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Hans Journal of Civil Engineering
Vol. 09  No. 07 ( 2020 ), Article ID: 36754 , 10 pages
10.12677/HJCE.2020.97076

Research on the Current Situation of BIM Technology under the Innovation Diffusion Theory

Fajie Ji1, Songlin Shen2,3, Yuejun Liu1*, Zongpei Kang4

1Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering, Zhangjiakou Hebei

2College of Civil Engineering, Xijing University, Xi’an Shaanxi

3Shaanxi Key Laboratory of Safety and Durability of Concrete Structures, Xijing University, Xi’an Shaanxi

4Glodon Company Limited, Beijing

Received: Jun. 25th, 2020; accepted: Jul. 21st, 2020; published: Jul. 28th, 2020

ABSTRACT

As an emerging key technology in the construction industry, BIM has been popularized for a long time. This paper analyzes the comparative advantages, compatibility, understandability, trialability and observability of BIM technology from the perspective of innovation diffusion theory. In the form of literature review and questionnaire, this paper studies the current status of BIM technology, analyzes the main obstacles to its promotion, and puts forward suggestions to BIM related personnel, so as to provide help for future BIM research and promotion and promote its wide application in the field of construction.

Keywords:BIM, Innovation Diffusion Theory, Popularization

创新扩散理论下BIM技术现状研究

季凡杰1，沈松霖2,3，刘月君1*，亢宗佩4

1河北建筑工程学院，河北 张家口

2西京学院土木工程学院，陕西 西安

3西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室，陕西 西安

4广联达科技股份有限公司，北京

收稿日期：2020年6月25日；录用日期：2020年7月21日；发布日期：2020年7月28日

摘 要

BIM作为建造业新兴关键技术，其推广已经历经了不短时间，本文以创新扩散理论的视角对BIM技术的相对优势性、相容性、易懂性、可试性、可观察性进行分析。采用文献回顾和调查问卷的形式，研究BIM技术目前的现状分析出主要推广障碍因素，并对BIM相关人员提出建议，以期给未来BIM研究及推广提供帮助，推动在建筑领域的广泛应用。

关键词 :BIM，创新扩散理论，推广

Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

BIM代表一种新的理论和实践，旨在通过创新的信息技术、数字技术以及智能技术减少建筑工业的各种浪费，大大提高工业效率。当前，我国的建造业面临着转型升级，BIM技术被认为是建造业的“第二次革命”，BIM技术将在这一“革命”中发挥关键作用；成为建造业创造、改进、革新的突破口。BIM这个词最初出现在1997年的欧洲，但在2002年的Jeery Laiserin出版的《苹果和橙子比较》中首次提出为BIM可以被用在设计、施工、运营阶段，是对物体的数字表达，可以用来表述与表现建筑的生命过程 [1]。BIM技术作为一种被广泛接受的技术理念，它的推广至今已经经历了不短的时间，然而应用BIM技术的建筑工程仍然占比较小。通过阅读文献发现大部分对于BIM技术的研究往往对于技术或者应用，以及障碍因素研究，还没有对BIM技术推广策略的研究。本文以创新扩散理论视角下研究BIM技术的发展的现状。

2. 研究方法

2.1. 文献研究

本文主要通过对问题的各种相关文献、书籍进行系统地查阅、分析和整理了解当前研究现状。并通过文献研究，设置问卷题项，使问卷设计参数更为合理。以及利用文献回顾法对BIM技术对比传统CAD技术在各个阶段的相对优势性进行整理。

2.2. 问卷调查

问卷按照创新扩散理论模型体系及文献研究进行参数设计，通过线上发放问卷形式进行，经过三轮发放，前两轮发放的目的是修改测量项目，确保受访者对问卷的准确理解。本文的结论主要基于第三轮问卷调查的结果。问卷调查对象主要是在校建筑专业本科、硕士及老师和已经从事建筑工作的相关人士。共回收问卷921份，其中有效问卷808份(完全不了解BIM的应答者问卷113份，设为无效，弃之不用)。问卷的测量部分使用7级李克特量表。对回收筛选后的数据采用IBM SPSS Statistics 25软件进行分析。主要的分析方法是因子分析、描述性统计分析、相关分析等。在分析问卷数据之前，对问卷的可靠性进行检验，确保测量的质量。本文件基于对克朗巴赫一致性系数的分析。

3. 创新扩散理论

20世纪60年代美国学者通过研究改良玉米种子的应用速度，提出创新扩散理论，他认为创新是一种被人们感知的新的商品、服务、实践、想法等 [2]。一项更具优势的技术只有极少数情况下才会迅速扩散，往往过程困难，需要采取一定的措施 [3]。一项创新具有相对优势性、相容性、易懂性、可试性、可观察性特性会更快地被采用 [4]。主要包括获知、说服、决策、实施、确认五个阶段。创新扩散模型被广泛地应用在其他各个领域，因此认为确实存在一个普遍的扩散模型 [5]。本文基于创新扩散理论模型，设置研究因素，并构建模型量表分析。

3.1. 相对优势性

相对优势是指利用创新所感知到的优势程度。一般认为创新所带来的优势与采用创新的速度呈正相关。本文采用文献回顾法研究BIM技术的相对优势性，主要跟传统CAD技术的建筑各方面应用的比较。

3.1.1. 设计阶段比较(表1)

Table 1. Comparison of CAD and BIM in design stage

表1. 设计阶段CAD与BIM比较

3.1.2. 施工阶段

传统的CAD图纸下的施工，往往缺乏指导性，BIM技术的图纸可指导施工，同时具有可分析、可视性、协同性等特点。如还可以利用BIM模型进行工程量统计汇总，构件的施工进度、成本造价等进行分析。同时施工人员可以利用计算机直观地看到二维图纸难以理解的地方，不用在经过复杂的头脑想象。同时可以利用BIM模型进行协同施工，目前应用最为广泛的当属BIM的管线综合，将机电、暖通、给排水等多个专业进行协调，从而有序施工，避免在空间、功能、实用性上受到影响。

3.1.3. 运维阶段

在建筑运维阶段的管理中引入BIM技术，可以满足用户的基本活动需求，增加投资收益 [6]。在以往的研究中，也有比较传统的文件提供方式和BIM自动生成文件的方法，并推断以后将现实竣工文档交付全自动化 [7]。以文件(纸质或电子形式、文本或图纸)为主要媒介的传统操作和维护管理过程是劳动密集型的，且容易出错 [8]。此外，BIM技术可以结合其他技术进行更优的一种管理方式，例如：使用传感器和射频识别和融合BIM模型通过多种自动化技术，为构件识别、室内定位、人员逃生等提供良好支持。

3.2. 相容性

创新的相容性指它们的潜在使用和现有价值的之间的一致性程度，以往经验和目前需求的一致性程度。相对优势和相容性是首要影响采纳创新的因素 [9]。认为相容性和采用行为通常存在正相关关系。

建筑工程项目通常具有非常强的综合性和复杂性，一个项目往往有多个部门多个专业，在建筑全生命期中，各部门各专业各人员需要信息共享、协同工作。因此相比较与传统CAD绘图模式下BIM技术下的建筑模型更具优越性。同时现在的市面上已经有许多软件可以将CAD图纸进行翻模成为三维模型，三维模型也可以导出二维图纸，具有一定的互导，相容性见表2。

Table 2. Compatibility scale

表2. 相容性量表

将测量相容性的3个问题项进行KMO (Kaiser-Meyer-Olkin)检验统计量和巴特利特球体检验后，KMO值为0.726，巴特利特球体检验的χ2统计值的显著性概率是0.000，小于1%，具有相关性，适合做因子分析，KMO和巴特利特球体检验结果见表3。通过因子分析，得到一个因子，解释了83.76%的变异，具体结果见表4。

Table 3. KMO and Bartlett test results

表3. KMO和巴特利特球体检验结果

注：数据是否适合做因子分析，一般采用如F判断：KMO在0.9以上，非常适合：0.8~0.9适合；0.7~0.8比较适合；0.6~0.7，勉强适合；0.5~0.6不太适合；0.5以下，不适合。

Table 4. Compatible component matrix

表4. 相容性成分矩阵

3.3. 易懂性

易懂性是指理解和利用创新相对的困难程度。复杂创新需要更多的技巧、实施和运行努力，会减少采用的几率。采用者对创新产品的感知是影响扩散程度的因素，通常认为创新的复杂性与采用率呈负相关。表5和表6给出了易懂性量表和易懂性描述性统计数据。

Table 5. Understandability scale

表5. 易懂性量表

Table 6. Understandable descriptive statistics

表6. 易懂性描述性统计

从上表中可以看出易懂性的评价在4~5之间，基本处于中等水平。对于建筑从业人员来说，BIM的理念是比较容易理解的，但是BIM软件的学习和使用程度稍高。这其中有许多原因：比如BIM软件繁多、兼容性等问题，何关培说明了十四种BIM应用软件 [13]。Mehran Oraee整理BIM协作中的各种障碍并进行分类 [14]。

3.4. 可试性

可试性是指创新在使用前可以小规模地进行实验和实施的程度。当创新可以被试验和小范围、小批量使用时，会减少个体采用创新的不确定性的感觉。BIM技术已经有许多成功案例，如表7而可试性指标的意图就是规避风险，降低不确定性。因此，本文研究相关BIM应用障碍，建立BIM障碍风险量表并进行分析。

Table 7. Risk uncertainty scale

表7. 风险不确定性量表

将测量可试性的6个问题项进行检验，KMO值为0.800，巴特利特球体检验的χ2统计值的显著性概率是0.000，小于1%，具体见表8。通过因子分析，得到一个因子，解释了51.092%的变异，具体结果见表9。

Table 8. KMO and Bartlett test results

表8. KMO和巴特利特检验结果

Table 9. Risk uncertainty component matrix

表9. 风险不确定性成分矩阵

3.5. 可观察性

可观察性是指创新后产生的结果可被观察和向其他人传播的程度。即使用创新能通过各种媒介传播的难以程度，如音频、口头、视觉等。目前BIM维护阶段使用较低，故本文通过调查设计人员和施工人员对BIM的接纳程度打分，再进一步分析，来反映BIM的传播程度。图1和图2分别给出了设计单位意向量表和施工单位意向量表，图3给出了创新扩散曲线图。

Figure 1. Design the unit intention scale

图1. 设计单位意向量表

Figure 2. Construction unit intention scale

图2. 施工单位意向量表

Figure 3. Innovation diffusion curve

图3. 创新扩散曲线图

根据创新扩散理论模型曲线和调查对比，认为BIM目前处于引入期向增长期过渡。此时，BIM的渗透率较大，采用录会快速增长。

4. 相关性分析

为了更好的探讨和验证模型中各变量之间的关系，本文采取了相关性分析。

4.1. BIM相容性和易懂性的关系

由表10可以看出BIM相容性和易懂性在0.01级别显著相关，且皮尔逊相关系数均大于0.4，说明关系比较紧密。

Table 10. Correlation analysis of compatibility and understandability

表10. 相容性和易懂性相关性分析

注：一般大于0.7叫非常紧密，0.4~0.7比较紧密，小于0.4的不紧密。另外，负数是负相关。

4.2. BIM相容性和风险不确定性的关系

由表11可以看出BIM相容性和风险不确定性在0.01级别，相关性显著，但部分皮尔逊系数低于0.4说明紧密性一般。

Table 11. Correlation analysis of compatibility and risk uncertainty

表11. 相容性和风险不确定性相关性分析

4.3. BIM易懂性和风险不确定性的关系

由表12可以看出BIM相容性和风险不确定性在0.01级别，相关性显著，大部分皮尔逊系数处于0.5说明紧密性较好。

Table 12. Correlation analysis of understandability and risk uncertainty

表12. 易懂性和风险不确定性相关性分析

5. 结论与建议

通过分析，BIM在建筑领域处于引入期向增长期过渡，相容性方面，我们可以看出相比较传统CAD，BIM在建筑全寿命周期都具有一定的相对优势，且BIM与当下的建筑理念和需求是一致的，且BIM可以和传统CAD协同作业，更好的为建筑业服务。同时通过易懂性分析可以看出BIM理念是较易理解，但软件操作稍难，同时也说明BIM作为新兴技术还是存在一定的问题，使得难以推广。这些问题包括BIM的不确定性的风险，经营管理层对BIM新模式转变困难是不确定性风险的主要因素。但是总体而言，不论是设计人员还是施工人员都有较高采用BIM技术的意愿。针对本次研究，本着可操作的原则，提出如下建议。

5.1. 以BIM使用者而言

这里的使用者不仅仅指个人，也指企业、单位甚至是国家。BIM使用者不仅仅是作为BIM产品带来好处的享受者，更应当具有推广BIM技术的责任，目前BIM人才本就缺乏，作为新技术的受益者将BIM技术更好地运用在日常的工作中的同时还应当发掘新的创新点，这个创新点包括BIM技术的应用点和发展可能采纳BIM技术的人员。使用者内部也可以有相应的激励奖惩制度，为培养人才提供有力保障。

5.2. 以BIM创造者而言

当然这里的创造者也不仅仅指个人。所谓的BIM创造者不是指创造BIM的人，而是指对BIM软硬件进行开发(包括二次开发)的人员和编制BIM标准的人员。在专心研究使BIM技术更加成熟的同时，可以拓宽眼界融合其他技术、学科、领域发展BIM。

5.3. 以BIM推广者而言

BIM的推广者指无论是否从事BIM相关工作，有意愿使用BIM为建筑领域添砖加瓦的人员。在推广BIM应寻找合适、合理、有效的办法。研究熟悉市面上各类BIM软件及BIM方案的特性及优缺点，并针对项目需求，为企业提出合理建议，使其自愿学习利用BIM，同时自愿加入BIM的推广者中。

基金项目

张家口市科学技术研究与发展计划(1811009B-15)。

文章引用

季凡杰,沈松霖,刘月君,亢宗佩. 创新扩散理论下BIM技术现状研究
Research on the Current Situation of BIM Technology under the Innovation Diffusion Theory[J]. 土木工程, 2020, 09(07): 705-714. https://doi.org/10.12677/HJCE.2020.97076

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    20. NOTES

    *通讯作者。

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