BIM技術(shù)在施工階段的成本控制應(yīng)用

寇雪霞　石振武

摘 要：我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，但資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。施工階段是資源消耗和成本形成的主要階段，因此應(yīng)特別重視施工階段的成本控制。介紹了BIM概念及其特點(diǎn)，針對(duì)目前建設(shè)項(xiàng)目在施工成本控制中存在的問(wèn)題，分析了應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行成本控制的優(yōu)勢(shì)，研究了BIM技術(shù)在施工階段成本控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型 施工階段 成本控制

中圖分類(lèi)號(hào)：F426.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2016）01-072-02

當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2014年建筑業(yè)增加值為44725億元，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值比重為7.03%，達(dá)到改革開(kāi)放以來(lái)的新高度。但從建筑業(yè)的利潤(rùn)來(lái)看，2014年建筑業(yè)產(chǎn)值利潤(rùn)率僅為3.91%{1}，盈利能力比較弱。解決建筑業(yè)效率低和浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題迫在眉睫，施工階段是建設(shè)項(xiàng)目資源消耗和成本形成的主要階段，該階段支出的成本占用了項(xiàng)目成本的絕大部分，因此必須特別重視施工階段的成本控制。

目前我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目施工成本的管理存在效率低下，只重視事后控制，不重視事前預(yù)測(cè)、計(jì)劃和事中檢查、調(diào)整，忽視質(zhì)量成本和工期成本等問(wèn)題。而B(niǎo)IM作為信息化時(shí)代的最新產(chǎn)物，其核心是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)由計(jì)算機(jī)通過(guò)三維模型而形成，涵蓋項(xiàng)目全部建筑信息，且在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)這些信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。BIM和算量軟件進(jìn)行結(jié)合，準(zhǔn)確調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化算量，多部門(mén)共同分享，進(jìn)而為施工企業(yè)節(jié)約成本，增加利潤(rùn)。目前，對(duì)使用BIM技術(shù)在施工階段進(jìn)行成本控制的研究尚在初始階段，因此應(yīng)積極推進(jìn)BIM技術(shù)在施工階段的發(fā)展，發(fā)揮BIM優(yōu)勢(shì)解決成本控制中存在的問(wèn)題。

一、BIM簡(jiǎn)介

1.BIM概念。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）起源于美國(guó)查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士在20世紀(jì)70年代提出的建筑計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)（Building Description System），BIM是一種新型的工作模式，是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，并將信息共享給所有的項(xiàng)目參與方，從而進(jìn)行建設(shè)活動(dòng)的過(guò)程。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)NBIMS對(duì)BIM的定義是：“BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程；在項(xiàng)目不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)?！眥2}

2.BIM特點(diǎn)。

（1）可視化。BIM技術(shù)的核心是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)三維模型形成的，而三維模型具有可視化的特性，因此BIM技術(shù)的可視化是顯而易見(jiàn)的。BIM 模型帶有幾何信息和屬性信息，同樣可視化指的是幾何信息和構(gòu)建屬性的可視化{3}。所以，BIM技術(shù)不僅可以進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、施工模擬、避災(zāi)路線分析及生成效果圖的展示，還能夠?qū)?gòu)件屬性（如材質(zhì)、體積、接觸面積、相互關(guān)系）更直觀的展現(xiàn)在我們面前?？梢暬僮鳛轫?xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一系列分析提供了方便，有利于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和提高工程質(zhì)量。

（2）協(xié)調(diào)性。工程項(xiàng)目建設(shè)施工牽涉到不同參與方、不同專業(yè)，協(xié)調(diào)尤為重要。信息協(xié)調(diào)一致，信息傳導(dǎo)的損耗低，可避免實(shí)際建設(shè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的信息沖突和丟失現(xiàn)象。BIM可以將各專業(yè)的信息集中在模型中并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使項(xiàng)目各參與方通過(guò)BIM模型清楚全面地了解項(xiàng)目，通過(guò)BIM信息平臺(tái)對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，改變了過(guò)去點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的溝通模式，增加協(xié)調(diào)效率，節(jié)約成本。

（3）模擬性。BIM的結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅包含數(shù)據(jù)模型，可反映圖形和數(shù)據(jù)，而且包含行為模型，將二者關(guān)聯(lián)結(jié)合賦予數(shù)據(jù)意義，可模擬真實(shí)行為。BIM技術(shù)的模擬性不僅是指建筑物模型的建立，還包括節(jié)能模擬、日照模擬等。在招投標(biāo)和施工過(guò)程中可以進(jìn)行施工模擬，優(yōu)化施工方案，控制項(xiàng)目成本。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可以進(jìn)行消防疏散、地震逃生等災(zāi)難處理方式的模擬。

（4）優(yōu)化性。信息、復(fù)雜程度及時(shí)間限制著建設(shè)項(xiàng)目的優(yōu)化。建筑工程一般工程量大、時(shí)間緊迫，有些現(xiàn)代建筑物更是非常復(fù)雜，參與人員的能力不足，會(huì)出現(xiàn)考慮不周的情況。而B(niǎo)IM數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋項(xiàng)目全部建筑信息，BIM及其配套的優(yōu)化工具通過(guò)修改前后的形象對(duì)比，能輕松地做到優(yōu)化項(xiàng)目{4}。

（5）可出圖。BIM技術(shù)通過(guò)對(duì)建筑物的可視化展示和協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化后，將經(jīng)過(guò)完善后的綜合管線圖、預(yù)埋套管圖、碰撞檢查報(bào)告及合理改進(jìn)方案等提供給業(yè)主。

二、施工階段應(yīng)用BIM進(jìn)行成本控制的必要性

在施工階段進(jìn)行成本控制是，根據(jù)成本計(jì)劃建立目標(biāo)成本，然后收集信息采取措施對(duì)項(xiàng)目支出進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，若發(fā)現(xiàn)超出允許范圍的成本偏差，及時(shí)糾正偏差，使實(shí)際成本不斷向目標(biāo)成本接近的過(guò)程。如圖1所示。{5}

1.傳統(tǒng)施工成本控制的弊端。目前建設(shè)項(xiàng)目在施工成本控制中存在的問(wèn)題有：輕視事前、事中控制；數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作不被重視；成本數(shù)據(jù)更新不及時(shí)；精細(xì)化管理難以實(shí)現(xiàn)；技術(shù)落后導(dǎo)致工期成本和質(zhì)量成本增加。

2.應(yīng)用BIM進(jìn)行成本控制的優(yōu)勢(shì)。

（1）快速算量，提升精度。傳統(tǒng)算量方法，需匹配圖紙構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的工程屬性，明確不同構(gòu)件的計(jì)算規(guī)則，所以利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行工程量計(jì)算時(shí)費(fèi)時(shí)易錯(cuò)。而由BIM設(shè)計(jì)的三維模型在設(shè)計(jì)過(guò)程中就進(jìn)行了構(gòu)件屬性的匹配，且BIM算量軟件融入了計(jì)算規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了算量自動(dòng)化，不僅提高了算量效率，而且算量結(jié)果更加客觀、所得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

（2）合理計(jì)劃，減少浪費(fèi)。無(wú)法快速、準(zhǔn)確地獲取工程數(shù)據(jù)來(lái)制定資源計(jì)劃是精細(xì)化管理難以實(shí)現(xiàn)的根本原因。{6}而管理人員使用BIM技術(shù)可以快速精確地獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，制定精確合理的資源計(jì)劃，減少資源浪費(fèi)，減輕倉(cāng)儲(chǔ)壓力，降低成本。

（3）優(yōu)化方案，提高質(zhì)量。在項(xiàng)目前期，通過(guò)BIM技術(shù)把各專業(yè)圖紙進(jìn)行整合，在統(tǒng)一平臺(tái)經(jīng)過(guò)碰撞檢查，可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少施工階段由設(shè)計(jì)造成的返工，同時(shí)優(yōu)化管線排布、優(yōu)化凈空。而且通過(guò)BIM可視化和模擬性，對(duì)施工工序、場(chǎng)地布置等進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，進(jìn)行施工方案的評(píng)選優(yōu)化。施工方案、管線排布方案經(jīng)過(guò)優(yōu)化用于施工交底，可提高工程施工質(zhì)量，節(jié)約成本。

（4）虛擬施工，有效協(xié)同?；贐IM三維模型引入時(shí)間因素，即BIM四維技術(shù)，可進(jìn)行虛擬施工，進(jìn)而可以隨時(shí)、直觀地進(jìn)行實(shí)際進(jìn)展與施工計(jì)劃的對(duì)比，使各參與方全面了解項(xiàng)目實(shí)施情況，實(shí)現(xiàn)有效協(xié)同工作，提高效率，降低成本。

（5）加快結(jié)算，減少成本。BIM模型數(shù)據(jù)更新及時(shí)、數(shù)據(jù)清晰，利用BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確拆分、統(tǒng)計(jì)工程量，加快施工過(guò)程中工程進(jìn)度款結(jié)算；竣工結(jié)算時(shí)，通過(guò)調(diào)取BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)資料，可縮短準(zhǔn)備時(shí)間，加快結(jié)算進(jìn)度，減少時(shí)間成本。

三、BIM在施工階段成本控制中的應(yīng)用

1.施工準(zhǔn)備階段。

（1）優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)。施工組織設(shè)計(jì)是指導(dǎo)工程施工的綱領(lǐng)性文件，一般包括工程概況、施工部署及施工方案、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工平面圖、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等五項(xiàng)基本內(nèi)容。將施工方案和BIM模型進(jìn)行集成，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)、關(guān)鍵部位進(jìn)行模擬，分析、優(yōu)化施工方案；將施工進(jìn)度計(jì)劃和BIM模型集成后，通過(guò)進(jìn)度模擬可提高其可行性；應(yīng)用BIM模型建立反映臨建、設(shè)備間立體關(guān)系的三維場(chǎng)地平面布置，參照施工進(jìn)度計(jì)劃，形象模擬各階段現(xiàn)場(chǎng)情況，檢查、修改臨建布置，使現(xiàn)場(chǎng)平面布置滿足動(dòng)態(tài)變化需求，資源配置更合理，從而避免浪費(fèi)，節(jié)約成本。

（2）輔助圖紙會(huì)審。通過(guò)BIM模型及其碰撞檢查，輔助進(jìn)行圖紙會(huì)審，對(duì)凈空、管線布置等細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，減少返工，縮短工期，控制成本。

（3）指導(dǎo)施工成本計(jì)劃的編制。將BIM三維模型與進(jìn)度信息、成本信息通過(guò)關(guān)聯(lián)整合形成5D模型，從而對(duì)施工過(guò)程中各個(gè)階段的相關(guān)需求量進(jìn)行計(jì)算、模擬、優(yōu)化，指導(dǎo)勞動(dòng)力、材料和機(jī)械計(jì)劃的建立，提高成本計(jì)劃的精確性，降低成本。

2.施工實(shí)施階段。

（1）多維多算對(duì)比。多算對(duì)比是及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目問(wèn)題，降低項(xiàng)目費(fèi)用，控制項(xiàng)目成本的有效手段。目前，多算對(duì)比是從三個(gè)維度——時(shí)間、工序、空間位置，對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃成本與實(shí)際成本進(jìn)行對(duì)比分析。只分析其中一個(gè)維度是不夠的，比如項(xiàng)目一個(gè)時(shí)間段的總體狀況良好，實(shí)際成本低于計(jì)劃成本，但可能存在實(shí)際成本高于計(jì)劃成本的子項(xiàng)工序，因此需要將項(xiàng)目實(shí)際成本按工序進(jìn)行拆分。而且，項(xiàng)目施工通常是不同施工段同時(shí)進(jìn)行，所以還要按照空間區(qū)域進(jìn)行成本對(duì)比和分析。

利用BIM模型可快速、精確地進(jìn)行不同維度的多算對(duì)比。基于BIM三維模型引入時(shí)間因素，可對(duì)任意時(shí)間段的實(shí)際成本和預(yù)算成本進(jìn)行對(duì)比，直觀判斷該階段盈虧情況從而及時(shí)采取糾偏措施；將BIM模型和施工工序進(jìn)行結(jié)合，按照具體工序?qū)Τ杀具M(jìn)行對(duì)比，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)成本精細(xì)化管理。

（2）動(dòng)態(tài)成本管理。在BIM三維模型基礎(chǔ)上增加時(shí)間維度和造價(jià)維度建成BIM-5D模型，使用該模型在施工過(guò)程中實(shí)時(shí)跟蹤項(xiàng)目進(jìn)展，動(dòng)態(tài)展示資金使用情況，及時(shí)統(tǒng)計(jì)、匯總規(guī)定時(shí)間段的實(shí)際成本，與預(yù)算成本、計(jì)劃成本進(jìn)行三算對(duì)比，若發(fā)現(xiàn)成本超支情況，及時(shí)采取有效糾偏措施，避免項(xiàng)目投資失控，實(shí)現(xiàn)成本的有效動(dòng)態(tài)管理。

（3）改善變更管理。在施工過(guò)程中，工程變更的發(fā)生是在所難免的。工程變更經(jīng)常會(huì)引起項(xiàng)目工程量的變動(dòng)及項(xiàng)目進(jìn)度的變動(dòng)等問(wèn)題，這些問(wèn)題都可能造成實(shí)際施工成本與計(jì)劃成本發(fā)生較大出入（主要是實(shí)際施工成本的增加），所以，必須高度重視和重點(diǎn)控制變更對(duì)項(xiàng)目成本產(chǎn)生的影響。{7}在發(fā)生工程變更時(shí)，使用BIM-5D技術(shù)進(jìn)行變更管理，因BIM模型信息具有關(guān)聯(lián)性，工作人員只需將變更構(gòu)件在BIM模型中進(jìn)行修改調(diào)整，整個(gè)模型中與之關(guān)聯(lián)的部位都會(huì)自動(dòng)更新，而且由于BIM模型的共享協(xié)同能力，各參與方之間傳輸交換信息的時(shí)間大為減少，從而可快速計(jì)算變更工程量，準(zhǔn)確確定變更費(fèi)用，減少成本浪費(fèi)，有序管理變更造價(jià)。

（4）快速結(jié)算工程進(jìn)度款。進(jìn)度款結(jié)算，一般是由施工單位根據(jù)已審批下來(lái)的工程形象進(jìn)度，計(jì)算出本階段完成的工程量，套用相應(yīng)的綜合單價(jià)，算出工程款，向建設(shè)單位提出支付申請(qǐng)。{8}由于BIM模型可將工程數(shù)據(jù)以建筑構(gòu)件為載體進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，所以利用BIM模型可快速完成工程量拆分。而且BIM模型根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，因此造價(jià)人員利用BIM技術(shù)可實(shí)時(shí)、精確地匯總某一階段的工程量，快速編寫(xiě)該階段的工程計(jì)量申報(bào)表。建設(shè)單位可以通過(guò)BIM共享平臺(tái)迅速審核其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高工程進(jìn)度款的結(jié)算效率，減少時(shí)間成本。

（5）真正實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料。限額領(lǐng)料是控制現(xiàn)場(chǎng)材料使用量從而降低項(xiàng)目成本的有效方法，定額的確定是其關(guān)鍵工作。利用BIM技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中以往同類(lèi)項(xiàng)目的詳細(xì)數(shù)據(jù)可快速、精確地計(jì)算施工任務(wù)的材料消耗量，相關(guān)人員通過(guò)共享平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，下達(dá)限額領(lǐng)料單，實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)已經(jīng)步入信息化時(shí)代，建筑業(yè)信息化是大勢(shì)所趨。BIM技術(shù)作為一種信息化技術(shù)，正在推進(jìn)建筑業(yè)的信息化發(fā)展。在建設(shè)項(xiàng)目施工階段引入BIM技術(shù)進(jìn)行成本控制可以節(jié)約成本，提高工作效率，增強(qiáng)施工企業(yè)的管理水平和盈利能力。上文所述應(yīng)用只是BIM技術(shù)在成本控制應(yīng)用中的一部分，隨著B(niǎo)IM的推廣普及和技術(shù)創(chuàng)新，BIM技術(shù)在施工階段成本控制中的應(yīng)用會(huì)逐漸增多，在施工階段質(zhì)量和安全管理中的應(yīng)用也會(huì)逐漸發(fā)展。

注釋：

{1}住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部計(jì)劃財(cái)務(wù)與外事司，中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì).2014年建筑業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)分析[J].工程管理學(xué)報(bào)，2015，29（3）：1-12

{2}何關(guān)培，王軼群，應(yīng)宇墾.BIM總論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011

{3}胡鉑.基于BIM的施工階段成本控制研究[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2015

{4}王雪青，張康照，謝銀.基于BIM實(shí)時(shí)施工模型的4D模擬[J]，廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，37（4）：815-819

{5}李清霞.建筑工程施工階段成本控制研究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2014

{6}鄭浩凱.基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目施工成本控制研究[D].長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2014

{7}楊一凡.基于BIM的工程項(xiàng)目成本控制分析[D].大連：大連理工大學(xué)，2014

{8}曹穎，蒲娟.BIM在全過(guò)程工程造價(jià)管理中的應(yīng)用[J].河南科技，2015（4），27-29

（作者單位：東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150040）

（作者簡(jiǎn)介：寇雪霞，東北林業(yè)大學(xué)碩士研究生，研究方向：建設(shè)工程經(jīng)濟(jì)與項(xiàng)目管理；石振武，東北林業(yè)大學(xué)教授，博士。）

（責(zé)編：若佳）