及价格是必需要添加信息等等。

3.6 BIM 成熟度评价指标体系的完善

现用BIM成熟度评价指标体系中的各要素层级是参照BIM CMM成熟度模型体系，在调研相关文献后，结合工作中的经验总结而提出。由于本人经验尚浅，所以在某些要素指标和层级的理解和认识会有不足之处。故希望能够通过各专业前辈，技术总监通过直接或间接的访谈建议，以补充、修改或删除指标体系中要素层级或指标层级的参数，以完善BIM成熟度评价指标体系。

4 结论及展望

本论文根据现状与自身工作中所见所想，发现了BIM技术在日常应用和推广时的疑惑和难点——即如何评价BIM技术运用的成功与否，由此引入BIM成熟度模型概念。通过调研和总结国内外BIM成熟度模型理论的发展现状，结合行业企业与自身经验提出研究范围及路线，对建立设计企业在设计阶段BIM成熟度评价指标体系的必要性进行了论述。

与传统设计方式相比，信息化模型技术设计尽管具有一些优势，但设计企业仍需要对于能效和不足有全面而清晰的认识。而一个科学系统性评价标准的建立无疑会成为实现这一目标的捷径。在信息时代，信息数据的积累，分析和运用对于企业发展的指引是不容忽视的。让我们一起为建设数据驱动的世界级企业而努力。