基于BIM的地鐵車站水系統(tǒng)價值工程研究

彭軍

摘要：建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，離不開新技術(shù)的引入，價值工程和BIM正是其中的代表。價值工程從顧客角度出發(fā)，在保證建造過程中實現(xiàn)顧客需要的價值，再借助BIM龐大的數(shù)據(jù)信息處理能力，為未來建筑業(yè)發(fā)展提供了重要的研究方向。本文以南昌某地鐵車站為例，研究二者協(xié)同作用在其水系統(tǒng)中的實時成本控制。

Abstract： The flourish development of the construction industry cannot be separated from the introduction of new technologies. Value engineering and BIM technology are the representatives. Value engineering starts from the customer's point of view， to achieve the value that customer needs in the construction process. Then with the help of BIM's huge data information processing ability， it provides an important research direction for the future construction industry. This paper takes a subway station in Nanchang as an example， studying cooperative function of value engineering and BIM in the real-time cost control of water system.

關(guān)鍵詞：BIM;價值工程;地鐵車站;水系統(tǒng)

Key words： BIM;value engineering;subway station;water system

中圖分類號：U231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0007-03

0? 引言

隨著全世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的社會生活水平也隨之提高，進而導致資源消耗也在不斷地增長。對于建筑業(yè)來說，人們對建筑的功能與外觀要求也大大提高，既要求建筑功能齊全，又要建筑滿足人們對視覺的要求，所以建筑業(yè)中大型復雜的項目應運而生且數(shù)量急劇增多，這對項目的建造來說無疑都是一個巨大的挑戰(zhàn)。在工程項目實際建造中，復雜的項目往往會出現(xiàn)識圖難度大、施工困難、協(xié)同困難、項目管理難度大等問題[1]。地鐵的出現(xiàn)為人們提供了便利的出行方式，但是其建造的復雜程度是很大的，特別是其內(nèi)部具有的復雜機電系統(tǒng)。其中變化較多的是水系統(tǒng)部分，其系統(tǒng)類型多且管徑相對于其他系統(tǒng)偏小，所以在實際建造過程中是最不可控的系統(tǒng)。

上世紀70年代，1992年，芬蘭Lauris Koskela首次提出將精益思想引入到工程建設生產(chǎn)領(lǐng)域，進而將價值工程概念一并引入工程建設領(lǐng)域[2]。2002年，Autodesk公司提出建筑信息模型（BIM）的概念，發(fā)展至今，已被公認為繼CAD技術(shù)之后建筑業(yè)的二次科技革命。BIM技術(shù)與精益建造的共同點都是作用于建筑物的全生命周期，BIM技術(shù)側(cè)重于建筑物加強整個周期的信息交流，精益建造側(cè)重于減少整個周期的資源浪費，因此，在現(xiàn)階段研究BIM技術(shù)與價值工程在地鐵水系統(tǒng)中的協(xié)同應用對提高地鐵水系統(tǒng)建造過程中的相對價值具有重大意義的。

1? 理論概述

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫，中文含義是指建筑信息模型。其最早由喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授在1975年提出“Building Description System”概念，直至2002年由主要的CAD軟件開發(fā)商之一的Autodesk公司改名為BIM。美國國家標準技術(shù)研究院（NBIMS）對BIM定義：認為BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對工程項目設施實體與功能特性的數(shù)字化表達，此說法在國內(nèi)普遍被認可[3]。BIM是一種技術(shù)，是利用數(shù)字模型進行建設項目設計、施工、運營管理的過程，而不僅僅是我們要生產(chǎn)的那個產(chǎn)品（建筑物）的數(shù)字模型，BIM模型只是該過程中的成果之一[4]。

價值工程VE（Value Engineering）是技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合的產(chǎn)物，在我國國家標準中的定義為：價值工程是通過相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)作，對所研究對象的功能與成本進行系統(tǒng)分析，不斷地創(chuàng)新，旨在提高所研究對象價值的思想和現(xiàn)代管理技術(shù)[5]。價值工程中的“價值”則是一種比較而來的相對價值，即研究對象的功能與成本的比值。

對于建筑業(yè)中的工程項目來說，項目的總投資都比較大，不僅占用的資源多，而且能源的消耗量也大，所以在建筑業(yè)中應用價值工程將是一件具有實際意義的舉措[5]。價值工程追求的是價值最大化，基本原則是從顧客角度出發(fā)，在保證建造過程中實現(xiàn)顧客需要的價值，且在最短時間內(nèi)提高建筑物的質(zhì)量，使顧客價值最大化。價值工程盡管在項目實施和運營的全生命周期都可以開展研究，但研究和實踐表明，就價值工程的效益和效果來說，其研究是越早介入越好，由于價值工程的應用范圍很廣，所以其活動形式也不盡相同，其在建筑業(yè)中應用價值工程需要的工作流程如圖1。

2 基于BIM技術(shù)的價值提升

BIM技術(shù)可以向業(yè)主展示虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的模型，根據(jù)客戶需求制作符合客戶要求的物品，而價值工程也重點強調(diào)客戶的需求，將工程項目的價值體現(xiàn)在滿足客戶需求上。因此，BIM技術(shù)服務于項目全生命周期的理念與價值工程的指導思想是一致的，信息數(shù)量、質(zhì)量和對信息數(shù)據(jù)的理解直接影響價值工程的效果，所以在工程項目中應用BIM技術(shù)，使價值工程的實現(xiàn)成為了可能。

把項目模型與相應的造價信息關(guān)聯(lián)，可以方便造價人員快速精準計算，還可以利用價值工程理論從項目全壽命周期的角度來控制地鐵車站項目的成本，。BIM模型中構(gòu)件的聯(lián)動性使信息數(shù)據(jù)也可以隨時變更，并且能自動生產(chǎn)詳細的布局，快速生成多方案進行比選。利用BIM技術(shù)的可視化、模擬性和優(yōu)化性的特點挑選出符合業(yè)主需求，滿足使價值最大化的方案，為價值工程工作流程中的方案評選和決策工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

BIM技術(shù)有著強大的大數(shù)據(jù)信息處理能力，在BIM模型上提取需要的信息數(shù)據(jù)配合其他分析軟件對工程項目的一些功能進行模擬分析，將結(jié)果交于各參與方審閱與決策，若是對結(jié)果有異議，及時反饋意見并修改模型上的參數(shù)，再進行功能模擬分析，這樣的一套流程快速緊湊而且可將過程中的信息數(shù)據(jù)完美保存，在此過程中的成本花費可謂是微乎其微，這樣既提高功能，又降低成本，大幅度的提高相對價值，這也正是提高價值途徑中最為理想的一種方式，即運用高新技術(shù)，進行產(chǎn)品創(chuàng)新。如圖2表示價值工程與BIM技術(shù)結(jié)合可進行的工作。

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，使實現(xiàn)顧客價值最大化有了堅實的技術(shù)支持，價值工程直接影響在項目的成本，出于對項目投資方的價值考慮，以最低成本、最優(yōu)質(zhì)量在短期內(nèi)交付項目。在傳統(tǒng)層面上是造價人員將圖紙進行二次翻模，再用算量計價軟件對項目進行成本估算，再由造價人員參與至項目的全生命周期，但是模型的壽命止步于此，并不能參與至項目的全生命周期。但BIM模型不同，它將參與項目全生命周期，造價人員可以BIM模型為基礎(chǔ)進行全生命周期的管理，只需添加需要的信息就可獲取到需要的成本信息。利用BIM模型的海量信息進行成本估算，并及時對成本進行快速反饋，針對不合理的地方進行調(diào)整。BIM技術(shù)建立的三維模型具有聯(lián)動性，在進行方案修改后的成本對比時，可以重復使用模型，這樣既節(jié)省時間又節(jié)約成本。不僅如此，與并行工程中的設計施工一體化模式進行聯(lián)動，將“虛擬變更”后的方案進行快速成本估算，在設計階段形成并行工程—價值工程聯(lián)動。

在工程項目施工階段，對項目成本的控制也是項目參與者的重點工作。在施工過程中會因種種原因發(fā)生設計變更，然此時以傳統(tǒng)造價方式來說，首先需要設計人員根據(jù)變更意見修改圖紙，再交由造價人員對修改地方進行成本變更估算，若嚴格把控每個過程，那該流程所占用的時間無疑是很長的，對施工單位以及業(yè)主實時掌握成本變化具有一定的影響。利用BIM技術(shù)對施工過程中的設計變更進行成本估算，模型的聯(lián)動性可以實時了解項目的變更成本以及變更區(qū)域的可視化瀏覽，有助于業(yè)主及時了解項目情況。

3? BIM技術(shù)與價值工程協(xié)同案例

在施工過程中因設計變更的發(fā)生而導致造價人員在項目實施過程中不能動態(tài)實時掌握造價成本變化。項目團隊利用BIM技術(shù)處理在施工階段產(chǎn)生的變更，使模型中的任何修改都會體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中，相應的成本數(shù)據(jù)也會聯(lián)動變更，不需要從源頭再進行重復工作。使造價人員可動態(tài)分析施工過程中水系統(tǒng)變更導致的成本變化，即通過價值管理，運用3D模型，可以實現(xiàn)基于模型的成本控制。

成本控制是建設項目過程中的一個重要手段，貫穿建設項目的全生命周期，而通過Revit軟件模型建立完成后，再利用其他BIM算量軟件計算地鐵水系統(tǒng)的工程量。BIM算量軟件延續(xù)了BIM技術(shù)共用一個模型的優(yōu)勢，同時用于工程設計、施工管理、成本控制，避免了在過程中的重復建模，實現(xiàn)了“一模多用”，從而消除了不同軟件之間模型數(shù)據(jù)互導而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不一致問題，大幅度提高了工作效率以及工程量計算的精度。

對于施工過程中發(fā)生的設計變更，在計價時就會會出現(xiàn)三種情況，第一個是需要拆除的部分需要計價，第二個未安裝的部分需要統(tǒng)計計價，第三個是發(fā)生變更后需新建的部分計價，對于以上三類構(gòu)件，利用BIM模型中的“階段化”功能可以快速反映，并作出相應的變更成本報告。

本節(jié)案例以江西省南昌市某地鐵車站為例，站廳層B端走廊處，由于消防系統(tǒng)先進場，所以在此區(qū)域安裝完一部分的消防管道之后才發(fā)現(xiàn)有一個組合式消火栓因風管的原因?qū)е掳惭b位置需要變更，如圖3，且干管也需要從原來的2900的標高調(diào)整為4300的標高，在征得業(yè)主方和設計方同意的情況下發(fā)生變更，將處變更情況反映至模型中，如圖4。（其中灰色表示不修改部分，紫色表示需拆除部分，青色表示消除部分，紅色表示新建部分）

對于此次變更的調(diào)整，在軟件中計算工程量時，調(diào)整相應的參數(shù)設置后對模型進行工程量計算，計算完成后得到的工程量如表1，將此表同樣導入計價軟件就可得到該變更的成本變化。

將上述得到的Excel表格同樣導入計價軟件進行計價后統(tǒng)計，得到的設計變更成本變化如表2，這樣就可以計算出該設計變更需要增加805.39元的成本。

4? 結(jié)論

隨著時代的發(fā)展，BIM技術(shù)與價值工程的協(xié)同是新世紀可持續(xù)發(fā)展的的重要手段，解決了傳統(tǒng)方式利用價值工程理論實施過程中的信息流不穩(wěn)定的情況。BIM技術(shù)的發(fā)展是未來建筑領(lǐng)域發(fā)展的趨勢，價值工程理論需要和BIM技術(shù)相結(jié)合才能使二者相輔相成，走向更加高層次的領(lǐng)域。

現(xiàn)有的BIM技術(shù)實現(xiàn)所需的功能主要還是依靠很多其他軟件商的二次開發(fā)軟件，而且目前國內(nèi)的BIM技術(shù)水平有限，在進行實際案例研究的時候不同軟件之間的數(shù)據(jù)互導性還有待提高，而且對硬件的要求也比較高，不適合大范圍的應用。本文結(jié)合的地鐵工程項目在實際運用BIM技術(shù)與價值工程理論協(xié)同時會受較多的現(xiàn)場人為、環(huán)境等因素，為達到理想的效果應盡量避免不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]徐伶薈.BIM技術(shù)在復雜項目施工中的應用研究[D].南昌大學，2015.

[2]韓美貴，王卓甫，金德智.面向精益建造的最后計劃者系統(tǒng)研究綜述[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2012（04）：721-730.

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[4]李剛（Elvis） 何關(guān)培.那個叫BIM的東西究竟是什么[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]苑東亮，王智佳.淺談BIM在建設價值工程中的應用[J].價值工程，2013（30）：20-22.