BIM技术原理及应用：应用能力评测模型

BIM应用能力评估可以帮助衡量组织或项目中BIM应用的效果,同时还有助于相关决策的制定。虽然目前BIM技术的推广与应用发展十分迅速,但与建筑行业已经拥有相对成熟评测模式的领域,如绿色建筑评估、建设安全评价等相比,评价与促进BIM实施效果的评估方法的发展仍是严重滞后的,不过已经有部分国外的专家与学者在该领域进行了理论与实践研究的尝试,建立并应用了一些相关的模型方法。

(1)VDC(BIM)Scorecard

虚拟设计与施工(Virtual Design and Construction,以下简称VDC)是由美国斯坦福大学集成设施工程中心(Center for Integrated Facility Engineering,以下简称CIFE)于2009年在BIM的基础上提出的概念。根据CIFE的定义,VDC是一个建设工程项目中多学科性能模型的应用,包括其为了实现项目的整体商业目标而包含的产品、组织与流程三个方面(即CIFE提出的POP模型)。VDC除了强调BIM模型的产品与技术导向,更关注于组织流程等与项目目标息息相关的社会学问题。因此,VDC的理念与国际上对BIM的主流认知以及本书中对于BIM的界定特征是一致的。

①模型结构

VDC记分卡(VDC Scorecard,或称为BIM Scorecard)同样由CIFE于2009年提出,这是一个可以对工程项目的BIM应用实际情况进行评价与追踪的循证评价方法,通过对各工程项目进行标准化计分,客观全面反映其BIM实施状况,同时对行业BIM实践做出标杆评价管理^[6]。VDC Scorecard通过4类计分指标对一个项目的BIM应用进行考量,分别为:规划、应用、技术与绩效;这4类计分指标包含10个评估维度,每个维度下包含数个评估措施,共计有56个计分措施组成整个VDC Scorecard的评估框架,如表3-2所示。这56个措施中包含定量与定性两类评价方法,其中,定量评估针对可以通过具体数字或具有特定计算方式的措施,而定性评价通常更具主观性判断。

在应用过程中,CIFE团队对最初的评估模型进行不断完善与改进,将通过专家观点所得到的初始模型与来自实际工程项目数据进行对比分析,从而不断对原始模型进行校准,到目前为止已经进行过8个版本的更新。

表3-2　VDC Scorecard评估框架结构

　　(资料来源:CIFE,2009)

②评分体系

CIFE团队结合以往的工程案例经验、行业观察以及相关的理论研究,为评估框架中的各指标、维度、措施制定了相应的百分比权重,并以此得出对应的维度得分、指标得分与总分,并将总分按照百分比划分为5个BIM实践等级,分别为传统实践(0～25%)、典型实践(25%～50%)、先进实践(50%～75%)、最佳实践(75%～90%)与创新实践(90%～100%)。

③置信等级

CIFE团队在前期使用VDC Scorecard对试点工程项目的BIM应用进行初步评估时发现评估过程中存在着很多不确定性,因此在该模型中引入“置信等级”,通过综合评估过程中各项信息的获取可靠性,来对各项目BIM应用评分的确定性进行判断,如信息来源、评估表的完成度以及评估的频率等,并根据各置信要素的得分与权重得到某项目进行VDC Scorecard过程与结果的最终置信总评分,如图3-5所示。

图3-5　VDC Scorecard置信等级判断架构

(2)BIM QuickScan

“BIM快捷扫描”(BIM QuickScan)是一种对建筑企业的BIM应用情况进行全面评测的模型与方法,由荷兰国家应用科学研究院(Netherlands Organization for Applied Scientific Research,以下简称TNO)于2009提出。BIM QuickScan是荷兰的一项标准化的BIM标杆管理评估工具,旨在对企业BIM应用的各优劣方面进行深层剖析。BIM QuickScan的执行过程较为快速,需要在限定的时间内完成,而同时为了保证评估的质量,该方法对每天被评估对象的数量进行了限制^[7]。

①模型结构

BIM QuickScan通过四个类别的指标对一个企业BIM应用的“软能力”与“硬能力”进行全面评测,分别为组织与管理、意识与文化、信息结构与信息流、工具与应用。每一个类别的评估都通过一定数量的KPI指标来予以衡量(表3-3),指标根据需要包含定性与定量两种测量方式,而每一个指标通过对应设计的多项选择调查表进行描述。每一次BIM QuickScan评估所采用的调查表中问题的总数将限定在50个,这样既能保证每一个评估类别的深入性,同时可以合理控制整个评估的速度。

表3-3　BIM QuickScan模型的评估类别与主要指标

　　(资料来源:Sebastian & Berlo,2010)

②评估过程

QuickScan的评估方式是对于直接定量打分与专家观点的独特结合。对于每一项指标所对应的调查表问题,都罗列了一系列可能的答案,而每一个答案都有一个分数与之匹配。同时每一个指标都被赋予了相应的权重值。综合各指标的得分与权重加和所得到的总分代表了一个企业BIM应用情况的好坏。

③结果输出

在完成调查表中的所有问题之后,被评估企业将会得到一个总分,特定的分数代表着其BIM应用情况对应的水平。出于标杆管理的目的,这一分数是具有一贯性的,即如果两个企业通过BIM QuickScan得到了相同的评分,则可以认为他们在BIM应用方面的能力与水平是相当的。

(3)BIM CMM

2007年,美国建筑科学协会(NIBS)在《美国国家BIM标准》(National Building Information Modeling Standard,NBIMS)中提出采用BIM能力成熟度模型(BIM CMM)来度量BIM技术在建设项目中应用的成熟度水平。BIM CMM模型参考传统的CMM模型进行改进,将BIM视为一种软件技术应用于项目,采用11个指标进行分别评级^[8],如表3-4所示。

表3-4　BIM CMM评价指标要素(www.xing528.com)

(续表)

　　(资料来源:NIBS,2007)

在11个指标要素的基础上,BIM CMM对每个指标划分成10个不同水平的能力成熟度等级,其中1级表示最不成熟,10级表示最成熟。CMM BIM的评分可以分为静态和互动两种类型进行讨论,两者都是根据对不同级别的描述进行打分来确定的。

BIM CMM将项目中BIM应用的成熟度水平分为了六个层级。分别为,不被认可的BIM应用、最低级BIM应用、BIM认证、白银级BIM应用、黄金级BIM应用和铂金级BIM应用。每一个成熟度水平由一定范围的分数所决定。根据NBIMS2009年的最新规定,总得分达到40分才算达到最低级BIM应用的标准,达到50分才能通过BIM认证,而达到70分则认定为白银级BIM应用,达到80分为黄金级BIM应用,达到90分以上则为最高级的铂金级BIM应用。

(4)BIM Proficiency Matrix

BIM精通性矩阵(BIM proficiency Matrix)是由美国印第安纳大学(Indiana University)于2009年提出的,主要用于对被评价对象在BIM环境中各项工作技能的精通程度进行衡量,同时对BIM在整个行业市场中的应用程度进行测度。该矩阵适用于项目层面的BIM应用评价,并可对业主基于BIM的目标满足程度进行评估。BIM精通性矩阵的操作主要是通过一个静态的、集合多工作表的Excel工作簿来进行,从8个指标入手进行判定,每个指标的精通性进一步分为4个等级,根据被评价项目与对应的描述符合程度分别赋予1至4分的分值,1分为在该指标领域最不精通,4分为最精通,加和8个指标得分所得的总分即为最终的BIM精通分值,满分为32分。该方法同时定义了一个五层标准的“BIM精通级别”对项目所对应的BIM精通性进行描述,分别为最低级、认证级、白银级、黄金级与理想级。各级别的划分根据项目的最终矩阵得分进行对应,其中,0～12分对应最低级,13～18分对应认证级,19～24分对应白银级,25～28分对应黄金级,29～32分对应理想级,理想级是该评估模型定义的最高级别,反映了在该项目中对于各项BIM技能的应用已经非常精通,该项目中的BIM应用达到了较高的成熟度水平。该矩阵的简化评分如表3-5所示^[9]。

表3-5　BIM proficiency Matrix简化评分表

(续表)

(资料来源:IU,2009)

(5)BIM Performance Metrics

澳大利亚纽卡斯尔大学(University of Newcastle)的研究员Bilal Succar等人于2008年提出了一个通过五项指标对组织与项目中BIM应用效能进行评估与改善的度量模型,即BIM Performance Metrics^[10]。这五项指标分别为,BIM性能阶段、BIM成熟度水平、BIM竞争力、组织规模和粒度级别,它们通过一个依次逐步的工作流程(step-by-step workflow)来对BIM应用的情况进行评估。

①BIM性能阶段(BIM Capability Stages)　BIM性能阶段代表BIM技术在持续实施应用过程中的转型里程碑,BIM性能阶段主要分为三个阶段,如图3-6所示。

图3-6　BIM成熟度发展与核心特征(资料来源:Succar,2012)

②BIM成熟度水平(BIM Maturity Levels)　BIM成熟度水平是对于在BIM目标实现过程的质量、可复制性以及完成效果进行衡量,代表了项目或组织在完成任务或提供BIM服务及产品时的能力程度。参考现有的不同成熟度模型的级别定义,为BIM应用的成熟度水平设定了五个成熟度级别:初始级(Ad-hoc)、可定义级(Defined)、管理级(Managed)、集成级(Integrated)和优化级(Optimized)。如表3-6所示。

表3-6　BIM成熟度阶段模型

　　(资料来源:Succar,2012)

③BIM竞争力集合(BIM Competency Sets)　BIM技术竞争力代表组织在BIM实施过程中的持续改善和进步,是组织BIM需求调整与交付成果优化的直接反映,主要从技术、过程、政策三方面表现BIM的能力集合。

技术集包括软件、硬件和网络等方面,例如,BIM工具使从草图为基础转移到以对象为基础的工作流程成为可能。

过程集包括领导管理、基础设施、人力资源和产品或服务方面,例如,协作流程和数据库共享技能能够促成以模型为基础的协同合作。

政策集包括合同、法规和研究或教育等方面,例如,以联盟为基础或基于风险分担的合同协议是以网络为基础集成的先决条件。

④BIM组织规模(BIM Organizational Scales)　组织规模代表各市场、专业和公司规模的多样性,分为宏观、中观和微观三部分,是制定BIM应用评价深度的基础依据。

⑤粒度级别(BIM Granularity Levels)　BIM应用评估的力度级别控制了评估模型的设计深度,也反映了评估结果的精确度与适用性。粒度级别不仅包含非正式的自我评估,还包括通过正式的评审组织进行的有针对性和灵活性的深层绩效分析。粒度级别共分为四类:开发级、评估级、认证级和审计级,从低到高的递进代表评估广度的增加、得分增加、形式增多、评估专业化水平提高。