建筑信息模型生態(tài)系統(tǒng)形成動因分析

楊英楠，張一丹，袁 琳

(浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州 310058)

1 研究背景

隨著中國經(jīng)濟發(fā)展步入新常態(tài)，粗放管理的中國建造面臨著迫切的轉(zhuǎn)型升級需要。實踐證明，信息化帶動工業(yè)化是改造和提升傳統(tǒng)建筑業(yè)的重要突破口，信息技術(shù)為建筑業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和工業(yè)化所需要的多重系統(tǒng)交互協(xié)同提供了平臺和可能，是促進新型建筑工業(yè)化的一個強有力的推手［1］。在建筑信息化發(fā)展過程中，建筑業(yè)經(jīng)歷了“甩圖板”工程，從傳統(tǒng)的手繪制圖發(fā)展為二維的計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD），全面提升了制圖效率。而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是繼此之后的第二次行業(yè)信息化革命，將二維的圖紙升級為三維的模型，并以三維模型為載體，集成工程的物理信息和過程信息。

BIM 的原始概念最早由Eastman［2］于1975 年提出，近年來在歐美等發(fā)達國家得到廣泛推廣應(yīng)用。根據(jù)美國建筑科學(xué)研究院（National Institute of Building Sciences，NIBS）［3］對BIM 的定義，BIM 是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。該模型中不僅有三維幾何形狀信息，還包括大量的非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格和進度等等，并通過開放性的數(shù)據(jù)標準實現(xiàn)項目相關(guān)方之間的信息共享，支持建筑工程全壽命周期管理，并面向建筑全生命周期實現(xiàn)信息共享和傳遞。美國作為最早啟動建筑信息化研究的國家之一，BIM 的研究與應(yīng)用一直走在世界前列。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，美國的建筑工程項目基本都應(yīng)用了BIM，從最初的僅在設(shè)計階段利用BIM 實現(xiàn)二維到三維圖紙的轉(zhuǎn)換，到建設(shè)工程項目全生命周期管理，BIM 的應(yīng)用點越加豐富。從學(xué)術(shù)層面的研究到行業(yè)標準的制定，BIM 在世界范圍內(nèi)受到工程界與學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，BIM 不再被簡單地理解為特定技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，而是建筑業(yè)的系統(tǒng)創(chuàng)新，影響著行業(yè)的各個方面。以近期中國大力提倡的裝配式建筑為例，其中涉及的設(shè)計、加工、采購、運輸和庫存等諸多環(huán)節(jié)在信息化和工業(yè)化時代將得到顛覆性改變。產(chǎn)品全建造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊化集成，形成了一種高度靈活、個性和數(shù)字化的產(chǎn)品建造模式與服務(wù)模式。在這種模式下，BIM 為建筑工程項目提供了一個連接各利益相關(guān)方進行信息交互的技術(shù)平臺。這意味著，BIM作為一項系統(tǒng)性創(chuàng)新，需要技術(shù)、流程、組織、文化等多方面的支持，這些不同方面的聯(lián)系構(gòu)建了一個BIM 生態(tài)系統(tǒng)。其中，BIM 相關(guān)產(chǎn)品、流程和各利益相關(guān)方等形成一個復(fù)雜的交互網(wǎng)絡(luò)、相互影響，由建筑行業(yè)內(nèi)部和外部因素所共同驅(qū)動。

生態(tài)系統(tǒng)理論為建筑業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和BIM 形成的價值創(chuàng)造體系提供了新的研究視角，開辟了建筑信息化實踐和學(xué)術(shù)研究的新局面，然而，目前的學(xué)術(shù)研究對于BIM 生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)及其如何形成、運行等問題尚未達成共識，這給理論指導(dǎo)實踐造成了一定的困擾。為彌補該領(lǐng)域的研究空白，本文結(jié)合商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)理論，分析了BIM 生態(tài)系統(tǒng)理論模型及其形成動因，并在此基礎(chǔ)上提出BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究框架。

2 文獻回顧

“生態(tài)系統(tǒng)”概念最初應(yīng)用于生物學(xué)，代表了生物群落及其地理環(huán)境相互作用的自然系統(tǒng)［4］。1993 年，美國經(jīng)濟學(xué)家詹姆斯·弗·穆爾（J.F.Moore）［5］將生態(tài)系統(tǒng)引入到社會科學(xué)領(lǐng)域，開始用于解釋企業(yè)及其外部環(huán)境相互作用的系統(tǒng)：該系統(tǒng)具有動態(tài)的、有目的的社會網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)圍繞系統(tǒng)中的創(chuàng)新點競爭合作，實現(xiàn)集體價值最大化［6］。由于生態(tài)系統(tǒng)理論幫助解釋了組織圍繞共同目標進行協(xié)作的方式和原因，這個概念在組織和創(chuàng)新文獻中受到越來越多的關(guān)注，但其主要應(yīng)用在高科技產(chǎn)業(yè)中，如制造業(yè)（電動汽車產(chǎn)業(yè)）、信息產(chǎn)業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)、IT 行業(yè)）等，這些產(chǎn)業(yè)往往具有較高的技術(shù)水平和復(fù)雜的社會網(wǎng)絡(luò)，強調(diào)創(chuàng)新和企業(yè)間的合作互補［7-8］。與新興技術(shù)行業(yè)或制造業(yè)相比，建筑業(yè)屬于低技術(shù)領(lǐng)域，具有基于項目的合作模式、組織結(jié)構(gòu)分散、高度專業(yè)化、利益相關(guān)方眾多、建筑產(chǎn)品壽命長等行業(yè)特點［9］，這些特點對建筑業(yè)管理范式的變革和技術(shù)創(chuàng)新的推進都構(gòu)成了嚴峻的挑戰(zhàn)［10］。另外，目前國內(nèi)外對BIM 的研究重點主要集中于技術(shù)本身，產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和標準、設(shè)施管理和協(xié)作等問題上［11］，而對于BIM 引起的行業(yè)范式、信息交流方式、價值創(chuàng)造方式改變的系統(tǒng)性理解仍然缺乏。

近年來，由于建筑工業(yè)化和信息化的推進，使得創(chuàng)新得到更多的關(guān)注，生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)理論和研究方法開始得到建筑業(yè)的關(guān)注，例如：Pulkka 等［7］通過多案例分析探討了建筑業(yè)的特殊性對生態(tài)系統(tǒng)理論適用性的影響，指出生態(tài)系統(tǒng)概念將建筑行業(yè)的創(chuàng)新與價值創(chuàng)造聯(lián)系起來，有助于理解建設(shè)項目中各個參與者之間的相互關(guān)系（共同進化）和技術(shù)創(chuàng)新；毛超等［12］在構(gòu)建建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，以北京、上海為例，采用Lotka-Volterra 模型分析了中國建筑工業(yè)化生態(tài)系統(tǒng)形成的各階段發(fā)展狀態(tài)。

國內(nèi)外學(xué)者也開始將生態(tài)系統(tǒng)理論應(yīng)用到BIM研究。其中：Singh［13］針對BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究提出了3 種分析方法：（1）BIM 生態(tài)系統(tǒng)回顧性分析，即基于已有文獻及參考資料，了解BIM 生態(tài)系統(tǒng)的組分及其相互關(guān)系；（2）BIM 生態(tài)系統(tǒng)可行性分析，即根據(jù)BIM 生態(tài)系統(tǒng)的組分及其關(guān)系來評估該系統(tǒng)中干預(yù)的預(yù)期作用；（3）BIM 生態(tài)系統(tǒng)影響分析，即評估該生態(tài)系統(tǒng)中潛在行為的短期和長期影響。Aksenova 等［14］通過長期觀察BIM 在芬蘭的研發(fā)和應(yīng)用情況，探討了BIM 生態(tài)系統(tǒng)在芬蘭尚未形成的原因。此外，部分學(xué)者嘗試將生態(tài)系統(tǒng)理論引入到BIM 的相關(guān)理論研究中，試圖從BIM 的技術(shù)、工作流程、政策和組織等角度系統(tǒng)性地理解BIM 的運作機理和發(fā)展演化規(guī)律，例如：周紅等［15］依據(jù)生態(tài)學(xué)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)的基本概念與原理，結(jié)合工程項目系統(tǒng)的特征提出了工程項目生態(tài)系統(tǒng)的概念，采用對比分析法對工程項目生態(tài)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、原則、組成進行了具體的分析；陳小明等［16］依據(jù)建設(shè)項目類生態(tài)系統(tǒng)的組成，結(jié)合產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學(xué)理論分析類生態(tài)系統(tǒng)中建設(shè)項目個體、群體的演化，探索了類生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系和演化模式；Liu 等［17］基于生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)知識提出了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的概念及其理論框架，并通過對比的方法對其層次結(jié)構(gòu)和組成進行分析，研究發(fā)現(xiàn)BIM 相關(guān)企業(yè)之間的信任與合作關(guān)系模糊了傳統(tǒng)組織界限，將競爭關(guān)系轉(zhuǎn)化為合作，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

由此看來，生態(tài)系統(tǒng)理論為建筑業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和基于BIM 形成的價值創(chuàng)造體系提供了新的研究視角，然而，目前的學(xué)術(shù)研究對于BIM 生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)，以及系統(tǒng)如何形成、運行和演化發(fā)展尚未達成共識，這給理論指導(dǎo)實踐造成了一定的困擾，因此，不僅BIM 生態(tài)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)特征需要進一步梳理，其形成機理和運行機制需要進一步揭示，其協(xié)同演化機理也需要進一步深入分析。

3 BIM 生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 BIM 生態(tài)系統(tǒng)的理論模型

穆爾［18］7-21指出商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由4 個子系統(tǒng)組成的：核心生態(tài)系統(tǒng)、競爭系統(tǒng)、支持系統(tǒng)、社會及自然環(huán)境系統(tǒng)，本文據(jù)此商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)理論構(gòu)建了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的理論模型，如圖1 所示。其中：

（1）核心系統(tǒng)，包括以核心企業(yè)為中心的供應(yīng)鏈上的所有參與者，如直接供應(yīng)商、制造商、銷售者以及直接顧客。在BIM 生態(tài)系統(tǒng)中，核心系統(tǒng)包括以BIM 平臺為中心的所有信息活動參與主體，在BIM 平臺的支持下，項目相關(guān)方創(chuàng)建信息，并圍繞平臺進行信息的插入、提取和更新等。

（2）競爭系統(tǒng)，包括分享產(chǎn)品、服務(wù)、過程以及組織安排的直接競爭者和間接競爭者等。換言之，指的是能夠完成項目建設(shè)管理的相關(guān)企業(yè)，與核心系統(tǒng)存在競爭關(guān)系。

（3）支持系統(tǒng)，指只是為了保證商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良好的運作和價值創(chuàng)造而提供資金、服務(wù)、標準、政策等支持的風(fēng)險承擔(dān)者，包括投資者、物主、貿(mào)易協(xié)會、制定標準的機構(gòu)、公會以及政府部門、高校、研發(fā)機構(gòu)等。

（4）社會及自然環(huán)境系統(tǒng)，指的是對商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的所有外部環(huán)境，包括：政治、經(jīng)濟、社會、科技環(huán)境等。

BIM 生態(tài)系統(tǒng)是由核心系統(tǒng)、競爭系統(tǒng)、支持系統(tǒng)和社會及自然環(huán)境系統(tǒng)所構(gòu)成，它們之間彼此獨立，但又相互聯(lián)系、相互影響和相互制約。BIM生態(tài)系統(tǒng)模糊了地域和行業(yè)間的界限，企業(yè)之間可以為了追求共同的價值形成聯(lián)盟，價值鏈上某一環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務(wù)可能涉及多個行業(yè)，多條價值鏈交叉形成價值網(wǎng)，行業(yè)間彼此融合。另外，在網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)顯著且尚未建立主導(dǎo)標準的技術(shù)行業(yè)中，有關(guān)文獻表明，技術(shù)兼容性通常是獲取對已有平臺訪問的先決條件［19］。在BIM 生態(tài)系統(tǒng)中，小型技術(shù)公司（或產(chǎn)品）可以通過聯(lián)結(jié)其他相關(guān)企業(yè)，或通過建筑工程數(shù)據(jù)交換標準（Industry Foundation Classes，IFC）接口和統(tǒng)一的技術(shù)標準，以實現(xiàn)與BIM 平臺的連接。

圖1 BIM 生態(tài)系統(tǒng)理論模型

3.2 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的效應(yīng)

BIM 平臺不僅僅是信息的存儲載體，還是信息處理的重要手段，側(cè)重于產(chǎn)品、流程和人員之間的協(xié)調(diào)與合作。BIM 的介入對工程項目信息存儲和處理的影響可以從信息、信息人、信息環(huán)境這3 個角度進行分析，如表1 所示。

表1 BIM 平臺介入對工程項目的影響

從信息的角度而言，BIM 的介入使得項目利益相關(guān)方通過系列信息活動形成系統(tǒng)性的整體，覆蓋項目的全生命周期；另外，信息的數(shù)字化、多元化和集成管理，突破地理位置和組織的限制，便于信息集中管理和共享，避免信息傳遞中出現(xiàn)的失真、重復(fù)、改變等問題，減少由于信息片面或缺失而發(fā)生錯誤的概率。從信息人角度分析，BIM 的介入，改變了原有項目各利益相關(guān)方點對點的信息傳遞模式，所有的工程項目利益相關(guān)方以BIM 平臺為信息樞紐，實現(xiàn)項目信息數(shù)據(jù)交互。BIM 介入以后，理想的信息交換模式將是以BIM 為信息平臺，各參與方不再直接交換信息，而是通過BIM 信息平臺來實現(xiàn)提取和傳遞信息；經(jīng)過授權(quán)的信息人可通過登錄BIM 平臺直接獲取所需數(shù)據(jù)，大大縮短了信息請求的時間，減少信息交換的頻率，大幅度提升工程管理效率。另外，BIM 的介入對信息人的素質(zhì)水平和信息意識提出了更高的要求，何關(guān)培［20］通過調(diào)研指出BIM 專業(yè)人才的短缺是國內(nèi)BIM 推廣應(yīng)用的重要障礙。從信息環(huán)境的角度而言，BIM 的引入對信息技術(shù)、技術(shù)設(shè)備和信息制度等要素構(gòu)成的信息環(huán)境提出了更高的要求。信息環(huán)境的完善是BIM 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的前提，而現(xiàn)有的應(yīng)用環(huán)境亟待完善才能發(fā)揮其正面作用，例如，建筑企業(yè)創(chuàng)新成本高昂，BIM 相關(guān)軟件魚龍混雜，其開發(fā)和應(yīng)用任務(wù)艱巨；再者，BIM 模型及其相關(guān)文件權(quán)責(zé)不清，降低了各企業(yè)的應(yīng)用積極性，急需通過立法和行政手段確立BIM 的相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)。

總而言之，BIM 平臺的介入將會逐漸改變原有建筑業(yè)各利益相關(guān)方之間點對點的信息傳遞模式，取而代之的是基于BIM 平臺來實現(xiàn)信息交互，各利益相關(guān)方基于BIM 平臺的信息活動將形成系統(tǒng)性的整體，覆蓋項目的全生命周期。BIM 平臺的建設(shè)促進了社會和行業(yè)對信息人才的培養(yǎng)和信息環(huán)境的建設(shè)，而這反過來也促進BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成與發(fā)展。

4 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的動因

4.1 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的必要

建筑業(yè)是中國的主要經(jīng)濟支柱型產(chǎn)業(yè)，具有體量大但信息化水平低的特點，存在著嚴重的信息不對稱、信息傳遞損失和重復(fù)創(chuàng)建等問題，影響了項目建設(shè)成本的控制。已有研究表明信息化手段已成為控制建設(shè)項目成本和周期的有效途徑，國內(nèi)企業(yè)面對競爭激烈的建筑市場，迫切需要通過信息化技術(shù)打造自身核心競爭力，并借助信息平臺促進不同系統(tǒng)與企業(yè)間的協(xié)調(diào)合作和信息融合［21］。建筑業(yè)不僅要解決“信息孤島”問題，還要由內(nèi)而外地在每個“島嶼”間建立生態(tài)聯(lián)系。建筑業(yè)在長期的發(fā)展過程中，由于碎片化和專業(yè)割裂，脫離了以建筑作為最終產(chǎn)品的理念，忽視了各專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性、產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)性［22］。建設(shè)項目的全過程涉及了建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、政府等多個利益相關(guān)方，信息技術(shù)為項目建設(shè)所涉及的信息生產(chǎn)、收集、傳遞、存儲和應(yīng)用等活動以及行業(yè)發(fā)展所需要的多重系統(tǒng)和眾多利益相關(guān)方的交互協(xié)同提供了平臺和可能。BIM 技術(shù)覆蓋建筑工程全生命周期的特性將徹底改變整個行業(yè)固有的“信息孤島”問題，用更高程度的數(shù)字化及信息整合對包括設(shè)計、招投標、施工和運維在內(nèi)的建筑全產(chǎn)業(yè)鏈進行優(yōu)化。可以說，BIM 的引入給建筑業(yè)帶來了范式、信息交流方式以及價值創(chuàng)造方式的改變。隨著行業(yè)專業(yè)化程度提高，BIM 基于一套共享的核心技術(shù)和技術(shù)標準，通過建筑信息共享將各利益相關(guān)方之間的關(guān)系從過去的割裂狀態(tài)向協(xié)同合作轉(zhuǎn)變［8］，并通過資源優(yōu)化配置和產(chǎn)品互補實現(xiàn)各方的價值共創(chuàng)［23］。BIM平臺將不同來源的信息和專業(yè)知識匯集在一起，通過分工與協(xié)作充分實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的潛力發(fā)揮，改變了傳統(tǒng)的建筑行業(yè)碎片化的信息處理方式和點對點的信息傳遞模式（如圖2），為建筑行業(yè)帶來了新的管理模式；建筑企業(yè)的績效也不再僅僅取決于其內(nèi)部實力，還取決于企業(yè)所嵌入的網(wǎng)絡(luò)的效率，依賴于各相關(guān)方在技術(shù)和社會上互補共存，以及大量且系統(tǒng)的知識交流和非市場治理［24］。另外，面對日益嚴峻的環(huán)境問題，粗放的中國建造需要升級和轉(zhuǎn)型，這需要以工業(yè)化和信息化為核心。BIM 作為促進中國新型工業(yè)化和建筑信息化發(fā)展重要的技術(shù)和技術(shù)平臺，它的發(fā)展和演變直接影響中國建筑業(yè)的管理模式。邁進“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的建筑業(yè)，不能再是一個個割裂的、以各自利益為目標的專業(yè)主體，需要依托BIM 技術(shù)平臺進化為一個合作共贏、信息互通的生態(tài)系統(tǒng)。

圖2 傳統(tǒng)的工程項目信息傳遞模式

面對建筑行業(yè)的復(fù)雜性，生態(tài)系統(tǒng)理論提供了一個全面的、知識結(jié)構(gòu)良好的概念，其基本經(jīng)濟邏輯屬于Bygballe 等［25］提出的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)向模型，該模型的主要特點是強調(diào)組織間的關(guān)系，承諾、信用以及知識和資源共享被視為提高效率和實現(xiàn)創(chuàng)新的重要途徑［26］。生態(tài)系統(tǒng)理論整體考慮了正式和非正式的合作關(guān)系以及外部環(huán)境對價值創(chuàng)造活動的影響，有助于理解項目中不同實體之間的復(fù)雜關(guān)系，同時描述組織間的互動關(guān)系（相互競爭、共同演化）。

4.2 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的條件

圖3 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的過程

BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成需要轉(zhuǎn)變建筑業(yè)的傳統(tǒng)思維方式和運作模式，以適應(yīng)信息時代對大數(shù)據(jù)分析的要求。BIM 平臺匯集了不同來源的數(shù)據(jù)信息和專業(yè)知識，其核心是建筑物的標準化數(shù)字表達，共享并管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括空間關(guān)系、地理信息和建筑構(gòu)件屬性等數(shù)據(jù)和信息。另外，數(shù)據(jù)的規(guī)模、自主協(xié)調(diào)所涉及的集成化管理、無縫協(xié)作網(wǎng)絡(luò)和智能數(shù)據(jù)等還需要新的技術(shù)和硬件的配合，例如，物聯(lián)網(wǎng)將工程項目全生命周期的所有資產(chǎn)、機械器具、系統(tǒng)或站點連接到網(wǎng)絡(luò)，擴大了BIM 的使用范圍，而這需要大量的傳感器和設(shè)備實時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，以及高性能的智能計算框架處理數(shù)據(jù)并整合分析流程，以提供積極主動的整體決策，使所有項目相關(guān)方受益［27］。物聯(lián)網(wǎng)為大數(shù)據(jù)分析提供了豐富的數(shù)據(jù)來源以供分析，通過因特網(wǎng)（即“云”）提供計算服務(wù)，如服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、高性能計算等［28］，實現(xiàn)低成本、高速度和全球規(guī)模的實時協(xié)作，提高生產(chǎn)力、性能和可靠性。因此，理想的BIM 平臺是一個支持大數(shù)據(jù)，具有基于IFC 標準的BIM 引擎和用于處理IoT 數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)中心（IoT Hub）的平臺，該平臺托管在云中，以實現(xiàn)BIM 模型與其他利益相關(guān)方的協(xié)作和鏈接［27］。

在此基礎(chǔ)上，BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成還需要滿足系統(tǒng)構(gòu)成的3 個條件：（1）系統(tǒng)是由很多組分組成的；（2）各成分不是孤立的，而是彼此互相聯(lián)系、互相作用的；（3）系統(tǒng)具有獨立的特定的功能［29］。工程項目涉及了多方主體，包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位以及后期的運營單位等，不同的組織實體遵循不同的業(yè)務(wù)流程，并在項目中實現(xiàn)不同的企業(yè)目標，體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。項目各相關(guān)方通過一系列的生產(chǎn)活動相互作用，涉及了巨量且頻繁的物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞、人口流動和價值增值等活動，從而形成了一系列物質(zhì)流、能量流、信息流、人流和資金流等系統(tǒng)流，構(gòu)成了整個生態(tài)系統(tǒng)的交互體系。BIM 的介入主要影響了項目相關(guān)方信息插入、傳遞和更新的方式，其最終目的都是通過提高信息傳遞效率來實現(xiàn)工程項目的價值增值，體現(xiàn)為全生命周期成本控制、施工效率控制、設(shè)計和質(zhì)量控制、決策支持和風(fēng)險控制等。

4.3 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的動力

BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成過程中主要受到了兩種作用力的驅(qū)動，一種是源于核心企業(yè)（網(wǎng)絡(luò)）的引力作用，另一種是環(huán)境變化帶來的推力作用［30］，如圖3 所示。

4.3.1 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的引力

工程項目參與方以建筑物或構(gòu)筑物為目標產(chǎn)出物，進行一系列離散的、為項目增值的生產(chǎn)活動。傳統(tǒng)的項目管理模式中，設(shè)計單位、施工單位等項目相關(guān)方之間長期處于割裂狀態(tài)，為了追求各自階段性的利益而忽視整體目標，難以做到以項目共同價值為核心的管理及決策；項目各相關(guān)方存在對彼此之間信息傳遞的迫切需要，但不通暢的信息傳遞在一定程度上影響了工程的建設(shè)效率和質(zhì)量。隨著BIM 的引入，BIM 平臺在工程項目相關(guān)方向的信息傳遞過程中承擔(dān)起了重要的橋梁作用，占據(jù)信息傳遞的最核心位置，決定了各相關(guān)方之間的信息傳遞效率；并且，依托于平臺和共享標準，BIM 在信息活動中所處的核心地位引發(fā)了一種特殊的“場”，吸引更多潛在進入機構(gòu)加入到該平臺，通過信息化協(xié)同來實現(xiàn)多參與方協(xié)同工作模式和集體價值的創(chuàng)造。

另外，隨著工程總承包模式的推廣，企業(yè)可以受業(yè)主委托，按照合同約定對建設(shè)項目的設(shè)計、采購、施工、試運行等實行全過程或若干階段的承包。這一模式強調(diào)了各方利益完全依賴于項目的整體收益，解決了各方由于利益矛盾不能進行有效合作和信息共享等弊端，促進了建設(shè)項目管理模式的變更。所有相關(guān)方和專業(yè)人員在建設(shè)項目全生命周期內(nèi)依托于BIM 技術(shù)平臺實現(xiàn)高效整合和跨職能協(xié)作，項目更大程度地實現(xiàn)了信息共享，同時也有利于BIM 平臺吸引更多單位加入，提高整體的競爭優(yōu)勢。

4.3.2 BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的推力

工程項目所處的外部環(huán)境是一個由自然、經(jīng)濟、社會等構(gòu)成的復(fù)合環(huán)境，其復(fù)雜性和不確定性為BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成帶來了機遇與挑戰(zhàn)。中國建筑行業(yè)發(fā)展至今，生產(chǎn)能力大量過剩，市場過度競爭，存在著明顯的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題，BIM 的潛在效益吸引了部分企業(yè)進行信息化改革。首先，信息技術(shù)和信息思維的快速發(fā)展，使得建筑信息模型不僅僅局限于模型可視化，還實現(xiàn)了從設(shè)計、施工到運維的更廣闊的應(yīng)用，從而推動了BIM 的應(yīng)用。而且，隨著市場需求的細化和深入，工程項目對企業(yè)的專業(yè)化和合作提出了更高的要求，企業(yè)間的合作互補推動了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的建立。加上近年國家和各級地方政府的大力推動，相關(guān)部門結(jié)合地方發(fā)展特點出臺了大量政策、規(guī)范、標準和指導(dǎo)意見：2011 年5 月，住建部發(fā)布了《2011—2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，并提出在“十二五”期間基本實現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快BIM、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用；隨后，李克強總理在十二屆全國人大三次會議的政府工作報告中首次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。在“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃和國家建筑信息化與工業(yè)化兩化融合的大背景下，建筑業(yè)面臨信息化改革，需要轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提質(zhì)增效。近年來國內(nèi)相關(guān)政策不斷加碼，BIM 標準有序完善，2016 年年底住建部出臺首個BIM 應(yīng)用國標，于 2017 年正式實施。隨著政府重視程度的提高以及企業(yè)提高自身競爭力的需求，國內(nèi)BIM 應(yīng)用有望步入加速普及階段，進一步推動BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成。

最終，在環(huán)境的支持下，項目相關(guān)方將通過競爭和合作關(guān)系逐步形成以價值共享、平臺和標準以及縫隙空間的創(chuàng)造能力為基礎(chǔ)的BIM 生態(tài)系統(tǒng)。平臺和標準是BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的基礎(chǔ)，基于平臺的共享核心技術(shù)和技術(shù)標準，各項目相關(guān)方得以形成相互聯(lián)系和作用的整體。規(guī)定成員之間的關(guān)系是系統(tǒng)的重要支持部分和構(gòu)建基礎(chǔ)，價值共享是企業(yè)的共同目標，生態(tài)系統(tǒng)通過項目相關(guān)方的互動，超越價值鏈考慮更廣泛的系統(tǒng)級的價值創(chuàng)造。企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有效運行的另一重要部分是縫隙空間的創(chuàng)造能力，生態(tài)系統(tǒng)的建立可能誕生新的市場空間，善于發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造新的縫隙市場有利于企業(yè)發(fā)展多種生存能力甚至發(fā)展新的企業(yè)類型。

5 BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究框架

本文基于生態(tài)系統(tǒng)理論構(gòu)建了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的理論模型，探討了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成動因，但是，BIM 生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)及其如何運行、演化等問題還有待進一步探索。BIM 生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)的、不斷進化的系統(tǒng)，為了全面深入地理解BIM 生態(tài)系統(tǒng)，可以分階段遞進式地解決以下三部分問題：

（1）BIM 生態(tài)系統(tǒng)要素成分及其聯(lián)系；

（2）BIM 生態(tài)系統(tǒng)各要素的功能及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)機理；

（3）BIM 生態(tài)系統(tǒng)演化動力和機理。

基于對上述問題的思考，本文構(gòu)建了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究框架（如圖4），從系統(tǒng)形成、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)和系統(tǒng)演化的角度，詳細地介紹了每一部分的研究目的、理論基礎(chǔ)、研究內(nèi)容、研究方法和預(yù)期結(jié)果，以期為后續(xù)研究提供基本的研究思路。除了從靜態(tài)的角度對系統(tǒng)構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)特征等進行分析外，還需要從動態(tài)的角度進一步分析其運轉(zhuǎn)模式和演化模式，包括個體與個體、群體與群體、系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系分析，必要時還需要通過定量研究的方法和仿真手段模擬生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和發(fā)展演化。

圖4 BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究框架

6 結(jié)論

建筑業(yè)作為中國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，在創(chuàng)造地區(qū)生產(chǎn)總值的同時，其發(fā)展過程中的很多問題也日益暴露出來，建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。相比起美國等發(fā)達國家，中國的建筑工業(yè)化和信息化的發(fā)展仍處于初級階段，在很大程度上依賴于政府政策的推進，尚未形成一個自組織的生態(tài)系統(tǒng)和高效運行的體系，然而，在發(fā)展過程中出現(xiàn)的生態(tài)化現(xiàn)象已經(jīng)引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。本文對當前國內(nèi)外有關(guān)建筑業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研究成果進行了梳理，根據(jù)穆爾［18］17-21提出的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)理論構(gòu)建了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的理論模型，并探討了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成可能產(chǎn)生的效應(yīng)。分析表明，BIM 平臺的介入將會逐漸改變原有建筑業(yè)各利益相關(guān)方之間點對點的信息傳遞模式，取而代之的是基于BIM 平臺的信息交互模式，各利益相關(guān)方基于BIM 平臺的信息活動將形成系統(tǒng)性的整體，覆蓋項目的全生命周期。

本文在分析BIM 生態(tài)系統(tǒng)理論模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)BIM 生態(tài)系統(tǒng)的起源并結(jié)合分工與協(xié)作、環(huán)境變化的形成條件，探討了BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成的動因。BIM 生態(tài)系統(tǒng)形成過程主要受到了兩種作用力的驅(qū)動，一種是源于核心企業(yè)（網(wǎng)絡(luò)）的引力作用，另一種是環(huán)境變化帶來的推力作用。依托于BIM 平臺和共享標準，BIM 在信息活動中所處的核心地位引發(fā)了一種特殊的“場”，吸引更多潛在進入機構(gòu)加入到該平臺，通過信息化協(xié)同來實現(xiàn)多參與方協(xié)同工作模式和集體價值的創(chuàng)造，提高整體的競爭優(yōu)勢。同時，近年來國家和各級地方政府大力推動建筑業(yè)信息化發(fā)展，相關(guān)部門結(jié)合地方發(fā)展特點出臺了大量政策、規(guī)范、標準和指導(dǎo)意見，進一步推動了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成。

本研究對BIM 生態(tài)系統(tǒng)的成因和理論模型進行了初步探討，伴隨著BIM 生態(tài)系統(tǒng)的形成、發(fā)展和演化，很多問題有待進一步探討，基于文獻調(diào)研和對這些問題的思考，本文最后提出了BIM 生態(tài)系統(tǒng)的研究框架，為下一步研究提供了基本的思路。