第1章 绪论
1.1 研究背景
改革开放以来，随着国家建筑业的相关政策不断更新，建筑市场不断扩展，建筑企业不断增加，建筑从业人员素质不断提高，我国的建筑业可谓是飞速发展。根据国家统计局资料显示，2018 年全国建筑业房屋建筑施工面积达 140.9 亿平方米，全国建筑业总产值达 23.51 万亿元，占国民生产总值（90.03 万亿元）26.11%[ 1 ] 。 我国的建筑行业已经发展成为国民经济增长的重要支柱产业。然而建筑行业发展到现今仍然算不上集约高效的行业，它依然保持着粗放式发展，建筑项目施工规模越大，造成的能源消耗就越高、工作效率就越低、环境污染程度越重、资源浪费也越多。如何在降低能源消耗、提高工作效率、减轻环境污染、增加资源可持续利用率的前提下依然能保持建筑行业稳定增长成了整个建筑行业的焦点问题。
1.1 研究背景
改革开放以来，随着国家建筑业的相关政策不断更新，建筑市场不断扩展，建筑企业不断增加，建筑从业人员素质不断提高，我国的建筑业可谓是飞速发展。根据国家统计局资料显示，2018 年全国建筑业房屋建筑施工面积达 140.9 亿平方米，全国建筑业总产值达 23.51 万亿元，占国民生产总值（90.03 万亿元）26.11%[ 1 ] 。 我国的建筑行业已经发展成为国民经济增长的重要支柱产业。然而建筑行业发展到现今仍然算不上集约高效的行业，它依然保持着粗放式发展，建筑项目施工规模越大，造成的能源消耗就越高、工作效率就越低、环境污染程度越重、资源浪费也越多。如何在降低能源消耗、提高工作效率、减轻环境污染、增加资源可持续利用率的前提下依然能保持建筑行业稳定增长成了整个建筑行业的焦点问题。
在信息技术如此发达的今天，建筑业信息化的建设和发展成为建筑行业各相关领域所关注的热点。CAD 技术为建筑行业带来了第一次信息化的改革——甩图板改革，它的出现使得建筑设计从业人员解放了双手，减少了资源和时间的浪费，大大的提高了工作效率。到目前为止，
CAD 技术的普及与应用情况大家是有目共睹的。但是，受传统因素根深蒂固的影响，建筑行业的粗放式发展以及落后的管理模式并没有得到根本的转变。
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称 BIM）是以数字化的形式表达工程项目实体与项目实施过程的新兴技术，将工程项目各阶段相关数据关联在对应的项目三维数字模型上是 BIM 的技术表现。Autodesk 公司于 2004 年在 AutoCAD 2005的产品宣讲会中将 BIM 带入了我国内地[ 2 ] 。自 2008 年上海中心大厦项目开工之后，BIM 正式被建筑行业相关人员拿出来研究和交流[ 3 ] 。三维可视化设计、跨专业碰撞分析、施工进度模拟、移动端模型和相关资料查看、各单位协同化管理、3D 全方位扫描、VR 虚拟漫游等前卫 BIM 应用在上海中心大厦项目中运用如此的成功，以至于 BIM 在接下来的时期内如雨后春笋般遍布于祖国各地的各大建设项目中。通过应用先进的BIM，可以极大程度的为项目降低能源消耗、提高工作效率、减轻环境污染、增加资源可持续利用率，能够为建筑项目提供巨大增值。
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称 BIM）是以数字化的形式表达工程项目实体与项目实施过程的新兴技术，将工程项目各阶段相关数据关联在对应的项目三维数字模型上是 BIM 的技术表现。Autodesk 公司于 2004 年在 AutoCAD 2005的产品宣讲会中将 BIM 带入了我国内地[ 2 ] 。自 2008 年上海中心大厦项目开工之后，BIM 正式被建筑行业相关人员拿出来研究和交流[ 3 ] 。三维可视化设计、跨专业碰撞分析、施工进度模拟、移动端模型和相关资料查看、各单位协同化管理、3D 全方位扫描、VR 虚拟漫游等前卫 BIM 应用在上海中心大厦项目中运用如此的成功，以至于 BIM 在接下来的时期内如雨后春笋般遍布于祖国各地的各大建设项目中。通过应用先进的BIM，可以极大程度的为项目降低能源消耗、提高工作效率、减轻环境污染、增加资源可持续利用率，能够为建筑项目提供巨大增值。
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1.2 研究目的和意义
本文主要研究目的为从文献调研出发，结合作者参与过的实际应用 BIM 的案例工程，分析和总结出在施工阶段影响 BIM 应用的障碍因素，并基于因子分析法找出阻碍BIM 应用的关键性影响因子，然后根据解释结构模型分析法得出这些关键性影响因子之间的因果关系，通过交叉影响矩阵相乘分类法判定解决这些主要影响因子的轻重缓急，最终确定这些关键性的影响因子所处的地位和作用，根据它们的不同特性有针对性地提出合理的建议来控制这些影响 BIM 应用的障碍因素。
研究施工阶段影响 BIM 应用的障碍因素可以称得上是意义重大。
首先，可以让项目管理者对 BIM 应用影响因素有更全面的认识，使得他们在项目管理过程中可以提前制定合理的 BIM 应用规则来保证 BIM 正常实施，可以及时找出BIM 应用过程中出现的问题并采取适当的办法来解决问题，可以发布相应的 BIM 应用管理办法来推进 BIM 在项目中的应用，使得 BIM 在项目中的应用可以落到实地，为项目带来更好的增值服务。
1.2 研究目的和意义
本文主要研究目的为从文献调研出发，结合作者参与过的实际应用 BIM 的案例工程，分析和总结出在施工阶段影响 BIM 应用的障碍因素，并基于因子分析法找出阻碍BIM 应用的关键性影响因子，然后根据解释结构模型分析法得出这些关键性影响因子之间的因果关系，通过交叉影响矩阵相乘分类法判定解决这些主要影响因子的轻重缓急，最终确定这些关键性的影响因子所处的地位和作用，根据它们的不同特性有针对性地提出合理的建议来控制这些影响 BIM 应用的障碍因素。
研究施工阶段影响 BIM 应用的障碍因素可以称得上是意义重大。
首先，可以让项目管理者对 BIM 应用影响因素有更全面的认识，使得他们在项目管理过程中可以提前制定合理的 BIM 应用规则来保证 BIM 正常实施，可以及时找出BIM 应用过程中出现的问题并采取适当的办法来解决问题，可以发布相应的 BIM 应用管理办法来推进 BIM 在项目中的应用，使得 BIM 在项目中的应用可以落到实地，为项目带来更好的增值服务。
其次，BIM 在施工阶段中的良好应用还可以给项目利益相关者带来意想不到的效益。在项目的全生命周期中，施工阶段起着承上启下的作用，它的工作内容最复杂、产生的信息量最多、对后期的影响最深远，BIM在施工阶段应用的好坏直接影响到 BIM给项目利益相关者所带来的直接利益或间接利益的大小。
最后，通过了解施工阶段影响 BIM 应用的阻碍因素，可以让与 BIM 相关的社会各界人士更加深入地了解 BIM 现状，以促使他们做出更有针对性更加适合当前阶段BIM 应用和发展的措施，进一步调整优化相应的 BIM 市场，推进 BIM 在整个建筑行业中的应用，最终大力推动建筑行业信息化建设。
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第2章 相关概念及理论介绍
2.1 BIM 基础研究
2.1.1 BIM 的概念
1962 年美国人工智能专家恩格尔巴特（Englebart）提出在计算机中创建建筑三维模型的假设，该假设被认为是现代 BIM 的雏形[29]。一般意义上，BIM 是可以集成建设项目各专业信息的三维数字模型[30]。BIM 是随着各种 BIM 软件开发的进程而产生的，通过在三维数字模型上整合建筑产品的几何和非几何信息，更加直观地将与该项目有关的内容展现在各参建方面前，以便达到共享信息和协同工作目的。
BIM 从被大众所熟知到现在已经经历相当长一段时间了，网上搜索与“建筑信息模型”和“BIM”有关的研究文献已有几十万篇，关于“建筑信息模型”和“BIM”的词条搜索已有上千万条，而且这个数字仍然在不停的增加。尽管在瀚海如烟的搜索中大家对“BIM 是什么”都有着相似的描述，但是截至目前为止“BIM”仍然没有公认的定义，可能是 BIM 的范围在不断地扩展，也可能是 BIM 水平在不断地提升。尽管如此，业界仍然有一些经典的定义为大家所共识。
2011 年，“BIM 之父”——乔治亚理工大学 Chuck Eastman 教授在《BIM 手册：向业主、管理者、设计师、工程师和承包商提供了建筑信息模型的指导》中对 BIM 是这样描述的：“BIM 是最有发展前景的领域之一，其使人们能够为建筑物创建一个或者多个精确的虚拟数字化模型，从而支持该建筑物变成实际所需的设计、施工、制造和采购活动[13]。”
2014 年，美国国家 BIM 标准委员会（NBIMS）在《美国国家 BIM 标准：第 2版—FAQs》中对 BIM 是这样描述的：“建筑信息模型是设施的物理 13 及功能特性的表现，其生成有关该建筑物的共享知识源，并且形成了在建筑物使用寿命期间制定决策的可靠依据，此期间包括最早形成概念直到建筑物被拆除[31]。”
2013 年，英国建筑信息模型工作组在《BIM 是什么？》中对 BIM 是这样描述的：“BIM 的主要价值是在创建、整理和交换共享三维（3D）模型及其附属智能化、结构化数据的基础上，在成本的整个生命周期进行相互协作[32]。”
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2.1 BIM 基础研究
2.1.1 BIM 的概念
1962 年美国人工智能专家恩格尔巴特（Englebart）提出在计算机中创建建筑三维模型的假设，该假设被认为是现代 BIM 的雏形[29]。一般意义上，BIM 是可以集成建设项目各专业信息的三维数字模型[30]。BIM 是随着各种 BIM 软件开发的进程而产生的，通过在三维数字模型上整合建筑产品的几何和非几何信息，更加直观地将与该项目有关的内容展现在各参建方面前，以便达到共享信息和协同工作目的。
BIM 从被大众所熟知到现在已经经历相当长一段时间了，网上搜索与“建筑信息模型”和“BIM”有关的研究文献已有几十万篇，关于“建筑信息模型”和“BIM”的词条搜索已有上千万条，而且这个数字仍然在不停的增加。尽管在瀚海如烟的搜索中大家对“BIM 是什么”都有着相似的描述，但是截至目前为止“BIM”仍然没有公认的定义，可能是 BIM 的范围在不断地扩展，也可能是 BIM 水平在不断地提升。尽管如此，业界仍然有一些经典的定义为大家所共识。
2011 年，“BIM 之父”——乔治亚理工大学 Chuck Eastman 教授在《BIM 手册：向业主、管理者、设计师、工程师和承包商提供了建筑信息模型的指导》中对 BIM 是这样描述的：“BIM 是最有发展前景的领域之一，其使人们能够为建筑物创建一个或者多个精确的虚拟数字化模型，从而支持该建筑物变成实际所需的设计、施工、制造和采购活动[13]。”
2014 年，美国国家 BIM 标准委员会（NBIMS）在《美国国家 BIM 标准：第 2版—FAQs》中对 BIM 是这样描述的：“建筑信息模型是设施的物理 13 及功能特性的表现，其生成有关该建筑物的共享知识源，并且形成了在建筑物使用寿命期间制定决策的可靠依据，此期间包括最早形成概念直到建筑物被拆除[31]。”
2013 年，英国建筑信息模型工作组在《BIM 是什么？》中对 BIM 是这样描述的：“BIM 的主要价值是在创建、整理和交换共享三维（3D）模型及其附属智能化、结构化数据的基础上，在成本的整个生命周期进行相互协作[32]。”
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2.2 扎根理论介绍
2.2.1 扎根理论概述
扎根理论，英文名为“ground theory”，单从“ground”来看可以译为“接地的”，因而形象的称其为“扎根”，也可以叫做“草根理论”。扎根理论是上世纪 60 年代由芝加哥大学的 Barney Glase 和哥伦比亚大学的 Anselm Strauss 共同提出的一种定性研究方式,它是一个由下而上归纳式仿真过程和研究过程，是一种不停地提出问题、相互比较、分门归类、相互联系以及发现理论的研究过程[39]。像本论文这类的探索性研究便非常适合使用扎根理论，这样就可以避免实证范式下经验性观念或预设性理论模式对所借鉴资料和所得结论范围的“程式化”限制[40]。
2.2.1 扎根理论概述
扎根理论，英文名为“ground theory”，单从“ground”来看可以译为“接地的”，因而形象的称其为“扎根”，也可以叫做“草根理论”。扎根理论是上世纪 60 年代由芝加哥大学的 Barney Glase 和哥伦比亚大学的 Anselm Strauss 共同提出的一种定性研究方式,它是一个由下而上归纳式仿真过程和研究过程，是一种不停地提出问题、相互比较、分门归类、相互联系以及发现理论的研究过程[39]。像本论文这类的探索性研究便非常适合使用扎根理论，这样就可以避免实证范式下经验性观念或预设性理论模式对所借鉴资料和所得结论范围的“程式化”限制[40]。
2.2.2 扎根理论的基本思路
在演绎式实证研究中，大部分的专家学者往往采取一种自上而下的演绎式思维研究过程，即“理论演绎与假设→建构定义→建构操作化→变量定义→变量测量”的思维研究过程。扎根理论与上述情况正好相反，它在研究初期建构与建构之间的关系是未知的，也是无法被预设出来的。扎根理论所遵循的归纳式思维是“各种资料→定义概念→范畴化过程→定义范畴→理论显现过程→理论观点”这样自下而上的研究过程，
如图 2-2 所示。扎根理论中自下而上的归纳式研究逻辑与量化实证中自上而下的演绎式研究逻辑刚好相反，但是在社会科学研究中二者却是非常有益的互补[41]。
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第 3 章 BIM 在施工阶段应用的障碍因素体系建立.................21
3.1 障碍因素识别原则....................... 21
3.2 施工阶段 BIM 应用障碍因素汇总 ................................. 21
第 4 章 基于案例分析法的障碍因素体系时效性验证...................53
4.1 项目概况................................. 53
4.1.1 项目基本信息 ............................... 53
4.1.2 项目施工难点 ................................ 53
第 5 章 施工阶段影响 BIM 应用主要障碍因素 ISM 法分析.................65
5.1 影响 BIM 应用障碍因素解释结构模型建立 .......................... 65
5.1.1 建立关联矩阵 ........................... 65
5.1.2 计算可达矩阵 ................................ 66
第 5 章 施工阶段影响BIM 应用主要障碍因素 ISM 法分析
5.1 影响 BIM 应用障碍因素解释结构模型建立
5.1.1 建立关联矩阵
在第 3 章中，利用因子分析法找出了施工阶段影响 BIM 应用的 9 个主要障碍因素，它们分别是环境驱动力障碍、经济类障碍、BIM 规则类障碍、项目管理类障碍、BIM技能类障碍、思维习惯类障碍、BIM 软件类障碍、新老技术交接障碍以及管理层重视程度障碍。在上述 9 个主要障碍因素相互之间存在一定的因果关系，在构建施工阶段影响 BIM 应用主要障碍因素的解释结构模型之前，必须要先理清楚各主要障碍因素之间的逻辑关系。
首先对这 9 个主要障碍因素进行编码，分别用 F1 代表环境驱动力障碍、F2 代表经济类障碍、F3 代表 BIM 规则类障碍、F4 代表项目管理类障碍、F5 代表 BIM 技能类障碍、F6 代表思维习惯类障碍、F7 代表 BIM 软件类障碍、F8 代表新老技术交接障碍、F9 代表管理层重视程度障碍。将这 9 个代码及其代表的内容和解释做成判定施工阶段影响 BIM 应用主要障碍因素关系的专家问卷（详见附录 C），分别邀请 9 位 BIM 领域内不同行业的专家填写问卷。
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5.1 影响 BIM 应用障碍因素解释结构模型建立
5.1.1 建立关联矩阵
在第 3 章中，利用因子分析法找出了施工阶段影响 BIM 应用的 9 个主要障碍因素，它们分别是环境驱动力障碍、经济类障碍、BIM 规则类障碍、项目管理类障碍、BIM技能类障碍、思维习惯类障碍、BIM 软件类障碍、新老技术交接障碍以及管理层重视程度障碍。在上述 9 个主要障碍因素相互之间存在一定的因果关系，在构建施工阶段影响 BIM 应用主要障碍因素的解释结构模型之前，必须要先理清楚各主要障碍因素之间的逻辑关系。
首先对这 9 个主要障碍因素进行编码，分别用 F1 代表环境驱动力障碍、F2 代表经济类障碍、F3 代表 BIM 规则类障碍、F4 代表项目管理类障碍、F5 代表 BIM 技能类障碍、F6 代表思维习惯类障碍、F7 代表 BIM 软件类障碍、F8 代表新老技术交接障碍、F9 代表管理层重视程度障碍。将这 9 个代码及其代表的内容和解释做成判定施工阶段影响 BIM 应用主要障碍因素关系的专家问卷（详见附录 C），分别邀请 9 位 BIM 领域内不同行业的专家填写问卷。
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6.1 结论
本文通过研究国内外相关的研究文献，结合 BIM 相关领域的专家建议，确定了施工阶段影响 BIM 应用的障碍因素，再运用因子分析法归纳出 9 类障碍因素，建立了施工阶段影响 BIIM 应用的障碍因素体系，根据实际案例工程判定此障碍因素体系的时效性和可靠性，接着构建出这 9 类障碍因素的解释结构模型，分析它们各自的特征。通过一系列的研究分析，最终的研究结果如下：
（1）通过文献调研法汇总出了 39 个影响 BIM 在施工阶段应用的障碍因素，总结了专家的意见之后删除不符合研究范围和不合时宜的障碍因素，增加了两项专家认为比较重要的障碍因素，最终识别出对 BIM 在施工阶段应用有较大影响的 29 个障碍因素。根据识别出的 29 个障碍因素设计调查问卷，借助 SPSS22.0 软件通过因子分析法总结出了 9 个影响 BIM 在施工阶段应用的主要障碍因素，它们分别是项目管理类障碍、经济类障碍、思维习惯类障碍、BIM 规则类障碍、BIM 软件类障碍、BIM 技能类障碍、环境驱动力障碍、新老技术交接障碍以及管理层重视程度障碍。并由此建立了 BIM 在施工阶段应用影响因素体系，将该障碍因素体系带入到实际工程案例中进行分析，得出该体系不仅符合理论要求而且满足时效性和可靠性要求。
（2）根据专家对 9 个主要障碍因素相互影响关系的判别，经 ISM 法分析得出施工阶段影响 BIM 应用障碍因素的解释结构模型。根据由下而上的递阶层级结构图显示，影响 BIM 在施工阶段应用的表层因素有经济类障碍、思维习惯类障碍、BIM 软件类障碍，中层因素有环境驱动力障碍、管理层重视程度障碍、BIM 技能类障碍、项目管理类障碍，根源因素为 BIM 规则类障碍和新老技术交接障碍。根据 MICMAC 分析法对9 个障碍因素驱动力和依赖性分析结果显示，要想克服思维习惯类障碍和管理层重视程度障碍必须要先解决掉其他大部分障碍因素，而解决了 BIM 规则类障碍和新老技术交接障碍之后其他大部分障碍便会迎刃而解。根据施工阶段影响 BIM 应用障碍因素的解释结构模型和各主要障碍因素的自身特征情况，提出了推进 BIM 在施工阶段应用的九点建议。
参考文献（略）