BIM 的行業擴散特征及企業應用策略分析

李 恒 曹冬平， 王廣斌

(1.香港理工大學建筑及房地產學系，香港;2.同濟大學經濟與管理學院，上海200092)

1 引言

長期以來，建筑業常被與制造業等其他行業進行比較，并飽受生產效率低下、質量能耗問題凸出等各類指責。上述績效問題一方面與設計施工活動的一次性、項目參與主體的多元性、建設生產活動的現場性等建筑業行業特性密切相關，另一方面則可在較大程度上歸因于建筑業內相對保守的文化、以及對于新興技術及先進生產方式的緩慢采納速度。從20世紀初開始，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)越來越受到學術界及實踐界的關注，并被越來越廣泛認為是對集成設計施工流程、進而有效解決建筑業各類績效問題的重要方式[1];而從全球范圍來看，亦有美國、芬蘭、英國、韓國、新加坡等越來越多國家開始從政府層面采取各種措施促進 BIM 在行業內的應用[2，3]。

盡管面臨很高的行業期望，當前BIM的有效應用仍存在軟件兼容性較差、專業人才匱乏、項目各參與方協作意愿不明顯、設計施工流程調整困難等諸多障礙[4，5]。由于上述各類障礙的存在，目前BIM在全球范圍內的整體發展仍處于較低水平，許多企業及項目目前仍未涉及BIM應用活動，即使對于那些順應行業潮流已經開展了BIM應用的企業和項目，仍有很大比例并未從BIM應用活動中獲得相應的投資回報[6，7]。基于上述背景，本文擬結合BIM的內在屬性及其在國內外的具體應用情況，對BIM在建筑業內的擴散特征進行分析，并初步探討建筑業企業的相應BIM應用策略，以為BIM價值在建筑業內的更好實現提供理論依據及現實指導。

2 BIM的潛在價值及應用特征

Teicholz對美國建筑業生產效率變動情況的分析表明[8]，在1964-1999年期間，美國建筑業的勞動生產率整體呈下降趨勢，年均下降率為0.48%，而同期其他非農行業的勞動生產率則保持穩步增長，年均增長率達1.71%。對1985-2012年我國建筑業生產效率變動情況的分析亦表明，在扣除價格變動因素后，雖然按增加值計算的建筑業勞動生產率呈持續增長趨勢(年均增長率為6.19%)，但與其他非農行業勞動生產率(按增加值計算，并按1985年的不變價格進行折算)的變動情況相比，其增長趨勢并不明顯，且其與其他行業的差距呈逐步擴大趨勢(見圖1)。

圖1 1985-2012年我國建筑業及其他非農行業勞動生產率的變動情況

導致上述行業差距的原因較多，但信息孤島所導致的大量工程返工、以及建設生產過程對勞動密集型現場生產活動的依賴無疑是其中的重要因素。通過對建筑產品、組織、過程等信息進行參數化及集成化的表達及管理，BIM可有效解決建設項目生產過程及組織的信息割裂問題、促進建筑業工業化生產水平進而顯著提高行業生產效率[1]。此外，基于其可視化表達及參數化分析能力，BIM還可幫助設計方、施工方及業主方更為直觀地分析、比較各類設計施工方案，更為快捷有效地進行建筑能耗及項目成本、進度、安全的相關分析及控制，從而保證建設項目生產過程的增值及最終建筑產品的高效運營。

然而，BIM的應用價值遠非通過簡單的軟件更換即可實現。作為一種系統性創新，BIM的有效應用不僅意味著單個項目參與方內建模分析軟件的更換及設計施工活動方式的調整，也會在較大程度上改變建設項目各參與方之間的工作依賴關系以及建設項目的整體設計施工流程。為突出BIM應用對建筑行業生產方式的系統性影響，部分學者及行業機構甚至拓寬了BIM的涵義，Autodesk公司在《BIM白皮書》中指出，BIM不僅意味著一種技術的應用，更代表了一種全新生產范式的實施，其應用是對傳統生產范式的顛覆;Eastman等在著作《BIM手冊》中亦闡明[1]，BIM不能被簡單地理解為一種工具，它更體現為建筑業的廣泛性變革活動，這種變革既包括工具的變革，也包括生產過程及組織的變革，BIM的有效應用需要重新審視建設項目的設計施工流程設計及各參與方的責權利配置問題。

3 BIM在國內外建筑業的擴散特征

BIM的相關思想及基本原型在20世紀70年代中期便已產生，作為最早商業化BIM軟件的Archi-CAD 3.0則產生于1987年，但普遍認為，BIM在建筑業內的快速發展始于21世紀初，相比上一代類似技術Two-Dimensional Computer-Aided Design(2D CAD)，BIM在全球范圍內的擴散要更為緩慢。但從我國建筑業工程設計技術的應用歷程看(見圖2)，2D CAD在行業內的擴散也同樣經歷了初期較為緩慢的發展過程。但自從20世紀90年代初期國家發出2000年“甩掉圖板”的號召并將引進工作站作為勘察設計行業的資質評定條件后，其在行業內的應用開始快速發展，并在2000年左右基本取代了手工繪圖方式。

圖2 我國建筑業2D CAD及BIM的技術擴散曲線

而從部分發達國家的BIM發展歷程看，其BIM應用亦具有較為明顯的初期發展緩慢、但在政府進行相關政策導向后呈現快速發展的特征。以美國為例，事實上其整體BIM應用要相對晚于芬蘭、挪威等北歐國家，在2005年以前，BIM在美國建筑工程行業的應用還非常少見[9]。從2006年開始，作為美國聯邦政府設施運營管理機構的聯邦總務局(General Services Administratio，GSA)提出了在新建公共項目中進行BIM相關應用的最低要求;而從2009年開始，威斯康辛州和德克薩斯州的州政府亦開始強制要求在州屬公共項目中采用BIM技術。受上述政府機構BIM政策的推動，美國建筑業的BIM應用開始迅速發展，美國McGraw-Hill Construction的年度SmartMarket報告顯示，2007年被調查行業人員中BIM應用者的比例為28%，而在2012年，這一比例迅速提高為71%(如圖3所示)。而在英國，內閣辦公室于2011年5月發布了《政府建設戰略(Government Construction Strategy)》，明確計劃政府項目在2016年實現全面協同BIM應用(即所有項目及物業的相關信息、文件及數據實現電子化)的最低要求，并成立了專門的BIM任務小組(BIM Task Group)，以保障相關計劃的有效實施。而伴隨著上述政策的施行，英國建筑業的BIM應用亦開始步入快速發展階段，根據英國 National Building Specification(NBS)的年度調查報告，2012年行業人員中BIM應用者的比例(39%)較之2010年(13%)增長了兩倍[10]。

圖3 BIM在國外發達國家建筑業的擴散情況

建筑業BIM擴散的另一特征在于行業人員BIM應用動機及效果的差異性。早期的BIM應用多由設計企業(尤其是建筑師)所主導[12]，主要用于建筑設計方案的可視化;而受自身進行碰撞檢查及施工進度模擬等需求的驅動，施工企業隨后在BIM應用方面亦發展迅速，McGraw-Hill Construction 2012年對美國BIM應用情況的調查顯示，施工人員中應用BIM的比例已經超過了設計人員的相應比例。但目前行業人員的BIM應用并非完全由績效驅動，許多企業的BIM應用并未取得預期的效果。根據McGraw-Hill Construction的BIM應用年度調查報告，2012年韓國僅有59%的BIM應用者認為其BIM投資回報率為正，而同期美國的這一比例為62%，較之2009年(63%)并未有增加。

4 我國建筑業企業的BIM應用策略

BIM在國外建筑業的擴散歷程及BIM應用效果的差異性對我國建筑業企業的BIM應用具有重要啟示。根據邁克爾.波特的競爭優勢理論[13]，企業的競爭優勢主要存在兩種形式:成本領先與差異化。面對我國建筑業設計施工服務市場非常微薄的利潤空間，以及行業聲譽及技術能力在項目競標及工程生產服務過程中的重要作用，成本領先戰略及差異化競爭戰略對建筑業企業的生存及可持續發展均具有重要意義。針對BIM這一代表行業發展趨勢但兼具高投入及投資回報周期長的系統性創新技術，設計及施工企業需要綜合平衡成本領先戰略及差異化戰略的實施。隨著工程建設環境的日益復雜及工程設計施工需求的日益多樣化，建筑業企業的BIM應用早應遠非“該不該用”的決策問題，因為盡管BIM應用意味著早期大量的軟件購買、硬件配置、人才培訓費用，但若不盡早實施BIM，從長期看企業無疑會被置于“被差異化”的劣勢地位，并最終喪失成本優勢。如同20世紀初其他行業企業進行企業資源計劃(Enterprise Resource Plan，ERP)應用的歷程，日益高漲的行業應用熱潮所伴隨的亦常常是高居不下的ERP失敗率，但面對行業競爭的日趨激烈及信息技術的日新月異，企業所面臨的課題唯有如何結合自身特色更好更快地應用各類技術并從中獲取價值，而非在技術應用浪潮中猶豫不前。

然而，許多企業在新興信息技術的應用過程中常常具有明顯的“無意識性(Mindlessness)”[14]。這些企業或者受影響于咨詢機構及軟件開發商的建議、或者跟從于競爭對手及合作伙伴的技術應用風潮較為盲目地進行新興技術的應用，認為新興技術的應用可以自動解決企業生產經營過程中的各類問題進而帶來更高的企業績效，而較少結合企業自身特色對技術價值進行評估并明確自身的應用目標及應用方案，導致其技術應用效果并不明顯。與之相反，“有意識化的(Mindful)”技術應用行為往往具有以下特征[14]:在明確技術可能價值的同時亦清晰知曉技術的潛在應用風險、結合環境的復雜性對相關技術具有全面性而非單一性的解讀、對技術與組織融合過程中的各類細節具有敏感性、能適時調整技術應用的具體目標及方案、不盲從于科層權威而注重持續學習及知識培養。結合BIM技術的相關應用特征及我國設計施工企業的現實情況，本文繪制了我國建筑業企業BIM應用框架的示意圖(見圖4)，并建議企業在BIM應用過程中注重以下應用策略:制定科學的多階段BIM應用目標、系統規劃BIM應用方案、有效集成企業商業流程及項目實施流程。

圖4 我國建筑業企業的BIM應用框架

(1)制定科學的多階段BIM應用目標。信息技術在企業內的采納及實施是一個較為動態、長期的過程，往往涉及啟動(Initiation)、采納(Adoption)、調適(Adaptation)、接受(Acceptance)、慣例化(Routinization)與融合(Infusion)等多個階段[15]。這種多階段性在BIM這一復雜性技術的應用過程中體現得要更為明顯，并導致其應用績效的實現也往往是一個較為長期的過程。為此，設計及施工企業需要結合環境變化及自身實際情況，明確在不同采納實施階段的BIM應用目標(包括企業及項目績效目標、人才培養目標、企業聲譽目標等)，綜合平衡好企業成本領先戰略及差異化競爭戰略的實施，避免盲目追求BIM應用的短期效益。

(2)系統規劃BIM應用方案。BIM應用遠非限于簡單的設計及施工管理軟件更換，其有效實施還與企業相關活動流程及組織結構的調整密切相關。結合企業及BIM應用特征，企業需要依據BIM應用目標系統規劃企業在BIM應用標準制定、BIM技術框架確定、BIM人才培養、BIM應用組織結構設計等方面的具體方案，以最大化實現BIM的應用價值。上述方案的制定及有效實施必須基于企業高層的大力支持。

(3)有效集成企業商業流程及項目實施流程。與其他行業企業相比，建筑業企業具有明顯“項目型”特征，其企業發展目標的有效實現在很大程度上取決于其集成企業商業流程及各類項目實施流程的能力。根據企業在不同階段的BIM應用目標，企業需要結合項目的類型、項目業主方特征、項目合作伙伴能力等特征確定不同項目的BIM應用戰略(如流程探索型戰略、人才培養型戰略及績效追求型戰略等)，建立集成化的項目BIM學習機制及多項目BIM資源調配機制。

5 結論

建筑業長期面臨生產效率低下等績效問題的困擾，在設計施工過程中進行BIM應用已成為集成建筑業生產流程進而解決其績效問題的重要途徑。盡管具有巨大的潛在應用價值，BIM并非能自動解決建筑行業及企業相關績效問題的魔術按鈕，其應用價值的發揮需要進行相應組織、流程的調整，并面臨技術、文化等多方面障礙。本文結合國內外BIM應用實踐及我國2D CAD技術的應用歷程，分析了BIM在建筑業內的擴散特征，并進一步分析了我國建筑業企業的BIM應用策略。面對建設項目設計施工過程中的信息割裂問題以及行業信息技術的迅速發展，我國建筑業企業的BIM應用早應不再是“該不該用”的決策問題，而是如何結合自身特色更好更快地應用BIM并從中獲取相應價值的技術實施問題。為此，企業需要平衡好成本領先戰略和差異化競爭戰略的實施，擺脫BIM應用過程中的“無意識性”特征，注重制定科學的多階段BIM應用目標、系統規劃BIM應用方案、并有效集成企業商業流程及項目實施流程。

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