BIM 技術在工程項目管理中的研究熱點及趨勢
——基于CiteSpace 的知識圖譜分析

王鈺 陳文婷 匡雪芹 王靜

（1.云南農業大學 建筑工程學院，昆明 650201；2.云南省智慧農業與水安全國際聯合研發中心,昆明 650000；3.云南農業大學智慧水利BIM 工程中心，昆明 650201）

引言

BIM 技術是當前建筑行業重要的信息技術，這一概念起源于美國[1]。1975 年，美國的Chuck Eastman教授提出BIM 理念，當時BIM 理念發展一直處于緩慢階段，直到2002 年，Autodes 公司發布《BIM 白皮書》之后BIM 理念才被廣為流傳。隨著科學技術的進步，信息化時代隨之而來，在工程建設中，在人們對工程的質量和進度的要求日益提升下，BIM 技術也得到快速發展，逐漸應用到工程項目管理的各個階段。

隨著我國建筑行業的高速、健康發展，工程項目建設的數量和復雜程度也日益提高。一個工程的建造和管理是一項繁雜的工作，完成一個工程項目不僅需要協調設計師和管理者的工作以達到施工進度、工程質量、人員調配等高質高效地完成，還要保證工程項目的優化創新，以達到綠色建造、節能環保的標準[2]。BIM 技術能夠通過三維技術將工程項目的信息進行可視化整合，在工程項目管理的全生命周期各個階段實現信息共享和協同管理[3]，進而達到提高項目建設效率、節約建造成本和縮短項目工期等目標。BIM 技術的加入使很多難題得到有效解決，包括但不限于解決在工程項目的質量管理、成本管理、安全管理、進度管理等方面的難題[4]。本文借助CiteSpace 知識圖譜軟件，利用中國知網（CNKI）數據庫對BIM 技術在工程項目管理中的應用熱點及趨勢進行可視化分析，以期為研究BIM 技術和工程項目管理的學者提供科學參考。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

本文的數據是從CNKI 獲取的文獻，以“工程項目管理”“BIM 技術”為主題，選擇時間跨度為2011年9 月15 日～2022 年9 月1 日進行查找，學科選擇“建筑科學與工程”共得到1 099 條結果，剔除會議、報紙、特色期刊等非學術文獻類型，僅留下“學術期刊”，得到688 篇文獻。

1.2 數據整理

新建一個名為“CNKI”的文件夾，并在“CNKI文件夾”中新建四個名為“data”“input”“output”“project”的文件夾。將CNKI 中檢索的文獻以“Refworks”的格式導出到“data 文件夾”中,并命名為“download_01、download_02”，然后導入CiteSpace6.1.R2 進行數據轉化，使用CiteSpace6.1.R2 進行數據分析。

1.3 研究方法

CiteSpace 是由美國德雷塞爾大學信息科學與技術學院陳超美教授研發的，是一款國際領先的多元、分時和動態復雜網絡分析的可視化分析軟件[5]，可以直觀地分析科學知識的結構、研究狀態和演化過程。為了對我國BIM 技術在工程項目管理領域更加全面的探索，研究其特征和發展趨勢，本文使用CiteSpace6.1.R2 軟件對該領域的發文量、關鍵詞、作者和機構進行可視化知識圖譜分析，進行該領域的研究熱點和趨勢的研究。

2 研究現狀分析

2.1 發文量分析

圖1 描述了文獻的發表時間和發文數量。如圖1所示，BIM 技術在工程項目管理中的應用相關研究是從2011 年開始，一直持續至今。

圖1 BIM 技術在工程項目管理領域發文量

該領域的文獻發表大致分為三個階段：第一階段為2011 年～2015 年，2011 年住建部發布了《2011～2015建筑業信息化發展綱要》，在“十二五”期間重點推廣BIM 技術[6]，國內學者對該領域的研究熱情開始增長，發文量逐漸增長，年均發文量為8.8 篇，該階段為萌芽階段；第二階段為2015 年～2019 年，該階段發文量顯著增長，從2015 年的20 篇增至2019 年的159 篇，并于2019 年達到頂峰，平均每年增長91 篇，累計發文量403 篇，該階段為成長階段；第三階段為2019 年～至今，該階段發文量呈下降趨勢，但2020～2022 年的年均發文量仍在80 篇以上，發文量依然很高，該階段為成熟階段。

2.2 期刊分布分析

BIM 技術在工程項目管理領域的學術論文在學術期刊發表頻次在10 篇及以上的情況如圖2 所示。BIM技術在工程項目管理中的應用的文獻共發表在190 種期刊上，平均每種期刊發文量為3.6 篇。從圖中可以看出，發文量在10 篇及以上的期刊有16 種，共刊發346篇論文，占論文總數的50.29%。其中，發文量前三的期刊是《住宅與房地產》（53 篇，占比7.7%）、《居舍》（50篇，占比7.27%）、《建材與裝飾》（47 篇，占比6.83%），均為建筑類期刊，可見BIM 技術在工程項目管理領域的文獻相對集中?？l前三的期刊發文量占比21.8%，是研究該領域最新進展和研究熱點的重要依據。

圖2 BIM 技術在工程項目管理研究領域期刊分布情況

2.3 作者與研究機構分析

圖3 為作者和研究機構共現知識圖譜。通過對BIM 技術在工程項目管理領域的作者和研究機構進行分析，可以了解該領域主要研究作者和研究力量的分布,如圖3 所示。

圖3 作者和機構共現知識圖譜

將樣本文獻導入CiteSpace 軟件中，以“Author”和“Institution”為網絡節點，得到作者和研究機構共現知識圖譜。其中284 個節點，節點間連線146 條，密度僅為0.0 036。網絡節點的表示作者和研究機構的發文量，節點越大表明發文量越多，反之表示發文量越少；連線表示作者和研究機構之間建立合作關系，連線越少表明合作越少，可以看出作者和機構之間連線較少，合作較少，還需加強合作。

表1 和表2 為發文量前十以上的作者和研究機構。發文量較多的作者有劉偉、劉暢、石盛玉、戴晶等人，主要集中在2017～2018 年，學者之間的合作發文量較少；發文量前二的機構是中國建筑第七工程局有限公司（5 篇）、浙江廣廈建設職業技術學院（4 篇），發文量較多的機構主要集中在工程領域的公司和高校，年份主要在2018～2020 年，其中中建八局第二建設有限公司和三江學院土木工程學院有過合作。

表1 發文量前十的作者

表2 發文量前十的研究機構

2.3.1 關鍵詞分析

將網絡節點設置為“keyword”，運行后得到關鍵詞知識圖譜如圖4 所示，并繪制前15 的高頻關鍵詞及中心性關鍵詞的統計表。關鍵詞知識圖譜中有291 個網絡節點，532 條連線，網絡密度為0.0 126。節點和關鍵詞的大小，表示關鍵詞出現頻次的高低，連線表示關鍵詞之間的共現關系，連線的顏色代表關鍵詞出現的時間變化[7]。節點的顏色由藍到紅代表時間變化，藍色表示出現時間早，紅色則表示出現時間晚，即當前研究熱點。

圖4 關鍵詞共現知識圖譜

如表3 所示，項目管理（191 次）出現頻次最高，其他出現頻次在40 次以上的有“建筑工程”（132 次）、“應用”（79 次）、“工程項目”（54 次）、“工程管理”（54次）、“管理”（43 次）。根據圖4 所示，關鍵詞頻次出現40 次以上的與其他關鍵詞均聯系密切，是BIM 技術在工程項目管理研究中的主要研究熱點。此外，其他關鍵詞之間的聯系衍生出該領域的研究分支，如“質量管理”“成本管理”“進度管理”“施工管理”“協同管理”“智慧工地”等。

表3 高頻詞前15 的關鍵詞

中心性可以反映關鍵詞在該領域知識發展過程中的關鍵性和重要性[8]，中心性＞0.1 的節點一般被稱為關鍵節點，意味著控制關鍵詞之間的信息流更強。如表4 所示，中心性最大的關鍵詞是“項目管理”，隨之衍生出“建筑工程”、“工程項目”、“工程管理”等關鍵詞。工程項目管理可以利用BIM 技術來控制項目的成本、進度、質量、安全和協作等各個方面，可以實現完全的感知和實時的互聯互通，所以其他中心性較高的關鍵詞有“應用”“進度管理”“造價管理”“施工模擬”等。

表4 中心性前15 的關鍵詞

出現的高頻關鍵詞中，剔除主題關鍵詞和比較籠統的關鍵詞，再結合出現時間，最后得知出現頻率較高的關鍵詞有“造價管理”“施工管理”“成本控制”等。

（1）BIM 技術在造價管理中的應用

BIM 技術應用到工程項目中能夠協同集成管理造價數據、實現造價信息共享[9]。BIM 技術與造價管理結合，能夠有效規避項目造價管理中數據的延遲、丟失等問題，進而免去繁雜的算量問題，達到提高造價管理效率與質量[10]、節約工程成本等的目標。

（2）BIM 技術在施工管理中的應用

在工程項目管理中可以基于BIM 技術建立高精度深化模型，還可以基于BIM 技術進行現場管理、成本優化和技術可視化模擬，使建筑在施工過程的各個階段進行有效可靠的信息交換[11]。BIM 技術能夠模擬施工管控效果圖，對于大型建筑，因為其結構復雜且不穩定，采用BIM 技術對其進行分析，可以清晰明確各個結構在整體建筑中起到的作用，更好地分析和規劃建筑結構構成，進而提高施工效率，節約資源和成本。

（3）BIM 技術在“成本控制”中的應用

在構件成本控制方面，利用BIM 技術提供的信息共享平臺，可以直接從模型上獲取清單工程量。運用BIM 技術對清單工程量進行算量，有效解決項目管理工程中工程算量大、數據繁雜、數據集收困難等問題；在人工成本控制方面，利用BIM 可視化的技術，完成工程項目施工過程的動態模擬和三維碰撞，完成BIM與施工進度計劃鏈接，進而制定多個施工方案并進行評估，達到縮短工期、人工成本優化的目標[12]。

2.3.2 關鍵詞聚類分析

網絡節點設置為“keyword”，選擇LLR 算法得到關鍵詞聚類知識圖譜，圖譜中呈現7 個聚類，文獻的關鍵詞代表了該領域的核心研究，能概括文章的主題[13]。其中Q=0.5329（＞0.5），S=0.7836（＞0.7），說明關鍵詞聚類圖譜的結果是較為合理可信的，如圖5 所示。

圖5 關鍵詞聚類知識圖譜

BIM 技術在工程項目管理領域得到8 個關鍵詞聚類，分別是“項目管理”“工程項目”“建筑工程”“工程管理”“管理”“信息化”“施工管理”“指引流程”“造價管理”。從聚類結果中分析，#4 管理位于圖譜中間部分，起到連接各方的樞紐的作用，關鍵詞聚類#0-#4 都比較籠統，從#5～#8 可以看出，BIM 技術在工程項目管理的信息化、施工管理、指引流程、造價管理等領域有較多的研究，如表5 所示。

表5 關鍵詞聚類

2.3.3 突現詞分析

在關鍵詞聚類的基礎上點擊“Burstness”進行2011～2022 年間突現詞檢測，得到突現詞前十的檢測信息，如表6 所示。其中，紅色部分表示關鍵詞從出現到結束的年份，紅色時間段的關鍵詞受到學者的高度關注，從表4 中可以看出每個突現詞出現和消失的年份。

表6 前十的突現關鍵詞

根據表6 可以研究熱點分為兩個階段：第一階段為2011～2019 年間，該階段“進度管理”的突現強度為2.76，“信息系統”的突現強度為2.1，“管理應用”“項目施工”“現代建筑”的突現強度均為1.65，說明這些關鍵詞為該階段的研究熱點；第二階段為2019 年以后，該階段“融合”的突現強度為2.08，“安全管理”的突現強度為2.03，且兩個關鍵詞還在持續關注中，說明該階段及未來的研究熱點是融合和安全管理。

2.3.4 關鍵詞時區圖譜分析

突現詞檢測結束后，點擊“Timezone”進行關鍵詞時區圖譜的可視化研究，如圖6 所示。關鍵詞時區圖譜的檢測可以幫學者了解該領域的研究熱點和持續時間[14]，圖譜中有291 個節點，532 條連線，網絡密度為0.0 126，節點表示該關鍵詞出現的年份，連線表示該關鍵詞持續的時間[15]。

圖6 關鍵詞時區圖譜

從圖6 中可以看出對精益建造（2013 年）、精細化（2014 年）、碰撞檢測（2015 年）、集成管理（2015 年）等關注較早，是早期的研究熱點；施工質量（2018 年）、融合（2020 年）、安全管理（2020 年）等近幾年被關注度較高，發展形勢好，有望成為未來研究的熱點和趨勢。

3 結論

本文借助CiteSpace 對國內2011～2022 年間BIM技術在工程項目管理中的應用進行可視化分析，主要從文獻發文量、期刊分布情況、研究作者、研究機構、關鍵詞與聚類分析等分析得到以下結論：

（1）文獻發表趨勢方面。2011～2019 年間BIM技術在工程項目管理領域的文獻發表逐步增加，2015～2019 年發文量顯著提高，說明該階段研究者對該領域的研究熱情大幅提高，BIM 技術在工程項目管理中的研究得到飛速發展，2019 年之后文獻發表呈下降趨勢，但發文量相對來說依然較多，未來幾年內發文量可能趨于平穩；

（2）作者和研究機構合作網絡方面。中國建筑第七工程局有限公司、浙江廣廈建設職業技術學院等機構發文量較多，但該領域作者和研究機構聯系不緊密，未來研究者可以加強合作，得到更多進展性的成果；

（3）研究熱點方面，通過關鍵詞分析，國內2011～2019 年間研究熱點集中在造價管理、進度管理、成本控制、施工管理等，通過對前十突現詞和關鍵詞時區圖譜的分析，國內對工程項目管理的研究未來可能集中在安全管理、融合應用方面。通過對關鍵詞的分析，對我國BIM 技術在工程項目管理中的研究熱點和趨勢提供了科學參考和技術支撐。