王鈺 陳文婷 匡雪芹 王靜

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，昆明 650201；2.云南省智慧農(nóng)業(yè)與水安全國(guó)際聯(lián)合研發(fā)中心,昆明 650000；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)智慧水利BIM 工程中心，昆明 650201）

引言

BIM 技術(shù)是當(dāng)前建筑行業(yè)重要的信息技術(shù)，這一概念起源于美國(guó)[1]。1975 年，美國(guó)的Chuck Eastman教授提出BIM 理念，當(dāng)時(shí)BIM 理念發(fā)展一直處于緩慢階段，直到2002 年，Autodes 公司發(fā)布《BIM 白皮書》之后BIM 理念才被廣為流傳。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息化時(shí)代隨之而來(lái)，在工程建設(shè)中，在人們對(duì)工程的質(zhì)量和進(jìn)度的要求日益提升下，BIM 技術(shù)也得到快速發(fā)展，逐漸應(yīng)用到工程項(xiàng)目管理的各個(gè)階段。

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的高速、健康發(fā)展，工程項(xiàng)目建設(shè)的數(shù)量和復(fù)雜程度也日益提高。一個(gè)工程的建造和管理是一項(xiàng)繁雜的工作，完成一個(gè)工程項(xiàng)目不僅需要協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)師和管理者的工作以達(dá)到施工進(jìn)度、工程質(zhì)量、人員調(diào)配等高質(zhì)高效地完成，還要保證工程項(xiàng)目的優(yōu)化創(chuàng)新，以達(dá)到綠色建造、節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)[2]。BIM 技術(shù)能夠通過(guò)三維技術(shù)將工程項(xiàng)目的信息進(jìn)行可視化整合，在工程項(xiàng)目管理的全生命周期各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同管理[3]，進(jìn)而達(dá)到提高項(xiàng)目建設(shè)效率、節(jié)約建造成本和縮短項(xiàng)目工期等目標(biāo)。BIM 技術(shù)的加入使很多難題得到有效解決，包括但不限于解決在工程項(xiàng)目的質(zhì)量管理、成本管理、安全管理、進(jìn)度管理等方面的難題[4]。本文借助CiteSpace 知識(shí)圖譜軟件，利用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用熱點(diǎn)及趨勢(shì)進(jìn)行可視化分析，以期為研究BIM 技術(shù)和工程項(xiàng)目管理的學(xué)者提供科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的數(shù)據(jù)是從CNKI 獲取的文獻(xiàn)，以“工程項(xiàng)目管理”“BIM 技術(shù)”為主題，選擇時(shí)間跨度為2011年9 月15 日～2022 年9 月1 日進(jìn)行查找，學(xué)科選擇“建筑科學(xué)與工程”共得到1 099 條結(jié)果，剔除會(huì)議、報(bào)紙、特色期刊等非學(xué)術(shù)文獻(xiàn)類型，僅留下“學(xué)術(shù)期刊”，得到688 篇文獻(xiàn)。

1.2 數(shù)據(jù)整理

新建一個(gè)名為“CNKI”的文件夾，并在“CNKI文件夾”中新建四個(gè)名為“data”“input”“output”“project”的文件夾。將CNKI 中檢索的文獻(xiàn)以“Refworks”的格式導(dǎo)出到“data 文件夾”中,并命名為“download_01、download_02”，然后導(dǎo)入CiteSpace6.1.R2 進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，使用CiteSpace6.1.R2 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 研究方法

CiteSpace 是由美國(guó)德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美教授研發(fā)的，是一款國(guó)際領(lǐng)先的多元、分時(shí)和動(dòng)態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析的可視化分析軟件[5]，可以直觀地分析科學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)、研究狀態(tài)和演化過(guò)程。為了對(duì)我國(guó)BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域更加全面的探索，研究其特征和發(fā)展趨勢(shì)，本文使用CiteSpace6.1.R2 軟件對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)文量、關(guān)鍵詞、作者和機(jī)構(gòu)進(jìn)行可視化知識(shí)圖譜分析，進(jìn)行該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)的研究。

2 研究現(xiàn)狀分析

2.1 發(fā)文量分析

圖1 描述了文獻(xiàn)的發(fā)表時(shí)間和發(fā)文數(shù)量。如圖1所示，BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用相關(guān)研究是從2011 年開始，一直持續(xù)至今。

圖1 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域發(fā)文量

該領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)表大致分為三個(gè)階段：第一階段為2011 年～2015 年，2011 年住建部發(fā)布了《2011～2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，在“十二五”期間重點(diǎn)推廣BIM 技術(shù)[6]，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域的研究熱情開始增長(zhǎng)，發(fā)文量逐漸增長(zhǎng)，年均發(fā)文量為8.8 篇，該階段為萌芽階段；第二階段為2015 年～2019 年，該階段發(fā)文量顯著增長(zhǎng)，從2015 年的20 篇增至2019 年的159 篇，并于2019 年達(dá)到頂峰，平均每年增長(zhǎng)91 篇，累計(jì)發(fā)文量403 篇，該階段為成長(zhǎng)階段；第三階段為2019 年～至今，該階段發(fā)文量呈下降趨勢(shì)，但2020～2022 年的年均發(fā)文量仍在80 篇以上，發(fā)文量依然很高，該階段為成熟階段。

2.2 期刊分布分析

BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表頻次在10 篇及以上的情況如圖2 所示。BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用的文獻(xiàn)共發(fā)表在190 種期刊上，平均每種期刊發(fā)文量為3.6 篇。從圖中可以看出，發(fā)文量在10 篇及以上的期刊有16 種，共刊發(fā)346篇論文，占論文總數(shù)的50.29%。其中，發(fā)文量前三的期刊是《住宅與房地產(chǎn)》（53 篇，占比7.7%）、《居舍》（50篇，占比7.27%）、《建材與裝飾》（47 篇，占比6.83%），均為建筑類期刊，可見BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域的文獻(xiàn)相對(duì)集中?？l(fā)前三的期刊發(fā)文量占比21.8%，是研究該領(lǐng)域最新進(jìn)展和研究熱點(diǎn)的重要依據(jù)。

圖2 BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理研究領(lǐng)域期刊分布情況

2.3 作者與研究機(jī)構(gòu)分析

圖3 為作者和研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)知識(shí)圖譜。通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域的作者和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，可以了解該領(lǐng)域主要研究作者和研究力量的分布,如圖3 所示。

圖3 作者和機(jī)構(gòu)共現(xiàn)知識(shí)圖譜

將樣本文獻(xiàn)導(dǎo)入CiteSpace 軟件中，以“Author”和“Institution”為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，得到作者和研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)知識(shí)圖譜。其中284 個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間連線146 條，密度僅為0.0 036。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的表示作者和研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量，節(jié)點(diǎn)越大表明發(fā)文量越多，反之表示發(fā)文量越少；連線表示作者和研究機(jī)構(gòu)之間建立合作關(guān)系，連線越少表明合作越少，可以看出作者和機(jī)構(gòu)之間連線較少，合作較少，還需加強(qiáng)合作。

表1 和表2 為發(fā)文量前十以上的作者和研究機(jī)構(gòu)。發(fā)文量較多的作者有劉偉、劉暢、石盛玉、戴晶等人，主要集中在2017～2018 年，學(xué)者之間的合作發(fā)文量較少；發(fā)文量前二的機(jī)構(gòu)是中國(guó)建筑第七工程局有限公司（5 篇）、浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（4 篇），發(fā)文量較多的機(jī)構(gòu)主要集中在工程領(lǐng)域的公司和高校，年份主要在2018～2020 年，其中中建八局第二建設(shè)有限公司和三江學(xué)院土木工程學(xué)院有過(guò)合作。

表1 發(fā)文量前十的作者

表2 發(fā)文量前十的研究機(jī)構(gòu)

2.3.1 關(guān)鍵詞分析

將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“keyword”，運(yùn)行后得到關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜如圖4 所示，并繪制前15 的高頻關(guān)鍵詞及中心性關(guān)鍵詞的統(tǒng)計(jì)表。關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜中有291 個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，532 條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0 126。節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵詞的大小，表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的高低，連線表示關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)關(guān)系，連線的顏色代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的時(shí)間變化[7]。節(jié)點(diǎn)的顏色由藍(lán)到紅代表時(shí)間變化，藍(lán)色表示出現(xiàn)時(shí)間早，紅色則表示出現(xiàn)時(shí)間晚，即當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜

如表3 所示，項(xiàng)目管理（191 次）出現(xiàn)頻次最高，其他出現(xiàn)頻次在40 次以上的有“建筑工程”（132 次）、“應(yīng)用”（79 次）、“工程項(xiàng)目”（54 次）、“工程管理”（54次）、“管理”（43 次）。根據(jù)圖4 所示，關(guān)鍵詞頻次出現(xiàn)40 次以上的與其他關(guān)鍵詞均聯(lián)系密切，是BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理研究中的主要研究熱點(diǎn)。此外，其他關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系衍生出該領(lǐng)域的研究分支，如“質(zhì)量管理”“成本管理”“進(jìn)度管理”“施工管理”“協(xié)同管理”“智慧工地”等。

表3 高頻詞前15 的關(guān)鍵詞

中心性可以反映關(guān)鍵詞在該領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵性和重要性[8]，中心性＞0.1 的節(jié)點(diǎn)一般被稱為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，意味著控制關(guān)鍵詞之間的信息流更強(qiáng)。如表4 所示，中心性最大的關(guān)鍵詞是“項(xiàng)目管理”，隨之衍生出“建筑工程”、“工程項(xiàng)目”、“工程管理”等關(guān)鍵詞。工程項(xiàng)目管理可以利用BIM 技術(shù)來(lái)控制項(xiàng)目的成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全和協(xié)作等各個(gè)方面，可以實(shí)現(xiàn)完全的感知和實(shí)時(shí)的互聯(lián)互通，所以其他中心性較高的關(guān)鍵詞有“應(yīng)用”“進(jìn)度管理”“造價(jià)管理”“施工模擬”等。

表4 中心性前15 的關(guān)鍵詞

出現(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞中，剔除主題關(guān)鍵詞和比較籠統(tǒng)的關(guān)鍵詞，再結(jié)合出現(xiàn)時(shí)間，最后得知出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞有“造價(jià)管理”“施工管理”“成本控制”等。

（1）BIM 技術(shù)在造價(jià)管理中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中能夠協(xié)同集成管理造價(jià)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)造價(jià)信息共享[9]。BIM 技術(shù)與造價(jià)管理結(jié)合，能夠有效規(guī)避項(xiàng)目造價(jià)管理中數(shù)據(jù)的延遲、丟失等問題，進(jìn)而免去繁雜的算量問題，達(dá)到提高造價(jià)管理效率與質(zhì)量[10]、節(jié)約工程成本等的目標(biāo)。

（2）BIM 技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

在工程項(xiàng)目管理中可以基于BIM 技術(shù)建立高精度深化模型，還可以基于BIM 技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理、成本優(yōu)化和技術(shù)可視化模擬，使建筑在施工過(guò)程的各個(gè)階段進(jìn)行有效可靠的信息交換[11]。BIM 技術(shù)能夠模擬施工管控效果圖，對(duì)于大型建筑，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且不穩(wěn)定，采用BIM 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，可以清晰明確各個(gè)結(jié)構(gòu)在整體建筑中起到的作用，更好地分析和規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)成，進(jìn)而提高施工效率，節(jié)約資源和成本。

（3）BIM 技術(shù)在“成本控制”中的應(yīng)用

在構(gòu)件成本控制方面，利用BIM 技術(shù)提供的信息共享平臺(tái)，可以直接從模型上獲取清單工程量。運(yùn)用BIM 技術(shù)對(duì)清單工程量進(jìn)行算量，有效解決項(xiàng)目管理工程中工程算量大、數(shù)據(jù)繁雜、數(shù)據(jù)集收困難等問題；在人工成本控制方面，利用BIM 可視化的技術(shù)，完成工程項(xiàng)目施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬和三維碰撞，完成BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃鏈接，進(jìn)而制定多個(gè)施工方案并進(jìn)行評(píng)估，達(dá)到縮短工期、人工成本優(yōu)化的目標(biāo)[12]。

2.3.2 關(guān)鍵詞聚類分析

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“keyword”，選擇LLR 算法得到關(guān)鍵詞聚類知識(shí)圖譜，圖譜中呈現(xiàn)7 個(gè)聚類，文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞代表了該領(lǐng)域的核心研究，能概括文章的主題[13]。其中Q=0.5329（＞0.5），S=0.7836（＞0.7），說(shuō)明關(guān)鍵詞聚類圖譜的結(jié)果是較為合理可信的，如圖5 所示。

圖5 關(guān)鍵詞聚類知識(shí)圖譜

BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域得到8 個(gè)關(guān)鍵詞聚類，分別是“項(xiàng)目管理”“工程項(xiàng)目”“建筑工程”“工程管理”“管理”“信息化”“施工管理”“指引流程”“造價(jià)管理”。從聚類結(jié)果中分析，#4 管理位于圖譜中間部分，起到連接各方的樞紐的作用，關(guān)鍵詞聚類#0-#4 都比較籠統(tǒng)，從#5～#8 可以看出，BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理的信息化、施工管理、指引流程、造價(jià)管理等領(lǐng)域有較多的研究，如表5 所示。

表5 關(guān)鍵詞聚類

2.3.3 突現(xiàn)詞分析

在關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上點(diǎn)擊“Burstness”進(jìn)行2011～2022 年間突現(xiàn)詞檢測(cè)，得到突現(xiàn)詞前十的檢測(cè)信息，如表6 所示。其中，紅色部分表示關(guān)鍵詞從出現(xiàn)到結(jié)束的年份，紅色時(shí)間段的關(guān)鍵詞受到學(xué)者的高度關(guān)注，從表4 中可以看出每個(gè)突現(xiàn)詞出現(xiàn)和消失的年份。

表6 前十的突現(xiàn)關(guān)鍵詞

根據(jù)表6 可以研究熱點(diǎn)分為兩個(gè)階段：第一階段為2011～2019 年間，該階段“進(jìn)度管理”的突現(xiàn)強(qiáng)度為2.76，“信息系統(tǒng)”的突現(xiàn)強(qiáng)度為2.1，“管理應(yīng)用”“項(xiàng)目施工”“現(xiàn)代建筑”的突現(xiàn)強(qiáng)度均為1.65，說(shuō)明這些關(guān)鍵詞為該階段的研究熱點(diǎn)；第二階段為2019 年以后，該階段“融合”的突現(xiàn)強(qiáng)度為2.08，“安全管理”的突現(xiàn)強(qiáng)度為2.03，且兩個(gè)關(guān)鍵詞還在持續(xù)關(guān)注中，說(shuō)明該階段及未來(lái)的研究熱點(diǎn)是融合和安全管理。

2.3.4 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜分析

突現(xiàn)詞檢測(cè)結(jié)束后，點(diǎn)擊“Timezone”進(jìn)行關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜的可視化研究，如圖6 所示。關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜的檢測(cè)可以幫學(xué)者了解該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間[14]，圖譜中有291 個(gè)節(jié)點(diǎn)，532 條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0 126，節(jié)點(diǎn)表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的年份，連線表示該關(guān)鍵詞持續(xù)的時(shí)間[15]。

圖6 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜

從圖6 中可以看出對(duì)精益建造（2013 年）、精細(xì)化（2014 年）、碰撞檢測(cè)（2015 年）、集成管理（2015 年）等關(guān)注較早，是早期的研究熱點(diǎn)；施工質(zhì)量（2018 年）、融合（2020 年）、安全管理（2020 年）等近幾年被關(guān)注度較高，發(fā)展形勢(shì)好，有望成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

3 結(jié)論

本文借助CiteSpace 對(duì)國(guó)內(nèi)2011～2022 年間BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用進(jìn)行可視化分析，主要從文獻(xiàn)發(fā)文量、期刊分布情況、研究作者、研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞與聚類分析等分析得到以下結(jié)論：

（1）文獻(xiàn)發(fā)表趨勢(shì)方面。2011～2019 年間BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)表逐步增加，2015～2019 年發(fā)文量顯著提高，說(shuō)明該階段研究者對(duì)該領(lǐng)域的研究熱情大幅提高，BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的研究得到飛速發(fā)展，2019 年之后文獻(xiàn)發(fā)表呈下降趨勢(shì)，但發(fā)文量相對(duì)來(lái)說(shuō)依然較多，未來(lái)幾年內(nèi)發(fā)文量可能趨于平穩(wěn)；

（2）作者和研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)方面。中國(guó)建筑第七工程局有限公司、浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院等機(jī)構(gòu)發(fā)文量較多，但該領(lǐng)域作者和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)系不緊密，未來(lái)研究者可以加強(qiáng)合作，得到更多進(jìn)展性的成果；

（3）研究熱點(diǎn)方面，通過(guò)關(guān)鍵詞分析，國(guó)內(nèi)2011～2019 年間研究熱點(diǎn)集中在造價(jià)管理、進(jìn)度管理、成本控制、施工管理等，通過(guò)對(duì)前十突現(xiàn)詞和關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜的分析，國(guó)內(nèi)對(duì)工程項(xiàng)目管理的研究未來(lái)可能集中在安全管理、融合應(yīng)用方面。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞的分析，對(duì)我國(guó)BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)提供了科學(xué)參考和技術(shù)支撐。