BIM 技术在工程项目管理中的研究热点及趋势——基于CiteSpace 的知识图谱分析

王钰 陈文婷 匡雪芹 王静

（1.云南农业大学 建筑工程学院，昆明 650201；2.云南省智慧农业与水安全国际联合研发中心,昆明 650000；3.云南农业大学智慧水利BIM 工程中心，昆明 650201）

引言

BIM 技术是当前建筑行业重要的信息技术，这一概念起源于美国[1]。1975 年，美国的Chuck Eastman教授提出BIM 理念，当时BIM 理念发展一直处于缓慢阶段，直到2002 年，Autodes 公司发布《BIM 白皮书》之后BIM 理念才被广为流传。随着科学技术的进步，信息化时代随之而来，在工程建设中，在人们对工程的质量和进度的要求日益提升下，BIM 技术也得到快速发展，逐渐应用到工程项目管理的各个阶段。

随着我国建筑行业的高速、健康发展，工程项目建设的数量和复杂程度也日益提高。一个工程的建造和管理是一项繁杂的工作，完成一个工程项目不仅需要协调设计师和管理者的工作以达到施工进度、工程质量、人员调配等高质高效地完成，还要保证工程项目的优化创新，以达到绿色建造、节能环保的标准[2]。BIM 技术能够通过三维技术将工程项目的信息进行可视化整合，在工程项目管理的全生命周期各个阶段实现信息共享和协同管理[3]，进而达到提高项目建设效率、节约建造成本和缩短项目工期等目标。BIM 技术的加入使很多难题得到有效解决，包括但不限于解决在工程项目的质量管理、成本管理、安全管理、进度管理等方面的难题[4]。本文借助CiteSpace 知识图谱软件，利用中国知网（CNKI）数据库对BIM 技术在工程项目管理中的应用热点及趋势进行可视化分析，以期为研究BIM 技术和工程项目管理的学者提供科学参考。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

本文的数据是从CNKI 获取的文献，以“工程项目管理”“BIM 技术”为主题，选择时间跨度为2011年9 月15 日～2022 年9 月1 日进行查找，学科选择“建筑科学与工程”共得到1 099 条结果，剔除会议、报纸、特色期刊等非学术文献类型，仅留下“学术期刊”，得到688 篇文献。

1.2 数据整理

新建一个名为“CNKI”的文件夹，并在“CNKI文件夹”中新建四个名为“data”“input”“output”“project”的文件夹。将CNKI 中检索的文献以“Refworks”的格式导出到“data 文件夹”中,并命名为“download_01、download_02”，然后导入CiteSpace6.1.R2 进行数据转化，使用CiteSpace6.1.R2 进行数据分析。

1.3 研究方法

CiteSpace 是由美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院陈超美教授研发的，是一款国际领先的多元、分时和动态复杂网络分析的可视化分析软件[5]，可以直观地分析科学知识的结构、研究状态和演化过程。为了对我国BIM 技术在工程项目管理领域更加全面的探索，研究其特征和发展趋势，本文使用CiteSpace6.1.R2 软件对该领域的发文量、关键词、作者和机构进行可视化知识图谱分析，进行该领域的研究热点和趋势的研究。

2 研究现状分析

2.1 发文量分析

图1 描述了文献的发表时间和发文数量。如图1所示，BIM 技术在工程项目管理中的应用相关研究是从2011 年开始，一直持续至今。

图1 BIM 技术在工程项目管理领域发文量

该领域的文献发表大致分为三个阶段：第一阶段为2011 年～2015 年，2011 年住建部发布了《2011～2015建筑业信息化发展纲要》，在“十二五”期间重点推广BIM 技术[6]，国内学者对该领域的研究热情开始增长，发文量逐渐增长，年均发文量为8.8 篇，该阶段为萌芽阶段；第二阶段为2015 年～2019 年，该阶段发文量显著增长，从2015 年的20 篇增至2019 年的159 篇，并于2019 年达到顶峰，平均每年增长91 篇，累计发文量403 篇，该阶段为成长阶段；第三阶段为2019 年～至今，该阶段发文量呈下降趋势，但2020～2022 年的年均发文量仍在80 篇以上，发文量依然很高，该阶段为成熟阶段。

2.2 期刊分布分析

BIM 技术在工程项目管理领域的学术论文在学术期刊发表频次在10 篇及以上的情况如图2 所示。BIM技术在工程项目管理中的应用的文献共发表在190 种期刊上，平均每种期刊发文量为3.6 篇。从图中可以看出，发文量在10 篇及以上的期刊有16 种，共刊发346篇论文，占论文总数的50.29%。其中，发文量前三的期刊是《住宅与房地产》（53 篇，占比7.7%）、《居舍》（50篇，占比7.27%）、《建材与装饰》（47 篇，占比6.83%），均为建筑类期刊，可见BIM 技术在工程项目管理领域的文献相对集中。刊发前三的期刊发文量占比21.8%，是研究该领域最新进展和研究热点的重要依据。

图2 BIM 技术在工程项目管理研究领域期刊分布情况

2.3 作者与研究机构分析

图3 为作者和研究机构共现知识图谱。通过对BIM 技术在工程项目管理领域的作者和研究机构进行分析，可以了解该领域主要研究作者和研究力量的分布,如图3 所示。

图3 作者和机构共现知识图谱

将样本文献导入CiteSpace 软件中，以“Author”和“Institution”为网络节点，得到作者和研究机构共现知识图谱。其中284 个节点，节点间连线146 条，密度仅为0.0 036。网络节点的表示作者和研究机构的发文量，节点越大表明发文量越多，反之表示发文量越少；连线表示作者和研究机构之间建立合作关系，连线越少表明合作越少，可以看出作者和机构之间连线较少，合作较少，还需加强合作。

表1 和表2 为发文量前十以上的作者和研究机构。发文量较多的作者有刘伟、刘畅、石盛玉、戴晶等人，主要集中在2017～2018 年，学者之间的合作发文量较少；发文量前二的机构是中国建筑第七工程局有限公司（5 篇）、浙江广厦建设职业技术学院（4 篇），发文量较多的机构主要集中在工程领域的公司和高校，年份主要在2018～2020 年，其中中建八局第二建设有限公司和三江学院土木工程学院有过合作。

表1 发文量前十的作者

表2 发文量前十的研究机构

2.3.1 关键词分析

将网络节点设置为“keyword”，运行后得到关键词知识图谱如图4 所示，并绘制前15 的高频关键词及中心性关键词的统计表。关键词知识图谱中有291 个网络节点，532 条连线，网络密度为0.0 126。节点和关键词的大小，表示关键词出现频次的高低，连线表示关键词之间的共现关系，连线的颜色代表关键词出现的时间变化[7]。节点的颜色由蓝到红代表时间变化，蓝色表示出现时间早，红色则表示出现时间晚，即当前研究热点。

图4 关键词共现知识图谱

如表3 所示，项目管理（191 次）出现频次最高，其他出现频次在40 次以上的有“建筑工程”（132 次）、“应用”（79 次）、“工程项目”（54 次）、“工程管理”（54次）、“管理”（43 次）。根据图4 所示，关键词频次出现40 次以上的与其他关键词均联系密切，是BIM 技术在工程项目管理研究中的主要研究热点。此外，其他关键词之间的联系衍生出该领域的研究分支，如“质量管理”“成本管理”“进度管理”“施工管理”“协同管理”“智慧工地”等。

表3 高频词前15 的关键词

中心性可以反映关键词在该领域知识发展过程中的关键性和重要性[8]，中心性＞0.1 的节点一般被称为关键节点，意味着控制关键词之间的信息流更强。如表4 所示，中心性最大的关键词是“项目管理”，随之衍生出“建筑工程”、“工程项目”、“工程管理”等关键词。工程项目管理可以利用BIM 技术来控制项目的成本、进度、质量、安全和协作等各个方面，可以实现完全的感知和实时的互联互通，所以其他中心性较高的关键词有“应用”“进度管理”“造价管理”“施工模拟”等。

表4 中心性前15 的关键词

出现的高频关键词中，剔除主题关键词和比较笼统的关键词，再结合出现时间，最后得知出现频率较高的关键词有“造价管理”“施工管理”“成本控制”等。

（1）BIM 技术在造价管理中的应用

BIM 技术应用到工程项目中能够协同集成管理造价数据、实现造价信息共享[9]。BIM 技术与造价管理结合，能够有效规避项目造价管理中数据的延迟、丢失等问题，进而免去繁杂的算量问题，达到提高造价管理效率与质量[10]、节约工程成本等的目标。

（2）BIM 技术在施工管理中的应用

在工程项目管理中可以基于BIM 技术建立高精度深化模型，还可以基于BIM 技术进行现场管理、成本优化和技术可视化模拟，使建筑在施工过程的各个阶段进行有效可靠的信息交换[11]。BIM 技术能够模拟施工管控效果图，对于大型建筑，因为其结构复杂且不稳定，采用BIM 技术对其进行分析，可以清晰明确各个结构在整体建筑中起到的作用，更好地分析和规划建筑结构构成，进而提高施工效率，节约资源和成本。

（3）BIM 技术在“成本控制”中的应用

在构件成本控制方面，利用BIM 技术提供的信息共享平台，可以直接从模型上获取清单工程量。运用BIM 技术对清单工程量进行算量，有效解决项目管理工程中工程算量大、数据繁杂、数据集收困难等问题；在人工成本控制方面，利用BIM 可视化的技术，完成工程项目施工过程的动态模拟和三维碰撞，完成BIM与施工进度计划链接，进而制定多个施工方案并进行评估，达到缩短工期、人工成本优化的目标[12]。

2.3.2 关键词聚类分析

网络节点设置为“keyword”，选择LLR 算法得到关键词聚类知识图谱，图谱中呈现7 个聚类，文献的关键词代表了该领域的核心研究，能概括文章的主题[13]。其中Q=0.5329（＞0.5），S=0.7836（＞0.7），说明关键词聚类图谱的结果是较为合理可信的，如图5 所示。

图5 关键词聚类知识图谱

BIM 技术在工程项目管理领域得到8 个关键词聚类，分别是“项目管理”“工程项目”“建筑工程”“工程管理”“管理”“信息化”“施工管理”“指引流程”“造价管理”。从聚类结果中分析，#4 管理位于图谱中间部分，起到连接各方的枢纽的作用，关键词聚类#0-#4 都比较笼统，从#5～#8 可以看出，BIM 技术在工程项目管理的信息化、施工管理、指引流程、造价管理等领域有较多的研究，如表5 所示。

表5 关键词聚类

2.3.3 突现词分析

在关键词聚类的基础上点击“Burstness”进行2011～2022 年间突现词检测，得到突现词前十的检测信息，如表6 所示。其中，红色部分表示关键词从出现到结束的年份，红色时间段的关键词受到学者的高度关注，从表4 中可以看出每个突现词出现和消失的年份。

表6 前十的突现关键词

根据表6 可以研究热点分为两个阶段：第一阶段为2011～2019 年间，该阶段“进度管理”的突现强度为2.76，“信息系统”的突现强度为2.1，“管理应用”“项目施工”“现代建筑”的突现强度均为1.65，说明这些关键词为该阶段的研究热点；第二阶段为2019 年以后，该阶段“融合”的突现强度为2.08，“安全管理”的突现强度为2.03，且两个关键词还在持续关注中，说明该阶段及未来的研究热点是融合和安全管理。

2.3.4 关键词时区图谱分析

突现词检测结束后，点击“Timezone”进行关键词时区图谱的可视化研究，如图6 所示。关键词时区图谱的检测可以帮学者了解该领域的研究热点和持续时间[14]，图谱中有291 个节点，532 条连线，网络密度为0.0 126，节点表示该关键词出现的年份，连线表示该关键词持续的时间[15]。

图6 关键词时区图谱

从图6 中可以看出对精益建造（2013 年）、精细化（2014 年）、碰撞检测（2015 年）、集成管理（2015 年）等关注较早，是早期的研究热点；施工质量（2018 年）、融合（2020 年）、安全管理（2020 年）等近几年被关注度较高，发展形势好，有望成为未来研究的热点和趋势。

3 结论

本文借助CiteSpace 对国内2011～2022 年间BIM技术在工程项目管理中的应用进行可视化分析，主要从文献发文量、期刊分布情况、研究作者、研究机构、关键词与聚类分析等分析得到以下结论：

（1）文献发表趋势方面。2011～2019 年间BIM技术在工程项目管理领域的文献发表逐步增加，2015～2019 年发文量显著提高，说明该阶段研究者对该领域的研究热情大幅提高，BIM 技术在工程项目管理中的研究得到飞速发展，2019 年之后文献发表呈下降趋势，但发文量相对来说依然较多，未来几年内发文量可能趋于平稳；

（2）作者和研究机构合作网络方面。中国建筑第七工程局有限公司、浙江广厦建设职业技术学院等机构发文量较多，但该领域作者和研究机构联系不紧密，未来研究者可以加强合作，得到更多进展性的成果；

（3）研究热点方面，通过关键词分析，国内2011～2019 年间研究热点集中在造价管理、进度管理、成本控制、施工管理等，通过对前十突现词和关键词时区图谱的分析，国内对工程项目管理的研究未来可能集中在安全管理、融合应用方面。通过对关键词的分析，对我国BIM 技术在工程项目管理中的研究热点和趋势提供了科学参考和技术支撑。