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BIM如何降低工业化建设的浪费?

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“绿色建筑”和全球化建筑的走向引领着建筑师,工程师和承包商(AEC)使用建筑信息模型(BIM)从而让自己在全球范围内保持竞争力。然而,很少有人知晓文化和人为因素对BIM技术在IBS建设项目应用的影响,尤其是在马来西亚。本文研究现存的BIM文献来减少建筑垃圾和提高工业化建筑系统(IBS)在生产过程中的效率。本文认可BIM所做的成就,如AEC专业人士沟通文化,减轻损失的有效文化知识,项目生产制造的关键驱动因素。本文得出结论,尽管有足够的技术支持,但是在影响IBS建设消耗量的设计阶段,各专业人士之间的知识文化仍然很大程度上影响着生产效率。这次研究结果预计,在工业化项目的一个生命周期里,有效的环境管理将提高AEC在可持续发展方面的协作知识。



引言

全球化和可持续发展问题促使建筑师、工程师和承包商AEC使用BIM技术使自己具有全球竞争力,尤其是在发展中国家,如马来西亚。马来西亚对于利用BIM和工业化建筑系统IBS来解决建造业2006-2015的总体规划2006-2015年发展计划,以引导马来西亚建筑业的未来的方法特别感兴趣。此前的研究显示BIM的应用支撑了IBS的制造工艺Fischer&Kunz2004;Knight&Sass2010,成本,质量和组装效率Buswelletal.2007。其他文献强调IBS垮台是因为缺乏对技术的理解,从装配工到工人缺乏知识转移Rashidietal.2012,并没有短期的利润Lou&Kamar2012。作者同意拉希迪等人2012认为缺乏知识转移和理解是可能造成更多浪费生产的关键因素。然而,很少有人知晓文化和人为因素对BIM技术在IBS建设项目应用的影响,尤其是在马来西亚。作者建议关注和调查文化和人为因素对于BIM技术在IBS设项目中的影响,因为越来越多的专业人员正在接纳BIM,尤其是在马来西亚。



研究方法

部分文献调查研究了BIM中的CAD技术和专业人士的文化如何减少在产品交付时产生的浪费。然后,它表明与BIM相关的CAD技术实现POP模型FischerandKunz2004了IBS的制造。在这些情况下,我们试图确定文化知识是如何提高制造效率的:工业化生产中的浪费预示学;制造中的文化知识;和理解制造不连续部件的作用。基于它的结论,我们系统地介绍了BIM的沟通文化,制造中的有效文化,以及以一种系统化方式融合的BIM沟通—文化知识将如何最终减少工业化建筑垃圾。本文提出了对建筑行业里专业人士的文化知识的理论研究方向,可以加速BIM技术的应用来改善IBS建设的生产效率。



BIM工作文化

BIM工作文化如何能够降低工业化建设的浪费?启发性地,虚拟设计与施工VDC-由中心综合设施工程CIFE开发,斯坦福大学为其设计,施工,运营团队;由于类似原理,组件和过程,BIM由Sacks等人2010扩展。VDC中的POP模型Fischer&Kunz2004是由产品的多种性能模型Kam&Fischer2004组成的。


例如:地板,墙壁和梁Kunz&Fischer2012;组织关系上Jin等人,1995


例如:已经完成的任务和里程碑之间明确的联系,团队成员之间相互沟通相互依存的关系,流水线工作中故障和异常的关联,以及表示正规的组织间的等级关系Nissen&Levitt2002;过程上Kam等人,2003,例如:宏观和微观的时间表,交货日期和活动Kam等,2003实现四维CAD可视化。它采用工业基础分类IFC


一种可互操作的国际标准,允许视觉的互操作性和信息有效性Kam等,2003工具之间进行顺畅的信息交流,其中针对冲突所建议的解决方案Fischer&Kunz2004和准确的决策Bouchlaghem等,2005年可以进行n维互操作性Lee等人,2005)分析。


在制造过程中,CAD模型与CAD数控机器相连接,不管大规模生产或少量生产都能生产出快速,精确的产品Knight&Sass2010;因此有助于减少浪费和多变的命令。在设计早期阶段,项目团队成员意识到一连串工作计划,时间表,冲突,等等,所以Kam和Fischer2004将POP模型描述成一个活跃的视觉沟通器。因此我们假定POP模型可以识别出早期组装中的异常,并且同意Kam等人2003的观点,即拥有一个视觉沟通器可以增加非专业意识和以及欣赏设计概念,设计原理、施工能力和现场问题的知识流。


作者同意Ibrahim和Nissen2007的看法,即在复杂的动态环境,如建造-交付中,知识流对消除团队成员之间的异常和返工是至关重要的。Kam等人2003认为,所设计的产品模型的准确属性可以帮助其他团队成员通过在他们软件应用里重复利用数据和嵌套准确信息来协调生产过程,从而最大限度地减少返工。因此,我们一致认为,POP模型里的IFC将允许团队成员间的数据流畅的进行互操作,减少一半的文档制作时间并传达准确的信息,因此将在后续装配过程中减少返工。


建造中的文化知识

如何提高建造效率以减少工业废物?Hofstede1997;将文化视作”多层的内在心理机制,对应于不同层次的文化”。基于Hofstede的观点,心理机制层是个性、文化、人性。社会中的另一层文化是指民族文化差异,根据地区、宗教、性别、时代和等级,以及组织文化不同产生的文化差异。在我们的例子中,我们假设组织文化更容易受到AEC专业特性的影响,例如在交付项目时满足于2D传统方法Fischer2006。这种特质是继承他们早些时候三级培训和以前在项目中的经验Ibrahim&2010;Rahimian&易卜拉欣2011,因此使他们不愿接受交付项目的新方法。出于这个原因,作者提出研究这些文化和心理机制如何减少工业废物以提高建造效率。


很多学者强调,由于专业意识的缺乏Poon,Yu,&Jaillon2004,不明确的垃圾处理责任Osmani,Glass,&Price2006,以及在垃圾管理中的职业行为态度Begumetal.2009,使得建筑垃圾产量越来越高在这种情况下,垃圾是资源和资本的无效利用,增加成本,但不增加产品价值Koskela2000。Ohno1988将工业垃圾分为七种类型。


即:1生产过剩,2库存,3额外的处理步骤,4移动,5缺陷,6等待,7运输,8制造过程中的垃圾Koskela2004


工业垃圾的产生受文化知识的影响。作者也同意Knight&Sass2010,在建筑工业里这些技术被接受和验证的过程里,文化和社会因素扮演相同的角色。此外,AbdulGhafar等人2013做了一项研究认为组织将取决于团队的工作文化,建筑项目中各成员之间知识转移的方法,并由职业教育机制大大加强。因此,我们可以认为在设计的早期阶段让CAD技术与职业文化相适应,可以促进有效的建设实践以减少工业垃圾。


研究发现,复杂的、不确定的和模棱两可的环境的结合特性——是在向团队成员传递少量隐性的信息,特别是在正式文档和谈判审批过程中Ibrahim&Paulson2008在多个工作流中对其相互依赖关系缺乏理解Ibrahim&Nissen2007阻碍了知识流动和各个不连续成员的有效整合。例如,在制造过程中专业承包商被表示为不连续成员——在需要的时候融入整个团队,当任务完成时离开。这意味着垃圾生产可能是因为在复合工作流下,专业人士和缺乏专业的人士之间文化知识差异的结合。这让不连续成员患有“知识流失”现象,阻碍生产效率而造成不必要的浪费。作者预计,在设计的早期阶段,在复杂不连续成员工作流中将BIM与专业人员的文化以及公司监管结合起来,可以防止知识损失从而降低工业化浪费。反过来,这将促进制造效率。鉴于上述情况,我们认为文化知识和技术支持可以允许互操作的顺利进行,确保信息的准确,在后续加工过程中减少返工,抑制不必要的浪费。



关于利用BIM提高制造效率的讨论

到目前为止,我们已经提出了一个关于组织文化的背景和识别其对在IBS制造过程中成功实施BIM的影响力。对BIM技术和文化知识的探索表明,这两种相关联的元素不仅是非常重要,而且他们能在IBS安装时提高制造效率。下面我们进一步讨论这些因素:


①.BIM作为专业的沟通文化

部分文献调查研究了BIM中的CAD技术和专业人士的文化如何减少在产品交付时产生的浪费。然后,它表明与BIM相关的CAD技术实现POP模型FischerandKunz2004了IBS的制造。在这些情况下,我们试图确定文化知识是如何提高制造效率的:工业化生产中的浪费预示学制造中的文化知识和理解制造不连续部件的作用。基于它的结论,我们系统地介绍了BIM的沟通文化,制造中的有效文化,以及以一种系统化方式融合的BIM沟通—文化知识将如何最终减少工业化建筑垃圾。本文提出了对建筑行业里专业人士的文化知识的理论研究方向,可以加速BIM技术的应用来改善IBS建设的生产效率。


②.制造交付过程中的不连续的成员

AEC中专业人士间的文化差异可以显著影响他们的信仰和价值观的很多方面,这可能导致误解、冲突和组织表现不佳Hofstede,1997。例如,RamseyandLevitt2005的研究发现,团队成员培养的“信仰”中融合了个人的技能和经验,在操作环境下形成了自己的知识。例如“粘性”隐性知识的现象Nissen2006阻碍了不连续成员了解必要的项目的信息,因此导致误解、变异和返工。他们不知道需要和发出什么样的信息,特别是是有关的项目的隐性信息Flanagan,Eckert&Clarkson2007。例如,不连续专家如议员专家只出现在建设的后期阶段,使他们倾向于知识损失,Shumate,Ibrahim,&Levitt2010并且很难从有经验的专业人士那里获取完整的信息。作者同意Burton和Obel2004的针对组织层次结构复杂,任务高度相互依赖,在功能等级中实行集中决策以产生更高质量的看法。因此,作者认为将BIM与文化知识整合可以增加一个项目制造过程中不连续成员对项目的理解。


③.制造效率和文化知识

全球化正在改变AEC专家交流和工作的方式,可预知的跨文化知识的差异迫使AEC专业人员学习新的设计工具,做不同于传统的设计。在Horii,Jin和Levitt2005的研究中,他们在东方专业人士——集中掌权和中央独裁,以及西方专业人士——分散掌权和权力下放中发现文化知识的差异,导致在高相互依存的项目中低的合作性能。作者同意Shumate等人2010的看法,即这种现象加剧了知识的流失,这妨碍了团队成员高效地产生有效的交付制造。在这种思想下,本研究同意AbdulGhafar等人2013的观点,即,当一个设计决策不考虑制造任务时,只有当建造者看见错误规格的建筑构件时,错误才会显现出来。因此,我们认为尽管有主管技术支持,制造效率仍然很大程度上受设计阶段专业人士之间文化差异的影响,这将影响在IBS建设过程中建筑垃圾的产量。


我们可以得出结论,在IBS实践中实施BIM技术和文化知识的结合可以得到一个更好的制造输出,在相互依赖的复杂的工作流中提高不连续成员之间的信息流通。通过帮助减少生产浪费,我们认为BIM支持着AEC的模范式的转变,在此我们假设当废物产量高,技术和文化受到控制时,加工效率将降。


结论

我们从职业的沟通文化制造交付过程中的不连续性成员关系制做效率和文化知识方面讨论了BIM。我们认为使用BIM有助于减少制造垃圾,从而实现绿色建筑。我们假设当废物产量高,对技术和文化不加以控制会降低制造效率。我们提议将BIM与文化知识结合来增强项目制造过程中不连续成员对于项目的理解。我们认为如果不连续成员之间的文化知识契合,在安装之前减少异常,制造输出会得到改善。建议进一步的研究在AEC专业人士里加强文化知识与BIM的结合。这项研究有利于在制造过程外培训和开发工具。


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

UniversitiPutraMalaysia,Malaysia等,翻译郭晶晶)


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