姚良云 李璐璐 李曉娟

福建農林大學交通與土木工程學院

0 引言

由于建筑行業(yè)對于建設項目信息化水平要求的逐步提高，BIM 技術逐步成為建筑行業(yè)的核心技術。國外研究學者對于BIM 技術的研究已經深入到各個方面，Eastma 教授[1]曾說，任何一項技術的改變過程都會面臨相應的風險與和機遇，BIM 技術的推廣發(fā)展也是如此，識別BIM 技術在推廣應用中可能存在的風險，克服其發(fā)展應用過程中的障礙，是推進BIM 技術改革的最直接有效的方法。Salman Azhar 等人[2]通過分析綠色建造項目BIM 應用的收益、風險與挑戰(zhàn)，根據(jù)20個綠色建造項目的數(shù)據(jù)分析得出，BIM 技術的投資回報率能達到幾倍、幾十倍甚至上百倍。Darius Migilinkska 等人[3]回顧了BIM 技術發(fā)展的進程和趨勢，同時通過5 個真實BIM 應用的案例來分析BIM 應用所帶來的效益和風險，如軟件之間無法兼容導致信息無法有效傳遞導致工作效率低下等。Bryde 等人[4]認為BIM 技術的應用能夠合理有效降低綠色建造項目的成本，達到縮短工期等效果。

目前，BIM 研究已成為工程信息化領域的研究熱點，BIM 也被廣大學者和專家公認為未來工程行業(yè)的發(fā)展方向，但BIM 應用風險研究相對而言才開始起步[5]。隨著BIM 逐漸應用到投資成本高、規(guī)模大、復雜性強的綠色建造項目中，產生的風險也隨之增多。綠色建造項目業(yè)主方是項目實施的行為主體，是工程項目生產過程的總集成者，對工程項目BIM應用風險研究顯得尤為重要[6]。應用BIM 技術，首先要正確地認識BIM 技術應用的風險，找出風險因素以及降低風險的應對措施。本文通過對BIM 技術的研究分析，整理出福州金茂府項目BIM 技術應用的情況，對其綠色建造項目在應用BIM 技術過程中會產生的風險列出風險因素指標，建立指標體系，分析福州金茂府項目BIM 技術應用風險的權重，并找出風險的應對措施，促進BIM 技術在國內的推廣與應用。

1 綠色建造項目BIM技術及應用風險識別

1.1 BIM技術概述

BIM（Building Information Modeling）技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，為設計團隊以及包括建筑、運營單位在內的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，提高生產效率、節(jié)約成本和縮短工期。

研究學者研究將BIM 技術應用于建筑工程的荷載分析、圖紙審核、施工管理、設備維護、降低工程造價等領域[7]。BIM 技術在工程項目中的作用主要為以下幾方面：BIM 技術建立的是三維模型，三維可視化功能讓各部門之間溝通聯(lián)系變得簡單，企業(yè)綜合競爭力提高了三分之二，信息請求量也降低六成，施工周期縮短了5%～10%[8]；模擬現(xiàn)場施工，優(yōu)化施工時的各道工序；審核施工圖紙，提高審圖的質量及效率，精準快速地找到設計圖紙存在的“錯，漏，碰，缺”等設計缺陷問題。

1.2 綠色建造項目BIM應用風險識別

1.2.1 風險識別

風險識別是指在風險事故發(fā)生之前，人們運用各種方法系統(tǒng)地、連續(xù)地認識所面臨的各種風險以及分析風險事故發(fā)生的潛在原因。風險識別的第一步是對于項目中可能存在的因素進行分類，針對這些風險制定出風險等級；第二步是分析這些潛在的影響因素可能會帶來的后果，進行詳細的觀察和記錄；最后是評判上述的潛在風險，分析其中的因果關系，找出影響項目工程的關鍵因素，確定項目的風險目標[9]。項目風險識別流程總結見圖1。

1.2.2 風險因素確定

風險識別的方法包含專家調查法、專家調查法對象、風險綜合評價法、蒙特卡羅模擬法。在對以上方法進行對比后，本文采取專家調查法，按風險因素選取的流程見圖2。利用專家調查法，將風險因素從市場環(huán)境，企業(yè)因素，自身因素三大方面確定。

圖1 工程項目風險識別流程圖

1)市場環(huán)境

隨著BIM技術的不斷進步和改革，國內外越來越多的工程項目開始引入這項技術。但相比于發(fā)達國家，BIM 技術在我國的發(fā)展仍然相對緩慢，根據(jù)國內外BIM技術市場環(huán)境的分析研究，可以將國內BIM 技術應用市場環(huán)境的風險分為3 類：（1）市場普及度風險。由于引入技術時信息的丟失、缺漏以及行業(yè)經驗不足等情況，導致BIM技術在我國推廣、普及進展緩慢。（2）技術標準認識風險。不同行業(yè)BIM技術應用標準不同，采用“一刀切”的統(tǒng)一標準，會導致BIM 技術在綠色建造項目應用過程中，可能出現(xiàn)延誤工期，降低施工效率，浪費資源等情況。（3）技術適用性風險。BIM技術始于國外，與我國建筑行業(yè)發(fā)展階段不相匹配，適用性程度不高，許多建筑企業(yè)尚未建立較完善的管理體制，使BIM 技術的優(yōu)勢無法在項目建設中得到最大程度的發(fā)揮。

圖2 風險因素選取流程圖

2)企業(yè)因素

BIM 技術可以提高企業(yè)之間相互競爭力，進而提高施工企業(yè)的工作效率，節(jié)約項目成本，加強企業(yè)各部門之間的溝通。企業(yè)引入BIM 技術應用存在許多不確定因素，例如，管理模式轉變風險、人員質量和數(shù)量風險、技術培訓風險、短期成本增加風險等。國內的BIM 技術尚不發(fā)達，很多企業(yè)對于CAD輸出的二維平面圖已非常熟悉，引入新技術對企業(yè)和技術人員也是一種考驗。

3)自身因素

國內BIM技術發(fā)展并不成熟，許多企業(yè)在施工時應用BIM技術的優(yōu)勢可能無法最大程度地發(fā)揮，反而會事倍功半。我國現(xiàn)階段BIM 技術可能產生的風險包括精度風險、軟件成熟度不足、數(shù)據(jù)交互風險、模型更新頻率風險、技術的選擇風險等，導致無法完全發(fā)揮BIM技術的優(yōu)勢，無法滿足綠色建造項目的實際需求。工程項目在施工階段如果使用了BIM技術，能夠更好地實現(xiàn)進度、質量、成本以及安全管理等各方面的控制。

2 綠色建造項目BIM應用風險評價

2.1 風險評價

綠色建造項目BIM應用風險評價包括：確定綠色建造項目，BIM應用風險因素的識別及確定，BIM應用風險因素指標體系的構建，指標權、重賦權、評價模型構建與求解等幾個主要部分。具體步驟為：確定綠色建造項目，根據(jù)項目的實際情況選擇技術；確定BIM應用的主要情況，如上海中心大廈，參數(shù)化設計，多專業(yè)協(xié)同4D施工模擬大型設備安裝方案論證[10]；進行BIM 應用風險因素的識別；評價指標體系建立；確定評價指標權重。

2.2 基于熵權法的模糊綜合評價法應用原理

2.2.1 熵權法

熵權法作為一種客觀賦權方法，主要用于度量信息量，即一個系統(tǒng)越是有序，信息熵就越低，反之就越高。因此，信息熵也可以說是系統(tǒng)無程序的一個度量，在評價過程中，所獲取信息量的大小是評價精度和可靠性的決定因素之一；如果指標的信息熵越小，該指標提供的信息量越大，在綜合評價中所起作用也越大，權重也越高[11]。利用信息熵這一工具，對n個因素、m個評價指標組成的評價矩陣進行指標權重確定，消除人為因素對指標權重的干擾，使評價結果更客觀[12]。

2.2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是在考慮多種因素的影響下，利用數(shù)學作為工具對實際綜合評價問題提供一些評價方法。具體來說，就是以模糊數(shù)學為基礎，應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清晰，且不易定量的因素進行定量化，從多個因素對評價事物隸屬等級狀況進行綜合評價的方法，多用于模糊環(huán)境下對受多因素影響的事物做綜合決策領域[13]。

2.2.3 熵權法的模糊綜合評價模型構建

在分析綠色建造項目BIM 應用風險，選用熵權法與模糊評價法來進行BIM 應用的風險評價，將主觀與客觀、定性與定量結合，利用模糊數(shù)學工具可以避免偏差，通過計算熵權能夠對復雜的風險因素進行細化梳理，運用模糊子集所提供的描述向量，再對評價的對象做出評價，減少其他因素的影響。模糊評價兼顧了影響綠色建造項目BIM應用風險因素影響大小，結合不同指標層次對風險因素進行權重賦值，從而形成數(shù)學分析模型，對各指標賦予相應權重，形成綜合評價體系，對施工質量管理過程中的各類風險因素進行評價判斷，其中的風險數(shù)值最高的類項設計為最終評價依據(jù)，具體流程見圖3。

根據(jù)綠色建造項目BIM 應用情況，確定出BIM 應用風險因素。對市場環(huán)境、企業(yè)因素、自身因素進行分析，建立起相應的評價指標體系，見表1。

圖3 基于熵權法的模糊綜合評價實施步驟

表1 綠色建造項目BIM應用風險指標體系

1）建立風險評價指標集

上述過程中建立了綠色建造項目BIM 應用風險評價指標體系，把風險評價指標體系分為兩個層級。分為m 個一級指標集，，...，，表示一級指標中第（ii=1,2,…m）個指標。其中一級指標都對應若干個二級指標，即,，，...，...，,=1,2,...,k,表示指標的第個二級指標，為對應的二級指標個數(shù)。

2）建立評語集

評語集為全部評價指標的可能出現(xiàn)的評價，即：評語的集合。一般用表示，...，，其中表示劃分的等級數(shù)。在實際運用中，風險指標評價綠色建造項目BIM 應用風險評價劃分為5 個等級，即“低，較低，中，較高，高”。按照模糊隸屬度函數(shù)來量化其數(shù)值，則評價集的標準隸屬度為：1；3；5；7；9

4）建立模糊關系矩陣

5）模糊綜合評價法確定指標權重集

一級風險指標的權重集：

二級風險指標的權重集：

對成本性的指標，評價越小越好，其計算公式為

對收益性的指標，評價越大越好，其計算公式為：

得出綜合權重為：

基于熵權法的模糊綜合評價結果

3 案例應用

3.1 項目概況

金茂府項目是綠色建造建設項目，用地面積3 865 m2，總建筑面積約35 862.2 m2，地下2層，其主要功能為停車庫、設備機房及人防設備；地上19層，主要功能為精裝住宅，建筑高度為65 m。項目BIM技術應用的分析情況見表2。

3.2 建立風險指標體系和風險評價

根據(jù)本工程的施工特點，建立風險評價指標，建立福州金茂府項目的風險評價模型，進行風險評價。通過發(fā)放40 份電子調查問卷，回收24 份，有效問卷18 份，為了計算簡便，選取其中的10 份有效問卷作為數(shù)據(jù)依據(jù)。

步驟如下：

1）建立福州金茂府項目風險評價指標集，依據(jù)評價指標，建立該項目風險評價為：={市場環(huán)境，企業(yè)因素，自身因素}

2）建立評語集

本文對項目風險評價劃分為5 個等級，即“低，較低，中，較高，高”。根據(jù)隸屬度函數(shù)進行量化，則評價集的標準隸屬度為={1,3,5,7,9}

3）構建原始判斷矩陣

項目管理階段因素有8 個，整理得出該階段的原始判斷矩陣如下：

項目結束階段因素有6 個，整理得出該階段的原始判斷矩陣如下：

4）確定指標熵值、熵權

對上述原始矩陣依據(jù)公式（6）和公式（7）進行標準化處理至標準矩陣R1、R2、R3，通過公式（9）計算指標熵值，通過公式（10）計算出指標的熵權。計算出的熵值與熵權結果見表3。

表2 福州金茂府建設項目BIM技術應用的分析情況

表3 各指標熵值及對應熵權表

5）建立模糊關系矩陣

對收集到的結果進行統(tǒng)計，按照公式（2）、公式（3）計算整理得到模糊關系矩陣。

對10 份調查問卷的整理，依據(jù)公式（3）對結果進行統(tǒng)計，得到項目準備階段的模糊關系矩陣：

對10 份調查問卷的整理，依據(jù)公式（3）對結果統(tǒng)計，得到項目準備階段模糊關系矩陣為：

對10 份調查問卷的整理，依據(jù)公式（3）對結果進行統(tǒng)計，得到項目階段模糊關系矩陣：

6）確定綜合權重

由式（12）和式（13）得到各指標的綜合權重，結果見表4。

表4 各指標熵權、模糊熵權和綜合權重表

指標的評價結果為：

綜合評價結果為：

依據(jù)最大隸屬原則，可知福州金茂府項目市場環(huán)境風險數(shù)值最大取值為0.096 28屬于低風險，企業(yè)因素風險數(shù)值最大取值為0.317 32 屬于較低風險，自身因素風險數(shù)值最大取值為0.356 89。項目的綜合風險取值為0.185 3屬于低風險。

根據(jù)上述計算結果可知，福州金茂府項目應用BIM 最大風險為BIM 自身的因素，其對應的最大風險項為模型更新頻率風險。金茂府項目應用BIM第二風險為企業(yè)因素，其對應的最大風險項為人員數(shù)量風險。該項目應用BIM最小風險為市場環(huán)境，其對應的是技術標準認識風險。

4 風險應對措施

4.1 BIM風險應對的含義

風險應對是指給項目風險提出處理的建議和方法。通過進一步分析、識別項目中存在的風險，綜合考慮項目風險發(fā)生的概率、風險可能帶來的損失，可以找出項目中可能發(fā)生的風險和危害，與公認的安全指標進行對比，確定出風險的等級，方便找出解決措施[14]。

4.2 風險應對建議

1）政府力度層面。政府積極推動企業(yè)對BIM技術的應用，制定相關政策對項目進行扶持，建設良好的建筑市場環(huán)境，讓BIM技術的推行規(guī)范化和標準化。政府對BIM 應用成功的工程項目進行獎勵并將其作為示范性項目案例，讓企業(yè)看到BIM使用的效益，引導更多的企業(yè)使用BIM。

2）企業(yè)管理層面。研究分析BIM 技術應用成功的工程案例，聘用BIM 技術顧問，開設企業(yè)員工的BIM 培訓課，培養(yǎng)更多的技術人才。此外，建設企業(yè)應加大與有關科研機構或擁有BIM 技術的企業(yè)的合作，不斷改善BIM應用的管理模式。

3）技術人員層面。技術人員是BIM 技術應用的主體，在整個建筑行業(yè)領域占據(jù)十分重要的位置。在應用BIM項目建設過程中，技術人員要基于BIM 模型開展工作，在使用過程中積極面對遇到的難題，克服困難，為BIM技術應用和軟件積累經驗，以滿足企業(yè)在項目中應用BIM的需求。

5 結論

工程項目能夠順利應用BIM 技術的關鍵是項目團隊對BIM 技術的管理水平，最重要的是對BIM技術風險的管理。本文主要研究了工程項目應用BIM 技術帶來的風險問題，從識別出BIM 技術帶來的風險，分析風險，建立風險評價模型，分析BIM應用風險的權重。針對風險提出了相應的應對措施。從企業(yè)BIM技術應用的調查情況看，福州市大部分的建筑企業(yè)都處于BIM 技術應用的初級階段。通過分析福州金茂府的BIM應用案例，可知福州金茂府項目在BIM 技術應用過程中最大風險指標是BIM 自身因素，其次是企業(yè)因素和市場環(huán)境。福州市建筑企業(yè)對于BIM 技術的研究還有很長的路要走，不論是福州的市場環(huán)境、建筑企業(yè)以及BIM自身因素都還有很大的成長空間。縱觀未來，BIM技術一定是項目的標配，很多的項目都會應用BIM技術。