建筑工程成本控制中BIM 技術(shù)的運(yùn)用

朱孝楷

（青島華瀾發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

對(duì)于建筑工程而言，施工管理過程較為復(fù)雜，具有系統(tǒng)性的特點(diǎn)，且施工管理成效與施工成本相關(guān)，決定著工程參與方的經(jīng)濟(jì)效益。然而一直以來，我國(guó)建筑行業(yè)對(duì)施工成本的控制效果較差，其根本原因在于技術(shù)落后，而在施工成本控制中引用BIM 技術(shù)，可基于建筑信息的共享實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管控施工成本，從而提高工程經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，BIM 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目中，在信息化發(fā)展背景下，相關(guān)行業(yè)人員有必要深入探究這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，以推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)屬于建筑信息模型技術(shù)，基于BIM 技術(shù)構(gòu)建的建筑信息模型，涵蓋所有建筑信息與參數(shù)，其可通過三維數(shù)字方式管理建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程模型化。BIM 技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括造價(jià)精準(zhǔn)性、造價(jià)協(xié)調(diào)性、造價(jià)模擬性以及造價(jià)可視化等。其中，造價(jià)精準(zhǔn)主要體現(xiàn)在基于BIM 技術(shù)的四維模型構(gòu)建上，通過這一模型可直觀展示并管理工程量與材料等，從而顯著提高施工管理水平，保證預(yù)算精準(zhǔn)度。造價(jià)協(xié)調(diào)性主要體現(xiàn)于基于模型構(gòu)建高效解決工程參數(shù)之間的矛盾，從而避免變動(dòng)工程設(shè)計(jì)方案，提高工程施工效率。造價(jià)模擬性主要體現(xiàn)在基于時(shí)間維度構(gòu)建三維模型來描述立體事物，并應(yīng)用四維形式對(duì)工程施工過程予以模擬，從而保障施工順利開展，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行有效控制。造價(jià)可視化主要體現(xiàn)在基于BIM 技術(shù)將工程施工流程與細(xì)節(jié)直觀呈現(xiàn)出來。

現(xiàn)階段，BIM 技術(shù)在我國(guó)建筑行業(yè)已得到認(rèn)可并廣泛應(yīng)用，基于BIM 技術(shù)構(gòu)建的建筑模型可存儲(chǔ)工程設(shè)施尺寸、材料使用以及施工過程的所有信息，并通過模型之間的關(guān)聯(lián)性，對(duì)構(gòu)件存在的問題進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)信息共享，避免信息孤島問題的出現(xiàn)，保證工程各參與方信息的順暢流通，從而提高施工成本管理水平?；贐IM 技術(shù)的多專業(yè)軟件，如圖1 所示，可通過協(xié)同作業(yè)集合、分析大量建筑數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的合理配置、施工工序的優(yōu)化，達(dá)到控制施工成本的目的[1]。

圖1 BIM 技術(shù)核心軟件

2 BIM 技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用分析

2.1 工程決策階段

在建筑工程成本控制中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用主要是在構(gòu)建三維模型的基礎(chǔ)上，利用成本與時(shí)間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，建立五維信息模型?；诖?，在建筑工程施工決策環(huán)節(jié)，可應(yīng)用BIM 模型預(yù)先模擬建筑工程項(xiàng)目施工，進(jìn)而了解施工成本的具體信息，為工程決策提供數(shù)據(jù)支撐。通過虛擬方式對(duì)比工程施工方案，在相同條件下合理分配資源，可達(dá)到優(yōu)化工程決策的目的，進(jìn)而科學(xué)計(jì)價(jià)。實(shí)際上，BIM 屬于建筑工程的數(shù)字標(biāo)識(shí)，可對(duì)建筑相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)，從而在工程施工全過程操作、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息。通常情況下，工程各參與方在決策階段需要簽署各種合同文件，而基于BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程可視化，可幫助各參與方深入了解工程情況。一方面，BIM技術(shù)可快速進(jìn)行工程核量，不僅能縮短簽署合同文件的時(shí)間，還能有效提高商務(wù)標(biāo)成標(biāo)率；另一方面，在簽署合同文件時(shí)，基于BIM 技術(shù)可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建，以精準(zhǔn)顯示工程各階段的施工量與需要的進(jìn)度款等，便于工程責(zé)任主體在工程決策階段對(duì)施工成本予以控制。

2.2 工程設(shè)計(jì)階段

在工程決策階段明確施工目標(biāo)后，需要對(duì)工程整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體在于以建筑工程為對(duì)象、以施工目標(biāo)為基準(zhǔn)開展工程編制，以此設(shè)計(jì)針對(duì)工程施工的指導(dǎo)文件。在工程設(shè)計(jì)階段，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要在分析工程特點(diǎn)與工程合同要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工程施工方案，合理調(diào)配工程施工中的設(shè)備材料、人員資金，選擇合適的施工方法，明確施工時(shí)間與空間安排，并保證方案具有較強(qiáng)實(shí)用性且經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于工程項(xiàng)目而言，工程設(shè)計(jì)階段較為重要，設(shè)計(jì)本質(zhì)上是對(duì)工程施工的安排，屬于以實(shí)現(xiàn)工程各參與方共同目標(biāo)為目的的保障手段。通常情況下，建筑工程存在一定差異性，且其施工具有一次性特點(diǎn)，在以往工程設(shè)計(jì)中，往往習(xí)慣參照過去經(jīng)驗(yàn)，缺少精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)作為支撐，在工程施工開始前也不會(huì)預(yù)先模擬，所以在工程施工環(huán)節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)諸多問題，特別是在成本管理中存在較多不足之處，這說明工程設(shè)計(jì)的重要性。而基于BIM 技術(shù)的應(yīng)用，在工程施工設(shè)計(jì)與部署階段可實(shí)現(xiàn)三維可視化，便于工程參與方在施工開始前處理可能出現(xiàn)的問題，防止后續(xù)整改、返工，進(jìn)而對(duì)施工成本予以有效控制。同時(shí)，利用BIM 技術(shù)構(gòu)建信息平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)工程信息的共享，保證信息順暢流通，便于工程各責(zé)任主體在探討與審核后確定終版設(shè)計(jì)方案，防止由于人為失誤導(dǎo)致成本增加現(xiàn)象。應(yīng)用BIM 技術(shù)，可通過圖片、動(dòng)畫的形式對(duì)工程施工進(jìn)行模擬（圖2），快速反饋其中存在的問題，并合理設(shè)計(jì)施工方案，基于數(shù)字施工對(duì)實(shí)際工程施工加以指導(dǎo)，優(yōu)化施工工序，可有效控制施工成本[2]。

圖2 基于BIM 技術(shù)的施工排磚模擬

2.3 工程施工階段

2.3.1 復(fù)核工程量

在工程施工過程中，應(yīng)用BIM 技術(shù)控制成本，重點(diǎn)在于精準(zhǔn)復(fù)核工程量。BIM 模型具有信息完備性優(yōu)勢(shì)，其結(jié)合工程量算法，利用基于BIM 技術(shù)的工程量計(jì)算軟件，可有效提高結(jié)果精準(zhǔn)性。而在這一過程中，需要準(zhǔn)確記錄模型內(nèi)構(gòu)件的相關(guān)信息，便于一鍵獲得正確的計(jì)算數(shù)據(jù)。同時(shí)，BIM 技術(shù)的可視化功能，還可防止漏項(xiàng)問題的發(fā)生。例如，在混凝土計(jì)算時(shí)將相關(guān)信息提前輸入其中，基于BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效辨別，結(jié)合系統(tǒng)計(jì)算規(guī)則對(duì)混凝土相關(guān)工程量進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)混凝土特性與構(gòu)件種類，自動(dòng)劃分工程量類型。使用BIM 技術(shù)復(fù)核工程量，不僅能顯著提高復(fù)核效率，還能確保復(fù)核結(jié)果準(zhǔn)確，使復(fù)核過程變得更為智能，便于工程參與方對(duì)施工成本予以精準(zhǔn)分析。

2.3.2 分析工程偏差

在工程施工成本控制中，工程偏差分析屬于延續(xù)工作。基于BIM 技術(shù)的五維優(yōu)勢(shì)，可全面分析施工進(jìn)度偏差、成本控制偏差出現(xiàn)的原因以及工程整體盈虧情況，從而進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)施工成本的控制效果。BIM 技術(shù)的五維功能可通過IDE 維度將成本控制細(xì)化為分項(xiàng)、構(gòu)件以及不同專業(yè)，便于掌握工程施工中可能出現(xiàn)的成本超支問題，并從源頭上分析問題成因，指出工程施工成本管理的難點(diǎn)，以動(dòng)態(tài)方式對(duì)成本進(jìn)行控制。

2.3.3 對(duì)比成本數(shù)據(jù)

在工程施工過程中，通常需要結(jié)合施工進(jìn)度開展核量、報(bào)價(jià)等工作，這一過程往往涉及施工成本數(shù)據(jù)的匯總與對(duì)比。以往工程施工階段主要應(yīng)用二維平面圖紙比對(duì)成本數(shù)據(jù)，這要求相關(guān)人員具有較高專業(yè)水平，由于信息僅可從平面圖紙中獲取，因而對(duì)比成本數(shù)據(jù)的難度較大。但基于BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)五維數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，能精準(zhǔn)記錄工程施工各環(huán)節(jié)的全部信息，便于相關(guān)人員快速獲取對(duì)比成本數(shù)據(jù)時(shí)需要的有用信息，不僅能有效保證對(duì)比效率，還能提高分析結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.3.4 工程變更

應(yīng)用BIM 技術(shù)處理工程變更，需要確保成本信息的完整、全面，以此精細(xì)化管理成本控制。而為實(shí)現(xiàn)這一目的，在工程施工開始前，應(yīng)通過模型構(gòu)建，在BIM模型中導(dǎo)入二維圖紙上的信息，并建立對(duì)應(yīng)的五維數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置獨(dú)立的工程變更模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程變更過程可能出現(xiàn)問題的有效解決，以此進(jìn)行成本控制。例如，在工程施工中出現(xiàn)變更后，相關(guān)人員需要采集數(shù)據(jù)信息并上傳數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，進(jìn)而自動(dòng)更新BIM 五維模型，這種方式可控制工程變更對(duì)成本造成的影響[3]。

2.4 工程竣工階段

在工程全生命周期中，竣工階段屬于對(duì)總成本予以確定的關(guān)鍵時(shí)期，尤其在以往工程成本控制過程，竣工階段始終是難點(diǎn)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需要利用二維平面圖紙計(jì)算施工各環(huán)節(jié)的成本數(shù)據(jù)，從而確定工程總成本，整體工作量龐大，不僅需要消耗大量計(jì)算時(shí)間，且由于人為因素極易導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果失準(zhǔn)，待計(jì)算完成后也需要對(duì)總成本數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)核算。此外，以二維平面圖紙形式計(jì)算較為復(fù)雜，如果保存不當(dāng)出現(xiàn)圖紙丟失問題，會(huì)為工程帶來嚴(yán)重影響[4]。所以在建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，BIM 技術(shù)廣泛應(yīng)用于竣工成本結(jié)算中，通過數(shù)字化信息模型，能以三維形式明確顯示存有問題的信息，并在五維數(shù)據(jù)庫(kù)中迅速獲得有用的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算，以此獲得工程總成本。

3 BIM 技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概括

本工程屬于綜合樓建筑，建筑高度為108m，占地面積與建筑面積分別為2 萬m2、5.1 萬m2。其中，地上設(shè)有23 層，地下設(shè)有1 層，地上還建有3 層裙房，建筑整體使用核心筒結(jié)構(gòu)框架。本工程參與方較多，且對(duì)工程設(shè)計(jì)提出較高要求，建筑管線布設(shè)較為復(fù)雜，涉及大量協(xié)調(diào)工作，如果應(yīng)用以往施工管理方法難以滿足要求，較易出現(xiàn)施工延誤情況，從而加大施工成本支出，所以本工程決定應(yīng)用BIM 技術(shù)來管理施工。

3.2 組織架構(gòu)

本工程施工管理引用BIM 技術(shù)，具體組織架構(gòu)如下圖3 所示。通過BIM 協(xié)調(diào)員與項(xiàng)目部聯(lián)系人的設(shè)置，強(qiáng)化溝通效果。本工程主要使用魯班軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用框架的搭建，進(jìn)而建立PDS 系統(tǒng)，在BIM 模型中導(dǎo)入全部工程信息與造價(jià)數(shù)據(jù)，以此構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖3 本工程項(xiàng)目組織架構(gòu)

3.3 成本控制

3.3.1 工程信息關(guān)聯(lián)

PDS 系統(tǒng)會(huì)將工程信息全面記錄于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于相關(guān)人員獲取與工作相關(guān)聯(lián)的資料數(shù)據(jù)，結(jié)合施工環(huán)節(jié)的簽證單、工程變更單、技術(shù)核定單等，對(duì)PDS系統(tǒng)中的BIM 模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，以確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

3.3.2 工程預(yù)算統(tǒng)計(jì)

依據(jù)工程CAD 圖紙構(gòu)建BIM 模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)概預(yù)算模型數(shù)據(jù)的建立?；诖?，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)定施工相關(guān)參數(shù)，可得到工程進(jìn)度、工程量、施工成本信息，以此制定成本控制方案，并通過預(yù)警指標(biāo)的設(shè)置，對(duì)施工成本進(jìn)行管控。在應(yīng)用BIM 模型反查構(gòu)件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)參數(shù)區(qū)域予以明確，從而實(shí)現(xiàn)框圖出價(jià)，以此為依據(jù)審核、確定進(jìn)度款。

3.3.3 材料過程控制

本工程基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)實(shí)物量、材料消耗量等進(jìn)行快速拆分，并對(duì)土建工程量、鋼筋工程量以及工程造價(jià)予以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。結(jié)合不同層、不同構(gòu)件、不同鋼筋型號(hào)等對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)加以劃分，基于此，合理制定工程采購(gòu)計(jì)劃，設(shè)定領(lǐng)料標(biāo)準(zhǔn)，以嚴(yán)格控制施工材料使用情況，避免浪費(fèi)[5]。

3.4 成效分析

在明確工程量、工程造價(jià)結(jié)算控制線的基礎(chǔ)上，以不同分區(qū)、不同施工階段以及不同時(shí)間段的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并實(shí)行三算對(duì)比，防止少算、錯(cuò)算、漏算問題的發(fā)生。通過構(gòu)件數(shù)據(jù)開展多專業(yè)碰撞檢查，發(fā)揮可視化功能對(duì)工程進(jìn)度予以優(yōu)化，降低施工過程中不必要的資源損耗。本工程基于BIM 技術(shù)的應(yīng)用管理進(jìn)出庫(kù)施工材料，通過指導(dǎo)采購(gòu)、控制領(lǐng)料、優(yōu)化下料的途徑，有效管控材料使用。

4 結(jié)語

在工程施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可顯著提高工程成本管理效率，并基于準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支撐成本控制工作的開展。本文重點(diǎn)分析BIM 技術(shù)在建筑工程決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段以及竣工階段的具體應(yīng)用，并以實(shí)際工程為例探究基于BIM 技術(shù)的成本控制方法，進(jìn)而通過成效分析，得到這項(xiàng)技術(shù)可有效控制施工成本的結(jié)論?？傊贐IM 技術(shù)的應(yīng)用，可提高工程經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展。