基于建筑信息建模应用场景下的利益相关方分析

文/陈 宇



基于建筑信息建模应用场景下的利益相关方分析

文/陈 宇

一、建筑信息建模的应用意义

在我国城市化进程不断推进的情形下，实施新一轮大规模的建筑工程建设已全面铺开。在此过程中，如何达到进一步提高新型城镇化项目建设绩效与品质、有效平衡并利用社会各方资本参与基础设施建设等问题已俨然成为工程项目管理中的新要求、新挑战。而其核心要义之一便是需要深刻理解并分析介于项目规划、设计、施工、运营各个阶段之间的系统性信息断层现象，加大管理并加深促进整个工程项目各阶段、各参与者的有效联动与协调。工程管理学界的一个普遍共识便是通过信息技术的广泛应用作为解决该问题的最有效途径之一。然而根据相关数据显示，我国建筑业信息化率仅约0.027%，与国际建筑业信息化率0.3%的平均水平相比，差距高达10倍。如此重大的差距与我国的经济发展水平是严重不协调的。更有甚者，由于建筑行业信息化的极不完善，导致在工程项目各职能部门之间信息传递效果差，信息协同性不强，信息内容表述不明朗，信息利用价值不高等状况，极大地弱化了建筑行业的经济效益和社会效益。

建筑信息建模（BIM）近几年来在全世界乃至我国建筑工程界被广泛利用，已经成为自计算机辅助设计（CAD）之后的第二次革命性的技术变革。根据《美国建筑信息建模国家标准》，对建筑信息建模做出如下的解释，即“它是对一个建筑工程项目的物理和功能特性的数字化表达；一个信息共享的平台；一个实现建筑工程全生命周期管理的信息过程；一个实现建筑项目不同阶段信息插入、提取、更新以及修改的协同化作业平台。” 建筑信息建模技术以其多维的可视化强大功能，可以实现对建筑物物理结构和功能特性的数字化表达。然而，该技术在我国的发展与工程实践中面临着诸多问题和挑战，例如应用该技术的先期信息化设施建设投入较高，专业人才缺口较大，致使众多工程项目对建筑信息建模技术的应用普及性较低且大部分尚处于建筑施工领域的尝试阶段（较普遍应用于机电安装项目），此外鉴于企业自身开发及应用能力差异，对于技术底层数据挖掘、整理及分析能力较为受限等。为此，国内建筑工程界和学术界对于建筑信息建模技术以及其在各领域中的实践已有了相当多的阐述。然而，鉴于该技术可覆盖建筑项目全生命周期的信息管理和分析的特点，当前学术界或管理学界针对在全生命周期中所贯穿的价值链上项目各参与方的利益分析被提及并不多见且鲜有系统化的论述。

针对一个具体工程项目也包含存在项目各方的价值体系，其链上的每一项价值活动都会对企业最终能够实现多大的价值造成影响。美国McGraw-Hill Construction在一项研究中表明：一般应用该技术的投资回报率（ROI）在11%～30%，许多公司按自身特性得出的建筑信息建模技术ROI数值很高。调查指出，ROI有贡献的主要有三方面：改善项目产出和团队合作（如更少的资料变更和现场协调），占79%；三维可视化更便于沟通，占79%；提高企业竞争力，占66%。因而，笔者将试着通过对于该项技术给予项目价值链上各参与方的影响来做说明，拟为更进一步理解该项技术的市场潜在价值和应用场景提供理论依据。

二、建筑信息建模应用场景下的各参与方分析

建筑信息建模定义了任何项目规划并非单一线性而是一个全生命周期的行为。如图1所示，项目的几个阶段都被相继定义，即：从最初阶段（0）开始，项目的需求被识别并确定，基于过去历史项目中生成的大量数据、新项目客户需求、应用实际场景等生成了一套商业计划；阶段（1）—（6）涵盖了准备、设计、施工直到建筑产品移交及信息维护工作；阶段（7）和“应用”涵盖了具体操作和搜集用户反馈，并作为未来计划制定的基础。这种利用建筑信息建模对项目工序重定义包含了在各工序首尾端的信息交互，以获取各工序发展的程度，提高了决策工作效率。

建筑信息建模技术影响着项目每一个阶段的质量和数量指标，更重要的是，它帮助人们能到项目最初阶段来定义概念并开发备选方案，由于模型提供了大量输出数据，很大程度上降低了设计工量。设计与建造步骤可以通过很多方法来实施以迎合客户和供应商的需求，但传统办法并不能满足各相关方相互学习、理解和面对在项目进行中的各种变化，诸如角色转移更替、工序的修改和优化等。建筑信息建模的技术则提供了一套综合性、系统化的解决方案。如图2所示，笔者勾勒出了三层基于建筑信息建模环境中的各相关方闭环结构，由里到外依次为核心的基础开发层、间接合作层和直接应用层。鉴于在建筑信息建模体系中技术应用方或项目参与者对于该技术的实际需求、应用程度和范畴等都是不同的，因而笔者撷取一些特定专业人群与该技术应用的相关性做以下简述。

图1项目数字规划

图2基于建筑信息建模的相关闭环

●客户

在这里，客户大致上包含公益类客户（诸如政府、医院、基础设施建设方等）、商业客户（大型超市、生产型企业等）和开发商（私人或国有住宅和商业地产开发商等）。客户需要及时复查自身内部决策顺序以确保实时有效地做出对于每个建筑项目过程的决策。在建筑信息建模环境中，由供应商所提供的每阶段末端信息需要提供给客户作为决策的必要材料基础。客户需要决定供应商提供的建筑信息建模相关服务中每项变更的实际价值，包括诸如服务延展和资费标准等。对于一些公益类客户，比如政府，通过该技术可以对购买的各类服务进行重新评估项目进程以校准是否满足预先设定的首要标准和实施要求。商业客户有时候对于项目的建设速度要求更快且更高效，该技术所提供的工具可以满足商业规划同时对于项目结果的预判。在信息建模的基础上，客户需要引领咨询方和建设方来协同工作。开发商本身是非常专业的建筑客户，他们把建筑信息建模看作一个全生命周期过程控制的工具，时常关注企业本身在降低风险、减少工期并降低资本投入的能力，以此衡量决定是否需要在项目结束后保留或者出售建成的物业。在进入项目竞标前，开发商通常情况下会投入大量的时间在设计、融资和规划许可过程上，因此利用该技术可对参与竞标决策支持，使得咨询公司提供的信息更加完整和紧凑，避免竞标失败。

●项目经理

从职业角度说，这类是为项目的成功策划和执行的重要人群，是项目团队的领导者，这类专业人群的出现是为了支持客户从项目前期开始对于项目现场管理和领导能力的不足。项目经理首要职责是在预算范围内按时优质地领导项目小组完成全部项目工作内容，并使客户满意。为此项目经理必须在一系列的项目计划、组织和控制活动中做好领导工作，从而实现项目目标。建筑信息建模改变了他们以往的管理手段，使他们将项目规划、协调、交流和审计各方面做的更好，工作量也大大减少，工期也因此缩短，风险也降低了。

●造价咨询师

基于建筑信息建模技术，造价工程师对于项目所消耗的工料数量被更精确地确定并节省了造价。对于他们而言，核心任务将是识别基准预算获得目标价值，合理安排项目各项花费。该技术应用使得造价工程师从过去一味关注项目资本消耗转向更习惯于对于项目全生命周期的思考，以便从更大知识库中更多的数据和反馈意见来提升服务水平和价值。（如图3所示）

图3建筑信息建模的六维数据

●建筑师、规划师与土木工程师

对于建筑师来说，该技术并不关心建筑设计的审美，而是将建筑完整、真实的呈现出来，并在设计之初就将建筑能耗、造价等一系列问题纳入考虑的范畴中。它促使设计师去思考更多形式之外的内容，用复杂的技术诠释“坚固、适用、美观”的常理。整个设计过程就是不断确定和修改各种建筑构件的参数，全面采用参数化设计方式。根据图1所示，在实践过程中，较多设计工作在第2阶段进行，获得较好的初步设计并制定出一个概念模型，并在第3阶段加以技术型深化。从此之后，建筑师用更少的工作对设计资料进行设计文档处理。

规划常常受到政策和技术因素的制约。建筑信息建模为城市规划提供了支持，使得设计能够自动根据约束条件进行自检。基于信息和自动化技术，新加坡已经成功地将规划和建筑规范合并运行已有十年，其规划原则被系统性地格式化。建筑信息建模技术能够加速设计指导意见和设计规范的建立，以此为应用方说明可接受的修改和变更并以此作为自动检查的依据。在建筑信息建模规划中，有一个重点便是对于项目规划许可的时机性。如图1所示，绝大部分设计工作在第3阶段完成，通常情况下，开发商往往很不情愿在知道他们是否能得到项目开发许可前给予注资。因此，在第2阶段中大量采用许可要点说明，为第3阶段做数据预留则是更具逻辑性。

土木工程师通常充当基础设施建设的指引者，建筑信息建模其实较早被结构工程师应用在对于提供针对房屋设计和施工的咨询支持。与城市规划师相同，这些专业人群通常用将该技术与地理信息系统（GIS）技术相结合，在迅速发展环境下，混合了一些其他分析工具（如，人工智能），形成针对土木工程范畴的建筑信息建模系统（Civil BIM）。结构工程师发现在他们最初设计工作阶段将大量运用该技术，然而在项目后期则较少。

●楼宇服务（安装）工程师

在楼宇服务工程师看来，保证设备的安装完好，安全运行及正常维护的工作绩效是极为重要的。然而由于碎片化的采购特征，这些绩效很难完成。建筑信息建模则提供了改变这类服务缺陷的功能。建模简要情况说明中将包含设备操作、竣工和后期移交等内容并可以追溯到设计师和制造厂商。根据图1所示，按照工作量分配，绝大部分工作将在第2/3/6/7阶段实施，而第4/5阶段较少。设计模拟和分析工具需要与其它专业建模协同使用，使得绩效检查具有连续性，而不仅是在项目后期进行，以此较大程度上提高了客户的满意度。通过建筑信息建模将过去的控制技术整合并分享网络协议，可以使安装技术人员更高效完成大楼控制及业主系统设计和安装，基于感应装置的物联网系统可以更复杂地完成对楼宇的集成控制和管理。

●施工承建商

对施工企业而言，应用建筑信息建模技术解决方案有更具现实意义的价值。在该技术广泛应用之前，协作式项目交付（IPD - Integrated Project Delivery）和虚拟设计施工流程（VDCVirtual Design Process）已成为世界范围内的施工企业工程实践的热门话题。协作式项目交付指业主、设计、施工及制造等各方共同分担项目风险、共享项目收益（包括利润）。它的特点之一即项目团队的所有成员从项目早期就开始持续协作，而不仅限于关心自己的本职工作，各方均能因项目的成功而获益。美国斯坦福大学集成设施工程化中心的研究显示，虚拟设计施工流程会给施工方带来巨大价值，因虚拟设计施工流程中减少了项目冲突而提高了施工效率，人力和材料的节约显著降低了施工费用。建筑信息建模已被众多施工企业认定为支持IPD和VDC流程最有效的技术手段，其对提高施工行业的整体生产力贡献重大。正是由于模型信息唯一性和集约化的特点，将原本被工程建设条块管理所分割的各领域紧密结合在了一起。当前该技术应用的焦点环节包括方案研究、模型碰撞检测、复杂建筑物三维设计实现、工程量概算和虚拟建造等，以上各项均对投资者有益，同时各环节也对参与者有益。故建模技术的推广，将为中国的建筑施工企业降低采用VDC和IPD模式进行项目管理的门槛。目前，但在施工过程中，该技术的应用不仅限于机电安装项目，模型对工程信息的共享和传递优势，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解并可促进各方的协同工作。

●信息技术提供方

在建造和环境工程界，信息技术元素具备相当强的活力，全球范围内其应用性的复合增长率达到了17%以迎合对于建筑信息建模技术所赖以的环境需求、管理工具、培训和配套支持服务。软件工程师需要具备一个开放的视角来创造新的应用。因而，建立一整套标准来满足各系统间的可操作性是一个重要的需求。比如，地理信息系统与建筑信息建模合并所需要的标准，加上通过物联网概念将投资建设期延伸到运行阶段看，其间各感应器利用互联网协议报告各项情况并对回馈和分析数据做更好的控制及整合。

●地产咨询人员

建筑信息建模能帮助地产咨询从业人员更加深入全面地支持他们在投资、开发、租赁和管理以及企业内部管理的商业决策。通过该技术，他们能获得在物业、绩效以及专业建议等方面比过去更多的信息。投资模型、开发的数学公式、租赁与服务的收费讨论。甚至物业维修权益都能通过数据和相关保险产品被这种创新所有力地支持。在发达国家的地产咨询界，这类技术已经逐步被推广延伸。

●项目融资机构

融资机构是建筑环境生态系统当中的核心组成部分。开发商在商业及公共服务领域通过多种融资方式为项目顺利发展做好经济支持。依照传统做法，银行为项目在竣工前提供贷款，然而通常会承担项目花费和工期无法满足预定目标的风险。然而，基于建筑信息建模的工作机制可以使得这类风险大大降低。如今在英国，银行似乎更青睐通过建筑信息建模技术所实施的项目，对这类项目的评分也相对较高。在风险可以被很大程度的降低的前提下，长期贷款可以在施工阶段被允许进入市场。当银行的放贷能力偏弱，长期贷款需要稳定健康的投资来补给收益，这将会成为一个主要的增长因素。

●资产、物业及设备管理方

基于建筑信息建模技术，这类从业人员有着非常大的发展潜力。在过去，他们与建筑行业被传统性地割裂开，没有介入项目陈述，甚至也没有把建筑过程当中生成的信息运用到自身管理中的经历。因而他们大多数对于建筑信息建模对他们的意义并不了解。将他们职业技能连接于该项技术的软着陆手段使得他们能参与到项目陈述设计，获得项目管理所需的知识和经验，设置管理和维护陈述。他们将获得竣工后的建筑物的基本数据以供使用管理，据此提供根据运行绩效的试用报告和运行花费以及通过建筑物所反映的用户使用绩效。

三、建筑信息建模的未来及挑战

综上所述，在建筑生态体系中各参与者的利益差异，利用建筑信息建模技术可以进行相互补充和协调，并创造出多方针对项目协作的可能。利用模型功能，促成相互协作的决策，更早的将主要的施工管理、制造商、供应商以及生产商等专业人士聚集到一处，与设计方和业主一起，共同将质量、美学、建造可能性、经济可行性、及时行及无缝流程融入设计的生命周期管理，并实现最佳组合。

当前，建筑信息模型技术在国内的发展可谓是如火如荼，一系列围绕建筑信息建模主题的社会团体和专业机构层出不穷，比如旨在为建筑信息建模从业者提供行业资讯、技术资料、学习资源和交流互动平台的行业门户网站“中国BIM门户”和以建筑信息建模系列软件应用为核心，为设计人员提供了软件应用交流平台的“北纬服务论坛”等。

总之，建筑信息建模在我国的研究、开发和应用尚处于起步阶段，如何有效与我国建筑生态环境相融合将成为一项重要的任务及挑战。在这过程中，围绕该技术的各相关利益方需要共同协作，有效改善建筑信息建模的集成环境、提高与该技术配套的项目管理水平、制定一整套行之有效的围绕基础数据定义和交换规则的技术标准体系，推进将我国的建筑信息建模技术从科研开发转化为竞争力模式、全生命周期应用模式以及工程管理全面融合模式的三位一体方向迈进。

作者系上海交通大学工程管理研究所特聘研究员、高级工程师、英国布里斯托大学女皇工程院系统工程实验室博士