張明河

中國(guó)石化工程建設(shè)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）的核心功能是為使用者提供對(duì)于一棟建筑的非幾何化和幾何化的信息進(jìn)行整合、分析、模擬和可視化的能力。其本質(zhì)上是對(duì)于建筑乃至項(xiàng)目全生命周期的信息數(shù)據(jù)管理，某一階段的某種應(yīng)用，如碰撞檢測(cè)、三維表現(xiàn)等，都是對(duì)于是海量集中性數(shù)據(jù)的分類篩選后，其有組織性的表現(xiàn)形式。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中讓線表達(dá)物體的思路不同，從某些方面來講信息模型技術(shù)是讓信息或物體來表達(dá)物體。且由于信息數(shù)據(jù)的一經(jīng)錄入后高度集中又易于調(diào)用，使得模型元素、項(xiàng)目信息和構(gòu)件庫等復(fù)用更加方便快捷，甚至讓模塊化設(shè)計(jì)的概念更接近了實(shí)現(xiàn)。但所包含的信息層級(jí)和維度成幾何級(jí)的增漲不僅對(duì)設(shè)計(jì)人、設(shè)計(jì)階段提高了難度，信息豐富程度的增加與工程效果產(chǎn)出之間也未必存在明顯的線性關(guān)系。本文旨在通過引入BIM成熟度模型的概念，在調(diào)研國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有BIM成熟度模型系統(tǒng)框架與構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)企業(yè)特點(diǎn)，為設(shè)計(jì)企業(yè)在設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用效果建立度量標(biāo)準(zhǔn)。

1 研究問題、范圍及意義

1.1 研究問題及范圍

研究問題：如何界定BIM在設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用是有效的？由于設(shè)計(jì)企業(yè)的核心業(yè)務(wù)和能力均是設(shè)計(jì)，所以研究范圍界定在設(shè)計(jì)企業(yè)的設(shè)計(jì)階段。

1.2 研究意義

本文研究了建立設(shè)計(jì)企業(yè)基于設(shè)計(jì)階段BIM能力成熟度模型，其意義在于：

①為描述不同項(xiàng)目的BIM應(yīng)用水平提供依據(jù)：當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中花費(fèi)大量人力、財(cái)力和精力去學(xué)習(xí)和應(yīng)用信息化模型技術(shù)時(shí)，需要能夠知道和客觀評(píng)價(jià)其真實(shí)的效能，即成熟度水平，從而能夠判斷是否達(dá)到提升業(yè)務(wù)能力和效率的預(yù)期目標(biāo)，而不是從直覺和主觀經(jīng)驗(yàn)的角度來判斷。

②能夠在實(shí)踐中完善成熟度模型自身和建立三維信息化標(biāo)準(zhǔn)：基于成熟度模型，根據(jù)各項(xiàng)目及單體建筑實(shí)際應(yīng)用效果，對(duì)成熟度模型中的某些指標(biāo)或程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，反過來對(duì)成熟度模型進(jìn)行及時(shí)和有針對(duì)性的改進(jìn)。同時(shí)通過對(duì)于成熟度模型運(yùn)用中的總結(jié)，為適合于企業(yè)自身的三維信息化標(biāo)準(zhǔn)的建立起關(guān)鍵的鋪墊作用。

③可以影響企業(yè)業(yè)務(wù)流程成熟度和公司能力成熟度：通過成熟度模型的不斷改進(jìn)，發(fā)掘信息化模型技術(shù)在設(shè)計(jì)企業(yè)中所能發(fā)揮的能效。推動(dòng)設(shè)計(jì)企業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程的迭代升級(jí)，最大限度地發(fā)揮其價(jià)值，從而提升企業(yè)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，以及企業(yè)的信息化模型技術(shù)能力成熟度，進(jìn)而提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2 現(xiàn)有成熟度模型研究

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

能力成熟度模型（Capability maturity model，CMM）是最早也是最經(jīng)典的成熟度模型。其于1986年由美國(guó)卡梅隆大學(xué)軟件研究所提出。早起主要應(yīng)用于軟件開發(fā)過程及能力成熟度的評(píng)估和改進(jìn)，經(jīng)過不斷的發(fā)展，先后出現(xiàn)了如采購(gòu)SACMM、系統(tǒng)工程SE-CMM、人員管理P-CMM、安全工程SSE-CMM等多種類型的CMM。

2.2 BIM 能力成熟度模型 （BIM CMM）--美國(guó)

美國(guó)國(guó)家建筑科學(xué)協(xié)會(huì)（NBIMS）為了定義建設(shè)項(xiàng)目全生命周期所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，從而對(duì)建設(shè)項(xiàng)目管理的信息進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而建立了BIM能力成熟度模型（羅嵐）。它利用X，Y坐標(biāo)軸體系，X軸根據(jù)BIM的過程和方法，分為了生命周期、變更管理、數(shù)據(jù)豐富等11個(gè)要素，Y軸將每個(gè)要素按照成熟等級(jí)劃分為1到10級(jí)，最不成熟為1分，最成熟為10分?？傮w來說，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)等級(jí)的解釋大致為：1—無實(shí)施；2—初有印象；3—有限認(rèn)識(shí)；4—完整認(rèn)識(shí)；5—有限控制；6—完整控制；7—有限整合；8—完全整合；9—有限優(yōu)化；10—完全優(yōu)化。項(xiàng)目參與方可利用該表，根據(jù)項(xiàng)目的具體表現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目各個(gè)方面的成熟度進(jìn)行打分。

同時(shí)，NBIMS還規(guī)定了分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)。2008年的最低標(biāo)準(zhǔn)為30分，2009年提高40分，滿50分通過BIM認(rèn)證，70分為白銀級(jí)，80分為黃金級(jí)，90分為白金級(jí)。只有在完成項(xiàng)目評(píng)價(jià)且滿足最低的BIM要求后，用戶才可以聲稱具備BIM能力，即最低BIM（Minimum BIM），反之則不能被認(rèn)定為BIM工程。

2.3 BIM 成熟度2 級(jí)計(jì)劃（Lever 2） -- 英國(guó)

根據(jù)英國(guó)政府內(nèi)政部（Ministry of Home）文件要求，所有政府出資項(xiàng)目到2016年最低達(dá)到BIM2級(jí)水平。為了評(píng)估企業(yè)能力能否達(dá)到該水平的項(xiàng)目，英國(guó)建研院（BRE）制定了BIM2級(jí)企業(yè)認(rèn)證計(jì)劃（BSC）與相關(guān)文件。例如：2D建模、3D建模、4D時(shí)間、5D成本、碰撞檢查、設(shè)計(jì)分析、節(jié)能評(píng)估、項(xiàng)目交付管理、IFC生成、共同數(shù)據(jù)環(huán)境、COBie、工程項(xiàng)目信息管理，以及企業(yè)的BIM角色。

與此同時(shí)，英國(guó)建研院還制定了對(duì)企業(yè)的從業(yè)人員進(jìn)行認(rèn)證以確保其達(dá)到BIM成熟度2級(jí)水平。包括三類人員，項(xiàng)目交付經(jīng)理（PDM）、項(xiàng)目信息經(jīng)理（PIM）、任務(wù)信息經(jīng)理（TIM）。

2.4 國(guó)內(nèi)模型成熟度研究

金蘭總結(jié)了我國(guó)BIM設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程現(xiàn)狀，總結(jié)了成熟度模型應(yīng)包含成熟度等級(jí)、評(píng)價(jià)方法、模型結(jié)構(gòu)維度、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、模型功能和改進(jìn)建議這六要素，并基于PEMM模型構(gòu)建了設(shè)計(jì)企業(yè)BIM設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程成熟度模型。但未考慮不同合同模式（如PPP模式、EPC模式、IPD模式）對(duì)設(shè)計(jì)企業(yè)BIM設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程成熟度的具體影響。崔曉從全面質(zhì)量管理的思想出發(fā)，參考了CMM能力成熟度模型理論，并利用層次分析范建立了指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，建立了BIM項(xiàng)目級(jí)成熟度模型。但各成熟度要素指標(biāo)過于理論化且忽略了權(quán)重，故較難清晰全面地反映實(shí)際工程中的BIM成熟度。張慧君在對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用體系進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了BIM能力成熟度模型評(píng)價(jià)體系的6個(gè)一級(jí)指標(biāo)和20個(gè)二級(jí)指標(biāo)。并基于灰色系統(tǒng)理論，對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)個(gè)大型項(xiàng)目進(jìn)行了項(xiàng)目BIM能力成熟度判定。

3 設(shè)計(jì)階段BIM 能力成熟度模型的構(gòu)建探討

3.1 BIM 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用效能

清華大學(xué)BIM課題組在其2013年發(fā)布的《設(shè)計(jì)企業(yè)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)指南》中指出，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程而言，基于信息化模型技術(shù)的設(shè)計(jì)流程在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、工作流程和工作效果三方面有所不同。例如多方并行的協(xié)同模式、項(xiàng)目參與方介入時(shí)間提前、設(shè)計(jì)內(nèi)容完善和工作效率提升等內(nèi)容。而使用信息化模型技術(shù)設(shè)計(jì)流程中，讓工作量頂峰提前到設(shè)計(jì)的初期階段。直觀的表達(dá)方式及及時(shí)的信息交互也使涉及到設(shè)計(jì)變更更多地發(fā)生在成本低，影響顯著的初期階段。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，由于慣性思維的束縛和技術(shù)條件的限制，大量的設(shè)計(jì)問題往往在設(shè)計(jì)后期暴露出來，專業(yè)間、專業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)變更的高峰也往往在設(shè)計(jì)的中后期到來，并不可避免地將的設(shè)計(jì)變更拖到施工階段，從而造成工程成本的增加。

3.2 BIM 成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立原則

設(shè)計(jì)企業(yè)BIM成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立、評(píng)估與改進(jìn)是一個(gè)系統(tǒng)性工程。其應(yīng)在掌握BIM設(shè)計(jì)流程的應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立起一套科學(xué)有效并能夠契合企業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)自身定位的成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以幫助設(shè)計(jì)人員識(shí)別項(xiàng)目中BIM的應(yīng)用程度，也能幫助企業(yè)充分認(rèn)識(shí)和掌握基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程和效能，發(fā)現(xiàn)影響能效發(fā)揮的因素。

3.3 BIM 成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)層級(jí)

BIM CMM偏重于項(xiàng)目成熟度評(píng)價(jià)，而和英國(guó)成熟度2級(jí)計(jì)劃偏重于企業(yè)能力成熟度和業(yè)務(wù)流程成熟度評(píng)價(jià)。所以本模型以BIM CMM模板，提煉設(shè)計(jì)階段BIM能力成熟度模型。其中指標(biāo)層級(jí)分為5個(gè)階段：起步階段，初級(jí)階段，成長(zhǎng)階段，提高階段，成熟階段。

3.4 BIM 成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系要素層級(jí)

要素層級(jí)分為3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和10個(gè)二級(jí)指標(biāo)，三個(gè)一級(jí)指標(biāo)包括：軟件能力，網(wǎng)絡(luò)能力和組織領(lǐng)導(dǎo)。

3.5 BIM 成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的運(yùn)用

不同情況不同分析，在現(xiàn)有的應(yīng)用條件下，沒有必要對(duì)于所有的項(xiàng)目的一切設(shè)計(jì)階段都追求最高級(jí)別的運(yùn)用。如在可行性研究階段中，“三維可視化”一項(xiàng)只需要達(dá)到總圖定位的深度就可以，沒有精確外部環(huán)境及GIS定位的需求。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段的可視化審查中，所需要的建模深度只需要滿足建筑的設(shè)計(jì)分析、功能分析和疏散分析即可，無需考慮結(jié)構(gòu)分析、碰撞檢查和協(xié)同設(shè)計(jì)等跨專業(yè)信息。在需要獲取工程量、工料統(tǒng)計(jì)與造價(jià)估算的時(shí)候，模型構(gòu)件的尺寸，體積，材料以及價(jià)格是必需要添加信息等等。

3.6 BIM 成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的完善

現(xiàn)用BIM成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各要素層級(jí)是參照BIM CMM成熟度模型體系，在調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)后，結(jié)合工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而提出。由于本人經(jīng)驗(yàn)尚淺，所以在某些要素指標(biāo)和層級(jí)的理解和認(rèn)識(shí)會(huì)有不足之處。故希望能夠通過各專業(yè)前輩，技術(shù)總監(jiān)通過直接或間接的訪談建議，以補(bǔ)充、修改或刪除指標(biāo)體系中要素層級(jí)或指標(biāo)層級(jí)的參數(shù)，以完善BIM成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

4 結(jié)論及展望

本論文根據(jù)現(xiàn)狀與自身工作中所見所想，發(fā)現(xiàn)了BIM技術(shù)在日常應(yīng)用和推廣時(shí)的疑惑和難點(diǎn)——即如何評(píng)價(jià)BIM技術(shù)運(yùn)用的成功與否，由此引入BIM成熟度模型概念。通過調(diào)研和總結(jié)國(guó)內(nèi)外BIM成熟度模型理論的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合行業(yè)企業(yè)與自身經(jīng)驗(yàn)提出研究范圍及路線，對(duì)建立設(shè)計(jì)企業(yè)在設(shè)計(jì)階段BIM成熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的必要性進(jìn)行了論述。

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比，信息化模型技術(shù)設(shè)計(jì)盡管具有一些優(yōu)勢(shì)，但設(shè)計(jì)企業(yè)仍需要對(duì)于能效和不足有全面而清晰的認(rèn)識(shí)。而一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立無疑會(huì)成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的捷徑。在信息時(shí)代，信息數(shù)據(jù)的積累，分析和運(yùn)用對(duì)于企業(yè)發(fā)展的指引是不容忽視的。讓我們一起為建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的世界級(jí)企業(yè)而努力。