李夢(mèng)夢(mèng)，賴芨宇，陳秋蘭，易紫妮，孫曉丹

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院， 福州 350002；2.福建省建融工程咨詢有限公司， 福州 350001)

建筑信息模型(building information modeling，BIM)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)[1]。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模、碰撞檢測(cè)等，可大量節(jié)省人力和物力，避免返工。在工程中合理使用BIM技術(shù)不僅能縮短工期，還能節(jié)省成本。近年來(lái)，BIM已成為行業(yè)關(guān)注的話題、政府關(guān)注的對(duì)象，并且引起了許多學(xué)者及專家們的極大興趣。雖然BIM技術(shù)在建筑業(yè)領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但由于其風(fēng)險(xiǎn)因素的不確定性，仍然有許多企業(yè)持觀望態(tài)度。新技術(shù)的使用使得建設(shè)過(guò)程中不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素增加，可能導(dǎo)致項(xiàng)目決策失誤，給企業(yè)帶來(lái)致命的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì) BIM 技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，找出對(duì)項(xiàng)目影響最大的風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)應(yīng)用BIM的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定項(xiàng)目是否能應(yīng)用BIM，能給項(xiàng)目決策者一個(gè)科學(xué)的決策方案，因此更多企業(yè)對(duì)BIM持樂(lè)觀態(tài)度。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)BIM的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，但大多數(shù)為定性分析。本文對(duì)之前的一些研究成果進(jìn)行總結(jié)，并咨詢專家意見(jiàn)，對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了完善補(bǔ)充及合并，然后將這些風(fēng)險(xiǎn)因素劃分成組織管理因素等4類。運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型(structure equation model，SEM)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用定性與定量分析相結(jié)合的辦法，根據(jù)最后優(yōu)化完成的模型路徑系數(shù)的大小確定風(fēng)險(xiǎn)因素的大小，設(shè)置各風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，對(duì)BIM的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)做出量化的表達(dá)公式，并用具體的案例來(lái)驗(yàn)證表達(dá)式的有效性，為項(xiàng)目決策者提供參考。

1 確立指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)建立

評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)具有代表性和針對(duì)性，既能反映正面影響，也能反映負(fù)面影響。指標(biāo)選取應(yīng)遵循科學(xué)性、客觀性、全面性、可行性的原則，依靠科學(xué)、客觀的理論來(lái)選取能全面反映BIM技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)研究，選取具有參考價(jià)值的文獻(xiàn)20余篇，對(duì)其提到的BIM技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，指標(biāo)頻數(shù)表格如表1所示。

由表1可知：大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，BIM應(yīng)用最大的風(fēng)險(xiǎn)就是缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其次是協(xié)同的徹底性，而相關(guān)保險(xiǎn)問(wèn)題則是頻數(shù)最少的一項(xiàng)。

1.2 指標(biāo)確立

結(jié)合大量文獻(xiàn)研究和專家咨詢，初步選取具有代表性和針對(duì)性的指標(biāo)，刪除相關(guān)保險(xiǎn)指標(biāo)，添加BIM應(yīng)用目標(biāo)定位、投資回報(bào)期等指標(biāo)，選擇人員專業(yè)素質(zhì)等15個(gè)因素作為2級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將其劃分為4個(gè)1級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)立評(píng)價(jià)內(nèi)容。假設(shè)BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分為100分，各2級(jí)指標(biāo)滿分為100分，采取加減分計(jì)分方式，其中對(duì)于2級(jí)指標(biāo)采用考核方式，具體項(xiàng)目考核標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。同時(shí)，為了便于建模，將各級(jí)指標(biāo)用代號(hào)表示，如1級(jí)指標(biāo)組織管理風(fēng)險(xiǎn)的英文表示是“organization management risk”，則選取“OMR”為組織管理風(fēng)險(xiǎn)代號(hào)，其他3個(gè)指標(biāo)分別表示為“PR、ER、TR”。2級(jí)指標(biāo)代號(hào)在相應(yīng)的1級(jí)指標(biāo)代號(hào)后加數(shù)字。

表2 觀測(cè)指標(biāo)

2 問(wèn)卷數(shù)據(jù)整理

2.1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)與分析

問(wèn)卷的發(fā)放形式為紙質(zhì)問(wèn)卷和網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷，其中紙質(zhì)問(wèn)卷均為現(xiàn)場(chǎng)填寫(xiě)及回收，網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷則設(shè)置一個(gè)IP只允許回答一次，避免受訪者多次作答影響可靠性。問(wèn)卷的受訪單位包括BIM研發(fā)公司、咨詢公司、施工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位以及政府相關(guān)部門(mén)。本次調(diào)研中，紙質(zhì)問(wèn)卷共發(fā)放60份，回收52份，無(wú)無(wú)效問(wèn)卷；網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷發(fā)放140份，回收124份，有效問(wèn)卷112份，回收率為88%，回收有效率為93.1%。

2.2 調(diào)查數(shù)據(jù)的效度和信度檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)的效度，針對(duì)調(diào)查的數(shù)據(jù)，采用軟件SPSS22.0中的因子分析對(duì)量表的效度和結(jié)構(gòu)效度進(jìn)行檢驗(yàn)。KMO值和Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，總量表的方差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表3 KMO值和Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果

由表2可知：KMO值的檢驗(yàn)結(jié)果為0.869，大于0.5，滿足規(guī)定要求；P值為0.000，小于0.05，說(shuō)明因素之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性，故而因子分析法的適應(yīng)性得到了驗(yàn)證。

表4 總量表的方差統(tǒng)計(jì) %

用主成分分析法對(duì)總量表進(jìn)行因子分析，在結(jié)果中抽取4個(gè)主成分因子作為主因子，特征值大于1，積累的方差貢獻(xiàn)率為60.541%，大于50%，表明該量表通過(guò)了結(jié)構(gòu)效度檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)的有效性得到了驗(yàn)證。

為了驗(yàn)證評(píng)價(jià)指標(biāo)的信度，采用SPSS進(jìn)行可靠性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：Cronbach’s Alpha系數(shù)均大于0.6，而總的Cronbachs Alpha系數(shù)達(dá)到了0.869，說(shuō)明問(wèn)卷數(shù)據(jù)具有很高的信度。

表5 信度檢驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)問(wèn)卷的效度和信度進(jìn)行檢驗(yàn)，最終結(jié)論證明了問(wèn)卷的有效性和可靠性。對(duì)結(jié)構(gòu)效度進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)問(wèn)卷中的指標(biāo)可以歸為4類，因此結(jié)構(gòu)效度得到了驗(yàn)證，可以進(jìn)行下一步的模型構(gòu)建。

3 SEM模型建立及分析

3.1 SEM模型建立

運(yùn)用AMOS22.0軟件對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行驗(yàn)證性分析，采用最大似然法對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。采用路徑系數(shù)作為參數(shù)以更加清晰地表示觀測(cè)變量與潛在變量之間的關(guān)系[11]。基于模型擬合指數(shù)，在不影響原結(jié)構(gòu)方程模型邏輯的情況下，對(duì)模型做適當(dāng)?shù)男拚?，改善模型配適度，以獲得配適度較好的模型，最終的BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)方程模型見(jiàn)圖1。

圖1 BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)方程模型

選取卡方與自由度之比CMIN /df、適配度指數(shù)GFI、非基準(zhǔn)適配度指數(shù)NFI，比較適配指數(shù)CFI、近似均方根誤差RMSEA、增量擬合指數(shù)IFI，對(duì)擬合指數(shù)TLI 等參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，從而考量模型的擬合優(yōu)度[12]。經(jīng)檢驗(yàn)，修整之后的模型符合絕大多數(shù)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)(表6)。

表6 整體適配度

3.2 模型分析與指標(biāo)權(quán)重設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)方程模型的主要作用是表達(dá)潛變量之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，從路徑系數(shù)中體現(xiàn)這種關(guān)系。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)方程模型中，路徑系數(shù)代表指標(biāo)間的關(guān)系，路徑系數(shù)越大，說(shuō)明指標(biāo)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的影響程度越大[11]。結(jié)構(gòu)方程模型路徑系數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)如表7所示。

表7 路徑系數(shù)判別標(biāo)準(zhǔn)

在圖1中，e和r表示變量間的殘差項(xiàng)，它們反映了結(jié)構(gòu)方程中未能被解釋的部分[12]。若殘差項(xiàng)出現(xiàn)負(fù)值，則說(shuō)明問(wèn)卷本身有問(wèn)題，需要重新設(shè)定及發(fā)放問(wèn)卷。圖1的殘差項(xiàng)均為正值。對(duì)于結(jié)構(gòu)模型的路徑系數(shù)統(tǒng)計(jì)，4個(gè)1級(jí)指標(biāo)潛變量的路徑系數(shù)均大于0.6，說(shuō)明它們對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的影響很大，因此在信用評(píng)價(jià)過(guò)程中，這些都是需要考慮的變量。

設(shè)計(jì)指標(biāo)權(quán)重值計(jì)算公式中，W(Fm)代表1級(jí)指標(biāo)權(quán)重，W(Fmk)代表2級(jí)指標(biāo)權(quán)重，依據(jù)路徑系數(shù)，確立各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)如表8所示。

式(1)中：m為1級(jí)指標(biāo)代號(hào)；k為級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的2級(jí)指標(biāo)代號(hào)；W為權(quán)重值；R為路徑系數(shù)；F為1級(jí)指標(biāo)；T為2級(jí)指標(biāo)；Fm為第m個(gè)1級(jí)指標(biāo)；R(Fm)為第m個(gè)1級(jí)指標(biāo)路徑系數(shù)；W(Fm)為第m個(gè)1級(jí)指標(biāo)權(quán)重值。

m,k=1,2,3,4,5

(2)

式(2)中：Tmk為第m個(gè)1級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的第k個(gè)2級(jí)指標(biāo)；W(Tmk)為對(duì)應(yīng)的權(quán)重值；R(Tmk)為對(duì)應(yīng)的路徑系數(shù)。

Wmk=W(Fm)×W(Tmk)

(3)

式(3)中Wmk為各2級(jí)指標(biāo)最終權(quán)重值。

表8 各級(jí)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

3.3 評(píng)價(jià)方式設(shè)定

采取計(jì)分制度，對(duì)2級(jí)指標(biāo)的具體評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)分，把最終得到的每個(gè)2級(jí)指標(biāo)的分?jǐn)?shù)值記為Xij(i=1，2，3，4；j=1，2，3，4)，表示為第i個(gè)1級(jí)指標(biāo)中的第j個(gè)2級(jí)指標(biāo)；1級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)值記為Yk(i=1，2，3，4)，將風(fēng)險(xiǎn)的總得分記為S，得出：

S=Y1+Y2+Y3+Y4

(4)

Y1=0.060X11+0.061X12+

0.072X13+0.051X14

(5)

Y2=0.072X21+0.072X22+

0.076X23+0.078X24

(6)

Y3=0.082X31+0.078X32+0.077X33

(7)

Y4=0.054X41+0.063X42+

0.056X43+0.048X44

(8)

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)計(jì)算公式，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行評(píng)級(jí)劃分，設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分區(qū)間，如表9所示。

表9 BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4 案例實(shí)證分析

為了驗(yàn)證公式的有效性，對(duì)某總承包公司在福建省泉州市某項(xiàng)目BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得分情況見(jiàn)表10。

表10 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分結(jié)果

根據(jù)表10中的風(fēng)險(xiǎn)因素得分，應(yīng)用式(5)～(8)，計(jì)算得到1級(jí)指標(biāo)Y1=15.38，Y2=29.8，Y3=23.7，Y4=11.86，再代入式(4)得到應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的總得分S=80.74。根據(jù)表9可知：該公司在泉州某項(xiàng)目的BIM應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，因此該企業(yè)決策者應(yīng)慎重考慮項(xiàng)目是否使用BIM，或者選擇合理的組織管理模式來(lái)減少風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以BIM技術(shù)為研究對(duì)象，分析了其在應(yīng)用時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的方式對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行建模分析，設(shè)定了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，為BIM技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)提供了具體的公式作為評(píng)價(jià)依據(jù)，給項(xiàng)目決策者提供了可以量化風(fēng)險(xiǎn)的考核方式做參考，有助于更直觀地決策項(xiàng)目是否使用BIM技術(shù)，進(jìn)而選擇合適的應(yīng)對(duì)方案，避免因決策失誤給企業(yè)帶來(lái)的損失，讓BIM技術(shù)的應(yīng)用更合理，最終促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑企業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。