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基于BIM和IPD模式的工程项目变更控制探讨[工程管理论文]
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  • 编辑:vicky
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  • 论文编号:el2021111719305224682
  • 日期:2021-11-17
  • 来源:上海论文网

工程管理博士论文哪里有?本文的研究目的是构建”基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目变更控制模型“,研究工程变更控制工作的流程和机理,将工程变更控制工作的要点和 BIM 和 IPD模式实施中的管理要素相关联;运用数学方法对模型进行求解,计算得出基于BIM 和 IPD 模式的工程项目的变更控制效率。通过工程变更控制的效率分析,研究基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目各阶段、各环节的投入的管理要素与变更控制效果的关系,进而得出在工程项目中运用 BIM 技术和 IPD 模式时工程变更控制工作的要点,指导项目有针对性地选用 BIM 和 IPD 模式的关键管理要素,增强工程变更控制的可控性和可操作性。

第1章  绪论

1.1.2 BIM 技术的推进和发展现状
美国欧特克(Autodesk)公司于  2002  年发布了整合建筑参数化建模的Autodesk Revit  系列软件,BIM 的概念随之得到逐步推广[3]。美国总务署(General Services Administration,简称 GSA)于 2003 年推出了国家 3D-4D-BIM 计划,并陆续发布了一系列 BIM 指南。美国联邦机构美国陆军工程兵队(United States Army Corps of Engineers,简称 USAGE)在  2006 年制定并发布了一份 15 年(2006-2020 年)的 BIM 路线图。美国建筑科学研究院(National  Institute  of  Building Sciences,NIBS)于 2007 年成立了信息资源和技术领域的专业委员 Building SMART 联盟,负责 BIM 应用研究工作,该联盟的主要产品包括 IFC  (Industry Foundation  Classes )标准、美国国家   BIM  标准 NBIMS ( National  Building Information  Model  Standard)、美国国家 CAD 标准等一系列应用标准[4]。在欧美国家,BIM 技术在建筑业已经得到了广泛的应用。
BIM 技术在我国建筑行业中的应用仍处于研究探索和推广发展的阶段。根据中国土木工程学会总工程师工作委员会等单位发起调研并撰写的《中国建设行业施工 BIM  应用分析报告(2017)》[5],虽然超过半数的被调研企业已经成立了BIM  组织,但是从企业对 BIM 的应用阶段和时间上来看,在研究阶段还未在项目中应用过 BIM 的企业占到了被调研总数的 35.2%,项目应用 5 年以上的企业仅占 5.7%,如图 1-1 所示。从企业应用 BIM 技术的项目数量来看,使用 BIM 技术的开工项目小于 10 个的企业占 40.6%,另有 36.4%的企业尚未有使用 BIM 技术的开工项目,如图 1-2 所示。因此,BIM 在我国建设行业尚未达到广泛应用的程度。

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第3章  工程变更控制的建模分析

3.1 工程变更控制工作的流程和机理
3.1.1  工程变更控制工作的流程
根据我国住建部发布的《建设工程施工合同(示范文本)》和国际咨询工程师联合会(FIDIC)发布的 2017 年版系列合同条件,工程变更的具体内容特指在工程合同签订之后,对工程合同的执行或实施内容进行的改变,其改变的内容包括合同履行过程中发生的,因应增加或减少合同中任何工作,或追加额外的工作而导致的合同中任何工作的工程量的改变;取消合同中任何工作,但转由他人实施的工作除外;改变合同中任何工作的质量标准或其他特性;改变工程中任何部位的基线、标高、位置和尺寸等物理参数;改变永久工程所需的任何附加工作、生产设备、建筑材料或服务,包括任何有关的竣工试验、钻孔、其他试验或勘测服务等工作;改变工程的时间安排或实施顺序等引起的合同实施内容的变化[1] [2]等。
工程变更控制工作的目标是将上述针对工程合同的改变控制在尽可能小的范围内,并对确须发生的改变进行有效的管理和跟进。根据工程变更控制工作的实际执行步骤,工程项目在签订工程合同之前,需要对工程目标进行设定,以便于在工程合同签订之时明确项目的施工内容、质量、工期、造价等具体工程目标;在工程合同签订之后,对合同的执行内容所进行的任何有关技术标准、建筑材料、工程量、施工技术、工期、造价、商务条款等方面的变化均构成工程变更。工程变更发生后的,需要对这些合同变化所带来的工程施工、进度、造价等方面的工程目标进行调整,约定新的工程实施和交付内容。因此,工程变更控制工作的流程可以看做是一个”设定工程目标→变化相关参数(工程变更)→更新相关参数(工程变更的管理和发布)→更新工程目标“的不断循环的过程(如图3-1所示)。

图 3-1  工程变更控制流程图
图 3-1  工程变更控制流程图 

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第5章  工程变更控制模型的求解方法

5.1  数据包络分析法
数据包络分析法(Data Envelopment analysis,简称 DEA)是 1978 年由美国著名的运筹学家 A.Charnes,W.W.Cooper 及 E.Rhodes 首先提出的一种用于评价被评价对象之间的相对有效性的线性规划方法。因此,数据包络分析法的第一个模型以这几位运筹学家的姓名首字母进行命名,被称为 CCR 模型或 C2R 模型[164]。DEA 方法的核心建模思路是基于多个投入要素和多个产出要素建立生产函数的模型,研究不同被评价对象之间生产效率的相对有效性。DEA 的评价内容包括了对评价对象的”规模有效性“和”技术有效性“给予定性评价[165],也即,既考虑评价对象的投入产出规模是否合适,又关注于投入和产出的冗余或不足问题。
5.1.1 DEA 方法研究发展与应用
自 1978 年美国著名的运筹学家 Charnes A.、Cooper W.W.  及 Rhodes E 首次提出第一个 DEA 模型 CCR 模型以来,利用线性规划原理,根据多组投入产出数据求得生产效率[166]。此后,Banker R. D.、Charnes A.  和 Cooper W. W.提出了更为严谨的修正模型(该模型以三位提出者姓名的首写字母命名为 BCC 模型),把CCR 固定规模报酬的假设改为可变规模报酬,从而将 CCR 模型中的技术效率分解为规模效率和纯技术效率[167]。1987 年,Charnes A、Cooper W. W.、魏权龄和黄志明又提出了锥比率的数据包络模型,命名为 C2WH 模型,该模型用来处理具有过多的输入要素及产出要素的情况,并以选取”锥“体现决策者的”偏好“[168]。
此后,众多学者投入到 DEA 方法的改进研究中,根据约束条件、期望值、目标函数等的不同对传统的 DEA 方法进行改进,提出和发展了更多的数据包络分析模型[169],例如:
(1)超效率 DEA,Andersen 和 Petersen 于 1993 年提出了超效率 DEA 模型,定义有效决策单元的效率可以大于 1,模型构造的参考集不包括被评价决策单元本身,可以对相对有效的 DMU 进行进一步的分析,使相对效率的评价更为全面[170] [171, 172];
(2)广义 DEA 模型,由马占新等研究人员于 2002 提出,引入样本单元的概念,提出基于样本单元对决策单元进行评价[173];
(3)有界效率 DEA(Bounded DEA)模型,用以处理评价单元相对效率在一定的上下限区间内的评价情况[174];
4(4)交叉效率 DEA 模型,综合运用了决策单元之间的自评和他评体系,形成最终的综合效率评价[175]。
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第7章  案例分析总结与对策建议

7.1 案例分析总结
7.1.1  工程变更控制的相对效率评价结果
根据第 6 章案例项目的建模计算,运用超效率 DEA 模型,可以对五个案例项目工程变更控制情况的相对效率进行评价和排序,五个项目工程变更控制效果从高到低依次是:
(1)项目 D,管理模式为:工程总承包(纯 IPD)+BIM (2)项目 B,管理模式为:设计施工一体化(类 IPD)+BIM (3)项目 C,管理模式为:施工总承包(类 IPD)+BIM (4)项目 E,管理模式为:设计-招标-施工(类 IPD)+BIM (5)项目 A,管理模式为:施工总承包(类 IPD)+BIM
从以上五个项目工程变更控制的相对效率优劣,可以初步总结工程变更控制效果与项目管理模式的关系。对 BIM 和 IPD 实践应用程度较高的项目,工程变更控制的相对效率也较大。在五个案例中,项目 D 的管理模式为”工程总承包(纯 IPD)+BIM“,采用了”集成程度“最高的”纯 IPD“模式,并且在项目某些阶段运用了 BIM 技术(相对于其它四个案例项目,其 BIM 技术的应用程度最高)。而求解结果显示,项目 D 的工程变更控制效率最高。此结果印证了 IPD 模式和 BIM 技术有助于提升项目工程变更控制效果。
同时,求解结果也表明,不能单纯以项目管理模式的不同来断定项目工程变更控制的效果差异。对于除项目 D 之外的其它几个项目,对于 IPD 模式和 BIM 技术的应用的侧重点各有不同,也即各个项目的投入指标各不相同,因此运用超效率方法求解得出的工程变更控制的相对效率值各不相同,不能简单地以项目管理模式的不同或是否应用了 BIM 技术来简单地判定工程变更控制效果的优劣。例如:项目 C 和项目 A 均采用了”施工总承包+BIM“的管理模式,但因其具体的实施模式和 BIM 应用情况不同,项目 C 的工程变更控制效果优于项目 A;项目 B 和项目 E 虽然没有应用 BIM 技术,但其在传统的项目管理中加入了某些集成、协作的做法或模式,以”类 IPD“的模式实施工程管理和工程变更控制工作,也得到了较好的工程变更控制效果。
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第8章  结论

8.3  研究展望
本文通过分析工程变更控制工作的要点和基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目实施过程中管理要素,将变更控制工作与 BIM 技术和 IPD 模式的管理要素相结合,构建了”管理要素——工程变更控制“生产函数,形成了基于 BIM 和 IPD模式的工程项目变更控制模型,运用直观的数据方法,计算基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目的变更效率,研究成果有助于分析基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目进行变更控制工作时把握 BIM 技术和 IPD 模式的实施要点。本研究可以从以下几个方面总结现有不足和提出后续研究建议。
8.3.1  现有研究不足
(1)案例分析中案例项目数量较少。本文运用 DEA 方法求解构建了”基于BIM 和 IPD 模式的工程项目变更控制模型“,在案例应用分析中,选用了五个案例(即五个 DMU)进行计算,此案例研究的 DEA 模型中的 DMU 数量较少,后续可以考虑增加不同类型的案例数据,扩充 DMU 个数,将计算出更为详实的相对效率数值,有助于进一步开展研究,分析不同的项目管理模式、BIM 技术与工程变更控制的关系。
(2)案例分析中,对于 BIM 和 IPD 管理要素投入方面的研究存在局限性。在案例分析中,同样受制于案例个数和数据的局限性,在 DEA 模型的投入要素集中,本研究剔除了所有案例项目中数值均为 0 的投入要素,因此,对已剔除的部分投入要素,如”在初步设计阶段应用 BIM 技术“未能在本案例研究中进行分析。如后续研究增加案例类型的多样性,将有助于细化研究不同的投入要素。
(3)对 BIM 和 IPD 技术性要素的赋值较单一。在”基于 BIM 和 IPD 模式的工程项目变更控制模型“中,本文对于可直接量化的技术性投入指标,以(0,1)进行赋值,未考虑”已实施了该指标,但实施程度有差异的情况“,后续可以运用其他数学方法对此类技术性指标进行进一步的详细量化,更加丰富投入指标的取值范围,将有助于进一步提高 DEA 模型数值化分析的精度。
参考文献(略)

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