基于4D模式的造價(jià)精益管控系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

沙俊強(qiáng)　孫雷　謝洪平　凌宇辰　苗藝　張帆

【摘 要】基于4D模式（三維模型+時(shí)間維）的造價(jià)精益管控系統(tǒng)，以全面提升工程造價(jià)控制水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的高效、精準(zhǔn)控制。該系統(tǒng)將BIM技術(shù)引入造價(jià)信息控制系統(tǒng)中，使二者有機(jī)融合。兼有BIM技術(shù)的可視化、模擬性等特點(diǎn)，同時(shí)具備動(dòng)態(tài)控制、價(jià)格預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)支付、自動(dòng)結(jié)算等功能，從而達(dá)到工程項(xiàng)目造價(jià)控制的最優(yōu)效果。

【關(guān)鍵詞】4D模式;工程造價(jià);精益管控;價(jià)格預(yù)測(cè);精準(zhǔn)支付

中圖分類號(hào)： F280-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）22-0072-002

0 引言

輸變電工程造價(jià)控制貫穿工程實(shí)施全過程，且需要多專業(yè)協(xié)作完成。目前我國(guó)造價(jià)控制普遍存在與其他專業(yè)割裂、不同步（滯后）等問題，精確性差，造價(jià)管理成本高。

而BIM技術(shù)（基于3D模式）作為一種新的理念和生產(chǎn)工具在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如何將BIM技術(shù)應(yīng)用在工程造價(jià)控制中，是一個(gè)值得研究的課題。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)BIM技術(shù)在造價(jià)信息管理系統(tǒng)的功能定位、接口設(shè)置、模塊設(shè)計(jì)等方面無相應(yīng)的研究，BIM（3D）加時(shí)間維的造價(jià)控制系統(tǒng)開發(fā)尚無先例。

1 精益管控系統(tǒng)（4D模式）的概念及意義

為落實(shí)國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展要求，推進(jìn)工程造價(jià)管理從事后控制向事前、事中控制轉(zhuǎn)變，結(jié)合BIM技術(shù)，開展輸變電工程“基于4D模式的工程造價(jià)精益管控系統(tǒng)”的開發(fā)及研究。4D是指在“三維”基礎(chǔ)上增加一個(gè)“時(shí)間維”。造價(jià)管理從“線”上來講，始終貫穿工程實(shí)施全過程，從“點(diǎn)”（時(shí)間點(diǎn)）來講，涉及到工程實(shí)施每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的事前、即時(shí)、事后的控制。通過“三維模型+時(shí)間維”的精確控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的高效、精準(zhǔn)管理，全面提升工程造價(jià)控制水平。

從工程項(xiàng)目造價(jià)管理上來看，采用BIM技術(shù)，將項(xiàng)目從可行性研究階段到工程竣工結(jié)算階段的一系列工程項(xiàng)目造價(jià)過程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行控制，在全過程、全方位、動(dòng)態(tài)的理念下，以BIM為基礎(chǔ)發(fā)展成為4D模式，以信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為依托，集成項(xiàng)目造價(jià)管理的各項(xiàng)職能。

BIM技術(shù)的發(fā)展從平面手工繪圖到基于2D的CAD繪圖技術(shù)。2D電子繪圖即是對(duì)手工繪圖的電子模擬，利用點(diǎn)、圓、線等幾何圖形，在計(jì)算機(jī)上繪出施工圖，目前使用的各類方案圖、初步設(shè)計(jì)圖和施工圖基本上都采用2D模式?，F(xiàn)階段所研究的BIM技術(shù)建立在3D的基礎(chǔ)上，它不僅能實(shí)現(xiàn)可視化展示功能，還能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬施工模擬、工程項(xiàng)目信息全共享、協(xié)調(diào)項(xiàng)目發(fā)展等多重功能。

在以上基礎(chǔ)上，融入“時(shí)間信息”與“造價(jià)數(shù)據(jù)”，針對(duì)工程造價(jià)形成由實(shí)體+時(shí)間的四維建筑模型（4D模式），集成工程量、進(jìn)度、造價(jià)等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不僅能自動(dòng)計(jì)算工程量，還能將建筑物模型與施工進(jìn)度的各種工作相鏈接，動(dòng)態(tài)地模擬施工變化過程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度控制和成本造價(jià)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。4D造價(jià)管控系統(tǒng)應(yīng)用可在三維建模和進(jìn)度控制目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目造價(jià)控制的最優(yōu)。當(dāng)前造價(jià)控制可以分為兩個(gè)方面，一方面，從工程項(xiàng)目預(yù)算入手，預(yù)算越準(zhǔn)確，對(duì)項(xiàng)目的控制越有效，則工程項(xiàng)目造價(jià)控制效果越好;另一方面，從建設(shè)工程項(xiàng)目施工入手，通過對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)成本進(jìn)行嚴(yán)格的控制和對(duì)人力、物力、財(cái)力的科學(xué)管理，使資源分配達(dá)到最優(yōu)。綜合上述，4D模式即是在三維建模和即時(shí)造價(jià)控制基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的精細(xì)化預(yù)算和施工過程中造價(jià)精準(zhǔn)控制的最優(yōu)模式。

2 管控系統(tǒng)（4D模式）的構(gòu)建基礎(chǔ)及原理

研究以某電網(wǎng)工程造價(jià)控制為載體，以三維技術(shù)為基礎(chǔ)，從時(shí)間維度對(duì)工程造價(jià)實(shí)施即時(shí)、在線管控，并建立4D造價(jià)管控系統(tǒng)。

2.1 管控系統(tǒng)（4D模式）實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)依托于BIM模型搭建技術(shù)和模型算量計(jì)價(jià)算法。通過數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)建立工程3D模型，將該工程直觀、立體地展現(xiàn)出來。通過建立三維實(shí)體模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，并根據(jù)建筑模型信息，統(tǒng)計(jì)工程量，計(jì)算工程總造價(jià)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

2.2 管控系統(tǒng)（4D模式）工作原理

根據(jù)施工圖紙?zhí)崆皹?gòu)建“基礎(chǔ)模型”，以時(shí)間為單位（時(shí)、天、周、月等），根據(jù)擬發(fā)生施工方案或材料變化等信息搭建“即時(shí)模型”、“預(yù)測(cè)模型”，將“即時(shí)模型”、“預(yù)測(cè)模型”計(jì)算的工程量及造價(jià)，與基礎(chǔ)模型的造價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，選擇合適的施工調(diào)整條件和管控方式，實(shí)現(xiàn)方案最優(yōu)、費(fèi)用最低。

3 管控系統(tǒng)（4D模式）實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 實(shí)現(xiàn)一鍵算量計(jì)價(jià)取費(fèi)

在基于4D模式的輸變電工程造價(jià)精益管控系統(tǒng)中，通過模型算量技術(shù)對(duì)BIM模型進(jìn)行造價(jià)轉(zhuǎn)換，將項(xiàng)目施工過程用數(shù)字化的方法表達(dá)出來，按施工進(jìn)度分階段通過計(jì)算規(guī)則匯總統(tǒng)計(jì)出實(shí)時(shí)工程量，并自動(dòng)套用相應(yīng)的定額，實(shí)現(xiàn)一鍵算量計(jì)價(jià)取費(fèi)的功能，生成詳細(xì)的造價(jià)信息文件，大幅減輕造價(jià)人員的工作量，提高量、價(jià)、費(fèi)計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。

3.2 實(shí)現(xiàn)方案變更費(fèi)用預(yù)測(cè)

由于工程建設(shè)存在周期較長(zhǎng)、不確定因素多、政策變化頻繁（價(jià)格調(diào)整、稅費(fèi)調(diào)整）等諸多因素的影響，會(huì)導(dǎo)致工程量、價(jià)、費(fèi)出現(xiàn)多次、反復(fù)的改變。在4D模式下，施工中的設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工方案變更或者其他方面的調(diào)整變化，都可以采用4D模式模擬出變更前后的工程量，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的費(fèi)用進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)實(shí)際將發(fā)生的費(fèi)用，有利于將多種方案的預(yù)測(cè)費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比審核，選擇最佳方案，不斷提升方案的科學(xué)性，降低工程造價(jià)。

3.3 實(shí)現(xiàn)材料價(jià)差預(yù)測(cè)

工程材料具有門類復(fù)雜、來源不一且數(shù)量大的特點(diǎn)，在工程造價(jià)的構(gòu)成中，材料費(fèi)是占比重最大的部分，通常占建安費(fèi)用60%左右，在結(jié)算過程中，經(jīng)常會(huì)遇到材料價(jià)差調(diào)整的問題，是影響工程建設(shè)投資的重要因素。本系統(tǒng)針對(duì)材料價(jià)差設(shè)置價(jià)格預(yù)測(cè)功能，通過價(jià)格信息系統(tǒng)和其他各種渠道，系統(tǒng)、全面收集預(yù)測(cè)所需材料價(jià)格信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，采用有效的預(yù)測(cè)方法，如移動(dòng)加權(quán)平均法、歸納預(yù)測(cè)法等，做出預(yù)測(cè)，并進(jìn)行判斷和預(yù)警，根據(jù)預(yù)警信息，采取相應(yīng)的措施減少或避免大規(guī)模價(jià)差調(diào)增事件的發(fā)生。

3.4 實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)動(dòng)態(tài)監(jiān)控

通過即時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行信息的輸入，將設(shè)計(jì)變更、簽證等影響工程造價(jià)的信息錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)將實(shí)際產(chǎn)生的費(fèi)用與計(jì)劃費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算出兩者之間的偏差，當(dāng)偏差超過了預(yù)先設(shè)定的限額，系統(tǒng)將報(bào)警。提醒相關(guān)單位及時(shí)采取相應(yīng)的糾偏措施。當(dāng)結(jié)算發(fā)生糾紛時(shí)，通過調(diào)取數(shù)據(jù)信息，標(biāo)定責(zé)任單位和責(zé)任人。

3.5 實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度款精準(zhǔn)支付

在支付工程進(jìn)度款時(shí)，為了計(jì)算方便，大部分預(yù)算人員只是粗略估算實(shí)際完成工作量，且一般不考慮變化的因素，這很容易導(dǎo)致工程款超付現(xiàn)象的發(fā)生，增加了建設(shè)單位的資金成本（利息等支出）和最終結(jié)算的難度。4D造價(jià)管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)造價(jià)信息，如完成工程量、設(shè)計(jì)變更等內(nèi)容的同步更新，可以直觀、準(zhǔn)確地計(jì)算出施工的實(shí)際進(jìn)度情況及對(duì)應(yīng)的費(fèi)用，精準(zhǔn)地完成月度、階段進(jìn)度款的支付工作。該功能還可以實(shí)現(xiàn)與目前大力推行的“三率合一“相關(guān)控制指標(biāo)和數(shù)據(jù)對(duì)接，并設(shè)置預(yù)警功能。

3.6 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成分部結(jié)算、工程結(jié)算數(shù)據(jù)表

由于4D系統(tǒng)中的量、價(jià)、費(fèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行更新，在工程某個(gè)階段，如完成分部工程或竣工后，無須再花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行繁瑣的工程量核對(duì)工作，系統(tǒng)自動(dòng)生成分部結(jié)算、工程結(jié)算相應(yīng)的數(shù)據(jù)，提高結(jié)算效率，保證在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成相應(yīng)的工作，同時(shí)有效地節(jié)約工程結(jié)算階段的高昂成本。另外，根據(jù)預(yù)先設(shè)置各分部結(jié)算節(jié)點(diǎn)和工程結(jié)算節(jié)點(diǎn)，4D系統(tǒng)可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)已經(jīng)支付的工程款，自動(dòng)分類計(jì)算單位、單項(xiàng)、建設(shè)項(xiàng)目的工程結(jié)算價(jià)款。4D系統(tǒng)中的部分造價(jià)信息分權(quán)限和層級(jí)對(duì)相關(guān)單位和人員開放，相關(guān)人員可以隨時(shí)進(jìn)行查詢、核對(duì)。

3.7 建立造價(jià)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)、查詢、分析功能

該系統(tǒng)為集造價(jià)數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)、共享、查詢、分析等功能的綜合性平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)造價(jià)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析及后臺(tái)管理等功能，為各種規(guī)模的輸變電工程造價(jià)數(shù)據(jù)管理工作提供高效、可行的解決方案，達(dá)到信息查詢、研究應(yīng)用的目的，也為挖掘造價(jià)數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值提供有效的途徑。

4 結(jié)語

基于4D模式的造價(jià)精益管控系統(tǒng)的開發(fā)依托上述功能開展，在時(shí)間維度上再進(jìn)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)的細(xì)分，對(duì)某一結(jié)點(diǎn)的過去、現(xiàn)在、未來進(jìn)行鏈?zhǔn)焦芸?。通過對(duì)已搭建的基礎(chǔ)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，估算工程量和工程總造價(jià)，對(duì)重大費(fèi)用預(yù)設(shè)管控區(qū)間;對(duì)即將實(shí)施的方案（即根據(jù)變更等因素進(jìn)行調(diào)整后的預(yù)期模型）進(jìn)行預(yù)結(jié)算，將預(yù)期造價(jià)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，研究偏差的幅值和影響，追溯引起偏差的因素，采取管控手段進(jìn)行糾偏。通過以上體系構(gòu)建，完成工程造價(jià)的動(dòng)態(tài)控制、價(jià)格預(yù)測(cè)、精準(zhǔn)支付和自動(dòng)結(jié)算等功能目標(biāo)，大幅提升造價(jià)管理信息化管理水平及管理效率和效果。

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