甘嘉恒介绍
美国斯坦福大学综合设施工程中心项目总监及兼职教授,主要负责与CIFE业界会员及研究人员合作,在管理计分方法学、建筑信息模型、虚拟设计与建造和可持续发展领域上推动策略性创新方案与技术。他曾是美国建筑师学会(AIA)学科委员会综合实践中心 (AIA-CIP) 联合主席,及该学会建筑实践技术(AIA-TAP) 国家学科组织主席。
甘博士曾带领团队在2013年与亚太经合组织(APEC)合作,撰写《建筑信息模型启动指南》,2015年撰写《支持绿色建筑目标的绩效指标和BIM应用指南》。2014年,甘嘉恒博士在北京参加了由APEC和东盟联合举办的“利用BIM提升建筑性能”主题论坛,并给予题为《BIM衡量标准》的演讲,与团队代表共同组织了论坛的集体讨论。以下是甘嘉恒先生及其团队对BIM应用现状的观点解读。
背景简介及摘要
甘嘉恒博士及其国际BIM专业顾问团队很荣幸受到主办方邀请,解读本次中国建设行业施工BIM应用情况的调研结果。
BIM(建筑信息模型)的概念在中国建筑、工程与施工行业中已不再陌生。约20年前,中国建筑科学研究院已对其展开研究学习。自2007年BIM在中国科技部发布的“十一五”规划的政策文件《重点建设信息技术研究与应用》中被列为重点研究对象后至今,住建部及各省、市政府也已在中国不同地区发表了诸多BIM推动政策、标准、行动计划和指导意见。纵观全球,北欧、美国、英国等发达国家地区率先展开对BIM的探索,现已走在世界前列。例如,“部件建模”的概念早在上世纪70年代就已出现。甘博士所在的美国斯坦福大学综合设施工程中心(以下简称CIFE)作为虚拟设计及建造(以下简称VDC)的全球顶尖研究机构,在30年前已将BIM纳入研发范畴,随后逐渐展开对4D建模的研究和BIM在项目上的应用。
本次调研受访者众多,达到1287位,其中约63%来自总包企业,且绝大多数为特级和一级企业。基于该数据,我们相信本次调研可以较为全面、客观的展现目前国内建筑行业施工BIM应用情况。我们可以从调研中看到许多令人鼓舞的结果,如:受访企业对BIM应用的日益关注和重视;将BIM作为提升企业形象和竞争力的重要元素;公司层、项目层BIM组织的建立;BIM应用计划的编制和BIM技术的实际应用;对未来BIM在精细化管理及新兴技术平台的整合上抱有充分的信心等。同时我们也看到,与发达国家相比国内的BIM发展仍有较多的提升空间,如:BIM在实际项目上的应用程度仍不够成熟;BIM组织的建立尚不够广泛;对国际普遍重视的BIM应用(如基于BIM的预制)缺乏关注等。团队也相应提出了优化建议,如企业应将目光放远,预测BIM的投资回报;通过实践加速BIM于项目应用的进程;改善团队内部、外部沟通效率和组织建立;提高对国际主流的BIM先进应用的关注和探索等。
甘博士团队曾多次参与Dodge Data & Analytics (前身为McGraw-Hill Construction)的全球BIM市场调研报告撰写。在本次调研结果解读中,团队将根据其同样参与撰写的2014 McGraw Hill Smart Market Report [2]中15个国家、地区在BIM成熟度上的评估数据介绍全球最佳实践,并回顾2015年发布的《中国BIM应用价值研究报告》(以下简称《价值报告》,团队以研究合作伙伴身份参与了数据收集和调研结果分析工作)[1] 中的同类型问题和受访者的反馈进行比较分析,并结合八年来参与的中国企业、项目咨询和逾十年的海外企业、项目评估,报告撰写和调研数据分析的经验,通过团队首创并于2009年投入应用的评估框架的计划领域、应用领域、技术领域、绩效领域逐一展开。
调研结果分析解读
计划领域
计划是确保项目进程和品质的重要前提。此领域包含三个方面:BIM实施的具体目标;标准文件的制定和使用;以及在具体项目 管理实践上的准备。
【基于团队经验的全球最佳实践概述和经验分享】
新加坡在该领域的表现领先于其他国家和经济体系。这主要是由于其政府推出了Architectural BIM e-Submissions 计划,成为全球最强劲的 BIM 指令之一。该指令包含了BIM相关的明确目标丶国家制定的标准和便利措施,并提供充裕的资金支持确保业界可及时展开BIM培训工作[3]。2011年,新加坡建设局(BCA) 发布BIM发展规划,明确要求整个建筑业在2015年前广泛使用BIM技术,亦要求2015年前所有建筑面积大于5000平方的项目提交BIM模型。为鼓励早期的BIM应用者,BCA于2010年成立600万新币的BIM基金项目以补贴培训、软件、硬件及人工成本[4],此后更是累积投入超过几亿新币(逾十亿人民币),考虑到新加坡的国家规模,这已是相当可观的数字。甘博士本人也于2009年起被BCA委任为国际专家,为其提供指导建议。
从近期发布的BIM行动计划、标准指南中不难看出,中国的各级政府在不同地区亦逐渐加强对BIM的推动。在本次调研中,六成企业认为政府应是BIM的主要推动力,占据最大比例。我们相信,在政府日益增强的关注重视下,中国企业的BIM在计划领域的表现将稳步提升。
【部分调研问题解读】
就目标而言,我们以第17题“贵单位现阶段BIM应用的重点是什么?”为例。最多的参与者(约32%)选择“让更多项目业务人员主动运用BIM技术”;28%的参与者选择“应用BIM解决项目实际问题”;仅有6%的参与者选择“应用BIM为项目节省资金”。第20题中,最多的参与者(约占55%)选择“提升企业品牌形象, 打造企业核心竞争力”;42%的参与者选择“提高施工组织合理性,减少施工现场突发变化”; 36%的参与者选择“提高预算准确率,控制建造成本”。结合此前提及的《价值报告》中“关于BIM应用的最重要因素”一问,当时被受访施工单位列为前五名的答案为:
1. 提升质量/准确度
2. 效率/便利性
3. 项目管理/系统整合
4. 提高BIM熟悉程度/应用率
5. 成本/利润
由此可见:
·提高岗位应用率是现阶段大部分企业的主要愿望。这也和其它调研问题中反应出对BIM人才的需求强烈相吻合,间接体现出国内对BIM技术落地应用的日益关注和重视;
·“准确性”,“施工管理”,“提高BIM应用率”仍为业界关注重点,选择人数占比均超过三成,结合行业管理调研中行业精细化管理水平不高的现状,也反应出希望通过BIM技术提升精细化管理水平的潜在需求;
·相较2015年,参与本次调研的大部分企业未将提高利润作为现阶段BIM应用的目标,这种现状的出现反应出国内目前在项目上的BIM实际应用率与发达国家地区相比仍较低,因此缺乏数据证明BIM应用能帮助项目最终节约费用;同时,对于BIM应用刚起步的企业,BIM培训、购买BIM软件等一系列从无到有的转变也是不少的投资。在2014 McGraw-Hill Smart Market Report中,受访的十国施工企业中有四分之三提出BIM的应用带来了积极的投资回报,其中多数企业统计的投资回报率为10%-25%。该数据也告诉我们,虽然起始的开支是重要的考量因素,但就长远来看,考量BIM可为企业和项目带来的回报更为关键。
就标准而言,本次调研中的一个相关问题为第16题“贵单位BIM技术应用规划的制定情况是?”该题超过45%的参与者选择“正在规划中,具体内容还没出来”,占据最大比重;约28%的参与者选择“已经清晰的规划出了近两年或更远的BIM应用目标”。由此看来,近三成受访企业已开始BIM应用计划的编制,这个结果令人鼓舞;但另一方面,我们也看到近五成的受访企业在BIM计划编制上仍在研究阶段。要确保顺利、高效地利用BIM辅助项目施工,一份完整清晰的BIM执行计划是必要的。我们的团队也曾为中国项目的BIM执行计划提供详尽的反馈和改进建议。甘博士亦为诸多国际政府机构撰写过BIM应用指南和执行计划,包括为中国亚太经济合作组织(APEC)撰写《建筑信息模型启动指南》[8],协助超过 20个亚太经合组织成员国的BIM规划。BIM执行计划在美国等发达国家地区的项目中已趋于普遍; 国内企业也应逐步学习国际领先实践方法,重视BIM执行计划建立的进程。
应用领域
在应用领域,应明确企业的组织和流程如何与BIM的实施相融合。
【基于团队经验的全球最佳实践概述和经验分享】
美国在该领域领先别国,在2012年时就已有超过 70% 受访企业开始应用BIM。在美国,渐进式的全国 BIM 计划和行业组织透过创新的合同共享的风险和回报、BIM 指导方针和标准来推动BIM进程[5]。2009年,甘博士所在的美国斯坦福大学综合设施工程中心(CIFE)建立VDC培训课程,以详尽的理论介绍、实际案例分享、现场互动及演示等方法指导来自建筑工程建造行业的高层管理人员、中层领导和执行人员如何将VDC理念融入企业机构和流程。迄今为止,已有超过几百名来自亚洲、北美、南美、欧洲的学员接受培训并取得证书。BIM作为核心技术工具,是VDC的重要元素之一。
【部分调研问题解读】
第9题“贵单位开始应用BIM技术多久了?”中,35.2%的参与者表示“在研究阶段, 还没在项目上应用过”,占据最大比重;其次为“已应用1-2年”,比重为约20%;约17%的参与者选择“应用不到1年”和“已应用3-5年”。而在《价值报告》的调研中,小型施工企业中85%的企业表示已应用BIM 3到5年,占据绝大多数比重;大型施工企业中49%的企业表示已应用BIM 3到5年,约30%的企业使用超过5年。将两次的调研结果比较后,我们发现应用BIM技术的施工企业比重似乎有所减少;应用BIM技术的施工企业中,应用3-5年的企业比重总体看来也有所减少。
出现这种看似不合理的结果,我们认为可能是由于两次调研的受访群体差异造成。在《价值报告》的调研中,绝大部分受访施工企业已是BIM用户,且受访施工企业数量较少。因本次调研企业类型覆盖面广,受访者数量多,因此收集到的数据也有较高的参考价值。从国际上看,2014 McGraw Hill Smart Market Report中受访的美国和加拿大施工企业中50%已有3-5年BIM经验,有6-10年经验的也近三成。中国施工企业应加快进程,由研究逐步过渡到实际项目应用当中并积累BIM在项目中的使用经验。
第11题“贵单位的BIM组织机构如何?”,约40%的参与者选择“未建立BIM组织”,占最大比例;约23%的参与者选择“已建立公司层BIM组织”,选择“已建立项目层BIM组织”的人数共占32%。由此结果来看,较多的企业在BIM的应用上未进行系统的组织安排。结合第9题结果,较多的受访企业仍将BIM的应用作为一项研究课题,仅三成参与者所在企业建立了项目层的BIM组织。从BIM应用上全球领先的国家实践来看,鼓励BIM的使用也是BIM发展的重要策略之一。根据团队的项目评估经验,BIM成熟度相对高,项目绩效表现较好的企业,往往具有完备的组织机构划分。各项目参与团队在项目初期就已明晰BIM实施计划,明确项目的BIM目标及自身在项目进程中的具体职责。国内施工企业如要通过BIM提升企业品牌形象、优化施工管理和项目品质,需要在逐步建立起公司层、项目层BIM组织,明确职责,从而高效、顺利地展开施工进程。同时,在与中国项目的合作中我们发现,即便企业本身和项目已建立BIM团队,若业主缺乏积极性、团队间沟通不畅、或业主不断变更设计方案,仍会直接导致施工进程放缓。因此,企业不单应关注内部的BIM组织管理,也应同样关注与业主或其他团队的沟通和流程的整合。
技术领域
在技术领域,应明确企业或具体施工项目在BIM技术应用上的成熟度、覆盖面和各应用的数据交互和整合程度。
【基于团队经验的全球最佳实践概述和经验分享】
北欧国家在该领域表现最为突出。挪威和芬兰的项目团队广泛利用 BIM,并得到国家在研发方面的充分支持,采用开放准则,从而先于其他国家发展出 BIM 审核丶BIM 服务器及项目要求管理技术工具等[6]。早在2002年,甘嘉恒博士就与CIFE总负责人Martin Fischer教授合作撰写Product Model 4D Report。报告选取了芬兰赫尔辛基工业大学的礼堂项目为案例,对其技术工具(如:部件导向的产品建模,4D建模,沉浸式虚拟现实等)的使用和国际开放标准(如IFC)进行了深入评估和分析。芬兰的知名公共业主、承包商和MEP咨询公司也对该报告作出了重要贡献[10]。
2014年,住建部提出“BIM等信息技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用,提高综合效益,推广建筑工程减隔震技术,探索开展白图代替蓝图、数字化审图等工作”;2015年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》提出,中国到2020年成为创新型国家,到2050成为科技强国。各类政策的出台也可表明,中国政府正在鼓励BIM技术应用和普及。2012年,甘博士的BIM咨询团队曾与国内开发商合作,为其提供合同项目建筑、结构、水暖电、室内精装修的建模和管线综合等BIM咨询服务。
【部分调研问题解读】
在第15题“贵单位开展过以下哪些BIM应用?”中,约48%的参与者选择“基于BIM的碰撞检查”,占据最大比重;其次,约42%的参与者选择“基于BIM的投标方案模拟”和“基于BIM的专项施工方案模拟”; 约38%的参与者选择“基于BIM的机电深化设计”和“基于BIM的工程量计算“;而选择“基于BIM的预制加工”的参与者仅占总人数的13%左右,占据最小比重。另外,选择“其他”的参与者占总人数约20%。
团队根据自身建立的评估框架将技术领域BIM技术应用成熟度的评估分为五个层级:
1. 可视化;2. 文件归档;3. 基于模型的分析;4. 集成分析;5. 模型自动化和优化。这五个层级代表了技术应用成熟度的不同表现:从使用BIM辅助简单的渲染、4D动画,到借助BIM软件进行自动代码检查,或实现基于项目目标的设计方案优化。根据该分级概念,“基于BIM的碰撞检查”属第三层级;而“基于BIM的投标方案模拟”和“基于BIM的专项施工方案模拟”则需根据业主使用的具体模拟方法来归类,第一到第五层级均有可能,大多数情况下属第一或第二层级;“基于BIM的机电深化设计”和“基于BIM的工程量计算“属第三层级;“基于BIM的预制加工” 属第五层级。由以上可见:
·绝大多数企业已正式开展BIM技术应用;
·受访企业中,最为普遍的BIM应用已超越最基础的阶段,达到中等层级;
·相对较少数量企业的BIM技术操作达到中等成熟水平;
·极少数量企业的BIM技术操作达到成熟水平。
在2014 McGraw-Hill Smart Market Report中,全球十国施工企业将“基于模型的预制”列为工作中第二频繁的BIM活动。而在《价值报告》中,受访的中国施工企业大都未将 “提高预制比例”视为BIM投资回报率的促进因素(在九个因素中并列排在倒数第二位),这个结果也于本次调研结果的趋势相一致。“工业化建造”在国内也已日趋流行,中国的施工企业应积极学习、借鉴发达国家、地区的做法,逐步建立起对“基于BIM的预制加工”等主流BIM应用点的关注和实践。
第25题“您认为BIM的发展趋势有哪些?”中,受访企业对BIM未来发展趋势进行了展望。74.5%的参与者选择了“与项目管理信息系统的集成应用,实现项目精细化管理”,占据最大比重。由此可见:
·精细化管理是施工企业的重要期待目标之一;
·施工企业对使用BIM可帮助精细化管理抱有很大的信心(这一点也可以从第24题超过五成参与者认为“BIM技术对项目精细化管理的帮助很大”这一结论得到佐证)。
绩效领域
绩效领域评估项目或企业目标的实现和成熟度,技术应用的成效,以及BIM实施的满意度。在评估这些指标时,甘博士团队会挖掘可改进空间,并建立持续改进的基准。
【基于团队经验的全球最佳实践概述和经验分享】
即使在美国,大多数机构亦不会为BIM订立量化及绩效为本的目标,而指标也不是经常或持续地与目标进行比较。同时,缺乏明确的BIM目标可能会导致白费努力,例如过分详细的模型,或收集对设施管理没用的数据等[7]。
我们团队曾与新加坡政府合作,协助其使用BIM进行资产和设备管理。合作期间,团队持续追踪绩效指标,并为其进行量化记录,以确保项目进程始终围绕目标进行。此前提及的CIFE VDC培训课程中,团队也指导、鼓励学员尽可能挖掘量化的绩效指标并进行长期跟踪,以客观数据评估项目的绩效表现。
在中国项目的参与中,我们引入关键绩效指标(KPI)概念,结合客户目标,指导其如何更好地预测问题以避免后续的风险和问题,以及更明确地跟踪及评估企业和项目的管理表现;结合团队建立的BIM应用目标类别,协助客户建立BIM投资回报测算表对项目进程中具体事项进行记录,并探讨如何尽可能多地建立量化指标以更客观准确地评估项目的BIM效益;根据BIM应用目标类别阐述BIM应用绩效与应用目标的对应和量化方法,说明在工程实施期间、以及总结时,可用的BIM应用绩效过程跟踪、分析方法及评定指标,并以多个国际真实工程案例说明绩效的过程评价方法,说明如何评估项目的BIM应用质量和效果,以及如何通过评估结果改进BIM的应用。
【部分调研问题解读】
以第13题“您对于贵单位现阶段开展的BIM工作方式是否满意?”为例,41.5%的参与者选择“一般”;其次27.3%的参与者选择“比较满意”;而选择“非常满意”的占最小比重,为9.6%。再看第19题“您如何评价单位BIM应用的推进效率?”,39%的参与者认为“基本满意,推进速度比我预期的慢,但客观上可以接受”;选择“比较失望,推进速度比我预期的要慢的多”和“还没开始用,无从评价”的人数占比相近,均约20%;选择“非常满意,BIM应用按照节奏稳步进行推进”的为12.1%。由此看来:
·对企业BIM工作方式及推进效率非常满意的人数虽占少数,但仍占有10%和12%的比重。
·相比而言,最多的参与者认为BIM的实施和绩效表现达到其基本预期,但仍需提高。
结合《价值报告》中“BIM应用价值体验”一问,最多的受访企业(59%)认为获得了BIM创造的大量价值,但相信可有更多收获;其次,33%的受访施工企业认为仅体验到一小部分BIM创造的价值。可见,大多数受访者认为他们从BIM获得了切实效益,这个结果令人鼓舞。考虑到该《价值报告》的调研对象绝大多数为已在使用BIM的企业,因此其结果也有较高的可信度。中国企业应尽可能为BIM制定量化的绩效衡量指标,并定期与项目目标比较,对绩效指标进行持续跟踪、衡量,确保项目始终遵循目标,避免不必要的时间、人力、财力等资源的浪费。