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BIM如何降低工業(yè)化建設(shè)的浪費(fèi)？

“綠色建筑”和全球化建筑的走向引領(lǐng)著建筑師，工程師和承包商（AEC）使用建筑信息模型（BIM）從而讓自己在全球范圍內(nèi)保持競爭力。然而，很少有人知曉文化和人為因素對BIM技術(shù)在IBS建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用的影響，尤其是在馬來西亞。本文研究現(xiàn)存的BIM文獻(xiàn)來減少建筑垃圾和提高工業(yè)化建筑系統(tǒng)（IBS）在生產(chǎn)過程中的效率。本文認(rèn)可BIM所做的成就，如AEC專業(yè)人士溝通文化，減輕損失的有效文化知識，項(xiàng)目生產(chǎn)制造的關(guān)鍵驅(qū)動因素。本文得出結(jié)論，盡管有足夠的技術(shù)支持，但是在影響IBS建設(shè)消耗量的設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)人士之間的知識文化仍然很大程度上影響著生產(chǎn)效率。這次研究結(jié)果預(yù)計(jì)，在工業(yè)化項(xiàng)目的一個(gè)生命周期里，有效的環(huán)境管理將提高AEC在可持續(xù)發(fā)展方面的協(xié)作知識。

引言

全球化和可持續(xù)發(fā)展問題促使建筑師、工程師和承包商（AEC）使用BIM技術(shù)使自己具有全球競爭力，尤其是在發(fā)展中國家，如馬來西亞。馬來西亞對于利用BIM和工業(yè)化建筑系統(tǒng)（IBS）來解決建造業(yè)2006-2015的總體規(guī)劃（2006-2015年發(fā)展計(jì)劃），以引導(dǎo)馬來西亞建筑業(yè)的未來的方法特別感興趣。此前的研究顯示BIM的應(yīng)用支撐了IBS的制造工藝（Fischer&Kunz2004；Knight&Sass2010），成本，質(zhì)量和組裝效率（Buswelletal.2007）。其他文獻(xiàn)強(qiáng)調(diào)IBS垮臺是因?yàn)槿狈夹g(shù)的理解，從裝配工到工人缺乏知識轉(zhuǎn)移（Rashidietal.2012），并沒有短期的利潤（Lou&Kamar2012）。作者同意拉希迪等人（2012）認(rèn)為缺乏知識轉(zhuǎn)移和理解是可能造成更多浪費(fèi)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。然而，很少有人知曉文化和人為因素對BIM技術(shù)在IBS建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用的影響，尤其是在馬來西亞。作者建議關(guān)注和調(diào)查文化和人為因素對于BIM技術(shù)在IBS設(shè)項(xiàng)目中的影響，因?yàn)樵絹碓蕉嗟膶I(yè)人員正在接納BIM，尤其是在馬來西亞。

研究方法

部分文獻(xiàn)調(diào)查研究了BIM中的CAD技術(shù)和專業(yè)人士的文化如何減少在產(chǎn)品交付時(shí)產(chǎn)生的浪費(fèi)。然后，它表明與BIM相關(guān)的CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)（POP模型（FischerandKunz2004））了IBS的制造。在這些情況下，我們試圖確定文化知識是如何提高制造效率的：工業(yè)化生產(chǎn)中的浪費(fèi)預(yù)示學(xué)；制造中的文化知識；和理解制造不連續(xù)部件的作用。基于它的結(jié)論，我們系統(tǒng)地介紹了BIM的溝通文化，制造中的有效文化，以及以一種系統(tǒng)化方式融合的BIM溝通—文化知識將如何最終減少工業(yè)化建筑垃圾。本文提出了對建筑行業(yè)里專業(yè)人士的文化知識的理論研究方向，可以加速BIM技術(shù)的應(yīng)用來改善IBS建設(shè)的生產(chǎn)效率。

BIM工作文化

BIM工作文化如何能夠降低工業(yè)化建設(shè)的浪費(fèi)？啟發(fā)性地，虛擬設(shè)計(jì)與施工（VDC）-由中心綜合設(shè)施工程（CIFE）開發(fā)，斯坦福大學(xué)為其設(shè)計(jì)，施工，運(yùn)營團(tuán)隊(duì)；由于類似原理，組件和過程，BIM由Sacks等人（2010）擴(kuò)展。VDC中的POP模型（Fischer&Kunz2004）是由產(chǎn)品的多種性能模型（Kam&Fischer2004）組成的。

例如：地板，墻壁和梁（Kunz&Fischer2012）；組織關(guān)系上（Jin等人，1995）

例如：已經(jīng)完成的任務(wù)和里程碑之間明確的聯(lián)系，團(tuán)隊(duì)成員之間相互溝通相互依存的關(guān)系，流水線工作中故障和異常的關(guān)聯(lián)，以及表示正規(guī)的組織間的等級關(guān)系（Nissen&Levitt2002）；過程上（Kam等人，2003），例如：宏觀和微觀的時(shí)間表，交貨日期和活動（Kam等，2003）實(shí)現(xiàn)四維CAD可視化。它采用工業(yè)基礎(chǔ)分類（IFC）。

一種可互操作的國際標(biāo)準(zhǔn)，允許視覺的互操作性和信息有效性（Kam等，2003）工具之間進(jìn)行順暢的信息交流，其中針對沖突所建議的解決方案（Fischer&Kunz2004）和準(zhǔn)確的決策（Bouchlaghem等，2005年）可以進(jìn)行n維互操作性（Lee等人，2005）分析。

在制造過程中，CAD模型與CAD數(shù)控機(jī)器相連接，不管大規(guī)模生產(chǎn)或少量生產(chǎn)都能生產(chǎn)出快速,精確的產(chǎn)品（Knight&Sass2010）；因此有助于減少浪費(fèi)和多變的命令。在設(shè)計(jì)早期階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員意識到一連串工作計(jì)劃,時(shí)間表，沖突，等等，所以Kam和Fischer（2004）將POP模型描述成一個(gè)活躍的視覺溝通器。因此我們假定POP模型可以識別出早期組裝中的異常，并且同意Kam等人（2003）的觀點(diǎn)，即擁有一個(gè)視覺溝通器可以增加非專業(yè)意識和以及欣賞設(shè)計(jì)概念，設(shè)計(jì)原理、施工能力和現(xiàn)場問題的知識流。

作者同意Ibrahim和Nissen（2007）的看法，即在復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境，如建造-交付中，知識流對消除團(tuán)隊(duì)成員之間的異常和返工是至關(guān)重要的。Kam等人（2003）認(rèn)為，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品模型的準(zhǔn)確屬性可以幫助其他團(tuán)隊(duì)成員通過在他們軟件應(yīng)用里重復(fù)利用數(shù)據(jù)和嵌套準(zhǔn)確信息來協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程，從而最大限度地減少返工。因此，我們一致認(rèn)為，POP模型里的IFC將允許團(tuán)隊(duì)成員間的數(shù)據(jù)流暢的進(jìn)行互操作，減少一半的文檔制作時(shí)間并傳達(dá)準(zhǔn)確的信息，因此將在后續(xù)裝配過程中減少返工。

建造中的文化知識

如何提高建造效率以減少工業(yè)廢物？Hofstede（1997；）將文化視作”多層的內(nèi)在心理機(jī)制，對應(yīng)于不同層次的文化”。基于Hofstede的觀點(diǎn)，心理機(jī)制層是個(gè)性、文化、人性。社會中的另一層文化是指民族文化差異，根據(jù)地區(qū)、宗教、性別、時(shí)代和等級，以及組織文化不同產(chǎn)生的文化差異。在我們的例子中，我們假設(shè)組織文化更容易受到AEC專業(yè)特性的影響，例如在交付項(xiàng)目時(shí)滿足于2D傳統(tǒng)方法（Fischer2006）。這種特質(zhì)是繼承他們早些時(shí)候三級培訓(xùn)和以前在項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)（Ibrahim&2010；Rahimian&易卜拉欣2011），因此使他們不愿接受交付項(xiàng)目的新方法。出于這個(gè)原因，作者提出研究這些文化和心理機(jī)制如何減少工業(yè)廢物以提高建造效率。

很多學(xué)者強(qiáng)調(diào)，由于專業(yè)意識的缺乏（Poon,Yu,&Jaillon2004），不明確的垃圾處理責(zé)任（Osmani,Glass,&Price2006），以及在垃圾管理中的職業(yè)行為態(tài)度（Begumetal.2009），使得建筑垃圾產(chǎn)量越來越高；在這種情況下，垃圾是資源和資本的無效利用，增加成本，但不增加產(chǎn)品價(jià)值（Koskela2000）。Ohno（1988）將工業(yè)垃圾分為七種類型。

即：1）生產(chǎn)過剩，2）庫存，3）額外的處理步驟，4）移動，5）缺陷，6）等待，7）運(yùn)輸，8）制造過程中的垃圾（Koskela2004）。

工業(yè)垃圾的產(chǎn)生受文化知識的影響。作者也同意（Knight&Sass2010），在建筑工業(yè)里這些技術(shù)被接受和驗(yàn)證的過程里，文化和社會因素扮演相同的角色。此外，AbdulGhafar等人（2013）做了一項(xiàng)研究認(rèn)為組織將取決于團(tuán)隊(duì)的工作文化，建筑項(xiàng)目中各成員之間知識轉(zhuǎn)移的方法，并由職業(yè)教育機(jī)制大大加強(qiáng)。因此，我們可以認(rèn)為在設(shè)計(jì)的早期階段讓CAD技術(shù)與職業(yè)文化相適應(yīng)，可以促進(jìn)有效的建設(shè)實(shí)踐以減少工業(yè)垃圾。

研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的、不確定的和模棱兩可的環(huán)境的結(jié)合特性——是在向團(tuán)隊(duì)成員傳遞少量隱性的信息，特別是在正式文檔和談判審批過程中（Ibrahim&Paulson2008）；在多個(gè)工作流中對其相互依賴關(guān)系缺乏理解（Ibrahim&Nissen2007）阻礙了知識流動和各個(gè)不連續(xù)成員的有效整合。例如，在制造過程中專業(yè)承包商被表示為不連續(xù)成員——在需要的時(shí)候融入整個(gè)團(tuán)隊(duì)，當(dāng)任務(wù)完成時(shí)離開。這意味著垃圾生產(chǎn)可能是因?yàn)樵趶?fù)合工作流下，專業(yè)人士和缺乏專業(yè)的人士之間文化知識差異的結(jié)合。這讓不連續(xù)成員患有“知識流失”現(xiàn)象,阻礙生產(chǎn)效率而造成不必要的浪費(fèi)。作者預(yù)計(jì)，在設(shè)計(jì)的早期階段，在復(fù)雜不連續(xù)成員工作流中將BIM與專業(yè)人員的文化以及公司監(jiān)管結(jié)合起來，可以防止知識損失從而降低工業(yè)化浪費(fèi)。反過來，這將促進(jìn)制造效率。鑒于上述情況，我們認(rèn)為文化知識和技術(shù)支持可以允許互操作的順利進(jìn)行，確保信息的準(zhǔn)確，在后續(xù)加工過程中減少返工，抑制不必要的浪費(fèi)。

關(guān)于利用BIM提高制造效率的討論

到目前為止，我們已經(jīng)提出了一個(gè)關(guān)于組織文化的背景和識別其對在IBS制造過程中成功實(shí)施BIM的影響力。對BIM技術(shù)和文化知識的探索表明，這兩種相關(guān)聯(lián)的元素不僅是非常重要，而且他們能在IBS安裝時(shí)提高制造效率。下面我們進(jìn)一步討論這些因素：

①.BIM作為專業(yè)的溝通文化

②.制造交付過程中的不連續(xù)的成員

AEC中專業(yè)人士間的文化差異可以顯著影響他們的信仰和價(jià)值觀的很多方面，這可能導(dǎo)致誤解、沖突和組織表現(xiàn)不佳（Hofstede,1997）。例如，RamseyandLevitt（2005）的研究發(fā)現(xiàn),團(tuán)隊(duì)成員培養(yǎng)的“信仰”中融合了個(gè)人的技能和經(jīng)驗(yàn)，在操作環(huán)境下形成了自己的知識。例如“粘性”隱性知識的現(xiàn)象（Nissen2006）阻礙了不連續(xù)成員了解必要的項(xiàng)目的信息，因此導(dǎo)致誤解、變異和返工。他們不知道需要和發(fā)出什么樣的信息,特別是是有關(guān)的項(xiàng)目的隱性信息（Flanagan,Eckert&Clarkson2007）。例如,不連續(xù)專家如議員專家只出現(xiàn)在建設(shè)的后期階段,使他們傾向于知識損失，（Shumate,Ibrahim,&Levitt2010）并且很難從有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士那里獲取完整的信息。作者同意Burton和Obel（2004）的針對組織層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任務(wù)高度相互依賴，在功能等級中實(shí)行集中決策以產(chǎn)生更高質(zhì)量的看法。因此，作者認(rèn)為將BIM與文化知識整合可以增加一個(gè)項(xiàng)目制造過程中不連續(xù)成員對項(xiàng)目的理解。

③.制造效率和文化知識

全球化正在改變AEC專家交流和工作的方式，可預(yù)知的跨文化知識的差異迫使AEC專業(yè)人員學(xué)習(xí)新的設(shè)計(jì)工具，做不同于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在Horii,Jin和Levitt（2005）的研究中，他們在東方專業(yè)人士——集中掌權(quán)和中央獨(dú)裁，以及西方專業(yè)人士——分散掌權(quán)和權(quán)力下放中發(fā)現(xiàn)文化知識的差異，導(dǎo)致在高相互依存的項(xiàng)目中低的合作性能。作者同意Shumate等人（2010）的看法，即這種現(xiàn)象加劇了知識的流失，這妨礙了團(tuán)隊(duì)成員高效地產(chǎn)生有效的交付制造。在這種思想下，本研究同意AbdulGhafar等人（2013）的觀點(diǎn)，即，當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)決策不考慮制造任務(wù)時(shí)，只有當(dāng)建造者看見錯(cuò)誤規(guī)格的建筑構(gòu)件時(shí)，錯(cuò)誤才會顯現(xiàn)出來。因此,我們認(rèn)為盡管有主管技術(shù)支持，制造效率仍然很大程度上受設(shè)計(jì)階段專業(yè)人士之間文化差異的影響，這將影響在IBS建設(shè)過程中建筑垃圾的產(chǎn)量。

我們可以得出結(jié)論，在IBS實(shí)踐中實(shí)施BIM技術(shù)和文化知識的結(jié)合可以得到一個(gè)更好的制造輸出，在相互依賴的復(fù)雜的工作流中提高不連續(xù)成員之間的信息流通。通過幫助減少生產(chǎn)浪費(fèi)，我們認(rèn)為BIM支持著AEC的模范式的轉(zhuǎn)變，在此我們假設(shè)當(dāng)廢物產(chǎn)量高，技術(shù)和文化受到控制時(shí)，加工效率將降。

結(jié)論

我們從職業(yè)的溝通文化；制造交付過程中的不連續(xù)性成員關(guān)系；制做效率和文化知識方面討論了BIM。我們認(rèn)為使用BIM有助于減少制造垃圾，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑。我們假設(shè)當(dāng)廢物產(chǎn)量高，對技術(shù)和文化不加以控制會降低制造效率。我們提議將BIM與文化知識結(jié)合來增強(qiáng)項(xiàng)目制造過程中不連續(xù)成員對于項(xiàng)目的理解。我們認(rèn)為如果不連續(xù)成員之間的文化知識契合，在安裝之前減少異常，制造輸出會得到改善。建議進(jìn)一步的研究在AEC專業(yè)人士里加強(qiáng)文化知識與BIM的結(jié)合。這項(xiàng)研究有利于在制造過程外培訓(xùn)和開發(fā)工具。

（原作者：M.AbdulGhafar,UniversitiPutraMalaysia,MalaysiaR.Ibrahim,

UniversitiPutraMalaysia,Malaysia等，翻譯郭晶晶）

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