基于BIM的裝配式建筑施工成本控制研究

張?zhí)m蘭+郝風(fēng)田+張衛(wèi)偉

摘要：目前，裝配式建筑正逐漸被行業(yè)所接受，但在裝配式建筑的建造過程中暴露出來的管理問題相對比較嚴(yán)重。將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑全生命周期的管理之中，將對建筑在全過程中的成本控制起到巨大的作用。綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

Abstract： At present， fabricated buildings are gradually accepted by the industry， but there are also serious management problems in the construction of the fabricated buildings. The application of BIM technology to the management of the whole life cycle of the fabricated building will play a huge role in the cost control of the whole process. In summary， the application of BIM technology to fabricated buildings has a very broad application prospect.

關(guān)鍵詞：BIM；裝配式建筑；成本控制

Key words： BIM；assembly architecture；cost control

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）34-0044-03

1 緒論

進(jìn)入21世紀(jì)，中國建筑行業(yè)得到了空前的發(fā)展，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)增長，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，但是建筑行業(yè)高能耗、高污染的問題同樣非常明顯。而成本控制作為建筑制造過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，自然需要足夠的重視。

隨著計算機(jī)技術(shù)以及建筑工業(yè)化的不斷進(jìn)步，建筑信息模型和裝配式建筑應(yīng)運(yùn)而生。BIM（Building Information Modeling）是建筑行業(yè)近些年來的一個新概念。BIM的核心即為信息共享，以方便各方面溝通為基本原則，提高了工程的效率，降低了工程成本[1]。而裝配式建筑則是將建筑工程的構(gòu)件在工廠內(nèi)澆筑預(yù)制完成后，運(yùn)至施工地點(diǎn)進(jìn)行拼裝，最終形成建筑結(jié)構(gòu)。裝配式建筑構(gòu)件在工廠內(nèi)完成制作后便需要運(yùn)往現(xiàn)場。而“制作—運(yùn)輸—安裝”的施工方式需要廠家與施工單位緊密的配合，BIM技術(shù)又恰恰能解決這樣的問題。

國外對BIM技術(shù)的研究始于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時國外建筑行業(yè)處于高污染高消耗的惡性循環(huán)之中，BIM技術(shù)的出現(xiàn)極大地提高了建筑行業(yè)的生產(chǎn)力，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。國內(nèi)當(dāng)前正處于逐步摒棄傳統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目造價管理，推廣全過程造價的現(xiàn)代化建設(shè)項(xiàng)目造價管理的過渡時期[2]。BIM技術(shù)則是在2003年正式應(yīng)用于建筑行業(yè)，如今正逐漸被建筑行業(yè)所接受。在造價方面，目前國內(nèi)主要運(yùn)用的軟件有魯班、廣聯(lián)達(dá)等等。這些軟件不但可以在軟件內(nèi)直接進(jìn)行3D手工建模，還支持由CAD繪制的2D圖紙的導(dǎo)入功能[3]。雖然BIM技術(shù)的優(yōu)勢眾多，但是由于操作人員需要培訓(xùn)、軟硬件配套升級需要一定的費(fèi)用，因此BIM技術(shù)的推廣并不盡如人意。

盡管BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用還不是十分廣泛，推廣阻力還比較大。但是，BIM的應(yīng)用不管是在質(zhì)量、工期還是費(fèi)用方面，都具有顯著的改善。在本文中則以成本控制為核心，主要闡述BIM在裝配式建筑成本控制中的應(yīng)用。

2 成本控制

所謂成本控制，又稱為成本管理。是指在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)，減少基金的投入。從業(yè)主的角度講，就是通過進(jìn)行統(tǒng)籌計劃安排，在設(shè)定資金范圍內(nèi)，按計劃完成項(xiàng)目。而對于承包商來說，則應(yīng)從建設(shè)項(xiàng)目本身出發(fā)，落實(shí)到施工過程中開銷的各個方面，從根本上減少項(xiàng)目支出[4]。

成本控制的主要特點(diǎn)是：①優(yōu)先性。成本作為工程的重要因素之一，貫穿整個工程的始終。因此，成本控制計劃要超前于工程計劃。并以此為核心開展各種技術(shù)措施和管理措施，最終順利完成工程項(xiàng)目。②優(yōu)化性。成本控制不是孤立存在的，而是與工程進(jìn)度和工程質(zhì)量緊密相連的。只有把控制職能、控制對象和各個控制要素相結(jié)合，才能夠從根本上控制項(xiàng)目成本，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。③動態(tài)性。處于市場經(jīng)濟(jì)下的工程項(xiàng)目的成本控制具有其獨(dú)特性。工程在進(jìn)行中，許多費(fèi)用受外界經(jīng)濟(jì)環(huán)境波動較大。因此工程控制不是一次完成的，而是跟隨實(shí)際工程進(jìn)度以及外界環(huán)境進(jìn)行動態(tài)調(diào)整[5]。

成本控制程序主要可以分為三部分，分別為事前成本控制、事中成本控制以及事后成本控制[6]。目前，工程項(xiàng)目成本控制仍然存在著一些弊病，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 輕視事前、事中控制

傳統(tǒng)的成本控制著重強(qiáng)調(diào)在工程完成后的成本核算。但是由于缺少成本控制目標(biāo)，沒有參照對比，從而錯過工程項(xiàng)目成本的控制最佳時期。另外，管理人員很難實(shí)時了解工程成本實(shí)際情況，進(jìn)而無法及時對工程成本偏差進(jìn)行糾正。

2.2 忽略數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作

傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行中，由于各個部門之間溝通交流比較少，導(dǎo)致信息收集工作重復(fù)進(jìn)行，工作效率低下，更重要的是很難保證信息的準(zhǔn)確性和一致性。

2.3 缺少精細(xì)化管理

精細(xì)化管理需要對工程在時間、構(gòu)件和工序三個層面上進(jìn)行細(xì)化。傳統(tǒng)的施工管理則比較粗劣，將重點(diǎn)放在項(xiàng)目預(yù)算和竣工結(jié)算兩個方面，而缺少了中間成本監(jiān)管的重要環(huán)節(jié)，容易導(dǎo)致成本失控，缺乏必要的預(yù)警機(jī)制。

2.4 成本數(shù)據(jù)更新不及時

成本的變化主要是由于單價和數(shù)量的變化引起。數(shù)量主要是由于設(shè)計變更引起，而價格的變化受到市場情況影響比較嚴(yán)重，具有不定性。因此，在數(shù)量變更方面，一定要及時的進(jìn)行統(tǒng)計，而價格變更則應(yīng)該在相關(guān)網(wǎng)站上進(jìn)行查詢。將所得信息傳輸至BIM云端與各參建方共享，進(jìn)而有效地控制成本。endprint

2.5 質(zhì)量成本和工期成本的增加

質(zhì)量成本是指為保證施工質(zhì)量所必須花費(fèi)的成本以及由于質(zhì)量不符合要求所造成的損失?，F(xiàn)階段，由于不能對意外事故進(jìn)行預(yù)測和損失評估，無法對工程突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)測并提出預(yù)案，導(dǎo)致工程停止或者搶工現(xiàn)象，進(jìn)而增加了工期成本。

3 建筑信息模型（BIM）

BIM信息是一種共享的信息資源，能夠?yàn)樵O(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)。在項(xiàng)目不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中輸入、讀取、變更和修改信息，可以支持和反應(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同工作。 BIM的核心價值是可視化、數(shù)據(jù)化、協(xié)同化、模擬化和可優(yōu)化[7]。BIM的運(yùn)用使得建筑的工期、質(zhì)量以及成本得以直觀的反饋給工作人員，為工程的管理提供了便利。

在BIM技術(shù)中，BIM模型是整個技術(shù)的基礎(chǔ)。而以數(shù)據(jù)為載體的信息則為核心，在建造的整個過程中起到至關(guān)重要的作用。BIM的應(yīng)用可以分為三個層次：模型作為最低層次，是信息的載體；信息作為中間層，為后續(xù)分析工作提供支持；實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益作為最終目標(biāo)，是BIM技術(shù)的最高層次。BIM軟件是指應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的軟件。其中，BIM核心建模軟件是進(jìn)行3D建模的有效工具。而其他軟件，則是以BIM核心建模軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展開發(fā)而形成的軟件。目前國內(nèi)比較常見的BIM軟件是以魯班BIM為代表的的一系列軟件。

現(xiàn)階段，工程信息量巨大，工程信息形態(tài)多樣化、關(guān)聯(lián)性大，多變性及抗干擾性差。BIM技術(shù)的運(yùn)用，恰恰能使得工程在全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保存、聯(lián)系和分享，為整個工程項(xiàng)目的管理服務(wù)。

BIM模型具有信息的關(guān)聯(lián)性，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)各個部分是相互聯(lián)系的，例如某一部分單位造價的變化直接能反映到實(shí)際工程成本之中，即各個部分具有連帶作用；統(tǒng)一性是指工程在全生命周期中是前后統(tǒng)一的，在不同階段進(jìn)行建模時，可以進(jìn)行先后照應(yīng)，不需要多次建模[8]。

4 裝配式建筑與BIM結(jié)合的必要性

裝配式建筑是指全部構(gòu)件或大部分構(gòu)件在工廠內(nèi)生產(chǎn)完成，然后通過運(yùn)輸手段將構(gòu)件運(yùn)送至施工現(xiàn)場，通過吊裝連接，將構(gòu)件連接成為一個整體的建筑。其中以裝配式混凝土結(jié)構(gòu)居多[9]。它的優(yōu)點(diǎn)是①施工期限會縮短。相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法，裝配式建筑所有的構(gòu)件均在工廠內(nèi)完成，只需要在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝即可，從而大大縮短了工期，減少勞動力的使用，進(jìn)而提高了機(jī)械化程度；②降低環(huán)境負(fù)荷。裝配式構(gòu)件由于在工廠內(nèi)濕作業(yè)完成加工，減少了工地的污水排放、粉塵污染以及施工噪聲。同時，減少了夜間施工的可能，進(jìn)而減少了夜間工地上的光污染。另外，由于預(yù)制件的使用省去了混凝土泵車的使用，減少了工地的噪音。③減少資源浪費(fèi)。工廠內(nèi)機(jī)械化、流水化作業(yè)，有利于機(jī)器和模具的重復(fù)利用，減少了模板的使用，節(jié)省了自然資源。除此之外，裝配式結(jié)構(gòu)只需要吊裝和拼裝兩個環(huán)節(jié)，省去了大量支拆腳手架的環(huán)節(jié)，這一點(diǎn)也是不容忽視的。

關(guān)于裝配式建筑與BIM結(jié)合的必要性，主要有如下幾個方面[10]：

①提高裝配式建筑設(shè)計效率。裝配式建筑由于需要對預(yù)埋構(gòu)件和與預(yù)留孔洞進(jìn)行嚴(yán)密設(shè)計，因此各專業(yè)的溝通顯得比現(xiàn)澆建筑更為重要。通過BIM平臺，方便了各個專業(yè)的交流，各個專業(yè)的設(shè)計人員可以實(shí)現(xiàn)自己的訴求，并通過碰撞模擬找出模型設(shè)計過程中的疏漏，減少了變更設(shè)計帶來的費(fèi)用。

②實(shí)現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。在裝配式建筑中，建筑模數(shù)的使用有利于促進(jìn)裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化?？梢詫⒉煌ㄖ?gòu)件的構(gòu)件尺寸、樣式上傳至云端進(jìn)行整合，并建立成預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化族庫，進(jìn)而促進(jìn)裝配式建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定。同時，可以將各個族庫中的構(gòu)件任意組裝，增加了裝配式結(jié)構(gòu)建筑樣式的多樣性，同時也減少了建筑設(shè)計的成本和時間。

③降低裝配式建筑的設(shè)計誤差。通過BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計裝配式建筑構(gòu)件，可以對構(gòu)件尺寸、鋼筋直徑、間距以及保護(hù)層厚度進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計。在三維模型中，可以判斷相鄰構(gòu)件之間的連接情況，并可以通過碰撞檢測發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間的沖突。避免設(shè)計粗糙，而在吊裝拼裝的過程中出現(xiàn)問題，影響工期并造成經(jīng)濟(jì)損失。

5 基于BIM的全生命周期的成本控制

5.1 施工前期階段的成本控制

施工前期階段的成本控制主要包括[11]：

①招投標(biāo)階段。主要包括商務(wù)標(biāo)、技術(shù)標(biāo)的編制。商務(wù)標(biāo)制作中，傳統(tǒng)造價計算中，造價員通過手算進(jìn)行，費(fèi)時費(fèi)力，并且準(zhǔn)確性較低。如今采用BIM軟件進(jìn)行造價計算，將手算算法完全融入計算機(jī)軟件之中，使造價人員從巨大記憶量和計算量中脫離，提高了工作效率。技術(shù)標(biāo)制作中，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬施工，將技術(shù)含量較高的部分進(jìn)行模擬作為一種輔助說明，可以增加技術(shù)標(biāo)書的說服力。除此之外，利用BIM進(jìn)行碰撞檢查，對管線方案進(jìn)行優(yōu)化也可以增加招標(biāo)單位對其技術(shù)的認(rèn)可。因此，在投標(biāo)階段，不管是商務(wù)標(biāo)還是技術(shù)標(biāo)，運(yùn)用BIM均可以帶來很好的效果。

②簽訂合同階段成本控制。合同的簽訂主要是以工程造價和責(zé)任的歸屬問題展開的。利用BIM軟件可以輕松計算出工程造價，考慮在考慮時間的情況下形成成本的產(chǎn)生過程。此外，利用BIM進(jìn)行碰撞檢查可以有效地減少方案中存在的問題，減少了索賠的產(chǎn)生，確保了工程順利地進(jìn)行。同時，BIM技術(shù)具有信息共享功能，從而促進(jìn)了工程信息的交互，進(jìn)而提高了工作效率。

③施工準(zhǔn)備階段控制，包括施工組織設(shè)計和成本計劃編制。施工組織設(shè)計是施工技術(shù)與管理結(jié)合的產(chǎn)物，利用BIM技術(shù)對施工方案進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計施工平面布置圖，以三維立體的形式展現(xiàn)在施工組織設(shè)計中。此外，還可以通過BIM對施工方案中的管線進(jìn)行優(yōu)化，防止由于現(xiàn)場管線問題影響施工進(jìn)度。成本計劃編制。成本計劃是成本控制的指導(dǎo)性文件，可以利用已經(jīng)完工的類似工程進(jìn)行對比，因此收集已完成工程的數(shù)據(jù)顯得尤為重要。BIM包含著已完成項(xiàng)目的全部數(shù)據(jù)，通過BIM進(jìn)行模擬成本計劃，不僅可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還能在較短的時間內(nèi)完成。endprint

5.2 施工階段的成本控制

5.2.1 多維度的多算對比

通過BIM實(shí)現(xiàn)多維度的計算對比。利用BIM可以實(shí)現(xiàn)時間和工序的對照，可以確定不同時間段內(nèi)工程的成本控制情況。將BIM與工序進(jìn)行結(jié)合，便可以確定某一工序的成本對比。

5.2.2 施工現(xiàn)場優(yōu)化

在工程進(jìn)行中，可以根據(jù)BIM的自動量算的功能，了解當(dāng)前工序的工程量，從而合理地分配工程上的人員、機(jī)械以及材料。同時當(dāng)工程發(fā)生變更時，通過BIM軟件調(diào)整WBS任務(wù)的劃分以及進(jìn)度，優(yōu)化工序，避免窩工和搶工的現(xiàn)象。

5.2.3 施工方案優(yōu)化

在施工階段，利用BIM進(jìn)行模擬施工有利于減少施工碰撞，減少返工的可能。利用BIM進(jìn)行現(xiàn)場安全管理，對危險區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定和圍護(hù)，有效減少安全事故的產(chǎn)生。同時，利用BIM進(jìn)行技術(shù)交底，可以更加直觀深刻地將需要表述的信息傳遞給現(xiàn)場作業(yè)人員，防止了由于操作不當(dāng)而造成的損失。

5.2.4 施工模擬分析

利用BIM進(jìn)行模擬分析，按需供料，減少庫存的產(chǎn)生，降低成本。并根據(jù)BIM的進(jìn)度數(shù)據(jù)與成本軟件進(jìn)行結(jié)合，實(shí)時監(jiān)測工程成本，防止成本失控。減少工程中的感性判斷，一切以工程數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)后續(xù)施工。將資金盡最大化的發(fā)揮其價值，減少浪費(fèi)。

5.3 竣工結(jié)算階段的成本控制

竣工結(jié)算在項(xiàng)目成本控制過程中具有重要作用，也是確定項(xiàng)目總成本的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)結(jié)算過程依照二維CAD圖紙進(jìn)行，工作量巨大。BIM的引用使得整個情況徹底改善。BIM模型的建立是跟隨工程的進(jìn)展而逐漸補(bǔ)充的，幾乎包含有工程的全部信息。利用BIM軟件的專業(yè)模塊進(jìn)行核算，操作簡單，方便快捷。

6 結(jié)論與展望

本文主要闡述了BIM技術(shù)的基本概念以及將BIM技術(shù)融入裝配式建筑的必要性，并詳細(xì)介紹了基于BIM的全生命周期的成本控制。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，基于BIM進(jìn)行項(xiàng)目成本控制與傳統(tǒng)成本控制相比具有明顯優(yōu)勢，具有推廣價值。由于國情因素，BIM的發(fā)展仍然處于探索階段。理論體系不完善和工程經(jīng)驗(yàn)較少是目前的大體狀況。本論文僅提出將BIM應(yīng)用于裝配式建筑的思路和方法，而如何將其應(yīng)用于實(shí)際工程建設(shè)之中則是接下來需要著重考慮的問題。

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