基于設計能力BIM應用成熟度評價指標體系

張明河

中國石化工程建設有限公司 北京 100101

建筑信息模型（B u i l d i n g I n f o r m a t i o n Modeling，BIM）的核心功能是為使用者提供對于一棟建筑的非幾何化和幾何化的信息進行整合、分析、模擬和可視化的能力。其本質上是對于建筑乃至項目全生命周期的信息數據管理，某一階段的某種應用，如碰撞檢測、三維表現等，都是對于是海量集中性數據的分類篩選后，其有組織性的表現形式。與傳統二維設計中讓線表達物體的思路不同，從某些方面來講信息模型技術是讓信息或物體來表達物體。且由于信息數據的一經錄入后高度集中又易于調用，使得模型元素、項目信息和構件庫等復用更加方便快捷，甚至讓模塊化設計的概念更接近了實現。但所包含的信息層級和維度成幾何級的增漲不僅對設計人、設計階段提高了難度，信息豐富程度的增加與工程效果產出之間也未必存在明顯的線性關系。本文旨在通過引入BIM成熟度模型的概念，在調研國內外現有BIM成熟度模型系統框架與構成要素的基礎上，結合行業企業特點，為設計企業在設計階段BIM技術的應用效果建立度量標準。

1 研究問題、范圍及意義

1.1 研究問題及范圍

研究問題：如何界定BIM在設計階段的運用是有效的？由于設計企業的核心業務和能力均是設計，所以研究范圍界定在設計企業的設計階段。

1.2 研究意義

本文研究了建立設計企業基于設計階段BIM能力成熟度模型，其意義在于：

①為描述不同項目的BIM應用水平提供依據：當我們在設計過程中花費大量人力、財力和精力去學習和應用信息化模型技術時，需要能夠知道和客觀評價其真實的效能，即成熟度水平，從而能夠判斷是否達到提升業務能力和效率的預期目標，而不是從直覺和主觀經驗的角度來判斷。

②能夠在實踐中完善成熟度模型自身和建立三維信息化標準：基于成熟度模型，根據各項目及單體建筑實際應用效果，對成熟度模型中的某些指標或程度進行評價，反過來對成熟度模型進行及時和有針對性的改進。同時通過對于成熟度模型運用中的總結，為適合于企業自身的三維信息化標準的建立起關鍵的鋪墊作用。

③可以影響企業業務流程成熟度和公司能力成熟度：通過成熟度模型的不斷改進，發掘信息化模型技術在設計企業中所能發揮的能效。推動設計企業設計業務流程的迭代升級，最大限度地發揮其價值，從而提升企業設計的效率和質量，以及企業的信息化模型技術能力成熟度，進而提升企業的綜合競爭實力。

2 現有成熟度模型研究

2.1 能力成熟度模型 （Capability maturity model，CMM）——美國

能力成熟度模型（Capability maturity model，CMM）是最早也是最經典的成熟度模型。其于1986年由美國卡梅隆大學軟件研究所提出。早起主要應用于軟件開發過程及能力成熟度的評估和改進，經過不斷的發展，先后出現了如采購SACMM、系統工程SE-CMM、人員管理P-CMM、安全工程SSE-CMM等多種類型的CMM。

2.2 BIM 能力成熟度模型 （BIM CMM）--美國

美國國家建筑科學協會（NBIMS）為了定義建設項目全生命周期所需的標準數據集，從而對建設項目管理的信息進行評價，從而建立了BIM能力成熟度模型（羅嵐）。它利用X，Y坐標軸體系，X軸根據BIM的過程和方法，分為了生命周期、變更管理、數據豐富等11個要素，Y軸將每個要素按照成熟等級劃分為1到10級，最不成熟為1分，最成熟為10分?？傮w來說，各項指標對應等級的解釋大致為：1—無實施；2—初有印象；3—有限認識；4—完整認識；5—有限控制；6—完整控制；7—有限整合；8—完全整合；9—有限優化；10—完全優化。項目參與方可利用該表，根據項目的具體表現，對項目各個方面的成熟度進行打分。

同時，NBIMS還規定了分數標準。2008年的最低標準為30分，2009年提高40分，滿50分通過BIM認證，70分為白銀級，80分為黃金級，90分為白金級。只有在完成項目評價且滿足最低的BIM要求后，用戶才可以聲稱具備BIM能力，即最低BIM（Minimum BIM），反之則不能被認定為BIM工程。

2.3 BIM 成熟度2 級計劃（Lever 2） -- 英國

根據英國政府內政部（Ministry of Home）文件要求，所有政府出資項目到2016年最低達到BIM2級水平。為了評估企業能力能否達到該水平的項目，英國建研院（BRE）制定了BIM2級企業認證計劃（BSC）與相關文件。例如：2D建模、3D建模、4D時間、5D成本、碰撞檢查、設計分析、節能評估、項目交付管理、IFC生成、共同數據環境、COBie、工程項目信息管理，以及企業的BIM角色。

與此同時，英國建研院還制定了對企業的從業人員進行認證以確保其達到BIM成熟度2級水平。包括三類人員，項目交付經理（PDM）、項目信息經理（PIM）、任務信息經理（TIM）。

2.4 國內模型成熟度研究

金蘭總結了我國BIM設計業務流程現狀，總結了成熟度模型應包含成熟度等級、評價方法、模型結構維度、評價指標體系、模型功能和改進建議這六要素，并基于PEMM模型構建了設計企業BIM設計業務流程成熟度模型。但未考慮不同合同模式（如PPP模式、EPC模式、IPD模式）對設計企業BIM設計業務流程成熟度的具體影響。崔曉從全面質量管理的思想出發，參考了CMM能力成熟度模型理論，并利用層次分析范建立了指標評價體系，建立了BIM項目級成熟度模型。但各成熟度要素指標過于理論化且忽略了權重，故較難清晰全面地反映實際工程中的BIM成熟度。張慧君在對BIM技術應用體系進行總結的基礎上，提出了BIM能力成熟度模型評價體系的6個一級指標和20個二級指標。并基于灰色系統理論，對國內數個大型項目進行了項目BIM能力成熟度判定。

3 設計階段BIM 能力成熟度模型的構建探討

3.1 BIM 在設計階段的應用效能

清華大學BIM課題組在其2013年發布的《設計企業BIM實施標準指南》中指出，相對于傳統設計流程而言，基于信息化模型技術的設計流程在數據流轉、工作流程和工作效果三方面有所不同。例如多方并行的協同模式、項目參與方介入時間提前、設計內容完善和工作效率提升等內容。而使用信息化模型技術設計流程中，讓工作量頂峰提前到設計的初期階段。直觀的表達方式及及時的信息交互也使涉及到設計變更更多地發生在成本低，影響顯著的初期階段。在傳統的設計過程中，由于慣性思維的束縛和技術條件的限制，大量的設計問題往往在設計后期暴露出來，專業間、專業內的設計變更的高峰也往往在設計的中后期到來，并不可避免地將的設計變更拖到施工階段，從而造成工程成本的增加。

3.2 BIM 成熟度評價指標體系建立原則

設計企業BIM成熟度評價指標體系的建立、評估與改進是一個系統性工程。其應在掌握BIM設計流程的應用特點的基礎上，建立起一套科學有效并能夠契合企業特點和專業自身定位的成熟度評價指標體系。以幫助設計人員識別項目中BIM的應用程度，也能幫助企業充分認識和掌握基于BIM技術的設計業務流程和效能，發現影響能效發揮的因素。

3.3 BIM 成熟度評價指標體系指標層級

BIM CMM偏重于項目成熟度評價，而和英國成熟度2級計劃偏重于企業能力成熟度和業務流程成熟度評價。所以本模型以BIM CMM模板，提煉設計階段BIM能力成熟度模型。其中指標層級分為5個階段：起步階段，初級階段，成長階段，提高階段，成熟階段。

3.4 BIM 成熟度評價指標體系要素層級

要素層級分為3個一級指標和10個二級指標，三個一級指標包括：軟件能力，網絡能力和組織領導。

3.5 BIM 成熟度評價指標體系的運用

不同情況不同分析，在現有的應用條件下，沒有必要對于所有的項目的一切設計階段都追求最高級別的運用。如在可行性研究階段中，“三維可視化”一項只需要達到總圖定位的深度就可以，沒有精確外部環境及GIS定位的需求。在基礎設計階段的可視化審查中，所需要的建模深度只需要滿足建筑的設計分析、功能分析和疏散分析即可，無需考慮結構分析、碰撞檢查和協同設計等跨專業信息。在需要獲取工程量、工料統計與造價估算的時候，模型構件的尺寸，體積，材料以及價格是必需要添加信息等等。

3.6 BIM 成熟度評價指標體系的完善

現用BIM成熟度評價指標體系中的各要素層級是參照BIM CMM成熟度模型體系，在調研相關文獻后，結合工作中的經驗總結而提出。由于本人經驗尚淺，所以在某些要素指標和層級的理解和認識會有不足之處。故希望能夠通過各專業前輩，技術總監通過直接或間接的訪談建議，以補充、修改或刪除指標體系中要素層級或指標層級的參數，以完善BIM成熟度評價指標體系。

4 結論及展望

本論文根據現狀與自身工作中所見所想，發現了BIM技術在日常應用和推廣時的疑惑和難點——即如何評價BIM技術運用的成功與否，由此引入BIM成熟度模型概念。通過調研和總結國內外BIM成熟度模型理論的發展現狀，結合行業企業與自身經驗提出研究范圍及路線，對建立設計企業在設計階段BIM成熟度評價指標體系的必要性進行了論述。

與傳統設計方式相比，信息化模型技術設計盡管具有一些優勢，但設計企業仍需要對于能效和不足有全面而清晰的認識。而一個科學系統性評價標準的建立無疑會成為實現這一目標的捷徑。在信息時代，信息數據的積累，分析和運用對于企業發展的指引是不容忽視的。讓我們一起為建設數據驅動的世界級企業而努力。