BIM在醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目施工成本控制中的應(yīng)用分析

占 勇,唐汪柱,薛 猛

(1.中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，蚌埠 233010；2.安徽水利股份開發(fā)有限公司，蚌埠 233010)

建筑信息時(shí)代最顯著的特點(diǎn)是高度發(fā)達(dá)的信息數(shù)據(jù)和以信息技術(shù)為重點(diǎn)的建筑發(fā)展模式創(chuàng)新。建筑業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的成果增加值曲線表明，建筑業(yè)雖增長(zhǎng)速度快，但經(jīng)濟(jì)波動(dòng)大、惡性競(jìng)爭(zhēng)激烈、利潤(rùn)率低、經(jīng)濟(jì)效益差等風(fēng)險(xiǎn)突出，特別在產(chǎn)生成本及消耗資源和形成利潤(rùn)及創(chuàng)造產(chǎn)品的施工階段，必須特別重視施工階段的成本控制[1]。建筑信息模型(BIM)作為信息時(shí)代的產(chǎn)物，在施工的各階段都可以起到很大的效能，可為施工方節(jié)約成本、增加利潤(rùn)及優(yōu)化資源等，同時(shí)為施工成本控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造有利條件。BIM充分利用云端技術(shù)集成設(shè)計(jì)、建造、施工和造價(jià)等信息數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)景的快速展示和成本精細(xì)化實(shí)施，廣泛應(yīng)用在施工模擬、建筑仿真和成本控制等方面，促進(jìn)了建筑施工的發(fā)展。BIM技術(shù)能夠推動(dòng)施工企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快施工成本控制模式、構(gòu)建成本技術(shù)模型等新技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)施工成本控制的信息標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)[2]，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到世界一流水平的施工企業(yè)。

在醫(yī)院項(xiàng)目施工階段研究與應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠有效降低信息傳輸?shù)氖д媾c衰減，推進(jìn)從投標(biāo)階段到竣工驗(yàn)收階段的施工全過程應(yīng)用?；贗FC標(biāo)準(zhǔn)的BIM是面向?qū)ο蟮膮?shù)化設(shè)計(jì)，可充分運(yùn)用于建筑施工成本和目標(biāo)工期的有效控制。BIM應(yīng)用數(shù)字仿真技術(shù)的信息完整性、相關(guān)性、絕對(duì)性、兼容性、可見性、仿真性、改良性和可體驗(yàn)性等特點(diǎn)，可完成對(duì)醫(yī)院項(xiàng)目施工過程的全動(dòng)態(tài)監(jiān)控，優(yōu)化醫(yī)院項(xiàng)目施工工藝，以提高施工效益和價(jià)值比。

1 BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目中應(yīng)用的重要優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的醫(yī)院項(xiàng)目成本控制大多是根據(jù)預(yù)算定額和平面圖紙來計(jì)量施工成本，施工成本控制模式與應(yīng)用技術(shù)滿足不了建筑施工業(yè)對(duì)成本控制的需求。在施工過程中會(huì)出現(xiàn)較多變動(dòng)及聯(lián)系單，使得施工成本控制工作量較大，難以精細(xì)化，不能及時(shí)交互項(xiàng)目各參建方的意愿，難以實(shí)現(xiàn)共享信息和資源，進(jìn)一步擴(kuò)大項(xiàng)目成本計(jì)劃和實(shí)際成本的偏差，更容易出現(xiàn)“三超”(結(jié)超預(yù)、預(yù)超概、概超估)現(xiàn)象。只有轉(zhuǎn)變施工成本控制理念，才能實(shí)現(xiàn)建筑施工的持久成長(zhǎng)。醫(yī)院項(xiàng)目施工成本控制具有較強(qiáng)的特殊性、無案例參考，因此在施工過程中，從施工到保修成本的控制都存在較大的不確定性。

基于BIM工程的醫(yī)院項(xiàng)目施工成本控制實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)方案的進(jìn)程，可以實(shí)現(xiàn)最低價(jià)格和最優(yōu)資源創(chuàng)造最大價(jià)值的方針。應(yīng)用BIM對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工等全過程進(jìn)行管理與優(yōu)化，構(gòu)架數(shù)字應(yīng)用平臺(tái)弱化了多重故障，打破了真實(shí)建筑和虛擬建筑之間的模糊界定。在BIM平臺(tái)中可以實(shí)現(xiàn)施工及驗(yàn)收階段的成本控制事前分析，從而在一定程度上保證施工成本控制技術(shù)的完整性。

2 BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目施工成本控制中的應(yīng)用措施

醫(yī)院項(xiàng)目施工成本控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)體系，其重點(diǎn)是對(duì)項(xiàng)目成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、合同和信息等多方面的協(xié)調(diào)和實(shí)施。該工程為醫(yī)院綜合體(門診部、急診部、住院部及地下停車場(chǎng)等)項(xiàng)目，建筑面積2萬m2，工期緊，任務(wù)重。醫(yī)療用途多樣性，結(jié)構(gòu)異形設(shè)計(jì)多，機(jī)電設(shè)備管線綜合布置復(fù)雜，對(duì)建模精度要求高。為了更好地指導(dǎo)施工，施工方BIM小組針對(duì)地下室底板采用體量建模的方式，既便于準(zhǔn)確提取底板各構(gòu)件混凝土量，又能精確施工下柱墩基礎(chǔ)定位與鋼筋分布。地上部分根據(jù)施工圖紙進(jìn)行了精致建模，特別是非規(guī)則樓梯部分，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)針對(duì)梯梁與踏步銜接處作出合理調(diào)整。經(jīng)模擬施工過程布局建模，BIM小組共查出圖紙沖突49處，并實(shí)時(shí)在圖紙預(yù)審會(huì)上向有關(guān)方提出并得到答復(fù)，真正實(shí)現(xiàn)了“BIM先行”，獲得了相關(guān)單位的一致認(rèn)可。

運(yùn)用BIM建立5D可體驗(yàn)化模型，能夠運(yùn)用技術(shù)措施、信息協(xié)同及全程管理同項(xiàng)目的施工進(jìn)度計(jì)劃表及成本控制計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，直接對(duì)醫(yī)院項(xiàng)目的整體施工進(jìn)度和成本進(jìn)行控制。

2.1 技術(shù)措施

根據(jù)醫(yī)院項(xiàng)目特點(diǎn)，針對(duì)整體項(xiàng)目采取全模型的創(chuàng)建，進(jìn)行可視化分析，優(yōu)化施工方案，合理配置資源，詳細(xì)分解造價(jià)，解決施工中存在的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，施工過程中進(jìn)行可視化交底、精確加工、安全管理等，以達(dá)到資源優(yōu)化及成本控制的目標(biāo)。

2.1.1 施工模擬

建立BIM模型，參考前期投標(biāo)施工方案進(jìn)行仿真施工，解釋和優(yōu)化施工方案，并及時(shí)分析重難點(diǎn)方案的可行性，從而查出施工中可能出現(xiàn)的沖突，在施工前預(yù)先采用調(diào)節(jié)辦法，取得最好的施工方案，盡最大可能實(shí)現(xiàn)“零碰撞、零沖突、零返工”，從而降低施工成本，減少資源浪費(fèi)、施工質(zhì)量及安全問題。

2.1.2 圖紙審核

中國(guó)工程質(zhì)量事故統(tǒng)計(jì)資料表明，工程質(zhì)量事故第一原因是因?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙問題，施工過程當(dāng)中具體操作失誤的比例相對(duì)較小[3]，應(yīng)用BIM技術(shù)的仿真性檢查可避免工程中出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。BIM技術(shù)中的深化設(shè)計(jì)功能對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行有效控制，提高二維圖到三維可視化動(dòng)畫，降低設(shè)計(jì)誤差。BIM模型碰撞檢查可以利用模型自有信息包括三維幾何信息及非幾何信息，如構(gòu)件的規(guī)格、空間定位、進(jìn)度節(jié)點(diǎn)的信息，通過將設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入軟件后自動(dòng)完成構(gòu)件空間關(guān)系的檢查，以此發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在各個(gè)專業(yè)交叉施工的問題，然后導(dǎo)出問題報(bào)告，做到事前優(yōu)化。

2.1.3 方案優(yōu)化

多項(xiàng)目實(shí)施證明：合理優(yōu)化施工方案能夠有效降低施工成本[4]。傳統(tǒng)模式必須制定多套方案并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，工程量大且繁雜，方案的經(jīng)濟(jì)性與可行性很難到達(dá)完善的均衡?；贐IM應(yīng)用信息的仿真制作和高效對(duì)比，結(jié)合工程量統(tǒng)計(jì)和實(shí)際施工數(shù)據(jù)的采集，直觀地查出存在的問題，借助軟件自動(dòng)完成調(diào)節(jié)初始參數(shù)、進(jìn)程參數(shù)和改善結(jié)果。以高大模板支撐體系為例，將施工條件、環(huán)境等數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件后，由軟件提供初始方案供選擇，經(jīng)確認(rèn)后再由軟件計(jì)算其安全性，并給出評(píng)估優(yōu)化建議，根據(jù)建議調(diào)整初始參數(shù)，循環(huán)直至各種材料效率最大化及方案最優(yōu)化。

2.2 信息協(xié)同

信息協(xié)同是指應(yīng)用BIM平臺(tái)能夠?qū)㈨?xiàng)目成本控制信息如合同、清單、預(yù)算、成本、市場(chǎng)價(jià)格等數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，利用特定的計(jì)算方法進(jìn)行系統(tǒng)地解釋和實(shí)施，如BIM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖、多維模擬和動(dòng)態(tài)跟蹤等。附帶各種數(shù)字信息的BIM模型可與進(jìn)度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以時(shí)間參數(shù)為變量進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)歸類和匯總運(yùn)算。

2.2.1 軟件協(xié)同

在工程清單計(jì)量模式的發(fā)展下，BIM技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)從定額計(jì)價(jià)到工程量清單的簡(jiǎn)單協(xié)作，并通過軟件協(xié)同解決計(jì)算過程的文件或模型，極大地提高了工程金額的協(xié)同性和精準(zhǔn)度[5]。醫(yī)院項(xiàng)目施工特點(diǎn)具有功能復(fù)雜性、作業(yè)人員流動(dòng)性及產(chǎn)品獨(dú)特性，這使建設(shè)信息化平臺(tái)難度更高[6]。BIM系統(tǒng)對(duì)成本控制建立統(tǒng)一的分類體系、編碼原則和標(biāo)識(shí)準(zhǔn)則，符合不同專業(yè)間的數(shù)據(jù)交互原則。BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范及計(jì)量規(guī)則能夠與常規(guī)清單計(jì)價(jià)和實(shí)物定額價(jià)格相匹配關(guān)聯(lián)，確保成本控制工作的連續(xù)性及精確性。

2.2.2 工程量細(xì)算

BIM模型自有大量的信息數(shù)據(jù)，包括施工圖紙中材料規(guī)格、空間尺寸、市場(chǎng)價(jià)格等，應(yīng)用軟件可以快速對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，輸出生成工程量計(jì)算結(jié)果并提供性價(jià)比參數(shù)，可為項(xiàng)目施工過程中的工程量定額、資源優(yōu)化等提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

2.2.3 材料定額

材料費(fèi)用是構(gòu)成項(xiàng)目成本最直接、最主要的費(fèi)用，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行材料的精算與余料優(yōu)化，有效避免施工現(xiàn)場(chǎng)的材料短缺或堆積，快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)任意時(shí)間、任意工序的材料實(shí)際用量，最大限度地節(jié)約材料費(fèi)用。以鋼筋為例，BIM模型基于智能連接技術(shù)可快速生成鋼筋搭接施工圖與用料統(tǒng)計(jì)表，對(duì)鋼筋斷料產(chǎn)生的余料進(jìn)行針對(duì)性回收，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼材等永久性材料的精細(xì)化控制。

2.3 全程控制

BIM的應(yīng)用可貫穿建設(shè)項(xiàng)目施工的整個(gè)過程，從項(xiàng)目招投標(biāo)開始至臨時(shí)設(shè)施、施工模擬、節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收終。BIM技術(shù)基于三維空間、時(shí)間維度及可視化維度的5D模型構(gòu)建的施工階段的成本控制體系，與施工階段的進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全、合同等子項(xiàng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各參建方成本信息與數(shù)據(jù)交互。

2.3.1 物料加工優(yōu)化

根據(jù)構(gòu)件、施工段、流水節(jié)拍等各個(gè)節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合物料優(yōu)化與結(jié)構(gòu)云翻樣等技術(shù)支持，借助5D平臺(tái)多終端協(xié)同，可用于指導(dǎo)材料采購與物料加工優(yōu)化。以部分工廠化預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝組合的裝配式結(jié)構(gòu)為例，預(yù)制式構(gòu)件在經(jīng)云深化設(shè)計(jì)(如物料優(yōu)化、考核、3D掃描等)后，將模型和裝配圖紙交由廠家進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中就能充分考慮施工過程中可能出現(xiàn)的問題(如鋼材的防火噴涂、施工操作空間預(yù)留及機(jī)電公差配合等)，提高裝配施工效率，節(jié)約施工成本。

2.3.2 智慧辦公平臺(tái)

基于BIM工程的智慧辦公平臺(tái)，可將項(xiàng)目實(shí)施方針精確地分化到構(gòu)件級(jí)，借助智慧辦公平臺(tái)的技術(shù)部署和實(shí)施方案，在質(zhì)檢、安檢等各個(gè)關(guān)鍵流程實(shí)現(xiàn)跟蹤實(shí)施與優(yōu)化建議，有效保證了施工成本的控制(如智能臨設(shè)、勞務(wù)實(shí)名制管理、智能監(jiān)控、綠色辦公等)。

2.3.3 “云”安全工地

通過建立場(chǎng)容場(chǎng)貌、安全防護(hù)、文明施工、腳手架支撐、機(jī)械設(shè)備等BIM云端安全平臺(tái)，在平臺(tái)中讓各個(gè)分包管理人員提前對(duì)作業(yè)環(huán)境中的危險(xiǎn)源進(jìn)行判斷，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。利用BIM技術(shù)可體驗(yàn)化模型，提前對(duì)危險(xiǎn)發(fā)生過程進(jìn)行仿真，分析危險(xiǎn)發(fā)生的原因及發(fā)生的傷害程度，制定相應(yīng)的應(yīng)急措施及救援方案等。管理人員通過智能芯片可直接關(guān)聯(lián)作業(yè)行為到云服務(wù)器上檢索類似的工程數(shù)據(jù)，進(jìn)行云指標(biāo)對(duì)比和大數(shù)據(jù)核對(duì)，實(shí)時(shí)查找危險(xiǎn)行為并及時(shí)進(jìn)行糾偏。

3 實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用

在施工過程中，基于BIM模型的信息數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，醫(yī)院項(xiàng)目各參建方可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通、信息交互，及時(shí)掌握工程變更情況并作出決策，降低不可控因素的影響。同時(shí)，通過BIM動(dòng)態(tài)化管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)比實(shí)際完成情況與施工進(jìn)度計(jì)劃中產(chǎn)生的費(fèi)用偏差，及時(shí)查找原因并糾正，適時(shí)調(diào)整施工過程中出現(xiàn)的費(fèi)用偏差，有效降低施工變更造成的影響，保證施工成本的準(zhǔn)確性。

具體的應(yīng)用措施有：第一，精確工程量計(jì)量及市場(chǎng)價(jià)格、清單價(jià)格生成。將項(xiàng)目投標(biāo)清單及圖紙等數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM新建項(xiàng)目體系，按照自有的計(jì)算過程及關(guān)系模型，根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、機(jī)電工程等各專業(yè)構(gòu)建可視化模型，自動(dòng)生成工程量清單，并可關(guān)聯(lián)合同約定所在地信息價(jià)及市場(chǎng)價(jià)等直接輸出工程價(jià)款及進(jìn)度款結(jié)算清單。第二，應(yīng)用BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化施工成本控制。在項(xiàng)目施工過程當(dāng)中，提前優(yōu)化成本控制方案，同時(shí)對(duì)照施工預(yù)算及施工圖預(yù)算的成本偏差，分析偏差原因，實(shí)時(shí)制定糾偏辦法并執(zhí)行。第三，細(xì)化物資供應(yīng)及發(fā)料計(jì)劃表。BIM軟件可根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃自動(dòng)生成物料資源需求計(jì)劃表、分包單位資源一覽表等，完成物料領(lǐng)用復(fù)核及分包單位限額領(lǐng)料跟蹤，從細(xì)節(jié)上控制項(xiàng)目成本。第四，工程款申請(qǐng)及支出結(jié)算。達(dá)到結(jié)算進(jìn)度節(jié)點(diǎn)時(shí)，利用BIM技術(shù)可實(shí)時(shí)、精確地匯總該階段的工程量，在系統(tǒng)內(nèi)完成工程進(jìn)度款的計(jì)量申請(qǐng)與審核審批、分包價(jià)款的結(jié)算、三算對(duì)照和竣工結(jié)算等工作。

4 結(jié) 論

a.引入BIM工程可以對(duì)施工成本計(jì)劃進(jìn)行及時(shí)高效監(jiān)測(cè)與管控。基于BIM工程的成本控制模式，能實(shí)現(xiàn)施工過程當(dāng)中成本的自動(dòng)建模、動(dòng)態(tài)跟蹤及施工成本計(jì)劃和實(shí)際成本對(duì)比，在事件發(fā)生的初始期就查出和糾正偏差，提高對(duì)施工成本計(jì)劃的控制能力。

b.應(yīng)用BIM工程可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)院項(xiàng)目施工全過程成本的可視化。經(jīng)由過程仿真化和協(xié)同管控精細(xì)化，可以預(yù)測(cè)各種成本構(gòu)成元素的發(fā)展趨勢(shì)和生產(chǎn)成本的需求計(jì)劃，提早發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行優(yōu)化，為事先控制創(chuàng)造可能。

c.應(yīng)用BIM技術(shù)提高施工成本控制精細(xì)化程度。建立成本分析模型，可以獲得資源分配與施工效益的平衡點(diǎn)，嵌入BIM工程的全子集動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制，為施工成本控制決策提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化和效益最大化。