基于大數(shù)據(jù)和BIM的工程造價管理研究

黨艷兵

摘要：近年來，信息化已成為工程管理的前沿，很多學(xué)者也著力從信息化特別是BIM的角度探討工程造價管理問題。已有研究表明：BIM有助于改善當(dāng)前造價數(shù)據(jù)不精確和滯后性等問題；根據(jù)BIM的技術(shù)特征和功能屬性，能夠?qū)崿F(xiàn)基于BIM的全過程、精細(xì)化的工程造價管理；以BIM技術(shù)為核心，基于C/S+B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)甚至使得構(gòu)建造價管理信息系統(tǒng)成為可能。高質(zhì)量的工程造價管理在信息獲取和信息處理等方面要求很高，BIM技術(shù)在確保工程本身信息如計算工程量等方面具有優(yōu)勢，但是對于工程造價管理所需的其他信息諸如市場價格、競爭對手信息等方面存在不足。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；BIM；造價管理

引言

在信息化建設(shè)的過程中，一些專家學(xué)者從BIM的角度研究分析工程造價管理中存在問題，并且研究結(jié)果顯示，BIM可以有效地解決工程造價中存在的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)滯后等問題。借助BIM的技術(shù)優(yōu)勢、功能優(yōu)勢，可以對工程造價實施全過程、精細(xì)化管理，BIM技術(shù)為構(gòu)建工程造價管理信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。無論是信息獲取，還是信息處理，工程造價管理要求都比較高，在計算工程量等工程造價信息方面BIM技術(shù)有著自身的優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)獲取、處理分析等方面，大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢則更加明顯?；诖?，在組織開展工程造價管理工作時，需要充分挖掘BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，通過優(yōu)勢互補，進(jìn)一步提高工程造價管理水平。

1、基于信息視角的造價管理成功要素

1.1 信息的完整性、準(zhǔn)確性和時效性

工程建設(shè)企業(yè)在投標(biāo)報價階段能否編制科學(xué)合理的報價，取決于其對自身勞動力、材料和機械設(shè)備消耗的準(zhǔn)確判斷、對設(shè)備及材料市場價格的把握及其未來波動趨勢的預(yù)測、對可能存在的競爭對手及其報價策略和最終報價的判斷。在掌握了本企業(yè)的實際成本、競爭對手成本和自身在投標(biāo)工程的競爭力的前提下，才有可能獲得較高的中標(biāo)概率。而在工程建設(shè)階段，工程建設(shè)企業(yè)則需要隨時更新工程造價方面的信息，以便采取恰當(dāng)?shù)墓芾泶胧?。簡言之，工程建設(shè)企業(yè)在工程造價管理過程中需要全面準(zhǔn)確把握造價所需的最新內(nèi)外部信息，一般來說，信息的完整性和準(zhǔn)確性越高，信息更新越及時，工程造價管理的質(zhì)量就越高。

1.2 信息的處理水平

工程造價管理過程中無論是編制施工預(yù)算、投標(biāo)報價還是工程結(jié)算價，實際上都是基于特定信息處理的結(jié)果。在投標(biāo)過程中，工程建設(shè)企業(yè)要基于自身掌握的信息測算工程真實成本；基于建設(shè)單位給定資料確定工程條件和工程數(shù)據(jù)、預(yù)測工程可能的變化對造價的影響；基于外部信息分析競爭對手、外在環(huán)境的可能影響等等。在此基礎(chǔ)上綜合內(nèi)外部信息分析結(jié)果做出投標(biāo)報價決策。在施工過程中，要基于信息分析和處理的結(jié)果做出造價管理決策。工程建設(shè)企業(yè)對造價信息的處理水平從本質(zhì)上決定了工程造價管理的科學(xué)性，信息處理水平越高，工程造價管理越容易實現(xiàn)其管理目標(biāo)。

2、工程造價管理存在的問題

2.1 數(shù)據(jù)獲取方面

對于工程項目建設(shè)企業(yè)來說，在組織開展工程造價管理工作時，忽視了工程造價數(shù)據(jù)的積累，或者工程造價管理不規(guī)范，進(jìn)而在一定程度上難以獲得足夠的信息滿足編制施工定額的需要，難以真實了解自身的真實成本，在這種情況下，也就無法準(zhǔn)確地確定利潤。另外，獲取外部數(shù)據(jù)的渠道、方法較為單一，難以實時獲取市場信息，無法掌握社會成本，同時也難以掌握競爭對手的實際情況。

2.2 造價數(shù)據(jù)難以及時變動

在實際工程中存在著大量的設(shè)計變更、簽證索賠，以及人才機價格變動，造價管理人員需要將實際工程量與價格變動輸入軟件。例如常見的設(shè)計變更引發(fā)的造價軟件模型的變動，將需要重新建立模型，造價數(shù)據(jù)維護(hù)更新速度慢、效率低、難以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，當(dāng)工程項目處于短期緊急狀態(tài)時如果無法準(zhǔn)確進(jìn)行造價分析，掌控風(fēng)險狀況，則容易造成經(jīng)濟損失。

2.3 數(shù)據(jù)的處理方面

目前工程建設(shè)企業(yè)僅在應(yīng)用BIM進(jìn)行工程信息處理方面具有一定優(yōu)勢，對于市場價格信息等外部數(shù)據(jù)，特別是施工過程中可能影響工程造價的數(shù)據(jù)，缺乏科學(xué)的分析方法和手段，從而使得工程造價管理缺乏科學(xué)性；同時無法及時處理信息更新問題，難以實現(xiàn)工程造價的動態(tài)管理。

3、造價大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵及應(yīng)用特點

3.1 工程造價大數(shù)據(jù)的含義

所謂工程造價大數(shù)據(jù)就是一個信息集合，包含工程項目建設(shè)企業(yè)內(nèi)部、外部環(huán)境與工程造價有關(guān)的信息。通常情況下，工程造價大數(shù)據(jù)的特征主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)的海量性、異構(gòu)的多源性、動態(tài)性等。對于工程造價大數(shù)據(jù)來說，其內(nèi)容主要涉及項目級、企業(yè)級、企業(yè)集團級、企業(yè)生態(tài)級四個層面的造價數(shù)據(jù)。其中，項目級造價數(shù)據(jù)主要包括與目標(biāo)工程項目有關(guān)的造價數(shù)據(jù)、工程項目形成的造價數(shù)據(jù)等。

3.2 造價大數(shù)據(jù)的應(yīng)用特點

（1）造價大數(shù)據(jù)采用多主體多層級歸集的方式，形成大數(shù)據(jù)庫，其應(yīng)用主體是工程建設(shè)企業(yè)，應(yīng)用對象是具體的工程項目，應(yīng)用的范圍為工程項目從投標(biāo)到竣工的全過程。造價大數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建主體為企業(yè)或者企業(yè)集團，當(dāng)企業(yè)不隸屬于企業(yè)集團時，以企業(yè)作為造價大數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建主體，其歸集路徑為從項目到企業(yè)，自外部到內(nèi)部；當(dāng)企業(yè)集團作為構(gòu)建主體時，其歸集路徑為從項目到企業(yè)再到企業(yè)集團，自外部到內(nèi)部。無論是企業(yè)還是企業(yè)集團，歸集內(nèi)部數(shù)據(jù)不存在技術(shù)上的根本問題，但對于外部數(shù)據(jù)，相關(guān)類型企業(yè)的造價數(shù)據(jù)則一般屬于商業(yè)機密，主要是通過公開的間接信息推斷得出；而關(guān)于市場價格方面的信息，則需要企業(yè)具有較強的信息搜集和處理能力?？紤]到企業(yè)集團包括多個下屬企業(yè)，因此能獲得更多企業(yè)層面的數(shù)據(jù)，并形成企業(yè)集團層面的關(guān)鍵造價信息，從這個角度看，以企業(yè)集團作為造價大數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建主體更有優(yōu)勢。（2）造價大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)價值具有層次性。從工程造價管理的角度來看，造價大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)的價值與其來源、項目相關(guān)性、準(zhǔn)確性和時效性有關(guān)。一般來說，來自于本企業(yè)或者所屬集團的數(shù)據(jù)、同類或相似項目的近期數(shù)據(jù)以及準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，應(yīng)用價值比較高。（3）數(shù)據(jù)更新具有選擇性。相較于各類商業(yè)大數(shù)據(jù)庫，造價大數(shù)據(jù)庫中造價信息的更新具有選擇性，在沒有技術(shù)突破的情況下，工程數(shù)據(jù)具有一定的穩(wěn)定性；而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范如《建設(shè)工程工程量清單計價規(guī)范》等的更新則具有明顯的周期性；造價大數(shù)據(jù)庫中更新較快的主要是市場價格信息和競爭企業(yè)信息。

4、BIM下的造價大數(shù)據(jù)應(yīng)用

某項目規(guī)劃總占地面積約0.99萬m2，總建筑面積約9.19萬m2，建筑主體為一座地上30F、地下3F的辦公樓，樓下設(shè)有9F（局部10F）的裙房，主要用于商業(yè)和辦公。

4.1 投資決策階段

決策階段是項目建設(shè)各階段中最為關(guān)鍵的一步，對不同的投資方案進(jìn)行經(jīng)濟、技術(shù)論證，比較后選擇出最佳方案。根據(jù)相關(guān)資料的統(tǒng)計，投資決策階段對工程造價的影響程度高達(dá) 80%～90%[54]，決策的失誤往往會給企業(yè)帶來無法挽回的損失，甚至使企業(yè)陷入經(jīng)濟危機，所以項目決策階段需要引起高度重視。決策階段的內(nèi)容是決定工程造價的基礎(chǔ)，正確的投資決策需要對各個方案的成本有準(zhǔn)確的把握，因此，在技術(shù)可行的前提下，對各個方案進(jìn)行投資估算是十分必要的過程。建設(shè)單位在決策時可以通過 BIM 模型使項目方案與財務(wù)分析工具集成，修改相應(yīng)參數(shù)，實時獲得各項目方案的投資收益指標(biāo)，提高決策階段項目預(yù)測水平，幫助建設(shè)單進(jìn)行決策。本項目辦公樓 1～9（10）層是與裙房相連的連體結(jié)構(gòu)，10～30層為標(biāo)準(zhǔn)層，頂層為機房層，投資估算時可以將整棟建筑簡化為連體結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)層兩部分建立 BIM 模型，然后通過算量軟件和計價軟件得出粗略的造價，使估算的誤差率在 10%以內(nèi)，如果具有類似的 BIM 模型，還可以進(jìn)行參考比較，便于做出更加科學(xué)合理的決策。另外，建設(shè)方還可以借助于其他 BIM 軟件對各個方案的聲學(xué)、照明、紋理、色彩等進(jìn)行評估，并將評估結(jié)果作為方案選擇的依據(jù)。

4.2 投標(biāo)報價階段

應(yīng)用造價大數(shù)據(jù)庫中的企業(yè)信息，測算人、材、機等消耗量，編制企業(yè)定額，并根據(jù)投標(biāo)工程實際情況對企業(yè)定額中部分條目進(jìn)行調(diào)整；同時應(yīng)用BIM模型輸出工程數(shù)據(jù)；再根據(jù)造價大數(shù)據(jù)庫確定市場價格信息，求得企業(yè)完成投標(biāo)工程真實成本，其計算公式為企業(yè)成本=∑工程量×消耗量×市場價格。首先要比較企業(yè)成本和社會成本，確定企業(yè)成本是否低于社會成本。對于投標(biāo)工程而言，計算社會成本時的市場價格和工程信息是相同的，區(qū)別在于其消耗量，社會平均消耗量根據(jù)《建設(shè)工程工程量清單計價規(guī)范》和地方工程量清單計價定額等信息，并結(jié)合投標(biāo)工程所在地情況綜合確定。企業(yè)成本低于社會成本，意味著在投標(biāo)工程上具有優(yōu)勢，可以投標(biāo)。決定投標(biāo)后，還需評估能否中標(biāo)。在企業(yè)成本的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)的利潤目標(biāo)，確定投標(biāo)報價；然后應(yīng)用造價大數(shù)據(jù)庫，分析并篩選可能的競爭對手，根據(jù)其歷史數(shù)據(jù)確定其報價水平和可能應(yīng)用的報價策略，并將自身報價與競爭企業(yè)報價比較，確定是否有優(yōu)勢。如果分析結(jié)果較為樂觀，則進(jìn)一步結(jié)合BIM的施工模擬，調(diào)整報價結(jié)構(gòu)，確定最終報價。

4.3 施工階段

（1）工程量及價款計算

在施工建造階段，傳統(tǒng)模式下需要承包方按合同約定向發(fā)包方提交工程量進(jìn)度報告，承包人需要結(jié)合項目實際施工進(jìn)度進(jìn)行實際完成工程量的計算。同樣發(fā)包人在接收工程量進(jìn)度報告后，又需要重新計算復(fù)核是否正確反映施工進(jìn)度。大量的時間與人力花費在工程量統(tǒng)計中，并且其準(zhǔn)確性也難以保證。而 BIM 技術(shù)的應(yīng)用將改變這一工作模式。利用 BIM 模型參數(shù)化的特性，從集合了空間、成本、工期維度信息構(gòu)成的五維模型中，可以按照任一時段或者任一施工面拆分原有 BIM 模型，根據(jù)實際進(jìn)度匯總得到相應(yīng)工程量，因此發(fā)包人與承包人都可以快速準(zhǔn)確核實已完工程量。在準(zhǔn)確確定已完進(jìn)度工程量的基礎(chǔ)上，調(diào)取 BIM 數(shù)據(jù)庫中已有的價格信息，直接匯總出相應(yīng)階段的工程進(jìn)度價款。該模式將減少工程造價人員在基礎(chǔ)工作中浪費的時間成本。這樣使的施工階段造價管理的工程量及進(jìn)度款的確定更為高效。

（2）施工階段工程造價的動態(tài)監(jiān)控

在施工階段，無論建設(shè)單位還是施工企業(yè)，都需要進(jìn)行實際費用與計劃費用的動態(tài)分析，找出發(fā)生費用偏差的原因，并采用有效措施控制費用偏差。利用BIM技術(shù)提供的5D模型，利用BIM模擬建造的特性可快速模擬出計劃完工工程，自動匯總出擬完工程量，并調(diào)取BIM數(shù)據(jù)庫中的計劃單價，形成擬完工程計劃費用（BCWS）。通過向BIM模型中輸入已完工程量及實際單價，即可獲取已完工程實際費用（ACWP）及已完工程計劃費用（BCWP），通過BIM相關(guān)軟件內(nèi)置數(shù)學(xué)模型，便可快速進(jìn)行費用偏差及費用績效指數(shù)的分析，獲取最為直觀準(zhǔn)確的比對結(jié)果。并且基于BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)的有力支撐，偏差分析不再僅限于重點項目上，對于每一項分項工程項目都可以及時獲取偏差分析結(jié)果。

4.4 竣工階段

（1）利用 BIM 技術(shù)進(jìn)行結(jié)算資料審核

BIM 技術(shù)提供了一個合理的技術(shù)平臺，基于 BIM 三維模型，并將工期、價格、合同、變更簽證信息儲存于 BIM 中央數(shù)據(jù)庫中，可供工程參與方在項目生命周期內(nèi)及時調(diào)用共享。從業(yè)人員對工程資料的管理工作融合于項目過程管理中，實時更新 BIM 中央數(shù)據(jù)庫中工程資料，參與各方可準(zhǔn)確、可靠地獲得相關(guān)工程資料信息。而項目實施過程中的大量資料信息存儲于 BIM 中央數(shù)據(jù)庫中，可按工期、或分構(gòu)件任意調(diào)取。在竣工結(jié)算中對結(jié)算資料的整理環(huán)節(jié)中，審查人員可直接訪問 BIM 中央數(shù)據(jù)庫，調(diào)取全部相關(guān)工程資料?；?BIM 技術(shù)的工程結(jié)算資料的審查將獲益于工程實施過程中的有效數(shù)據(jù)積累，極大縮短結(jié)算審查前期準(zhǔn)備工作時間，提高結(jié)算工程的效率及質(zhì)量。

（2）利用 BIM 技術(shù)進(jìn)行竣工結(jié)算工程量審核

基于BIM的三維布爾計算功能，在竣工結(jié)算對工程量審核過程中，可直接利用招投標(biāo)過程中的工程三維模型，直接對原設(shè)計圖變更部分進(jìn)行修改，如柱的尺寸由500*500變?yōu)?00*600，只需將構(gòu)建屬性重置為600*600，BIM軟件通過布爾計算，同步關(guān)聯(lián)計算因改尺寸變更引起的其他結(jié)構(gòu)構(gòu)建的工程量。此外，還可利用通用格式文件儲存下的竣工圖信息，直接導(dǎo)入該格式竣工圖，軟件即可自動生成竣工工程三維模型及相應(yīng)工程量信息。在工程量核對過程中，雙方可將各自的BIM三維模型置于BIM技術(shù)下的對量軟件中，軟件自動按樓層、分構(gòu)件標(biāo)記出工程量差異部位，更快捷準(zhǔn)確的找出雙方結(jié)算工程量差異，提高工程量核對效率。

5、結(jié)束語

BIM模型作為一個新型信息平臺，對于設(shè)計信息的表達(dá)更加全面、準(zhǔn)確、生動直觀，大大降低了識圖讀圖的難度，信息的表達(dá)維度更加豐富，信息集成的能力更強，當(dāng)改變模型內(nèi)構(gòu)件的各種屬性、構(gòu)件之間的相互關(guān)系時，與之相關(guān)聯(lián)的其他數(shù)據(jù)同步變化，自動化智能化的調(diào)整能力減輕了造價數(shù)據(jù)管理的難度，讓造價管理人員將更多精力投入到實際工程控制中，管理設(shè)計變更、索賠簽證、進(jìn)度款支付、提出合理高效的費用控制手段，節(jié)約工程項目的資金投入，并提高資源的利用效率。

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