組態視角下基于BIM的建設項目信息協同效果研究

方凱賢，鐘樹達

(武漢工程大學，湖北 武漢 430070)

0 引言

未來城市領域BIM建設項目信息協同內研究，已得到了諸多學者的高度關注。與此同時，為全面推廣BIM信息技術，進一步加速建筑行業的轉型發展，我國政府已陸續頒布多種BIM相關政策[1-2]，且在4項BIM國標前提下各地方政府還頒布了關于BIM的行業標準、城市地標、團標[3]。不難看出，在我國BIM信息化管理面臨較好的發展機遇。

現階段國內外關于BIM信息協同的綜述性文獻研究內容包括：未來研究趨勢[4-5]、BIM信息協同的效果評定[6-7]、影響BIM信息協同的關鍵因素[8-10]等。非綜述性論文從搭建BIM信息協同架構[11-13]、明確提出實體模型并剖析BIM信息協同阻礙[14]等多個方面闡述如何正確完成BIM信息協同。

盡管學術界已意識到BIM信息協同的必要性，對信息影響因素開展了討論，但欠缺實證研究。絕大多數都是基于某些要素的零散研究，缺乏通過多種因素的軟件研究。定性比較研究法(Qualitative Comparative Analysis，QCA)就是指一種基于標準集合和結果集合中間集合聯系的因果推斷，其優勢是可以剖析多種多樣因素造成過程的難點問題，已經成為企業管理學、心理學、社會學等表述邏輯關系多元性的主要工具[15]。

本文選用fsQCA方式探索影響BIM建設項目信息協同的因果關系。以316份信息協同問卷調查為樣本，從組態角度，采用定性比較法，探索6個前因后果標準，即工作人員因素、技術因素、組織協調因素、應用環境因素、協同保障體系和信息因素構成的差異組態與信息協同相互關系，以期為提升信息協同效率提供有效路徑和啟迪。

1 文獻綜述

應用VOSviewer軟件對CNKI中主題為“BIM”“信息協同”的134篇中文文獻展開分析，獲取后保留文獻82篇，除去2篇作者缺失文獻，數據預處理后保留文獻80篇。

知識圖譜被稱之為敘述人們隨著時間所擁有的知識網絡資源以及媒介，制作、發掘、分析與表明科學技術性知識之間的相互依存并造就知識互通的環境，以推動科學關鍵技術研究的深度合作，并促進多學科融合的研究思路數據可視化[16]。VOSviewer是一款用于創建和查詢文獻計量檢定圖譜的文獻計量分析軟件, 是基于文獻的共引和共被引原理, 適合于制作知識領域內的科學圖譜[17]。

圖1是VOSviewer所提供的聚類算法圖譜。圖中

圖1 BIM信息協同研究熱點知識圖譜

節點與字體大小依賴于該節點的權重，權重越多，字體與節點越多；節點之間聯線表明節點間一同發生過，當鼠標放到線條處時，可以表明該線條所相連的節點及其共現次數。由圖1可以看到，“BIM”“信息協同”“協同管理”“裝配式建筑”“項目管理”等連接點所在地是不可或缺的研究領域。項目管理與建設項目緊密聯系，兩者都需要通過BIM和信息協同達到信息互動和信息互通的更大化。綜上所述，工程項目是一個受個人與規章制度情景互相聯動的繁雜全過程，急待從多元、總體的角度思考。因而，本文融合工作人員因素、技術因素、信息因素、組織協調因素、應用環境因素、協同保障體系等來討論影響工程項目差別等各方面的高并發因素和因果關系。

2 研究設計

2.1 研究方法

本文應用定性比較研究法(QCA)進行系統配對和比照，根據不同案例中集聚因素與集聚實際效果，以探索工程項目信息協同的差異組態。

QCA從總體角度進行實例比較分析, 每一個實例被稱作條件變量的“組態”。QCA分析希望通過實例間的比較, 找到條件組態與結論之間邏輯關系, 回應“條件的什么組態能夠造成期待的結論發生，什么組態造成過程的沒有出現”等問題。在針對條件組態開展總體分析時, 早已實施了條件間是相互依存的這一符合社會問題的假定。這有別于傳統式回歸分析方式中, 假定變量 (條件)互不相關。簡單來說,QCA選用總體角度專注于“組態效應”分析。關鍵是當自變量間互相有關時, 單獨變量獨特的效應有可能被有關變量遮蓋[18]。

組態分析所采用的QCA分析方式的優勢在于其融合了定性分析與定量分析的優勢。定性分析專注于案例整體和深層次分析, 但推廣度差;定量分析研究專注于從宏觀樣本過程中發現可推廣的方式而對個案的特有性和深層分析不足。定性分析與定量分析的優勢互補在QCA分析方式中獲得融合,不僅適用于小案例數字的研究、中等水平經營規模樣本, 也非常適合超出100案例的大樣本。采用QCA方法來進行大樣本案例的分析 (定量分析的優點), 并且在案例角度上進行標準組態軟件整體的分析 (質性研究分析的優點) ,這遠遠超過了組織協調定性與定量研究的區分, 帶來了管理研究的一條新道路[19]。

2.2 樣本選擇與數據來源

本研究樣數據來源于湖北武漢高校老師與建筑企業員工填報的BIM信息協同實際效果問卷調查，咨詢有關專家和專業技術人員。

2.3 變量選擇與測量

2.3.1 結果變量

本文主題為信息協同，信息因素作為信息協同的關鍵部分，即工程項目信息協同的結果變量。

2.3.2 前因條件

在理論分析基礎上，選擇工作人員因素、技術因素、組織協調因素、應用環境因素、協同保障機制5個為前因條件。

2.4 數據處理

科學研究集聚水平或集聚水準變化，必須采用模糊集定性比較分析法(fsQCA)。此方法將定性和定量分析結合，可以體現集合隸屬漸進性變化。

2.4.1 連續性數據校準處理

校準便是對實例授予集合隸屬的過程，既要了解實例之間類型差異，也要考慮到水平差異，主要目的是使數據匹配合乎已知規范，從而使精確測量過程能夠被解釋和具有意義[20-21]。為確保校準過程的普遍性，將各連續變量的1、3、5各自計為完全非隸屬度、拐點和完全隸屬度[22]。

2.4.2 必要性分析

必要條件是造成結果務必發生的前提條件，但是其存有根本無法充分保證結論發生，必要條件能夠視作結論的一個超集。對其模糊集真值表開展分析前，要進行必要條件的模糊集分析，能有效降低必要條件在列入邏輯余項的解的時候被去除的概率[23]。

2.4.3 組態分析

組態是與給出條件邏輯上可能性的組成，每一種組態很有可能相匹配零個、一個或幾個實例。假如組態間只有一個條件不一樣但形成了同樣的結論，則可發現區別以上組態的因果關系條件無關，因此能夠除掉這一條件，建立更加簡單的組成表達[24]。為獲得較短、更簡約的關系式，要進行布爾最小化運算。有一些組態僅僅在邏輯中存在而并沒有注意到具體實例，被稱作邏輯余項，依據是不是將以上邏輯余項列入布爾最小化運算，可分為簡約解、中間解和復雜解。簡約解是指應用全部邏輯余項展開分析所產生的組態，中間解是指應用合乎理論和實際知識邏輯余項展開分析所產生的組態，復雜解是指僅應用所看到的經典案例造成過程的組態。3種解能幫助學者鑒別影響因素種類，若一個因素同時存在簡約解和中間解，該因素則被稱作關鍵因素。若某因素僅存在中間解，則將其稱之為邊沿因素。

3 研究結果

3.1 必要性分析

本研究使用fsQCA軟件，對316份案例進行必要性檢驗，結果如表1所示。

衡量必要條件的重要因素是一致性。必要條件的一致性最少為0.9[25]，不難看出5個因素都與信息因素維持高程度的一致性。

3.2 組態分析

案例工作頻率閾值一般設為1。一致性門檻一般默認為0.8，本研究遵照設置標準，以一致性0.8的標準對316個案例樣版開展組態剖析。借鑒Ragin&Fiss的科研成果，結論如下：實心圓意味著標準存有，含叉圓表明標準缺少，如表2所示。

表1 必要性分析結果

表2 組態分析結果

由表2可知，分兩種組態結論，不論是單獨解的組態或是總體解的一致性水準均高于最低標準0.8，在其中總體解的一致性為0.998，總體解的覆蓋度為0.956。由組態剖析得知，BIM信息協同存在兩種不同組態，可以將其分為技術應用環境主導型和全要素型。

3.2.1 組態1：技術應用環境主導型

技術應用環境主導型是技術和應用環境兩個因素的組成。該組態說明，在工作人員、組織協調、協同保障不足的情況下，技術和應用環境充裕，就能完成高度的信息協同。BIM 技術可以為工程項目建設行業帶來轉型和利益，為建筑行業的高速發展提供一個新的思路。由于其在中國的應用場景還不完善，要想廣泛運用BIM技術還存在一些問題和阻礙。假如能克服這種難題，完成BIM的高度信息協同將得以實現。傳統式工程項目協同管理中，因為參與方數量眾多，項目信息數量眾多、具體內容繁雜，經常會出現信息數據雜亂的現象，造成項目信息不能合理在各個參與方之間傳送與共享，極大地影響了項目風險管理效率。但是，BIM技術應用從管理決策、設計方案、工程施工到運營維護，能夠實現工程項目全壽命周期信息共享與改善。因而，將 BIM關鍵技術應用于工程項目信息協同管理，可以有效提升項目信息的共享水平與使用效率，從而提升建設項目管理效率。然而只是通過技術進行信息協同還遠遠不夠，其應用環境也至關重要。這就需要國家政策的推進和前沿企業文化的促進與影響。

李云貴對國內外BIM標準、政策全方位調查，分析發現，應靈活運用中國在BIM科學研究層面的積累, 融合建筑行業現況, 搞好BIM標準、政策制訂工作。王廣斌等通過調研BIM運用現狀及比較發達國家BIM 政策狀況強調,需從戰略高度重視BIM技術應用推廣, 充分發揮政府部門作用, 制訂適合我國行業特性的BIM技術政策和應用規范。伴隨著BIM運用的逐步深入,相關學者已從BIM運用的政策 、現狀及阻礙等方面做了探究。自從我國住房與城鄉建設部 (通稱國家住建部) 公布《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》以來, 將“加速BIM等技術在項目中的運用”納入“十二五”整體規劃至今, 有4部BIM標準列入2012年國家工程項目標準制定目標,之后又擴大至6部, 一部分標準已公布。

3.2.2 組態2：全要素型

全要素型包含全部5個前因要素，目的在于完成全要素保障，通過多方位管理體系完成高度的信息協同。與組態1不同，該組態同時重視工作人員、組織協調和協同保障。

工作人員層面，工程項目一線操作人員的素養直接關系工程質量。工人的能力、職業道德和責任感都對建設項目的品質具有重要影響。但現在的建筑市場上，施工人員的專業技能普遍不太高，絕大多數并沒有參加專業技能培訓或尚未取得相關崗位證書和技術等級證書。這就導致許多工程質量問題都是由于施工人員的專業技能不高所造成的。

組織管理層面，工程項目對組織的結構有很高的要求，不同類型的工程項目結構和工程模式需要不同類型的組織管理結構，選擇適合的組織管理結構能夠充分實現工程項目各個部門之間的交流，進而確保工程項目的順利完成。

協同保障層面，因為技術規范的制定通常先于法律規范, 因此技術規范尤其是非強制技術規范, 為規章制度試錯帶來了良好契機。 試錯環節可以檢測技術規范的內容安全防范措施成效以及社會反映, 一旦發現具體內容誤差, 也有足夠的時間修正錯誤。在經歷了一定社會經驗累積后,能通過立法程序將早已運作完善的技術規范上升到法律規范。總而言之, 要把技術規范和法律規范結合到一起, 充分發揮互補、轉化關系,構建信息安全協同共治體制, 這是一個以信息技術性為載體, 以信息安全工作為突破口, 以信息安全法規為保障的工程項目。

比照兩種組態的覆蓋率得知，組態2的覆蓋率遠超過組態1，這充分證明，全要素型更加全方位，對工程項目BIM的高度信息協同造成更大影響。

4 結論

本文以316份BIM信息協同效果問卷為樣本，應用組態思維和QCA方法，探討影響BIM信息協同的多重并發因素和因果機制，得到以下結論：

(1)BIM信息協同存在技術應用環境主導型和全要素型兩種組態。其中，全要素型的原始覆蓋度和唯一覆蓋度都遠大于技術應用環境主導型，說明全要素型更能深層次、強有力地影響工程項目BIM信息協同。

(2)由組態1可知，技術因素和應用環境因素二者可以彌補人員、組織管理和協同保障不足的問題，但相比于全要素型仍存在覆蓋度不足的問題。

(3)本研究整合宏觀制度層面和微觀個人層面的5個關鍵條件變量來探索BIM信息協同效果。以往研究局限于制度和個人層面，兩個層面的協同聯動影響尚不明確。因此，本研究將制度理論與個人理論有機結合發現，這有助于進一步實現高度的工程項目BIM信息協同，改善了以往研究忽視個人和制度結合的多重因素并發可能對信息協同產生的影響，致使研究結果不一致。

5 研究局限

本文所提出的兩種組態存在如下局限：案例的詳細程度和數量的不足導致研究提出的前因條件數量受到限制；除了靜態制度環境外，尚未考慮動態的制度環境，可能會導致案例覆蓋度的減少；受限于基于QCA的BIM信息協同效果相關文獻較少，并未探討低信息協同原因，今后可進一步探索。