李 恒 曹冬平, 王廣斌
(1.香港理工大學(xué)建筑及房地產(chǎn)學(xué)系,香港;2.同濟大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院,上海200092)
長期以來,建筑業(yè)常被與制造業(yè)等其他行業(yè)進行比較,并飽受生產(chǎn)效率低下、質(zhì)量能耗問題凸出等各類指責(zé)。上述績效問題一方面與設(shè)計施工活動的一次性、項目參與主體的多元性、建設(shè)生產(chǎn)活動的現(xiàn)場性等建筑業(yè)行業(yè)特性密切相關(guān),另一方面則可在較大程度上歸因于建筑業(yè)內(nèi)相對保守的文化、以及對于新興技術(shù)及先進生產(chǎn)方式的緩慢采納速度。從20世紀(jì)初開始,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)越來越受到學(xué)術(shù)界及實踐界的關(guān)注,并被越來越廣泛認為是對集成設(shè)計施工流程、進而有效解決建筑業(yè)各類績效問題的重要方式[1];而從全球范圍來看,亦有美國、芬蘭、英國、韓國、新加坡等越來越多國家開始從政府層面采取各種措施促進 BIM 在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用[2,3]。
盡管面臨很高的行業(yè)期望,當(dāng)前BIM的有效應(yīng)用仍存在軟件兼容性較差、專業(yè)人才匱乏、項目各參與方協(xié)作意愿不明顯、設(shè)計施工流程調(diào)整困難等諸多障礙[4,5]。由于上述各類障礙的存在,目前BIM在全球范圍內(nèi)的整體發(fā)展仍處于較低水平,許多企業(yè)及項目目前仍未涉及BIM應(yīng)用活動,即使對于那些順應(yīng)行業(yè)潮流已經(jīng)開展了BIM應(yīng)用的企業(yè)和項目,仍有很大比例并未從BIM應(yīng)用活動中獲得相應(yīng)的投資回報[6,7]?;谏鲜霰尘?,本文擬結(jié)合BIM的內(nèi)在屬性及其在國內(nèi)外的具體應(yīng)用情況,對BIM在建筑業(yè)內(nèi)的擴散特征進行分析,并初步探討建筑業(yè)企業(yè)的相應(yīng)BIM應(yīng)用策略,以為BIM價值在建筑業(yè)內(nèi)的更好實現(xiàn)提供理論依據(jù)及現(xiàn)實指導(dǎo)。
Teicholz對美國建筑業(yè)生產(chǎn)效率變動情況的分析表明[8],在1964-1999年期間,美國建筑業(yè)的勞動生產(chǎn)率整體呈下降趨勢,年均下降率為0.48%,而同期其他非農(nóng)行業(yè)的勞動生產(chǎn)率則保持穩(wěn)步增長,年均增長率達1.71%。對1985-2012年我國建筑業(yè)生產(chǎn)效率變動情況的分析亦表明,在扣除價格變動因素后,雖然按增加值計算的建筑業(yè)勞動生產(chǎn)率呈持續(xù)增長趨勢(年均增長率為6.19%),但與其他非農(nóng)行業(yè)勞動生產(chǎn)率(按增加值計算,并按1985年的不變價格進行折算)的變動情況相比,其增長趨勢并不明顯,且其與其他行業(yè)的差距呈逐步擴大趨勢(見圖1)。
圖1 1985-2012年我國建筑業(yè)及其他非農(nóng)行業(yè)勞動生產(chǎn)率的變動情況
導(dǎo)致上述行業(yè)差距的原因較多,但信息孤島所導(dǎo)致的大量工程返工、以及建設(shè)生產(chǎn)過程對勞動密集型現(xiàn)場生產(chǎn)活動的依賴無疑是其中的重要因素。通過對建筑產(chǎn)品、組織、過程等信息進行參數(shù)化及集成化的表達及管理,BIM可有效解決建設(shè)項目生產(chǎn)過程及組織的信息割裂問題、促進建筑業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)水平進而顯著提高行業(yè)生產(chǎn)效率[1]。此外,基于其可視化表達及參數(shù)化分析能力,BIM還可幫助設(shè)計方、施工方及業(yè)主方更為直觀地分析、比較各類設(shè)計施工方案,更為快捷有效地進行建筑能耗及項目成本、進度、安全的相關(guān)分析及控制,從而保證建設(shè)項目生產(chǎn)過程的增值及最終建筑產(chǎn)品的高效運營。
然而,BIM的應(yīng)用價值遠非通過簡單的軟件更換即可實現(xiàn)。作為一種系統(tǒng)性創(chuàng)新,BIM的有效應(yīng)用不僅意味著單個項目參與方內(nèi)建模分析軟件的更換及設(shè)計施工活動方式的調(diào)整,也會在較大程度上改變建設(shè)項目各參與方之間的工作依賴關(guān)系以及建設(shè)項目的整體設(shè)計施工流程。為突出BIM應(yīng)用對建筑行業(yè)生產(chǎn)方式的系統(tǒng)性影響,部分學(xué)者及行業(yè)機構(gòu)甚至拓寬了BIM的涵義,Autodesk公司在《BIM白皮書》中指出,BIM不僅意味著一種技術(shù)的應(yīng)用,更代表了一種全新生產(chǎn)范式的實施,其應(yīng)用是對傳統(tǒng)生產(chǎn)范式的顛覆;Eastman等在著作《BIM手冊》中亦闡明[1],BIM不能被簡單地理解為一種工具,它更體現(xiàn)為建筑業(yè)的廣泛性變革活動,這種變革既包括工具的變革,也包括生產(chǎn)過程及組織的變革,BIM的有效應(yīng)用需要重新審視建設(shè)項目的設(shè)計施工流程設(shè)計及各參與方的責(zé)權(quán)利配置問題。
BIM的相關(guān)思想及基本原型在20世紀(jì)70年代中期便已產(chǎn)生,作為最早商業(yè)化BIM軟件的Archi-CAD 3.0則產(chǎn)生于1987年,但普遍認為,BIM在建筑業(yè)內(nèi)的快速發(fā)展始于21世紀(jì)初,相比上一代類似技術(shù)Two-Dimensional Computer-Aided Design(2D CAD),BIM在全球范圍內(nèi)的擴散要更為緩慢。但從我國建筑業(yè)工程設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用歷程看(見圖2),2D CAD在行業(yè)內(nèi)的擴散也同樣經(jīng)歷了初期較為緩慢的發(fā)展過程。但自從20世紀(jì)90年代初期國家發(fā)出2000年“甩掉圖板”的號召并將引進工作站作為勘察設(shè)計行業(yè)的資質(zhì)評定條件后,其在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用開始快速發(fā)展,并在2000年左右基本取代了手工繪圖方式。
圖2 我國建筑業(yè)2D CAD及BIM的技術(shù)擴散曲線
而從部分發(fā)達國家的BIM發(fā)展歷程看,其BIM應(yīng)用亦具有較為明顯的初期發(fā)展緩慢、但在政府進行相關(guān)政策導(dǎo)向后呈現(xiàn)快速發(fā)展的特征。以美國為例,事實上其整體BIM應(yīng)用要相對晚于芬蘭、挪威等北歐國家,在2005年以前,BIM在美國建筑工程行業(yè)的應(yīng)用還非常少見[9]。從2006年開始,作為美國聯(lián)邦政府設(shè)施運營管理機構(gòu)的聯(lián)邦總務(wù)局(General Services Administratio,GSA)提出了在新建公共項目中進行BIM相關(guān)應(yīng)用的最低要求;而從2009年開始,威斯康辛州和德克薩斯州的州政府亦開始強制要求在州屬公共項目中采用BIM技術(shù)。受上述政府機構(gòu)BIM政策的推動,美國建筑業(yè)的BIM應(yīng)用開始迅速發(fā)展,美國McGraw-Hill Construction的年度SmartMarket報告顯示,2007年被調(diào)查行業(yè)人員中BIM應(yīng)用者的比例為28%,而在2012年,這一比例迅速提高為71%(如圖3所示)。而在英國,內(nèi)閣辦公室于2011年5月發(fā)布了《政府建設(shè)戰(zhàn)略(Government Construction Strategy)》,明確計劃政府項目在2016年實現(xiàn)全面協(xié)同BIM應(yīng)用(即所有項目及物業(yè)的相關(guān)信息、文件及數(shù)據(jù)實現(xiàn)電子化)的最低要求,并成立了專門的BIM任務(wù)小組(BIM Task Group),以保障相關(guān)計劃的有效實施。而伴隨著上述政策的施行,英國建筑業(yè)的BIM應(yīng)用亦開始步入快速發(fā)展階段,根據(jù)英國 National Building Specification(NBS)的年度調(diào)查報告,2012年行業(yè)人員中BIM應(yīng)用者的比例(39%)較之2010年(13%)增長了兩倍[10]。
圖3 BIM在國外發(fā)達國家建筑業(yè)的擴散情況
建筑業(yè)BIM擴散的另一特征在于行業(yè)人員BIM應(yīng)用動機及效果的差異性。早期的BIM應(yīng)用多由設(shè)計企業(yè)(尤其是建筑師)所主導(dǎo)[12],主要用于建筑設(shè)計方案的可視化;而受自身進行碰撞檢查及施工進度模擬等需求的驅(qū)動,施工企業(yè)隨后在BIM應(yīng)用方面亦發(fā)展迅速,McGraw-Hill Construction 2012年對美國BIM應(yīng)用情況的調(diào)查顯示,施工人員中應(yīng)用BIM的比例已經(jīng)超過了設(shè)計人員的相應(yīng)比例。但目前行業(yè)人員的BIM應(yīng)用并非完全由績效驅(qū)動,許多企業(yè)的BIM應(yīng)用并未取得預(yù)期的效果。根據(jù)McGraw-Hill Construction的BIM應(yīng)用年度調(diào)查報告,2012年韓國僅有59%的BIM應(yīng)用者認為其BIM投資回報率為正,而同期美國的這一比例為62%,較之2009年(63%)并未有增加。
BIM在國外建筑業(yè)的擴散歷程及BIM應(yīng)用效果的差異性對我國建筑業(yè)企業(yè)的BIM應(yīng)用具有重要啟示。根據(jù)邁克爾.波特的競爭優(yōu)勢理論[13],企業(yè)的競爭優(yōu)勢主要存在兩種形式:成本領(lǐng)先與差異化。面對我國建筑業(yè)設(shè)計施工服務(wù)市場非常微薄的利潤空間,以及行業(yè)聲譽及技術(shù)能力在項目競標(biāo)及工程生產(chǎn)服務(wù)過程中的重要作用,成本領(lǐng)先戰(zhàn)略及差異化競爭戰(zhàn)略對建筑業(yè)企業(yè)的生存及可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。針對BIM這一代表行業(yè)發(fā)展趨勢但兼具高投入及投資回報周期長的系統(tǒng)性創(chuàng)新技術(shù),設(shè)計及施工企業(yè)需要綜合平衡成本領(lǐng)先戰(zhàn)略及差異化戰(zhàn)略的實施。隨著工程建設(shè)環(huán)境的日益復(fù)雜及工程設(shè)計施工需求的日益多樣化,建筑業(yè)企業(yè)的BIM應(yīng)用早應(yīng)遠非“該不該用”的決策問題,因為盡管BIM應(yīng)用意味著早期大量的軟件購買、硬件配置、人才培訓(xùn)費用,但若不盡早實施BIM,從長期看企業(yè)無疑會被置于“被差異化”的劣勢地位,并最終喪失成本優(yōu)勢。如同20世紀(jì)初其他行業(yè)企業(yè)進行企業(yè)資源計劃(Enterprise Resource Plan,ERP)應(yīng)用的歷程,日益高漲的行業(yè)應(yīng)用熱潮所伴隨的亦常常是高居不下的ERP失敗率,但面對行業(yè)競爭的日趨激烈及信息技術(shù)的日新月異,企業(yè)所面臨的課題唯有如何結(jié)合自身特色更好更快地應(yīng)用各類技術(shù)并從中獲取價值,而非在技術(shù)應(yīng)用浪潮中猶豫不前。
然而,許多企業(yè)在新興信息技術(shù)的應(yīng)用過程中常常具有明顯的“無意識性(Mindlessness)”[14]。這些企業(yè)或者受影響于咨詢機構(gòu)及軟件開發(fā)商的建議、或者跟從于競爭對手及合作伙伴的技術(shù)應(yīng)用風(fēng)潮較為盲目地進行新興技術(shù)的應(yīng)用,認為新興技術(shù)的應(yīng)用可以自動解決企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的各類問題進而帶來更高的企業(yè)績效,而較少結(jié)合企業(yè)自身特色對技術(shù)價值進行評估并明確自身的應(yīng)用目標(biāo)及應(yīng)用方案,導(dǎo)致其技術(shù)應(yīng)用效果并不明顯。與之相反,“有意識化的(Mindful)”技術(shù)應(yīng)用行為往往具有以下特征[14]:在明確技術(shù)可能價值的同時亦清晰知曉技術(shù)的潛在應(yīng)用風(fēng)險、結(jié)合環(huán)境的復(fù)雜性對相關(guān)技術(shù)具有全面性而非單一性的解讀、對技術(shù)與組織融合過程中的各類細節(jié)具有敏感性、能適時調(diào)整技術(shù)應(yīng)用的具體目標(biāo)及方案、不盲從于科層權(quán)威而注重持續(xù)學(xué)習(xí)及知識培養(yǎng)。結(jié)合BIM技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用特征及我國設(shè)計施工企業(yè)的現(xiàn)實情況,本文繪制了我國建筑業(yè)企業(yè)BIM應(yīng)用框架的示意圖(見圖4),并建議企業(yè)在BIM應(yīng)用過程中注重以下應(yīng)用策略:制定科學(xué)的多階段BIM應(yīng)用目標(biāo)、系統(tǒng)規(guī)劃BIM應(yīng)用方案、有效集成企業(yè)商業(yè)流程及項目實施流程。
圖4 我國建筑業(yè)企業(yè)的BIM應(yīng)用框架
(1)制定科學(xué)的多階段BIM應(yīng)用目標(biāo)。信息技術(shù)在企業(yè)內(nèi)的采納及實施是一個較為動態(tài)、長期的過程,往往涉及啟動(Initiation)、采納(Adoption)、調(diào)適(Adaptation)、接受(Acceptance)、慣例化(Routinization)與融合(Infusion)等多個階段[15]。這種多階段性在BIM這一復(fù)雜性技術(shù)的應(yīng)用過程中體現(xiàn)得要更為明顯,并導(dǎo)致其應(yīng)用績效的實現(xiàn)也往往是一個較為長期的過程。為此,設(shè)計及施工企業(yè)需要結(jié)合環(huán)境變化及自身實際情況,明確在不同采納實施階段的BIM應(yīng)用目標(biāo)(包括企業(yè)及項目績效目標(biāo)、人才培養(yǎng)目標(biāo)、企業(yè)聲譽目標(biāo)等),綜合平衡好企業(yè)成本領(lǐng)先戰(zhàn)略及差異化競爭戰(zhàn)略的實施,避免盲目追求BIM應(yīng)用的短期效益。
(2)系統(tǒng)規(guī)劃BIM應(yīng)用方案。BIM應(yīng)用遠非限于簡單的設(shè)計及施工管理軟件更換,其有效實施還與企業(yè)相關(guān)活動流程及組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整密切相關(guān)。結(jié)合企業(yè)及BIM應(yīng)用特征,企業(yè)需要依據(jù)BIM應(yīng)用目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)劃企業(yè)在BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制定、BIM技術(shù)框架確定、BIM人才培養(yǎng)、BIM應(yīng)用組織結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的具體方案,以最大化實現(xiàn)BIM的應(yīng)用價值。上述方案的制定及有效實施必須基于企業(yè)高層的大力支持。
(3)有效集成企業(yè)商業(yè)流程及項目實施流程。與其他行業(yè)企業(yè)相比,建筑業(yè)企業(yè)具有明顯“項目型”特征,其企業(yè)發(fā)展目標(biāo)的有效實現(xiàn)在很大程度上取決于其集成企業(yè)商業(yè)流程及各類項目實施流程的能力。根據(jù)企業(yè)在不同階段的BIM應(yīng)用目標(biāo),企業(yè)需要結(jié)合項目的類型、項目業(yè)主方特征、項目合作伙伴能力等特征確定不同項目的BIM應(yīng)用戰(zhàn)略(如流程探索型戰(zhàn)略、人才培養(yǎng)型戰(zhàn)略及績效追求型戰(zhàn)略等),建立集成化的項目BIM學(xué)習(xí)機制及多項目BIM資源調(diào)配機制。
建筑業(yè)長期面臨生產(chǎn)效率低下等績效問題的困擾,在設(shè)計施工過程中進行BIM應(yīng)用已成為集成建筑業(yè)生產(chǎn)流程進而解決其績效問題的重要途徑。盡管具有巨大的潛在應(yīng)用價值,BIM并非能自動解決建筑行業(yè)及企業(yè)相關(guān)績效問題的魔術(shù)按鈕,其應(yīng)用價值的發(fā)揮需要進行相應(yīng)組織、流程的調(diào)整,并面臨技術(shù)、文化等多方面障礙。本文結(jié)合國內(nèi)外BIM應(yīng)用實踐及我國2D CAD技術(shù)的應(yīng)用歷程,分析了BIM在建筑業(yè)內(nèi)的擴散特征,并進一步分析了我國建筑業(yè)企業(yè)的BIM應(yīng)用策略。面對建設(shè)項目設(shè)計施工過程中的信息割裂問題以及行業(yè)信息技術(shù)的迅速發(fā)展,我國建筑業(yè)企業(yè)的BIM應(yīng)用早應(yīng)不再是“該不該用”的決策問題,而是如何結(jié)合自身特色更好更快地應(yīng)用BIM并從中獲取相應(yīng)價值的技術(shù)實施問題。為此,企業(yè)需要平衡好成本領(lǐng)先戰(zhàn)略和差異化競爭戰(zhàn)略的實施,擺脫BIM應(yīng)用過程中的“無意識性”特征,注重制定科學(xué)的多階段BIM應(yīng)用目標(biāo)、系統(tǒng)規(guī)劃BIM應(yīng)用方案、并有效集成企業(yè)商業(yè)流程及項目實施流程。
[1]Eastman C,Teicholz P,Sacks R,Liston K.BIM Handbook:A Guide to Building Information Modeling for Own-ers,Managers,Designers,Engineers,and Contractors(2nd Edition)[M].New Jersey:John Wiley& Sons,Inc.,2011.
[2]王廣斌,張雷,譚丹,陳天民.我國建筑信息模型應(yīng)用及政府政策研究[J].中國科技論壇,2012,(8):38-43.
[3]王廣斌,曹冬平.發(fā)達國家政府對建筑業(yè)信息化的作用比較[J].建筑經(jīng)濟,2010,(3):22-26.
[4]潘佳怡,趙源煜.中國建筑業(yè)BIM發(fā)展的阻礙因素分析[J].工程管理學(xué)報,2012,26(1):6-11.
[5]何清華,錢麗麗,段運峰,李永奎.BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學(xué)報,2012,26(1):12-16.
[6] Lee G.,Lee J,Jones SA.The Business Value of BIM in South Korea:How Building Information Modeling is Driving Positive Change in the South Korean Construction Industry[R].Bedford:McGraw-Hill Construction,2012.
[7] Bernstein H M,Jones SA,Russo M A,etal..The Business Value of BIM in North America:Multi-Year Trend Analysis and User Ratings[R].Bedford:McGraw-Hill Construction,2012.
[8] Teicholz P,Goodrum P,Haas C.U.S.Construction Labor Productivity Trends,1970-1998[J].Journal of Construction Engineering and Management,2001,127(5):427-429.
[9]王新.美國設(shè)計行業(yè)BIM應(yīng)用歷程的啟示[J].建筑創(chuàng)作,2011,(10):167-170.
[10] National Building Specification(NBS).National BIM Report2013[R].Newcastle upon Tyne:NBS National BIM Library,2013.
[11] Bernstein H M,Jones SA,Gudgel JE,etal..The Business Value of BIM in Europe:Getting Building Information Modeling to the Bottom Line in the United Kingdom,F(xiàn)rance and Germany[R].Bedford:McGraw-Hill Construction,2010.
[12]李恒,郭紅領(lǐng),黃霆,陳鏡源,陳景進.BIM在建設(shè)項目中應(yīng)用模式研究[J].工程管理學(xué)報,2010,24(5):525-529.
[13]波特.競爭戰(zhàn)略[M].北京:中國財政經(jīng)濟出版社,1989.
[14] Swanson B E,Ramiller N C.Innovating Mindfully with Information Technology[J].MIS Quarternly,2004,28(4):553-583.
[15] Cooper R B,Zmud RW.Information Technology Implementation Research:A Technological Diffusion Approach[J].Management Science,1990,36(2):123-139.