基于BIM的建設工程項目知識管理研究

李彥，侯郁，陳曉民，朱強，王霄燕

（1.山東電力經濟技術研究院，濟南250001；2.中國電力財務有限公司，濟南 250001；3.將軍煙草集團有限公司，濟南 250100；4.山東智源電力設計咨詢有限公司，濟南 250021；5.山東送變電工程公司，濟南 250022）

基于BIM的建設工程項目知識管理研究

李彥1，侯郁2，陳曉民3，朱強4，王霄燕5

（1.山東電力經濟技術研究院，濟南250001；2.中國電力財務有限公司，濟南 250001；3.將軍煙草集團有限公司，濟南 250100；4.山東智源電力設計咨詢有限公司，濟南 250021；5.山東送變電工程公司，濟南 250022）

簡要闡述了知識管理與BIM技術的基本概念，旨在發一個捕獲項目管理過程中的信息和知識的集成系統，來支持項目建造過程中的知識管理工作。通過BIM技術以及嵌入了知識管理原理的案例推理系統的結合，實現了從“建筑信息模型”向“建筑知識模型”的完美轉變，為建設工程項目的知識管理提供借鑒與參考。

BIM；建筑知識模型；知識管理

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.053

1 引言

建設項目全生命周期將會產生大量的知識資源。這些知識資源可以被重復利用并在項目參與方之間共享，以改善建設過程，并減少解決問題的時間和成本，避免類似錯誤的發生。較多建筑企業通過建立經驗教訓和最佳實踐方案數據庫、進行項目竣工訪談以及其他各種非正式的技術來對這些知識進行管理。傳統模式下沒有應用BIM技術，項目全生命周期中產生的大量信息都是以各種各樣的形式進行儲存，并且呈現出支離破碎的狀態。如何系統地采用知識重復利用來提高項目管理效率一直是理論研究和實踐探索的熱點。BIM技術強大的信息集成作用，使得它本身就可以被看作是1個龐大的信息管理數據庫，它可以進行信息的收集、存儲、管理和應用。而這些工程項目所產生的信息正是項目建設過程中所產生的寶貴知識，例如工程模型、材料設備采購記錄、合同文件、施工技術文檔、施工日志等，對這些知識進行有效的管理和利用，實現知識的價值，正是知識管理的工作內容。

目前，國外已經有很多研究人員開始對BIM的知識管理功能進行研究，如IbrahimMotawa利用BIM技術的優勢并結合CBR原理建立了1個復雜的信息系統，通過該系統為項目的實施提供所需的各種信息。VladimirNyvlt探討了如何利用BIM技術實現項目全生命周期的最佳知識共享。本文借鑒IbrahimMotawa提出的方法構建了1個基于BIM技術的知識管理系統用于建設項目管理，以期改進傳統的項目管理工作。

2 相關概念簡介

2.1 知識管理

知識管理的概念早在20世紀90年代就已經提出。目前，對知識管理較廣泛的認可是YogeshMathotra下的定義，他指出，知識管理是當企業面對日益增長的非連續性的環境變化時，針對組織的適應性、組織的生存和競爭能力等重要方面所采取的1種應對措施。

知識管理的基礎是實現信息的集成，它的實施需要信息化技術的支持，當前，知識管理中存在的主要問題是信息化水平不高。國外建筑企業在管理信息化建設方面，利用現代信息技術進行項目管理已經比較成熟。現階段，BIM技術的應用已經越來越成熟，BIM技術的發展無疑為知識管理的實現奠定了基礎。

2.2 建筑信息模型

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）是近年來出現的1種全新的建筑設計、施工、管理的方法，用于信息的收集、存儲、應用和管理，它將規劃、設計、建造、運營各階段的數據信息全部集成于3D模型之中，為項目全生命周期中項目管理人員提供精確完整的數據資料，輔助進行決策，提高決策的效率與正確性。BIM具有可視化、參數化、集成化以及過程化的特點。因此，可以將BIM的參數化模型作為1個有效的知識存儲工具，并結合案例推理原理實現知識獲取，最終實現知識管理。對于建筑企業來說，建立1個自有的知識庫，可以優化管理工作，提高企業的核心競爭力。通過將嵌入了知識管理原理的案例推理系統和嵌入了信息集成原理的BIM系統進行合并，實現了從“建筑信息模型”向“建筑知識模型”的巨大轉變。

3 基于BIM的知識管理模型

3.1 項目管理知識分類標準

構建該系統的目的是利用BIM技術和基于案例推理的知識捕獲技術來為項目管理人員提供1個檢索本項目或類似項目的信息和知識的平臺。該平臺的建立首先要建立1個對項目管理任務及所產生的信息進行分類的統一標準，該標準為數據的分類存儲做了統一的規定。其次，該模型是將BIM技術和案例推理技術結合到1個網絡共享平臺上，因此由3大模塊構成，分別是BIM模塊、案例推理模塊和網絡共享模塊。

在構建知識模型之前，必須先確定1個統一的知識分類標準，該標準有助于促進信息傳遞和知識的共享。收集的知識應該以1種常見的方式進行歸類，這樣有助于用戶更方便地進行知識檢索遙項目管理知識分類標準如圖1所示遙

圖1 知識分類標準

對每一個知識案例都將按照圖1所示的分類標準進行信息收集以及知識檢索遙每一個案例都是建立在BIM模型的基礎之上，可以直接從模型中提取圖紙堯構件信息堯成本資料堯工程量堯材料及進度計劃等信息，并且該模型還關聯了與本工程相關的所有技術堯管理和文檔資料遙其中，技術部分按分部分項工程進行劃分，每一個項目均包含了技術操作流程堯注意事項和常見問題及解決方案等內容遙管理部分包括了該項目的組織結構堯職能分工堯工作流程等內容遙文檔部分包括了合同文件堯法律法規文件堯招投標文件以及相關施工文件，并且還能關聯到從模型中提取的所有文檔資料遙

3.2 知識模型系統架構

知識模型系統模塊如圖2所示，其目的是為了收集項目管理信息與知識，并最終達到知識重復利用。在3大模塊中，BIM模塊主要完成模型建立、關聯數據存儲等任務；案例推理模塊完成匹配案例檢索及新案例篩選添加的任務；而基于網絡共享的模塊是將BIM模塊和案例推理模塊整合到1個統一界面上，作為用戶輸入檢索信息及輸出檢索結果的界面，為所有用戶提供1個共同使用該系統的平臺[7]。

圖2 知識模型系統模塊劃分

BIM模塊和案例推理模塊的具體操作流程如下：

1）BIM模塊

高昂的項目前期投入往往是決定是否使用BIM技術的關鍵性，有效的使用基于BIM技術構建的全生命周期建筑知識模型是提高BIM技術應用價值的1個重要途徑。建筑知識模型中最基礎也是最重要的部分就是BIM模塊，它充分利用了BIM技術的信息集成功能。從BIM模型建立起，就為知識資源的共享和應用提供了可靠的決策基礎，并貫穿在項目的全生命周期中。

如何從海量的信息資源中獲取所需要的知識資源是我們所關注的問題。構建的知識模型，除了BIM模型本身具有的建筑信息資源之外，還擴充了許多其他資源，并將其與對應的BIM模型進行關聯。這樣在案例檢索過程中，只要找到某1個類似案例的BIM模型，就可以同時得到與該模型相關的所有項目管理的資料，這些資料都將按照圖1所示的分類標準進行歸類存儲，以便于進行檢索。

對于1個新建項目而言，尋找已建類似項目借鑒其管理經驗，可以大大提高決策的正確性，避免類似錯誤的發生，并為多方案決策提供依據。通過BIM模塊能夠實現對知識的分類存儲以及為案例庫更新知識，如圖3所示。

圖3 BIM模塊

2）案例推理模塊

目前，已經有很多方法用于建筑企業的知識管理工作，例如建立專家系統、案例推理系統、人工神經網絡等。在建設工程項目中，通過運用這些技術來指導具體的實施過程，例如施工進度計劃的安排、施工技術可行性評估以及成本估算等。因為項目管理過程中的知識種類繁多、數量巨大，很難以某種特定的形式來表達這些知識，因此，選用案例推理系統來完成項目管理過程中的知識檢索，并借助BIM技術的優勢，為其提供豐富的知識案例庫。對于知識的存儲，只要按照相應的分類標準，數據格式按照統一的IFC標準，就可以滿足要求。雖然案例庫中的案例數量越多越好，但是我們并不要求在一開始就需要大量的案例數據，而是在模型的使用過程中不斷地去豐富案例庫，這正是案例推理系統的優勢所在。

案例推理是在同領域內通過類比找到解決問題的范例，基于案例的推理是對求解現實問題過程的1個合理描述，也是解決現實問題的基本方法之一。同時，案例推理也是1個可以不斷增值、持續學習的方法，每一次新的實踐方法都會被存儲下來，為今后遇到同樣的問題提供解決方法。典型的案例推理系統操作步驟如下：

（1）確定當前的問題；

（2）在案例庫中搜索與該問題類似的案例；

圖4 案例推理模塊

（3）檢索出最相似的案例用來解決當前問題；

（4）評估解決方案；

（5）利用實踐中學到的新知識更新系統。

這種案例推理方式被運用到項目知識管理中，如圖4所示。

案例推理模塊的重要組成部分：

（1）案例匹配。針對1個新的建設項目，可能需要通過建筑知識模型系統來搜索與該項目類似的已完成工程項目來指導項目管理工作，或者在施工過程中面對某些問題時，在該系統中搜索類似問題的解決方案。那么如何實現類似案例及問題的匹配是案例推理模塊需要解決的1個重要問題。由于每一個案例的所有信息都被包含在BIM模塊中，并且該模塊中的所有信息都與1個BIM模型相關聯,因此,需要對每一個模型都定義相關屬性，如表1所示。

表1 項目管理案例的屬性

在檢索過程中只要輸入相應的項目屬性，就可以匹配到類似案例。同時，對每一個案例中的每一個分類都設定相應的關鍵詞檢索，例如輸入關鍵詞“合同”，就可以搜索目標案例下所有與合同相關的信息和知識，實現雙檢索模式，不僅通過案例屬性檢索到類似案例，還能通過分類關鍵詞檢索到所需要查找的具體問題，從而大大提高了檢索效率。

（2）知識案例庫。有效的案例推理系統必須要有1個擁有大量案例數據的數據庫作為支撐，才能有效地為新案例提供檢索功能。以BIM技術作為知識案例庫的保障，將每一個BIM模型以及其所具備的信息資源作為1個案例單元存儲到知識系統中。并且，該BIM模型所攜帶的所有信息資源都是按照一定的分類標準進行分類儲存，有助于按照分類關鍵詞進行快速檢索。

3.3 基于BIM的知識管理模型的運用

如果1個建筑企業使用該系統作為知識管理工具，每一個新的項目在開始實施時就需要被增加到該系統之中，并在項目建造過程中不斷完善信息，同時也從該系統中獲取所需要的知識，即系統知識的應用和更新是同步進行的。在運用這個知識管理模型的過程中，只需要按照輸入項目屬性信息以及關鍵詞就可以得到所有類似項目的信息，例如要對1個建筑面積為6000m2的10層框架剪力墻結構辦公樓進行成本估算，只需要在屬性欄中輸入“住宅”、“框剪結構”、“6000”、“10”，并在關鍵詞中輸入“成本”，就可以搜索到所有類似項目的信息列表。如果案例庫中不存在所有信息完全相符的案例，那么只有部分屬性相同或關鍵詞相近的案例也能夠被搜索出來。

4 結語

知識管理在建筑企業中的作用非常大，要想提高知識管理水平，應正確認識當前的知識管理現狀，加強知識管理工作。BIM技術是建筑業信息化發展的趨勢，BIM向知識集成管理的升華必將是建筑業未來的1個新的發展目標，我們應充分利用BIM技術信息集成的根本價值促進建設工程項目知識管理實施。

【1】AbhijeetDeshpande.AFrameworkforaBIMbasedKnowledge ManagementSystem[J].ProcediaEngineering,2014（85）:113-122.

【2】季征宇.曲徑通幽處：BIM中的知識管理.http://www.chinabim. com/school/guandian/2011-07-03/2360.html.

【3】IbrahimMotawa.MetadataandtheirimpactonprocessesinBuilding Information Modeling[J].AutomationinConstruction,2013（29）: 173-182.

【4】VladimirNyvlt.AknowledgebasedBIMsystemforbuilding maintenance[J].Journalofsistermsintegration,2014（2）:18-27.

【5】王叢瑩，劉晴，王建平.建筑企業知識管理影響因素分析[J].工程管理學報,2010,24（1）:96-101.

【6】張國宗.大型建設項目管理知識集成[J].技術經濟與管理研究, 2010（1）:92-96.

【7】張俊.基于云技術的BIM應用現狀與發展趨勢[J].建筑經濟,2015, 36（7）:27-30.

【8】蔣天穎.基于BP神經網絡的工程項目知識管理風險預警研究[J].情報雜志,2009,28（12）:48-51.

【9】張建平.基于IFC標準和工程信息模型的建筑施工4D管理系統[J].工程力學,2005,22（增刊）:220-227.

【10】陳雪嬌.基于案例推理的可用性評估引導系統的研究與實現[D].北京：北京郵電大學,2010.

Study of Project Knowledge Management Based on BIM

LI Yan1,HOU Yu2,CHEN Xiao-min3,ZHU Qiang4,WANG Xiao-yan5
（1.ShandongElectricPowerEconomicandTechnologicalResearchInstitute,Jinan 250001,China;2.ChinaEnergyPowerFinancialCo.Ltd., Jinan 250001,China;3.GeneralTobaccoGroup,LC,Jinan 250100,China;4.ShandongZhiyuanElectricPowerDesignConsultingCo.Ltd., Jinan 250021,China;5.ShandongElectricPowerEngineeringCo.Ltd.,Jinan 250022,China）

ThisarticlebrieflydescribesthebasicconceptsofknowledgemanagementandBIMtechnology,itaimstodevelopaintegrated system to capture the information and knowledgein a project management process,to support the knowledge management work during the projectconstruction.BycombiningBIMtechnologyandcase-basedreasoningsystemthatembeddedknowledgemanagementprinciples.By combiningBIMtechnologyandembeddedknowledgemanagementprinciplesofcase-basedreasoningsystem,realizingtheperfecttransition fromthe野BuildingInformationModel冶to野knowledgemodelbuilding冶,providingreferencefortheknowledgemanagementofconstruction project.

buildinginformationmodeling;buildingknowledgemodeling;knowledgemanagement

TU712

A

1007-9467（2016）06-0183-04

2016-02-17

李彥（1985～），女，山東煙臺人，經濟師，從事電網工程造價管理研究，（電子信箱）410429474@qq.com。