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建筑信息模型（BIM）对建筑产生的影响
帕特里克C. 聚尔曼 ，拉贾R. 伊萨
（1.佛罗里达大学博士候选人，2.佛罗里达大学教授）
摘要
本文评估了对建筑项目实施建筑信息模型（BIM）的影响，将以建筑行业常用的6个主要建筑关键绩效指标（KPI）的影响为中心的调查问题作为评估工作绩效的公认度量标准。这其中包括：质量控制/返工，按期完成，成本，安全/失去工时，美元/单位（平方英尺）执行和单位（平方英尺）/工时。通过调查工具收集定性数据，本文旨在评估从业人员对六个关键绩效指标的BIM影响的看法。该调查的对象是国家建筑科学研究所（NIBS）、设施信息委员会（FIC）以及国家BIM标准（NBIMS）委员会成员。该调查有50个回复，并且初步结果表明，NIBS FIC NBIMS成员认为，与没有BIM的建设相比，基于BIM的方法改进了建设指标。具体来说，按照最有利反应的顺序，最高三个排名的建筑关键绩效指标是质量，按时完成和每人每小时的单位成本。第二层有利反应包括总成本和每单位成本。最后，只有46％，或不到一半的受访者认为通过BIM改善了施工安全。
关键词 BIM；建筑；NBIMS；指标；KPI
1 引言
2004年，国家标准与技术研究所（NIST）发布了一份报告，指出建筑行业的互操作性和数据管理不佳，每年约158亿美元，约占整个行业的3-4％。自从本报告以来，许多人将建筑信息模型（BIM）——一个新兴的技术信息管理过程和产品，作为这个问题的解决方案。从2007年7月的国家BIM标准（NBIMS）的待决版本，BIM（即单个建筑信息模型）被定义为“设施的物理和功能特性的数字表示”。此外，BIM是用于共享关于设施的信息，形成从设施的生命周期开始之前的决定的可靠基础。以NBIMS执行委员会领导人和国防部前首席架构师——达纳K.“穆大叔”史密斯，R.A.的话来说“BIM的一个基本前提是不同利益相关者在设施生命周期的不同阶段进行合作，并在BIM中插入，提取，更新或修改信息，以支持和反映利益相关者”（NBIMS 2007）。
2.1 概述
我们的研究一共有四个阶段，本文仅关注我们研究的第一阶段。我们建议在四个阶段完成数据收集和分析。这四个阶段将与美国空军上校约翰·博伊德（1927-1997）最初创建的过程一致，如图1所示。信息管理（IM）专业人员经常使用Boyd的模型，这被广泛称为“OODA循环”（观察，定向，决定和行动），它以展示战略决策的持续改进过程。 OODA循环将在这里用于结构研究，以确保每个阶段建立在它之前的一个阶段，这样的结论将是逻辑上有效的。博伊德根据他以前的经验作为一个战斗机飞行员发展了这个理论，他最初用它来解释在空对空战斗中的胜利。但在他的职业生涯的后几年，他将他的OODA循环理论扩展成一个大战略，有利于任何需要务实和快速处理信息的情况。
图1 “OODA循环”（观察，定向，决策，行动）
行动
决策
观察
定向
博伊德上校的哲学指出，人们应单独观察展开的情况，并收集外部信息，以便将他们的决策系统定向为“感知到的威胁”。博伊德说，循环的取向阶段是最重要的一步，因为如果决策者察觉错误的威胁或者误解环境中发生的事情，那么决策者将把他们的思维导向错误的方向，并最终作出不正确的决定。 博伊德说，这个决策循环可以为不同的组织以不同的速度运行，但目标是以尽可能快的速度完成OODA循环过程。然而，在这项研究中，它将被用来做出最好的，但不一定最快的选择，并收集和调查适当的项目。通过博伊德的OODA循环，本研究将分为四个阶段，与观察，导向，决策和行动的观点相一致。
2.2 第一阶段：观察
因为BIM在美国建筑、工程、建筑和操作（AECO）行业是十分新颖的，所以没有关于其应用和使用的实证数据。因此，除了对该领域的典型的文献进行回顾外，我们还进行了一次定性调查，以收集关于从业人员对BIM对建设关键绩效指标（KPI）的影响的认识的初步数据。该调查数据用于确定当前的BIM实践和感知，以制定用于第二阶段的其他研究假设。第一阶段包括发布基于网络的调查，其唯一目的是通过基于六个主要的量化建设KPI的具体施工指标，获得行业利益相关者对BIM对施工影响的印象：质量控制，准时完成，成本，安全，美元 / 单位，单位 /工时，由科克斯等人在2003年的研究中确定。以这种方式，定性的行业观念被量化。该调查通过由国家建筑科学研究所，设施信息委员会（NIBS-FIC）资助的帐户登录在http://www.zoomerang.com上进行。这些数据与被共享为自己的实证研究，而国家BIM标准（NBIMS）委员会测试团队是NIBS-FIC的一个组成部分。
2.2.1调查
在接受佛罗里达大学机构审查委员会（UFIRB）权威认证后，调查的第一次迭代是从2007年3月5日到2007年4月5日，并以两种不同的方式被广告给特定的群体：通过列表名单直接发送电子邮件，网站广告。首先，一封电子邮件被发送到FIC listserv分发列表。该调查在调查发布时，有来自AECO行业的104名成员参与其中。在为期一个月的调查结果中，有一封提醒电子邮件被发送到列表服务器，要求更多的人完成调查，或者已经开始调查的人完成调查。获得合格受访者的第二种方法是在NIBS FIC网站http://www.facilityinformationco uncil.org/bim上的“新闻”部分下广告调查。由于大多数人只有在注册加入NIBS-FIC NBIMS委员会时才在本网站上发生，并且本网站只在AECO社群中“广告”，所以我们认为数据被污染的可能性可以忽略不计。
2.2.2调查细节
调查分为四个部分：
1）第一部分：基本人口信息
2）第二部分：BIM对KPI的影响
3）第三部分：排名KPI
4）第四部分：自由应答
第一部分旨在找到关于受访者的描述性信息，以确保他们有资格回答问题，并将类似受访者的答案集中在数据库中。大多数问题都是调查的标准，例如性别，年龄和被调查者居住的州。与研究特别密切的问题如下，其目的是收集受访者的教育水平，年度公司收入和人们的组织角色。关于组织角色，受访者被要求根据建筑规范研究所（CSI 2007）表32中列出的组织角色从列表中进行选择。首先，要求受访者选择他们的总体组织角色，然后调查跳过了解决正确的组织角色的问题，并提出了后续问题，以确定受访者每天填写的具体角色。这些选择也来自于CSI（2007）Omniclass表32中的组织角色。
调查第二部分是初级数据收集工具的开始。 本部分对各种格式的六个建筑关键性能指标提出了问题，并对BIM对建筑的影响有不利的认识。 以这种方式，避免了仅仅对每个问题给出最大回答的错误响应的可能性。 在第二部分开始时，要求受访者对BIM对六个建筑关键绩效指标列表的影响进行评级。 具体来说，调查的第14个问题涉及BIM对人每小时单位的影响。 每工时单位的受访者定义为“摆在每个工作的个人工时的地方完成单位（通常平方英尺）的措施。”该受访者的答案选项从最不利的到最有利排列在5点李克特量表中，具有以下可能的选择：
|
严重抑制 |
减少 |
无影响 |
改善 |
最大程度增强 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
下个问题——问题15，询问有关与5点李克特量表同样的选择BIM对影响“美元，每单位”或成本每平方英尺（$ / SF）相同的看法。问题16，是关于安全的问题，要求受访者“阅读以下声明，并选择最符合您对BIM对安全性影响的观点”。关于丢失工时的答案，再次安排在5分李克特量表：
|
消除 |
减少 |
无影响 |
增加 |
极大增加 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
下一个问题——17号问题与成本有关。 成本被定义为“实际成本对预算成本的成本差异”。这一问题下有五个子问题，以不同类型的成本为中心，包括：一般条件，结构，机械，电气和管道（MEP） 完成和总体。 在这里，受访者可以选择5分李克特量表，以及不适用或“不适用”的附加选择。5分李克特量表有以下选择：
|
最大差异（浪费） |
不良 |
无影响 |
改善 |
最大差异（节约） |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
问题18侧重于“准时完成”。响应选项与问题17类似，除了方差等于将规模不利方面的“没有按时”项目改为有利方面的“最大差异——早”。
第二部分中的最后一个问题——问题19，询问受访者他们对BIM对质量控制/返工的影响。 这个问题准备了答复者回答说：“质量控制可以定义为（$）中返工的百分比（％）与（$）中的总成本比较”。选择是：
|
增加返工 |
不良 |
无影响 |
改善 |
消除返工 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
调查的第三部分是为了确定是否有任何一个建筑KPI，BIM比任何其他逻辑排列方式影响更大，以便可以在研究的第二阶段更彻底地调查，同时收集案例研究数据。 受访者被要求以1-10的Likert量表对KPI进行排名。 这意味着1将是显示BIM将构建抑制为5的分数，等于对10显示最大改善没有影响。
调查的第四部分旨在收集受访者的开放式反馈，这些反馈可帮助确定当前调查的问题，在未来调查中必要的调查点，如果人们想要特定的后续信息，则接收联系信息，并给予受访者机会 表达自己，如果他们觉得这项调查以任何方式扼杀他们的反应。
调查的摘要部分旨在确定受访者对建筑信息建模的个人定义。 有四个选择，包括一个响应; “不知道”这是旨在消除不合格的受访者污染数据池的响应。 其他选择包括：
1）BIM是3D CAD
2）BIM是用于可视化和协调A / E / C工作并避免错误和遗漏的工具
3）BIM是一个基于开放标准的信息库，用于设施生命周期
2.3 未来研究：阶段II-IV，定向，决策和行动
第二阶段将包括基于第一阶段收集的调查数据，并通过对联邦建设项目进行嵌入式研究来测试主要研究假设和可能的假设。这项研究背后的理由是，联邦实体在过去在建筑领域提供了实施新想法和新技术的试验台。虽然联邦工作并不总是指导实施新的技术举措，但总务管理局（GSA），陆军工程兵团（USACE）和美国海岸警卫队（USCG）的最新进展表明，它们超过了典型的工业率的BIM采用。然而，尽管最近在诸如GSA BIM指南和USACE BIM路线图等文件中颁布了BIM程序，但是关于BIM对设施生命周期的施工阶段的影响的文献证据很少。因此，未来的研究建议根据调查中列出的KPI指标来评估BIM对联邦建设项目的影响。由于通过BIM方法管理项目的丰富经验，将开展嵌入式研究的具体地点是：
1）美国陆军工程兵团（USACE），西雅图地区
2）美国陆军工程兵团（USACE），路易斯维尔
3）美国海岸警卫队海军工程支援部队（NESU），南卡罗来纳州查尔斯顿
4）总务管理局（GSA）
在评估和分析数据并将其与大小和范围类似的建筑项目的纵向数据进行比较后，第三阶段将包括对数据收集模型的修订和更改。此外，将研究更广泛的建筑项目，包括商业和工业项目。 阶段III需要将在阶段I和II收集的数据与纵向数据进行比较。这将通过使用由诸如USACE土木工程研究实验室（CERL）或建筑业研究所（CII）的研究机构收集和维护的数据并将它们的基线建筑数据与来自第二阶段的BIM案例研究数据进行比较来实现。最后，将分析数据以确定是否存在显示根据构建KPI度量的生产率或性能的显着差异的趋势。
在第四阶段，在收集大量数据之后，从开展嵌入式研究中吸取的经验教训将适用于未来案例研究数据收集所建议的进一步修订的方法。 此外，本文件的研究分析部分将讨论注意到的趋势，并建议联邦实体和建筑公司消费和实施推荐的最佳业务实践，从而提高生产率。 这样，研究将根据所学到的经验教训，实现OODA循环。 可能的额外案例研究数据将包括商业和工业项目的趋势分析，以及与联邦建设项目案例研究数据的比较。
3 结果
调查的第一次迭代被发送到NIBS-FIC的NBIMS委员会，并从2007年3月5日到2007年4月5日。在调查结束时委员会的105个人中，50个受访者完全完成该调查，其中48％的反应率显示非常成功。以下信息表示调查结
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