施工總包驅(qū)動的BIM實施模式研究

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(1.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院，天津 300401； 2.中建城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100037)

引言

建筑信息模型(BIM)作為一種基于模型運用的信息技術(shù)，對于實現(xiàn)建筑業(yè)信息化目標(biāo)發(fā)揮著重要作用。但對應(yīng)用主體而言BIM理念的價值在于應(yīng)用，如何把BIM理念轉(zhuǎn)化為切實的投入產(chǎn)出比、利潤率、競爭力等生產(chǎn)力指標(biāo)始終是最現(xiàn)實的問題。相比業(yè)主、設(shè)計方、監(jiān)理方等，施工單位對利用新技術(shù)、新方法提高生產(chǎn)效率和降低成本的動力高很多，這是因為施工單位的利潤率始終處于低位徘徊中(見下文分析)，因此本文主要基于改善施工單位經(jīng)營現(xiàn)狀的角度研究分析施工總包方驅(qū)動的BIM實施模式。

1 三種BIM實施模式分析

美國建筑科學(xué)研究院下屬機構(gòu)building SMART聯(lián)盟研究認(rèn)為：建筑物在建設(shè)階段(策劃、設(shè)計、施工)發(fā)生的成本只占其全生命周期總成本的25%，使用階段的成本占75%。孫峻[1]等通過相應(yīng)的研究認(rèn)為業(yè)主驅(qū)動模式的BIM實施項目有利于參建各方尤其是建設(shè)方極大地節(jié)約資金成本和時間成本。

另外，程建華[2]等研究認(rèn)為監(jiān)理單位作為BIM技術(shù)推廣的推手最為合適：監(jiān)理單位投入產(chǎn)出比顯著； 監(jiān)理行業(yè)人才最全，很多監(jiān)理工程師都是由規(guī)劃、設(shè)計、施工、物業(yè)管理等行業(yè)的專家經(jīng)過培訓(xùn)轉(zhuǎn)行而來的，而BIM團隊需要各方面的專家參與，監(jiān)理公司組建BIM團隊相對容易； 監(jiān)理單位全程參與項目建設(shè)，BIM模型的建立、修改、維護及階段轉(zhuǎn)移都在單位內(nèi)部完成，減少了數(shù)據(jù)交換的困難，并且監(jiān)理單位由業(yè)主聘請，最后向業(yè)主移交的成果涉及的專利技術(shù)、商業(yè)機密等內(nèi)容最少； 監(jiān)理制度在我國是強制性制度，業(yè)務(wù)擴展相對容易。

但不得不承認(rèn)的事實是現(xiàn)階段使用BIM動力最大的是施工單位。2017年7月20日發(fā)行的《財富》2017年世界500強報告顯示：作為中國最具國際競爭力的建筑企業(yè)集團——中國建筑工程總公司當(dāng)年實現(xiàn)營業(yè)收入144 505.2百萬美元，利潤2 492.9百萬美元，體量不可謂不大，但細(xì)算一下利潤率只有1.73%左右。根據(jù)上市公司上海建工(600170)的業(yè)績報表： 2016年全年實現(xiàn)主營收入1 336億，凈利潤20.95億，利潤率1.57%。另外根據(jù)其它公開資料：陜西建工2016年實現(xiàn)營業(yè)收入761億，利潤總額10.45億，利潤率1.37%。還有的像北京建工、北京城建、浙江建工等只強調(diào)其營業(yè)收入，對利潤和利潤率卻三緘其口。

下面再來了解一下業(yè)主方的經(jīng)營情況：萬科A(000002)2016年實現(xiàn)主營收入2 405億，凈利潤210.63億，利潤率8.76%； 恒大(3333.HK)2016年實現(xiàn)營業(yè)額2 114.4億，核心業(yè)務(wù)利潤208.1億，利潤率9.84%； 碧桂園(02007)2016年實現(xiàn)營業(yè)收入1 530.9億，凈利潤136.6億，利潤率8.92%。

隨著土地價格、銷售成本和管理成本的不斷上升，房地產(chǎn)企業(yè)的利潤率雖然較前幾年有所下降，但仍遠(yuǎn)高于同期的施工企業(yè)。另外，普遍的共識就是現(xiàn)階段地產(chǎn)行業(yè)暴利時代結(jié)束，房企利潤持續(xù)增長主要受限于政府政策調(diào)控等非自身技術(shù)和管理原因。所以，如果強行推廣業(yè)主方驅(qū)動的BIM實施模式可能會面臨利潤率提高不明顯的窘境，導(dǎo)致事倍功半。

與此同時，需要指出BIM作為一種嶄新的信息技術(shù)，其價值有整體應(yīng)用價值和局部應(yīng)用價值兩個層次。整體應(yīng)用價值的全面實現(xiàn)是一個系統(tǒng)工程，其關(guān)鍵條件是，既需要具備針對各階段、各環(huán)節(jié)的 BIM應(yīng)用軟件，也需要必要的 BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)支持，而目前包括發(fā)達國家在內(nèi)，大家都還不具備這樣的條件[3]。而目前主要關(guān)注的是BIM在建設(shè)階段的局部應(yīng)用價值，運營維護等使用階段的應(yīng)用價值還處于初步探索中，此時針對建設(shè)階段BIM應(yīng)用為主的現(xiàn)狀，基于利潤率的角度考量，可以認(rèn)為施工單位驅(qū)動的BIM實施模式比業(yè)主方驅(qū)動的BIM實施模式動力更足、潛力更大。

至于監(jiān)理方驅(qū)動的BIM實施模式存在先天致命缺陷：在工程項目中，監(jiān)理費用占總投資的比重很小，沒有相當(dāng)?shù)睦媪孔鳛閮?nèi)生動力，僅憑職業(yè)操守或者“微不足道”的提成就讓相對弱勢的一方責(zé)任主體主導(dǎo)一件困難重重的信息技術(shù)應(yīng)用并不現(xiàn)實。

綜上，我們再從“收益大小、自身動力和技術(shù)力量”三個主要方面定性分析業(yè)主、監(jiān)理和施工總承包方應(yīng)用BIM技術(shù)的基本情況[4]：

業(yè)主：受益較大，動力一般，技術(shù)力量較大;

監(jiān)理：受益不大，動力不足，技術(shù)力量一般;

總包：受益較大，動力最大，技術(shù)力量較強。

注：受益大小主要從建設(shè)階段的角度考慮，自身動力從利潤和利潤率的角度考量。

另外，施工總包方在工程建設(shè)中處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，是各方信息交流和反饋的橋梁和中樞，對實現(xiàn)工程項目的進度、質(zhì)量、成本、安全文明目標(biāo)發(fā)揮著重要的作用。

圖1 施工總包為中心的建筑產(chǎn)業(yè)鏈框架[5]

綜上，筆者認(rèn)為施工總承包方驅(qū)動的BIM實施模式值得進一步探索。

2 BIM實施流程

BIM作為一種優(yōu)于CAD的信息技術(shù)，和ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃)等技術(shù)管理手段一起肩負(fù)著實現(xiàn)建筑業(yè)信息化的重任，整個行業(yè)應(yīng)當(dāng)本著包容審慎的原則盡快推廣、拓展BIM技術(shù)的應(yīng)用。施工總承包方驅(qū)動的BIM實施模式的出發(fā)點和落腳點就在于使BIM成為有效的生產(chǎn)力，而BIM生產(chǎn)力的主要抓手就是技術(shù)和管理兩方面的應(yīng)用，統(tǒng)稱BIM應(yīng)用點。需要說明現(xiàn)階段切實可行的BIM應(yīng)用技術(shù)路線就是在拓展優(yōu)化局部應(yīng)用價值的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)打通信息孤島，然后累加求和，逐步逼近系統(tǒng)最優(yōu)，爭取早日實現(xiàn)BIM技術(shù)的全生命周期。

2.1 針對成熟的BIM應(yīng)用點

此時基于總包方的視角，在工程項目中應(yīng)用BIM技術(shù)可以劃分為四個步驟，如圖2所示。一是全面分析項目概況，如果是簡單項目就制定一些初級應(yīng)用目標(biāo)，比如平面布置、可視化展示、技術(shù)交底等，再給出關(guān)鍵時間節(jié)點，然后直接應(yīng)用； 如果是有規(guī)模、有難度的項目，則要制定BIM總體目標(biāo)及各階段具體目標(biāo)。二是根據(jù)已確定的 BIM 應(yīng)用目標(biāo)編制 BIM技術(shù)路線等，比如BIM技術(shù)模型和算量模型是分別創(chuàng)建還是開展從技術(shù)模型自動生成算量模型的研究工作(如果能通過BIM技術(shù)模型直接生成算量模型，就可以使商務(wù)部門節(jié)省大量的建模工程量，更重要的是提高了商務(wù)部門的反應(yīng)速度，增加了商務(wù)成果的及時性、可靠性和準(zhǔn)確性[4])。三是具體實施應(yīng)用與評估，及時檢查、監(jiān)督實施效果，修正實施計劃、目標(biāo)。四是總結(jié)、規(guī)范、固化成熟的BIM應(yīng)用點并逐步實現(xiàn)全員普及，從而實現(xiàn)企業(yè)整體效益提升和技術(shù)升級，同時解決施工企業(yè)BIM應(yīng)用現(xiàn)實環(huán)境中的人才流失問題[4]。

圖2 施工總包驅(qū)動的BIM項目實施框架

2.2 針對新穎的BIM應(yīng)用點

首先應(yīng)該明確新穎的BIM應(yīng)用點一般針對復(fù)雜項目而言，此時總承包方應(yīng)該制定與自身條件和BIM技術(shù)發(fā)展應(yīng)用水平相匹配的BIM實施策略，既不能不重視也不能過早大投入，而應(yīng)該循序漸進、穩(wěn)扎穩(wěn)打。此時可以選擇該復(fù)雜項目的局部作為BIM應(yīng)用試點，確有難度的話，可以考慮爭取外部技術(shù)支持，在試點應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)問題，找出不足，甚至完善、優(yōu)化該新穎的BIM應(yīng)用點，以期更加符合項目實際需求，然后加以推廣普及應(yīng)用[4]。

參考中建編寫的《建筑工程施工BIM應(yīng)用指南》并結(jié)合總包驅(qū)動的特點，針對新穎的BIM應(yīng)用點，制定施工總包BIM實施總體流程圖如下。

另外，需要強調(diào)：對于施工企業(yè)而言，在BIM應(yīng)用目標(biāo)已經(jīng)確定的情況下，土建、安裝等技術(shù)部門和成本、預(yù)算等商務(wù)部門兩類部門選擇合適的技術(shù)路線完成BIM應(yīng)用決定了施工企業(yè)BIM應(yīng)用的投入產(chǎn)出結(jié)果甚至成敗[4]。

圖3 施工總包驅(qū)動的BIM實施流程圖[6]

3 BIM實施效果

3.1 總包地位和管理模式的轉(zhuǎn)變

現(xiàn)階段，建筑行業(yè)整體告別了暴利時代，工程建設(shè)行業(yè)的競爭愈發(fā)激烈，降本增效改革創(chuàng)新是施工單位的必然選擇。一個掌握了BIM技術(shù)的施工總承包單位必然是具有核心競爭力的：在投標(biāo)階段，利用BIM技術(shù)模型自動生成BIM算量模型，提高模型算量的速度和準(zhǔn)確度，從而在保證技術(shù)標(biāo)技術(shù)含量的前提下，最大程度降低商務(wù)標(biāo)的投標(biāo)報價，提高中標(biāo)率，進而就可以承攬更多地工程項目，這就從宏觀上提高了施工總包單位的主動性； 在工程建設(shè)過程中，可以利用BIM技術(shù)進行深化設(shè)計、施工組織設(shè)計以及施工過程管理，提高工作效率和質(zhì)量，這就從微觀層面保證了施工總包單位的可持續(xù)發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的將來，隨著BIM+ERP的有機結(jié)合，以及基于“物聯(lián)網(wǎng)+”下的“智慧工地”項目深入開展，建筑業(yè)信息化將會改變“縱向基本打通，橫向阻斷的怪狀”，從而全面準(zhǔn)確的實現(xiàn)建筑業(yè)信息化的發(fā)展目標(biāo)。

3.2 基于利潤率的視角分析總包經(jīng)營狀況的改善

施工單位要贏得更高利潤，就必須做好自身成本預(yù)測、成本控制、成本考核等一系列成本管理工作[7]。在工程項目建設(shè)階段引入 BIM 技術(shù)進行成本控制可以降低成本，提高工作效率和質(zhì)量，增強施工企業(yè)的管理水平和盈利能力[8]。BIM在施工階段成本控制中的應(yīng)用主要包括施工準(zhǔn)備階段和施工實施階段兩部分：前者主要包括優(yōu)化施工組織設(shè)計，輔助圖紙會審，指導(dǎo)施工成本計劃的編制； 后者主要包括從時間、工序、空間位置三個維度進行多維多算對比，動態(tài)成本管理，改善變更管理，快速結(jié)算工程進度款，真正實現(xiàn)限額領(lǐng)料等。

3.3 對IPD模式推廣發(fā)揮的作用

IPD模式要求項目各參與方著眼于工程項目的整體利益實現(xiàn)，不能只從自身利益出發(fā)，因此可以認(rèn)為該模式對統(tǒng)籌兼顧、通力合作具有天然的需求。如前文所述，施工總承包方處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，是各方信息交流和反饋的橋梁，對于依托BIM技術(shù)平臺、主動召集各方協(xié)調(diào)解決“利益共享、風(fēng)險共擔(dān)”這一IPD模式推廣應(yīng)用所面臨的主要難題具有天然優(yōu)勢。

3.4 建筑供應(yīng)鏈優(yōu)化

許杰峰[9]等研究認(rèn)為：從施工企業(yè)的角度看，建筑供應(yīng)鏈?zhǔn)侵笍臉I(yè)主有效需求出發(fā)，以總承包商為核心，施工企業(yè)通過信息流、物流和資金流將材料供應(yīng)商、工程機械設(shè)備供應(yīng)商、分包商、設(shè)計方和業(yè)主等連成一個整體的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。同時本文作者明確指出：基于BIM的建筑供應(yīng)鏈?zhǔn)俏磥碲厔?，具體來說就是BIM技術(shù)是建筑供應(yīng)鏈敏捷化的基礎(chǔ)和實現(xiàn)建筑供應(yīng)鏈綠色化的有效手段等。美國行業(yè)研究院的研究報告顯示：建筑業(yè)的無效工作(浪費)高達57%，而同期制造業(yè)的這個數(shù)字是26%，兩者相差31%。另外根據(jù)國家統(tǒng)計局2017年發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示： 2016年我國房地產(chǎn)行業(yè)固定資產(chǎn)投資額達到135 284億元。由于建筑供應(yīng)鏈以施工總承包方為核心，試想如果通過實施總包驅(qū)動的BIM模式，利用BIM技術(shù)加強建筑供應(yīng)鏈管理，則可以大大優(yōu)化建筑供應(yīng)鏈的建設(shè)和服務(wù)體系，從而有效的減少浪費，降低行業(yè)成本。

3.5 結(jié)合實例分析實施效果

旭陽科技大廈項目位于北京市豐臺區(qū)，實際由中建城市建設(shè)發(fā)展有限公司承建。該項目BIM實施立足于總包驅(qū)動，依托BIM技術(shù)平臺，以混凝土算量工作為突破口之一，試點研究總包與商混站之間的建筑供應(yīng)鏈協(xié)同工作模式。

傳統(tǒng)混凝土算量工作比較繁瑣且很難保證計算精度，常常會影響到現(xiàn)場澆筑混凝土的工作效率和成本管控[10]。一方面總包技術(shù)和商務(wù)部門在充分考慮施工流水段劃分的基礎(chǔ)上，通過提取BIM模型中的工程量信息，得到模型預(yù)算量，及時向商混站反饋報量和日期等信息，然后進行混凝土的運輸、澆筑工作； 另一方面總包技術(shù)部門依據(jù)傳統(tǒng)的二維圖紙手動計算本次澆筑部位的混凝土預(yù)算用量，其余流程如上。以該項目3號樓地下四層為例，對比分析模型預(yù)算量、傳統(tǒng)預(yù)算量以及實際澆筑量。

表1 3號樓地下四層混凝土算量分析

由表1可知，借助BIM模型進行混凝土算量精度高于傳統(tǒng)算量方法，這就基本保證了施工現(xiàn)場混凝土澆筑的工作效率，降低了分包單位窩工等現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)約了用工成本，提高了成本管控水平，從而進一步驗證了施工總包單位驅(qū)動的BIM實施模式的可行性。

4 結(jié)語

4.1 局限性

施工總承包方驅(qū)動的BIM實施模式并不能很好的實現(xiàn)BIM技術(shù)的全生命周期運用，該模式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在工程項目建設(shè)階段，考慮到后期運營維護甚至改擴建、拆除等階段，總包需要將相關(guān)的BIM資料整體移交給業(yè)主方和物業(yè)管理單位，但這必然涉及到相關(guān)的利益分配和法律合同問題。為此，筆者設(shè)想業(yè)主方和施工總承包方聯(lián)合驅(qū)動的BIM實施模式或者尤其是工程總承包方驅(qū)動的BIM實施模式將有效地解決這一難題，從而為實現(xiàn)BIM技術(shù)的全生命周期運用作出相應(yīng)的貢獻，同時這也是筆者接下來的研究方向。

4.2 研究展望

可以預(yù)見，在未來相當(dāng)長的的時間內(nèi)有關(guān)BIM應(yīng)用不同技術(shù)路線和實現(xiàn)方法的探討甚至爭論還會繼續(xù)，理由很簡單，因為迄今為止全球工程建設(shè)行業(yè)都還沒有找到一條能夠充分實現(xiàn)BIM應(yīng)用目標(biāo)和價值的明確路線圖，總體上BIM還處于研究探索和試驗性應(yīng)用階段[4]。因此，客觀的講施工總承包方驅(qū)動的BIM實施模式只是從施工單位的視角研究分析了一種切實可行的實現(xiàn)方法，而BIM應(yīng)用價值的完全實現(xiàn)還依賴于全行業(yè)不同崗位的工程技術(shù)、管理人員的充分實踐。

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