基于BIM的造價軟件開發(fā)思維與架構

(四川開禧古建筑園林工程有限公司，成都 610041)

1 引言

BIM技術邁著信息化時代的步伐，不經意間把建筑業(yè)從二次元帶入了三次元的維度，以至于英國人喊出了“Drawing is Dead - Long Live Modelling(圖形已死 - 模型萬歲)”的呼聲，美國人更是制定了應用BIM技術到2020年節(jié)省2 000億美元建設投資的宏偉目標[1]。BIM技術利用它可視化、協(xié)調、模擬、優(yōu)化、出圖的技術特點，能夠在規(guī)劃、設計、施工和運維各建設階段內減少浪費、縮短工期、降低成本、提高質量和效率，以至最終實現提高投資回報率[2-8]。這一點已經被全行業(yè)所一致認同，BIM技術將引發(fā)建筑工程項目生命周期內各個階段中各參與方內部及外部之間的工作方式和方法的深刻變革。

2 BIM造價軟件開發(fā)的新思維及其優(yōu)越性

2.1 基本構想

BIM核心建模軟件不管是建筑、結構、機電專業(yè)，在創(chuàng)建模型的過程中都會先選擇一個構成模型基本組件的類型(如：建筑結構的柱、梁、板、墻等，機電的管道、風管、橋架、設備等)，然后編輯類型定義屬性(如：材質、尺寸、標高等)，類型屬性面板中的最后一項就是“成本”，作者的構想也是從這里開始的，最后把可拾取構件(這里作者把用于單步繪制的構成模型基本組件的類型，稱為“可拾取構件”)繪制在指定的標高層平面圖中，在平面視圖中拾取該對象可在三維視圖中查看可拾取構件的外觀和空間位置，確認是否創(chuàng)建正確。這樣一步步的操作，直到整個模型創(chuàng)建完成。

當然建模的最終完成還要經過本專業(yè)審查、多專業(yè)綜合碰撞檢查、多專業(yè)協(xié)調后各專業(yè)修改，循環(huán)上述過程到符合各項標準后成活，這里就不深入探討了。還是回到作者構想(本構想是建立在解決國內造價問題的，可延伸但暫不延伸)開始的地方，如何把建設工程各階段報批報建或商務活動中符合規(guī)范和規(guī)則的造價數據(類如：估算、概算、預算、結算、決算、核算[特指企業(yè)核算])填進去，成為了本構想進而需要解決的問題。

目前有些工程造價咨詢機構急于標榜自己可以用BIM建模軟件來做造價，就為工程項目做了一些可載入族或內建族，在族的類型信息中填入了材料或成品的品牌、廠家、價格等信息，利用軟件的匯總計算功能得到一個總價，想借此充當工程造價，來博得委托方的青睞[9]。作者說明一下，這個總價只是這個工程的材料費(考慮了工程量計算規(guī)則因素，也只能是個不準確的材料費)而已，連直接工程費(包括人工費、材料費和機械費)都算不上，更別想說它是工程造價了。這個例子剛好從反面回答了作者應該填什么數據進去的問題，那一定是“造價”。

這就引出了作者構想中的第一個新概念“可拾取構件造價”，可拾取構件在前面已經定義過了，這里主要說下造價，造價是包括了分部分項及單價措施項目費、總價措施項目費、其他項目費、規(guī)費、稅金等的建造價格。既然可拾取構件造價包含多項費用，那么就必須設計一套模板來進行計算了，設計模板就必須進行費用劃分，由于投資估算、設計概算、工程預結算對費用的劃分標準不同，這里作者以使用人群最多、使用范圍最廣的工程預結算費用劃分標準為例，來進行闡述。工程預結算是依據清單計價規(guī)范和清單計價定額來編制的，清單計價規(guī)范和清單計價定額從初次制定至今已經歷了三個版本：2003規(guī)范+2005定額、2008規(guī)范+2009定額、2013規(guī)范+2015定額，2018清單計價規(guī)范及九個工程量計算規(guī)范正在修編過程中。清單計價規(guī)范對工程造價費用劃分是：1.分部分項及單價措施項目費；2.總價措施項目費；3.其他項目費；4.規(guī)費；5.創(chuàng)優(yōu)質工程獎補償獎勵費；6.稅前工程造價；7.銷項增值稅額；8.稅后工程總造價。這個清單造價計費模板是基于整個工程項目來設計的，而可拾取構件造價計費模板是基于可拾取構件來設計的，這就存在了一個整體和部分的關系問題。作者認為，整體是由部分在一定的規(guī)則和流程下構成的，也就是說在一定的規(guī)則和流程下：整體可以分解為部分，部分也可以合成整體。清單造價計費模板和可拾取構件造價計費模板之間是存在這樣的規(guī)則和流程的(在后面2.3節(jié)中有詳細介紹)，可拾取構件造價費用劃分為：1、直接費：1)構件分部分項價格(第二個新概念)；2)構件單價措施項攤銷價格(第三個新概念)；2、間接費：1)構件總價措施項目費；2)構件其他項目費；3)構件規(guī)費；3、稅前稅后造價：1)構件稅前造價；2)構件銷項增值稅額；3)構件稅后造價。將可拾取構件造價費用劃分制成一個計算模板，置于可拾取構件類型信息中以完成可拾取構件造價的計算，等到某類模型的所有可拾取構件造價都計算完畢時，再將每個可拾取構件造價的模板計算明細匯總成清單造價計費模板格式，至此作者的構想得以達成。

每個標高層的所有可拾取構件造價組成標高層造價；每個單位工程的所有標高層造價組成單位工程造價；每個單類室外工程的所有可拾取構件造價組成單類室外工程造價；每個綜合室外工程的所有單類室外工程造價組成綜合室外工程造價；每個單項工程的所有單位工程造價和綜合室外工程造價組成單項工程造價。

2.2 解決算量的問題

BIM核心建模軟件對可拾取構件定義類型的工程量是有計算和統(tǒng)計功能的，但這類軟件是國外軟件，其采用的建筑信息模型分類和編碼標準和工程量計算規(guī)范與我國使用的不盡相同，其計算出來的工程量也只能作為一個參考，那么BIM造價軟件的算量就是一個必不可少的環(huán)節(jié)。

由于投資估算、設計概算、工程預結算對工程量計算規(guī)范的使用深度不同，這里作者以對工程量計算規(guī)范使用深度最大的工程預結算為例，來進行闡述。現在在工程預結算中與清單計價規(guī)范配套使用的有九類工程工程量計算規(guī)范，分別是：1.房屋建筑與裝飾工程工程量計算規(guī)范；2.仿古建筑工程工程量計算規(guī)范；3.通用安裝工程工程量計算規(guī)范；4.市政工程工程量計算規(guī)范；5.園林綠化工程工程量計算規(guī)范；6.礦山工程工程量計算規(guī)范；7.構筑物工程工程量計算規(guī)范；8.城市軌道交通工程工程量計算規(guī)范；9.爆破工程工程量計算規(guī)范。還有與清單計價規(guī)范配套使用的清單計價定額的各分部中也有工程量計算規(guī)則，當然這些規(guī)則是與九類工程的工程量計算規(guī)范相一致的。與工程量計算相伴相生的還有建筑面積計算，目前正在使用的建筑面積計算規(guī)范是：《建筑工程建筑面積計算規(guī)范(GB/T 50353-2013)》?？赡苡绊懝こ塘坑嬎愕囊蛩剡€有：各類工程的施工規(guī)范；各類工程的標準圖集；各類工程的工藝工法等。

接下來舉一個例子，來描述信息模型中可拾取構件分部分項工程量計算的方法和步驟：現在有一個二層三跨鋼筋砼結構六房二廳四衛(wèi)已完成初裝的小別墅模型，可拾取構件選擇的是二層樓梯間墻頭中柱。首先，要考慮把這根柱子從模型中抽取出來，那么看看前后左右上下六個面有沒有和其他構件相連，發(fā)現前左兩面沒有與其他構件相連(可以不用管它)，后右兩面有與磚墻相連(邊界就是柱砼面與磚墻的接觸面)，下面有與一層樓梯間柱相連(邊界是一層樓梯間柱與該柱的接觸面)，上面與前后左右四根梁、屋面板和屋面樓梯間柱相連(邊界是與柱砼面接觸的四個梁截面、四個角的屋面板截面和屋面樓梯間柱接觸面)，抽取的方法就是有邊界的地方沿著邊界面切下，此時該柱應處于無束縛的自由狀態(tài)(請注意抽取出來構件一定是自由狀態(tài)的，否則該構件不能完成抽取)，將邊界面(請注意切面與抹灰面和油漆面都有邊界面的)標識為紅色(代表邊界警示)。接著，用抽取出來已標識邊界面的構件作為原型，將分部分項三維圖形進行計算或不計算面色標識。最后，用已設定好的算法公式進行分部分項(包括：混凝土、鋼筋、抹灰和油漆等四個分部)工程量計算。

依據上例的描述，BIM造價軟件在計算信息模型可拾取構件的分部分項工程量時的過程應該是：

首先，在BIM造價軟件中新建工程，在新建工程對話框中錄入如：1、工程名稱；2、計價種類、工程類別、專業(yè)類別；3、結構類型、建筑面積等建設規(guī)模信息；4、建設單位等參建各方信息；5、工程所在地、計價時間、開竣工日期；6、應用各種規(guī)范、定額、圖集、工藝工法等信息；7、確定新建。

接著，將BIM核心建模軟件創(chuàng)建的信息模型導入新建工程界面的原始模型界面框中，待模型在原始模型界面框中顯示出來后，選中可拾取構件，同時在新建工程下拉列表中自動關聯(lián)出可拾取構件所在標高層及層下可拾取構件編號。

然后，在原始模型界面框右側的計算模型界面框上部點擊“抽取識別”按鈕，待抽取模型顯示在計算模型界面框中后，觀察其是否抽取正確，若有誤可以對抽取模型進行修改。

最后，若抽取模型正確無誤，即點擊計算模型界面框下部的“開始計算”按鈕，進度條顯示計算進度，當計算完成時，在進度條下方Excel文本框中顯示分部分項工程量計算結果。

重復以上過程，直到該標高層所有可拾取構件抽取識別計算完畢(點擊標高層節(jié)點，可以看到該層已抽取識別構件的整體計算模型和匯總的分部分項工程量清單)，乃至所有標高層的可拾取構件都抽取識別計算完畢(點擊新建工程節(jié)點，可以看到該工程已抽取識別構件的整體計算模型和匯總的分部分項工程量清單，可以三維路徑巡視計算模型檢查是否有錯，若檢查有錯，可以把出錯的可拾取構件點取出來，進行修改后再次檢查，直到無錯為止)。至此，BIM造價軟件算量的問題得以解決。

2.3 解決計價的問題

以各類工程的工程預結算為例，它們是依據建筑工程工程量清單計價規(guī)范和配套使用的清單計價定額來編制的。目前，我國的清單計價規(guī)范是統(tǒng)一使用的，但與之配套使用的清單計價定額，各省級區(qū)劃內使用的都是各自的版本，還有人工費和材料費的調整、總價措施項目費率、其他項目費用標準、規(guī)費費率、增值稅稅率等都不盡相同。地方政府對工程造價的管理，主要還是通過清單計價規(guī)范+本地的(清單計價定額+政府文件規(guī)定+價格信息)的方式來進行的。那么，清單計價規(guī)范和各地的清單計價定額、政府文件規(guī)定、價格信息就要以表單數據庫的形式進入BIM造價軟件系統(tǒng)中以備調用，即成為了BIM造價軟件特有的清單項目庫、清單定額庫、文件規(guī)定庫和價格信息庫。

在上文2.1節(jié)中提到：清單造價計費模板和可拾取構件造價計費模板之間是存在一定的規(guī)則和流程的，以至于整體可以分解為部分，部分也可以合成整體。這里的規(guī)則就是：

∑構件分部分項價格=分部分項費；∑構件單價措施項攤銷價格=單價措施項目費；∑構件分部分項價格+∑構件單價措施項攤銷價格=分部分項及單價措施項目費；∑構件總價措施項目費=總價措施項目費；∑構件其他項目費=其他項目費；∑構件規(guī)費=規(guī)費；∑構件稅前造價=稅前工程造價；∑構件銷項增值稅額=銷項增值稅額；∑構件稅后造價=稅后工程總造價。

這里的流程是：1、先要算出新建工程總的單價措施項目費；2、按照分層計算匯總的，把每層的分項金額對應分配給每個標高層；不按分層計算匯總的，應用按層計算層間分項金額比例，分配給每個標高層；3、規(guī)定每個標高層中攤銷每層單價措施項目費的可拾取構件；4、算出每層攤銷構件分部分項價格的合計；5、構件單價措施項攤銷價格=構件分部分項價格/本層攤銷構件分部分項合計×本層攤銷單價措施項目費。這個流程對新建工程的總造價沒有任何影響，反而它對單價措施項目費的資金流向、控制、測算、企業(yè)精細化管理及企業(yè)定額的制定，都有著不言而喻的益處。

BIM造價軟件在計算信息模型中可拾取構件造價時的過程應該是：

首先，回看到上文2.2節(jié)中BIM造價軟件在計算信息模型可拾取構件的分部分項工程量時的過程中——“最后，若抽取模型正確無誤，即點擊計算模型界面框下部的“開始計算”按鈕，進度條顯示計算進度，當計算完成時，在進度條下方Excel文本框中顯示分部分項工程量計算結果?！保藭r在原始模型界面框左側停留著可拾取構件造價界面框，形式如表1所示：

表1 可拾取構件造價界面框示意表

找到上表中直接費下1.分部分項，在其下套清單項目及定額界面框中右鍵打開清單項目庫，找到相應的項目并雙擊，清單項目進入界面框中，再在其下套用相應的定額，并輸入已算好的分部分項工程量數值，清單項目就會自動生成工程量和綜合價格。單價措施項攤銷先暫時不做操作。

接著，把間接費和稅前稅后造價欄目中的費率選擇或錄入進去。

最后，生成的稅后造價是不完整的，因為缺少單價措施項攤銷價格。

回到新建工程選擇樹欄，點擊新建工程節(jié)點，此時的造價界面框中會有單價措施項工程量計算表格欄、套清單項目及定額界面欄和各標高層單價措施項攤銷比例表格欄，完成前二個欄目內容后，攤銷比例表格欄數據自動生成。再點擊標高層節(jié)點，此時的造價界面框中會有分攤到本層的清單項目及定額界面欄、本層何種構件攤銷何種單價措施項對應表格欄和待本層構件抽取識別完成時構件編號與攤銷單價措施項對應表格欄。

在每個標高層重復構件抽取識別算量和分部分項套價確定費率的操作步驟，直到確定所有構件都操作完成時，點擊該標高層節(jié)點，查看構件編號與攤銷單價措施項對應表格是否已經生成，若是就點擊可拾取構件，在單價措施項攤銷欄邊是否能看到“開始攤銷”按鈕，若有就點擊該按鈕，單價措施項攤銷清單項就會自動生成，并且可拾取構件造價也會隨之變動，得到完整的可拾取構件造價。

重復以上操作，直到所有標高層都得到完整的可拾取構件造價，此時點擊標高層節(jié)點，可以看到該層的清單造價匯總表，點擊新建工程節(jié)點，可以看到新建工程的清單造價總表，并且在任意節(jié)點都可以輸出Excel格式的成果文件。至此，BIM造價軟件的計價問題得以解決。

這里說明一下，可拾取構件造價界面框中除了頂部的讀取原始模型所帶的信息是BIM軟件間可以互用的，中間部分造價計費模板中的數據是不能互用的，最下部有一個可拾取構件成本(造價)類型信息欄目，欄目中的數據是可以互用的，格式為：貨幣種類符號+金額數值(保留兩位小數)+[計價種類+工程所在地+計價時間(精確到月份)]。格式中加入了工程所在地和時間信息，那是因為成本(造價)是受地域和時間因素限制的，脫離了地域和時間的成本(造價)是沒有任何意義的，也就是造價為什么處于第五維度(5D)的原因。

2.4 采用新思維開發(fā)的BIM造價軟件具備的優(yōu)越性

通過上文的闡述，采用新思維開發(fā)的BIM造價軟件具備以下七個方面的優(yōu)越性：

(1)造價的概念更具化。現在的各類建設工程造價都是基于分部分項清單綜合價格+取費而得來的，是一個整體的概念，管理者甚至造價工作人員都很難把控其中的內含；而BIM造價軟件中的可拾取構件造價可以很具像的表達這個整體造價中的組成部分，同時也很容易在人的腦海中形成一個具體的造價概念(如當建造完成時：這根柱子值多少錢，這面墻值多少錢等)。實際上國外很多國家乃至于香港早前就已經用這樣的概念在管理工程造價了。

(2)工程量的計算更準確并易于核對。現在各類建設工程造價中的工程量計算(即算量問題)，主要是靠在幾款軟件(如：廣聯(lián)達、斯維爾、魯班等)中建模來機算的，雖然能通過Excel表格計算式檢查計算過程，但苦于數據太多很難與構件對應；而BIM造價軟件可以通過對可拾取構件進行抽取識別(即虛擬分解)，得到構件本體及附著的各結構層的三維立體模型，計算后得到的Excel表格計算式也簡單明了、極具對應性，后期通過對抽取構件分部分項實體邊界重合性的檢查，可以保證計算的準確性，結算雙方核對起來也十分直觀便易。

(3)更便于工程變更的調整。各類建設工程的工程變更都是針對工程實體局部的和零散的設計或技術變更，結算時多用一單一結的方式來解決，變更工程量要單獨再計算一遍，費時費工；而BIM造價軟件可以通過對已抽取識別的可拾取構件的分部分項分解模型進行標注、修改及材質變更等來輕松地解決工程變更的實體調整問題，結合合同約定的工程變更價款調整條款來輕松地解決工程變更的價款調整問題。

(4)更便于造價過程的控制和管理。現在對于各類建設工程施工階段的造價過程控制，往往會遇到月形象進度實際完成工程量核算無法準確到位的問題，主要是因為施工單位工序流水作業(yè)而造成的，如果想把實際完成工程量算準確是相當的麻煩；而BIM造價軟件可以通過對已抽取識別的可拾取構件的分部分項分解模型進行選擇和取舍，進一步匯總計算，就可以準確的得到月形象進度實際完成工程量，進而依據合同約定匯總計算出月形象進度款。

(5)更便于索賠和反索賠。各類建設工程索賠和反索賠的難點在于索賠和反索賠的標的的界定上，即索賠和反索賠事件中影響工程實體及其他要素的范圍和數量的確定?，F行的索賠和反索賠活動中對于工程實體要素的工程量計算還是單獨拿出來軟件或手工計算，費時費工費力；而BIM造價軟件在竣工結算模塊中針對可拾取構件，單獨設計了索賠或反索賠模板，可以對構件的任意分部分項內容提出索賠或反索賠，簡單快捷。

(6)更便于定額測算和編制。國家現行的定額測定及編制方式是交由各省級行政區(qū)劃內的造價總站來完成的，主要采用要求受邀施工企業(yè)網上填報定額測算表格的方法來采集數據樣本，依據國家清單計價規(guī)范，結合舊版定額并考慮各種政策及經濟因素的影響，經過綜合測算后，編制出各省、自治區(qū)、直轄市的清單計價定額。施工企業(yè)填報的定額數據也是從經過長期的工程項目積累而測定出的企業(yè)定額中提取出來的，企業(yè)定額的編制肯定是各有各的方法和樣式，各自投入了多少，只有自家最清楚；而BIM造價軟件在企業(yè)核算模塊中針對可拾取構件，設計了企業(yè)定額測定模板，可以和清單定額對比生成，統(tǒng)一了方法和樣式，在施工管理的同時，就把企業(yè)定額編制出來了。

(7)更利于各專業(yè)間的信息對稱和交流?，F在一個建設項目的業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理、咨詢等各參建單位及其內部的各專業(yè)之間，掌握的造價數據是各不相同的，很難通過一個橋梁來進行有效的溝通；而BIM造價軟件把各計價種類、各工程類別和各專業(yè)類別的新建工程項目下的可拾取構件的類型信息數據中填入了成本(造價)數據信息，也就是說無論是哪個專業(yè)的BIM工程師打開了由BIM造價軟件經過造價計算作業(yè)后的數字模型文件，都可以看到本專業(yè)及其他專業(yè)的可拾取構件造價數據信息，掌握這些數據信息的意義，最明顯的就是體現在限額設計工作當中，有利于各專業(yè)設計師之間協(xié)調投資份額。同樣，各單位的管理者也可以通過BIM工程師了解到相同的造價數據信息。

3 BIM造價軟件應具備的功能框架及軟件 架構

3.1 功能框架

現在我國的造價工作(估算、概算、預算、結算)遵守的規(guī)范和規(guī)則如下：

(本文主要以國家資金投資的建設項目作為論述對象，民間資金投資的建設項目可以參照理解。)

圖1 《中央預算內直接投資項目管理辦法》查詢截圖

圖1是國家發(fā)改委會令第7號《中央預算內直接投資項目管理辦法》的官網查詢截圖?！吨醒腩A算內直接投資項目管理辦法》(以下簡稱“本管理辦法”)中：“第十條 項目建議書要對項目建設的必要性、主要建設內容、擬建地點、擬建規(guī)模、投資匡算、資金籌措以及社會效益和經濟效益等進行初步分析，并附相關文件資料。項目建議書的編制格式、內容和深度應當達到規(guī)定要求。由國家發(fā)展改革委負責審批的項目，其項目建議書應當由具備相應資質的甲級工程咨詢機構編制。”說明了投資估算(指文中的“投資匡算”)是在項目建議書階段由有相應資質的工程咨詢機構依據估算指標來編制的。

本管理辦法中：“第十九條 初步設計應當符合國家有關規(guī)定和可行性研究報告批復文件的有關要求，明確各單項工程或者單位工程的建設內容、建設規(guī)模、建設標準、用地規(guī)模、主要材料、設備規(guī)格和技術參數等設計方案，并據此編制投資概算。投資概算應當包括國家規(guī)定的項目建設所需的全部費用。由國家發(fā)展改革委負責審批的項目，其初步設計應當由具備相應資質的甲級設計單位編制?！闭f明了投資概算是在初步設計階段由有相應資質的設計單位依據概算定額來編制的。

本管理辦法中：“第三十條 直接投資項目竣工后，應當按照規(guī)定編制竣工決算。項目竣工決算具體審查和審批辦法，按照國家有關規(guī)定執(zhí)行?！闭f明了竣工決算是在竣工交付階段按照國家有關規(guī)定編制的。

圖2是國家財政部文告-財建[2016]503號“關于印發(fā)《基本建設項目竣工財務決算管理暫行辦法》的通知”的官網查詢截圖?！痘窘ㄔO項目竣工財務決算管理暫行辦法》中：“第二條 基本建設項目(以下簡稱項目)完工可投入使用或者試運行合格后，應當在3個月內編報竣工財務決算，特殊情況確需延長的，中小型項目不得超過2個月，大型項目不得超過6個月”、“第三條 項目竣工財務決算未經審核前，項目建設單位一般不得撤銷，項目負責人及財務主管人員、重大項目的相關工程技術主管人員、概(預)算主管人員一般不得調離”、“第四條 實行代理記賬、會計集中核算和項目代建制的，代理記賬單位、會計集中核算單位和代建單位應當配合項目建設單位做好項目竣工財務決算工作”、“第六條 項目竣工財務決算的編制依據主要包括：國家有關法律法規(guī)；經批準的可行性研究報告、初步設計、概算及概算調整文件；招標文件及招標投標書，施工、代建、勘察設計、監(jiān)理及設備采購等合同，政府采購審批文件、采購合同；歷年下達的項目年度財政資金投資計劃、預算；工程結算資料；有關的會計及財務管理資料；其他有關資料”說明了以下兩層意思：

圖2 《基本建設項目竣工財務決算管理暫行辦法》查詢圖

(1)竣工財務決算是在竣工可投入使用或者試運行合格后由項目建設單位依據第六條規(guī)定的內容來編制的。

(2)竣工財務決算的編制依據中提到了兩個依據：投標書和工程結算資料。實際上投標書中的投標報價就是工程預算；工程結算資料中的工程結算書就是竣工結算。工程預算和竣工結算是分別在招投標階段和竣工交付階段由施工單位依據清單計價規(guī)范和清單計價定額來編制的。

至于企業(yè)核算是施工企業(yè)為了方便對項目施工方案和施工管理水平進行后評價、以及編制企業(yè)定額的需要，在施工階段的整體過程中，通過對指定研究對象實際的直接投入(如：人材機消耗、直接措施項消耗、管理消耗等)和間接投入(如：間接措施項消耗、規(guī)費、稅金等)數據執(zhí)行收集→整理→分析→綜合計算→定值→錄入流程操作的整個工作過程。其目的是：為施工企業(yè)在項目建設過程中降低成本提高利潤，提供內部標準依據。

綜上所述，將要開發(fā)的BIM造價軟件應該具備能夠在建設工程項目各階段利用各階段建筑信息模型來計算投資估算、設計概算、工程預算、竣工結算以及企業(yè)核算的功能(見圖3)。

圖3 BIM造價軟件功能框架圖

圖3中的模型算量是指帶有工程量計算規(guī)則并且能夠虛擬實體及附著層的三維圖形算量；修改模型是指在有設計或技術變更時可對構件類型屬性信息進行修改；模板錄入是指施工企業(yè)按照自行設計用于效益核算或制定企業(yè)定額的模板格式將經過收集→整理→分析→綜合計算→定值流程的數據錄入類型信息中。

3.2 軟件架構

BIM造價軟件的架構是在遵循BIM標準的前提下，由BIM造價軟件的功能需求和應用需求來決定的。這里的BIM標準就是IFC標準體系架構(見圖4)，由管理層、核心層、共享層和領域層等四層結構構成。

圖4 IFC標準體系架構圖

BIM造價軟件的功能需求見3.1節(jié)中圖3 (BIM造價軟件功能框架圖)，應用需求通過上文中的闡述主要有：各專業(yè)BIM模型導入(共享交互)、抽取識別(虛擬分解)、開始計算(圖形算量引擎)、套清單及定額(關聯(lián)數據庫)等。那么，通過上面的分析就得到了以下BIM造價軟件的架構(見表2)：

表2 BIM造價軟件的架構分析表

表2中位于最底層的是IFC動態(tài)鏈接庫(IFC管理層)，它對上面三層提供特性定義和連接支持；接著向上一層是軟件的核心層，它分為兩塊：圖形編輯和虛擬分解，圖形編輯負責BIM模型的建立，虛擬分解負責對可拾取構件的抽取識別；再向上一層是共享層，主要是負責為BIM軟件間的數據交換提供接口；最上面一層是領域層，它也分為兩塊：圖形算量引擎和關聯(lián)數據庫，圖形算量引擎負責將諸如各類工程工程量計算規(guī)范、建筑面積計算規(guī)范、標準圖集、施工規(guī)范、工藝工法等轉換成計算機圖形語言和計算公式，并結合虛擬分解可拾取構件得到的分部分項實體模型，最終算出可拾取構件分部分項工程量；關聯(lián)數據庫負責將諸如投資估算指標、概算定額、清單計價規(guī)范、清單計價定額、政府文件規(guī)定、價格信息以及企業(yè)核算時用到的工期定額、勞動定額、機械臺班定額等制成表單數據庫，在套價計費時關聯(lián)調用這些表單數據庫。

4 BIM造價軟件開發(fā)的技術實現

4.1 BIM造價軟件開發(fā)應遵循的標準

IFC、IDM/MVD、IFD標準構成了建設項目信息交換的三個基本支撐，因此也就自然地成為了BIM價值得以最大化實現的三大支柱。

2012年在華盛頓舉行的美國建筑師協(xié)會AIA(American Institute of Architects)大會上，美國buildingSMART聯(lián)盟發(fā)布了NBIMS-US第二版，包含了BIM參考標準、信息交換標準、指南和應用三大部分。其中BIM參考標準主要是經ISO認證的IFC、XML、Omniclass、IFD等技術標準；信息交換標準包含了CoBie、空間規(guī)劃復核、能耗分析、工程量和成本分析等；指南和應用指的是最小BIM、BIM項目實施規(guī)劃和內容指南等。

2008年，中國建筑科學研究院和中國標準化研究院等機構基于IFC共同聯(lián)合起草了《GB/T 25507-2010 工業(yè)基礎類平臺規(guī)范》。

2009年，國家住宅工程中心、清華大學、中建國際設計顧問有限公司、歐特克等單位共同開展了中國BIM標準課題的研究，清華大學軟件學院BIM課題組在歐特克中國研究院(ACRD)的全程支持和協(xié)作下，開展了為期二年的BIM標準研究，在2010年參考NBIMS提出了中國建筑信息模型標準框架CBIMS(China Building Information Model Standard)，框架中包含了CBIMS的技術標準、數據存儲標準IFC、信息語義標準IFD與信息傳遞標準IDM，以及CBIMS實施標準框架，從技術標準上升到了實施標準，從資源標準、行為標準和交付標準三個方面規(guī)范建筑設計、施工、運維三個階段的信息傳遞。[10-11]

2011年至2017年由中國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布了《2011-2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》(2011年5月10日)、《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準(GB/T 51212-2016)》(2017年7月1日起實施)、《建筑信息模型施工應用標準(GB/T51235-2017)》(2018年1月1日起實施)、《建筑信息模型分類和編碼標準(GB/T 51269-2017)》(2018年5月1日起實施)，由中國工程建設標準化協(xié)會建筑信息模型專業(yè)委員會(簡稱中國BIM標委會)發(fā)布了《規(guī)劃和報建P-BIM軟件功能與信息交換標準(T/CECS-CBIMU 1-2017)》等13項協(xié)會標準(2017年10月1日起實施)；由中國建筑股份有限公司內部發(fā)布的《建筑工程設計BIM應用指南》、《建筑工程施工BIM應用指南》等企業(yè)標準；還有國家正在編制過程中的《建筑信息模型設計交付標準》、《建筑信息模型存儲標準》，中國BIM標委會立項的《綜合管廊運維建筑信息模型應用規(guī)程》等一系列BIM標準。

4.2 BIM造價軟件的平臺屬性

功能強大和符合應用習慣的軟件工具組成一個統(tǒng)一的符合建筑產業(yè)規(guī)則應用平臺，是BIM技術應用成功的前提和動力[12]。也就是說，BIM軟件適宜運行在平臺集成軟件工作環(huán)境下，BIM造價軟件亦然。

考慮到各專業(yè)BIM應用軟件都會趨于平臺化，在BIM造價軟件開發(fā)時，就要預先設想好以下兩點應對措施：

1)不僅要對專業(yè)BIM應用軟件提供數據交互接口，還要對非專業(yè)BIM應用軟件提供數據轉換接口；

2)不僅具有本軟件自身的數據存儲格式，還要有能于平臺BIM數據庫交互的項目數據存儲格式。

4.3 BIM造價軟件開發(fā)的方法及實現難點

BIM造價軟件的功能實現是建立在BIM核心建模軟件基礎之上的，因此采用基于BIM核心建模軟件平臺二次開發(fā)的方法是最為捷徑的?？商峁┯脕矶伍_發(fā)的軟件平臺有：VS+OCC+(Revit、Navisworks……)等。

概括起來說，BIM造價軟件的核心功能就是兩個：算量和套價。在軟件二次開發(fā)的過程中，算量的技術實現難點在于虛擬分解，虛擬分解算法有很多種，如：映射法(Mapping Method)和子映射法(Sub-Mapping Method)；掃掠法(Sweeping Method)；四面體分解法(Tetrahedral Splitting)；基于柵格法(Grid-based Method)；中軸面法(Medial Surface Method)；堆砌法(Plastering Algorithm)；弦須編織法(Whisker Weaving)等。其中基于掃掠體識別的虛擬分解算法較為穩(wěn)定可靠，它首先將復雜實體分解為一定數量的簡單掃掠體，然后對每個掃掠體進行六面體網格劃分，最后將各個掃掠體的六面體網格轉換成全局網格，從而形成復雜實體的整體網格。此種算法的應用，能提高復雜實體六面體網格劃分的自動化程度，并且能生成高質量的六面體網格[13]。把分部分項實體模型虛擬分解出來后配合圖形算量引擎給出的計算模型進行分部分項工程量的計算。

套價的技術實現難點在于各數據庫表單之間的關聯(lián)計算，制定嚴謹的關聯(lián)算法結構是技術實現的關鍵環(huán)節(jié)。

5 展望與建議

5.1 展望

(1)造價構件化的意義深遠

造價構件化首先它能夠使建筑產品價格明細化，其次它更適合于清單計價模式，真正實現全費用工程量清單綜合價，可以改變目前用分部分項清單編號定義工程量清單項的模式，改用構件編碼來定義工程量清單項，工程量清單項包含分部分項清單項。它對今后的造價計費模式將產生深遠的影響。

(2)虛擬分解技術應用于建筑行業(yè)意義重大

虛擬分解技術應用于建筑行業(yè)，不僅僅體現在本文論述的BIM造價軟件開發(fā)中，還可用于建筑設計、施工、管理、運維及銷售過程中。它不僅能夠讓人們對建筑產品的構成有更為直觀和深刻的理解，而且在建筑業(yè)精細化施工、精細化管理領域能夠發(fā)揮重大的作用。

5.2 建議

目前軟件廠商在BIM軟件開發(fā)過程中的一些困惑：

(1)一些行業(yè)標準還未發(fā)布到位

我國已發(fā)布的BIM標準前文已有介紹，未發(fā)布還有《建筑信息模型設計交付標準》、《建筑信息模型存儲標準》等，還有受以上標準縱向影響的設計規(guī)范、施工規(guī)范、清單計價規(guī)范等也需要相應完善。

(2)軟件開發(fā)需要配合，不是軟件廠商一家的事

先來看看美國的BIM是怎么發(fā)展起來的。他們是靠大量的機構(行業(yè)協(xié)會、軟件廠商、BIM用戶、科研機構)使用來自不同渠道的資源(人力、設備、資金)，通過不同類型的計劃和項目有效分工(BIM標準、BIM工具、BIM應用)同時又高度合作，持續(xù)占領著BIM技術制高點，并引領著全球BIM技術的發(fā)展方向。大量的BIM基礎研究和應用項目計劃是上述不同類型的機構通過縱向或橫向合作來進行的，而且這種既各司其職又協(xié)同作業(yè)的工作方法已經形成了一種必然的機制，真正做到了“融化在血液里，落實在行動上”。我國也有行業(yè)協(xié)會、軟件廠商、BIM用戶和科研機構，為什么就沒有形成這樣有效的合作機制，值得國人深刻地思考了。

(3)軟件開發(fā)的投入誰來支持

從上面的論述知道了美國軟件廠商的軟件研發(fā)經費是靠有效的合作機制來尋找出處的，但我國的現狀是還沒有這樣的合作機制，那軟件的研發(fā)經費從何而來，真是個令我國軟件廠商頭痛的問題。

基于以上軟件廠商的困惑，作者提出以下三點建議：

(1)國家應盡快發(fā)布和完善國產BIM系列軟件研發(fā)涉及的建筑業(yè)和軟件業(yè)的各項標準；

(2)國家應考慮建立產、學、研一體的國產BIM系列軟件的合作機制；

(3)國家應考慮出臺鼓勵和支持軟件廠商研發(fā)國產BIM系列軟件的政策。

6 結語

通過本文對國產BIM造價軟件開發(fā)思維與架構的論述，從理論到方法都是可以成立的。依此開發(fā)出的BIM造價軟件一定會在建筑業(yè)BIM應用領域中發(fā)揮出巨大的作用。