劉 榮 自

(揚州職業(yè)大學, 江蘇 揚州 225009)

BIM通過三維方式描述建筑構(gòu)件的屬性并加載于三維立體模型中,其信息通過協(xié)同工作自由轉(zhuǎn)換于不同體系之間,實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享。BIM 三維模型不僅包含建筑物幾何信息,還包含其他諸如材料的類別、造價、采購等信息,這一信息模型可以自由傳遞于建設(shè)項目全生命周期,且可以保證各個階段信息完整無誤差傳遞。BIM技術(shù)應用與推廣的速度,影響甚至制約著建筑信息化的推進。我國BIM技術(shù)的應用起步于2000年,主要應用于設(shè)計，自2006年開始處于上升階段,實現(xiàn)了施工階段人力、材料、設(shè)備、成本和場地布置的4D動態(tài)管理。2011年起B(yǎng)IM技術(shù)得到快速發(fā)展,開辟了垂直運輸組織管理、大型構(gòu)件預拼接等多個應用領(lǐng)域。本文根據(jù)近年來學者的研究[1-5],結(jié)合問卷調(diào)研數(shù)據(jù),用主成分分析法探討了BIM技術(shù)應用與推廣的影響因素，并提出相應的對策。

1 主成分分析法

主成分分析是將原來指標重新組合成新的互相無關(guān)的幾個綜合指標來代替原來指標,同時根據(jù)實際需要從中取幾個較少的綜合指標盡可能多地反映原來指標的信息。主成分分析計算步驟如下。

1.1 計算相關(guān)系數(shù)矩陣

(1)

用rij(i,j=1,2,…,p)作為原來變量xi與xj的相關(guān)系數(shù),其計算公式為:

(2)

因為R是實對稱矩陣,rij=rji,所以只需計算其上三角元素或下三角元素即可。

1.2 計算特征值與特征向量

首先解特征方程|λI-R|=0,求出特征值λi(i=1,2,…,p),并使其按大小順序排列,即λ1≥λ2≥…≥λp≥0;然后分別求出對應于λi的特征向量ei(i=1,2,…,p)。

1.3 計算主成分貢獻率及累計貢獻率

一般取累計貢獻率達85%～95%的特征值λ1,λ2,…λm,對應的第一,二,…,第m(m≤p)個主成分。

1.4 計算主成分載荷

(3)

由此進一步計算主成分得分:

(4)

2 BIM技術(shù)應用與推廣的影響因素

根據(jù)與本文主題的相關(guān)性,結(jié)合參考文獻的研究與相關(guān)的調(diào)研[6-9],對BIM技術(shù)應用與推廣的影響因素進行二級子目劃分,按照普遍認同度,結(jié)合各方的打分,進行量化分析,得到因素指標得分，見表1。

由表1可知，(1)認知因素在BIM技術(shù)的應用與推廣過程中起著舉足輕重的作用,因為BIM的應用目前還處于轉(zhuǎn)型階段,對建筑信息模型的應用各種困難使得建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力不足,同時工程技術(shù)人員的心理和思維方式對建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的阻力也比較突出;(2)從西方國家發(fā)展起來的BIM給我國現(xiàn)有的建筑業(yè)帶來巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),在其本土化的進化過程中，技術(shù)影響因素，比如開放性電子信息交換平臺、配套軟件信息等的成熟度對BIM技術(shù)的應用與推廣起著重要的作用;(3)作為企業(yè)決策者,應該加大對 BIM 技術(shù)的推廣支持,有助于企業(yè)良好的長遠發(fā)展,因此，要考慮好企業(yè)因素;(4)BIM作為新生事物,它的到來和成長必然要伴隨相應法律要素的配套到位,因此，要考慮法律因素;(5)BIM 技術(shù)的推廣將會大大降低施工單位和業(yè)主的各種成本,并且提高整體效率,但同時帶來設(shè)計、BIM軟件購買和升級、專家聘用和咨詢等費用的提高,因此，BIM技術(shù)的應用與推廣要考慮好經(jīng)濟因素;(6)BIM 管理方面的挑戰(zhàn)非常明顯,比如到目前為止,尚無明確的共識來確保如何完整實現(xiàn)或確實有效的使用BIM,因此，要考慮管理因素;(7)國內(nèi)外影響B(tài)IM 應用和發(fā)展的大環(huán)境也很重要,BIM在國外的應用和發(fā)展時間較久,有一定的積累和沉淀,而國內(nèi)BIM應用的大環(huán)境不夠成熟,因此，要考慮環(huán)境因素對BIM技術(shù)的使用和推廣的影響;(8)目前BIM技術(shù)各參與方還不習慣相互配合、共同工作,組織內(nèi)部缺乏采用BIM技術(shù)所期望的目標規(guī)劃。因此，要考慮組織因素;(9)我國對BIM技術(shù)的政策激勵相比于發(fā)達國家還遠遠不夠,因此，要考慮政策因素;(10)參照國際上使用 BIM 技術(shù)的經(jīng)驗，BIM技術(shù)的應用與推廣應該考慮風險因素;(11)整個行業(yè)對 BIM 技術(shù)的認識不足,對BIM 技術(shù)“觀望”氛圍濃厚,投入的人力財力明顯與需求不匹配,因此，行業(yè)因素應該被考慮;(12)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展依賴于市場的需求,而市場對新生事物的肯定必然也會加大其需求度,而BIM正處于這個發(fā)展階段,因此，要考慮市場的重要原因。

表1 影響B(tài)IM技術(shù)應用與推廣的因素及指標得分

3 影響因素的主成分分析

在BIM技術(shù)應用和推廣的影響因素中,由于指標較多且指標間有一定的相關(guān)性,增加了分析問題的復雜性。因此，選用主成分分析法對其進行分析。

3.1 統(tǒng)一趨勢化

首先提取樣本數(shù)據(jù),按照因素順序,分別是4×5,4×5,3×5,3×5,3×5,4×5,3×5,2×5,3×5,3×5,3×5,2×5矩陣,例如，技術(shù)因素的因子矩陣是:

利用MATLAB軟件進行編程,對矩陣中的因素因子進行去量綱化,得到相關(guān)矩陣:x=corrcoef(a),在MATLAB中編程實現(xiàn)其分析。

3.2 確定特征值與特征向量

利用MATLAB軟件計算特征值與特征向量:

[v,d]=eig(x)

得到特征值:

a=[2.625,1.892,3.034,1.347,4.094,1.075,2.481,5.575,0.062,0.054,0.071,0.691,0.813,0.737,0.212,0.213,0.183,0.781,0.145,0.919,0.783,0.401,0.191,0.192,0.344,0.319,0.086,0.086,0.086,0.586,0.243,0.292,0.152,1.001,3.624,0.011,0.010]。

3.3 確定主成分

對特征值數(shù)值進行標準化,計算出主成分標準化的數(shù)值,計算方法為:

y=zscore(a)×v1

其中zscore(a)是將矩陣a進行標準化的MATLAB表達,得到：

y=[0.074,0.053,0.086,0.038,0.116,0.030,0.070,0.157,0.002,0.002,0.002,0.020,0.023,0.021,0.006,0.006,0.005,0.022,0.004,0.026,0.022,0.011,0.005,0.005,0.010,0.010,0.002,0.002,0.002,0.017,0.007,0.008,0.004,0.028,0.102,0.003,0.003]。

然后對標準化得到的主成分進行排序，得出主因素及比重為:認知因素(37.3%)，技術(shù)因素(25.1%)，企業(yè)因素(13%)，法律因素(6.4%)。

影響B(tài)IM應用與推廣的子因素,按照所占比重由大到小依次為:BIM軟件的認知度低，對 BIM的重視程度不夠，企業(yè)BIM應用經(jīng)驗不足，BIM軟件應用經(jīng)驗不足，缺乏基于BIM的開放性電子信息交換平臺，BIM效益的認知度低，BIM配套軟件不成熟，BIM軟件本土化程度低，從業(yè)人員對工作流程的認知度低，BIM人才比較缺乏，BIM的支持政策缺乏，缺乏能夠保護BIM相關(guān)的法律條款。

在BIM技術(shù)的應用與推廣影響因素的相關(guān)性分析中,對文中相關(guān)的因素按照得分從大到小的順序,得出綜合因子,在條件允許的情況下盡量減少了分析中的誤差出現(xiàn)的可能。

4 應用與推廣建議

通過主成分分析法分析出的影響B(tài)IM應用與推廣的主因素,提出相應的應對方法,可以更好地應對BIM技術(shù)在應用和發(fā)展過程中遇到困難,為BIM技術(shù)在我國推廣創(chuàng)造良好的條件,實現(xiàn)我國建筑產(chǎn)業(yè)的信息化。

4.1 加強BIM認知

社會層面,政府需要加大宣傳力度,普及BIM在工程各個階段的使用;企業(yè)層面,要加大企業(yè)所有人員的BIM認知,領(lǐng)導者首先要完全接受BIM,再由上而下普及;教育層面,讓BIM在相關(guān)領(lǐng)域科研人員中普及,與國外科研人員BIM認知程度接軌。

4.2 完善BIM技術(shù)

BIM作為一個先進的技術(shù),必須要學習好、完善好這個技術(shù)。比如,完善基于BIM的開放性電子信息交換平臺，完善并開發(fā)BIM配套軟件。逐步實現(xiàn)BIM軟件本土化,如相關(guān)BIM技術(shù)人員應積極構(gòu)建具有中國特色的BIM材料族數(shù)據(jù)庫。

4.3 提高企業(yè)對BIM的重視度

從企業(yè)的角度來看，要對BIM技術(shù)不斷提高認識,積累經(jīng)驗,逐步建立健全BIM應用企業(yè)數(shù)據(jù)庫,包含企業(yè)族數(shù)據(jù)信息和企業(yè)BIM應用優(yōu)秀案例等。

4.4 制定BIM相關(guān)法律條款

相關(guān)部門應該制定BIM相關(guān)的法律條款,既要保護BIM技術(shù),也要保護BIM技術(shù)相關(guān)的執(zhí)行者。政府應制定BIM相關(guān)標準,推動BIM技術(shù)的發(fā)展。具體為，結(jié)合我國建筑業(yè)本土實際現(xiàn)狀,分階段分批次制定建設(shè)數(shù)據(jù)標準,提高建筑業(yè)信息化水平,制定適合我國國情的信息化標準規(guī)范體系,制定相關(guān)信息安全的管理制度。

BIM技術(shù)在應用與推廣中存在著諸多影響因素,只要發(fā)揮有利因素,抑制不利因素,提高認知度,掌握核心技術(shù),抓住重點,有的放矢,必然會對BIM技術(shù)的應用和推廣起到巨大的推進作用。