BIM技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用

王俊平　陳英杰　魏敬徽　朱磊　董睿成

摘要：文章在研究了傳統(tǒng)建筑中材料管理、信息共享、工期質(zhì)量管理對(duì)成本控制的影響以及BIM技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程案例對(duì)BIM技術(shù)在工程量計(jì)算、建筑材料管理、工期進(jìn)度管理、工程變更問題中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：BIM技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用有效地降低了成本，提高了建筑管理水平，加快施工進(jìn)度節(jié)約工期，加快我國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展。

Abstract： Based on the research in the traditional building materials management， information sharing， the influence of time limit for a project quality management of cost control， and the BIM technology application in the construction project cost control， on the basis of combination with the engineering case of BIM technology in the calculation of quantities， construction material， time limit for a project progress management， the application of the engineering change problem is studied. The results show that the application of BIM technology in the cost control of construction projects effectively reduces the cost， improves the level of construction management， speeds up the construction progress to save the duration， and accelerates the development of china's construction industry information.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑工程;成本控制

Key words： BIM technology;construction works;cost control

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）35-0230-03

0? 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM），是建筑行業(yè)在快速發(fā)展的信息化和數(shù)字化時(shí)代的重要產(chǎn)物。BIM技術(shù)的應(yīng)用很大程度上解決了以往建筑業(yè)高能耗、重污染、低效率的問題[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)建筑業(yè)平均產(chǎn)值利潤(rùn)率在3.5%左右[2]，成本高效率低，施工過程中成本控制效果不明顯，但BIM技術(shù)的應(yīng)用解決了施工過程中成本控制的問題。劉敬娜[3]針對(duì)施工階段存在的建筑成本管理問題，提出了在施工階段基于BIM技術(shù)施工企業(yè)對(duì)成本管理問題的解決辦法，對(duì)建筑項(xiàng)目成本的降低、成本管理水平的提高都起到了顯著的作用。根據(jù)美國(guó)斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心對(duì)32個(gè)項(xiàng)目的總結(jié)，使用BIM技術(shù)能夠通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突降低10%的合同價(jià);將造價(jià)估算控制在3%以內(nèi)，并且估算耗費(fèi)時(shí)間縮短80%;消除40%的預(yù)算外變更;項(xiàng)目工期縮短7%，能夠及早實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)[4]。本文通過分析傳統(tǒng)建筑成本控制存在的問題，結(jié)合BIM技術(shù)信息共享性、模擬性、可視化等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目在施工中的成本進(jìn)行有效控制。

1? 建筑工程項(xiàng)目傳統(tǒng)成本控制中存在的問題

1.1 信息更新不及時(shí)，缺乏動(dòng)態(tài)成本控制

施工過程是多專業(yè)共同作業(yè)的復(fù)雜過程，在傳統(tǒng)施工中各專業(yè)只負(fù)責(zé)自己的相關(guān)工作，彼此之間缺乏溝通，使得信息難以共享，信息獲取速度慢，實(shí)時(shí)性低，協(xié)同工作受到阻礙。同時(shí)因?yàn)樾畔⒉蝗嬖谑┕ぶ胁牧系念I(lǐng)取管理比較混亂，不能準(zhǔn)確獲得材料的使用信息，在采購(gòu)時(shí)憑借經(jīng)驗(yàn)估算材料的采購(gòu)數(shù)量，當(dāng)采購(gòu)數(shù)量多于需求量時(shí)會(huì)增加運(yùn)輸費(fèi)、存儲(chǔ)費(fèi)，增加了庫(kù)存成本;反之會(huì)增加二次購(gòu)買的路費(fèi)和運(yùn)費(fèi)，還有可能會(huì)因?yàn)槿鄙俨牧蠈?dǎo)致工期延誤，使占總成本60%的材料采購(gòu)費(fèi)得不到有效的控制。

因?yàn)槊總€(gè)施工階段所用材料、人工、機(jī)械等不同，價(jià)格也不同，在傳統(tǒng)的成本管理中信息閉塞，各種信息得不到及時(shí)更新，對(duì)成本信息了解不及時(shí)，無法做到動(dòng)態(tài)控制;在傳統(tǒng)施工中只注重施工進(jìn)度趕工期，盲目加大勞動(dòng)力、材料、機(jī)械、成本等的投入，無法做到成本的投入和施工進(jìn)度結(jié)合分析，常常導(dǎo)致超支現(xiàn)象發(fā)生，最終導(dǎo)致項(xiàng)目總成本增加。

1.2 進(jìn)度、質(zhì)量難以控制

在施工過程中僅憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)工期的把握程度是不夠的，部分管理者在前期對(duì)施工進(jìn)度不夠重視，進(jìn)度監(jiān)控不力，造成工期延誤，使得間接成本增加，如果工期被拖延的時(shí)間較長(zhǎng)，還可能引起直接成本的增加，最終導(dǎo)致總成本增加。還有為了提高利潤(rùn)在施工中忽視了工程的質(zhì)量，導(dǎo)致在竣工交付時(shí)因質(zhì)量達(dá)不到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，無法進(jìn)行工程決算，造成損失成本增加，即使在檢查驗(yàn)收時(shí)能蒙混過關(guān)，若在后期的使用過程中因質(zhì)量問題發(fā)生了事故，公司可能要承擔(dān)巨額賠償，還有企業(yè)信譽(yù)的丟失，嚴(yán)重的還可能承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。

2? BIM技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用研究

2.1 資源管理對(duì)成本的控制

建筑施工成本的控制取決于人工、材料、機(jī)械設(shè)備和資金使用計(jì)劃安排是否合理，所以在施工中需要制定合理的施工組織計(jì)劃，對(duì)材料的消耗量和人員的安排進(jìn)行有效的控制，雖然現(xiàn)在的工程成本控制有健全的限額領(lǐng)料和手續(xù)審批制度，但管理人員僅憑經(jīng)驗(yàn)管理效果不理想。而基于BIM3D+進(jìn)度+成本的BIM-5D技術(shù)可以編制材料需用計(jì)劃，管理人員根據(jù)每個(gè)階段的需要從模型中提取材料用量信息，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將二維碼或者RFID標(biāo)簽植入材料中，與BIM模型數(shù)據(jù)之間相結(jié)合實(shí)現(xiàn)透明實(shí)時(shí)管理，從而真正實(shí)現(xiàn)了限額領(lǐng)料，更好地控制成本。

2.2 進(jìn)度管理對(duì)成本的控制

BIM-5D技術(shù)可以隨時(shí)提供施工進(jìn)度和資源信息的情況，管理者可以對(duì)任意一個(gè)時(shí)間段的施工進(jìn)度和成本進(jìn)行分析，根據(jù)分析的結(jié)果，對(duì)施工成本和施工進(jìn)度進(jìn)行合理管理。同時(shí)通過BIM5D模型獲取的工程量和預(yù)算信息可以及時(shí)進(jìn)行進(jìn)度款申報(bào)，能夠更好地加強(qiáng)對(duì)施工過程成本的控制[5]。當(dāng)趕工期時(shí)，BIM-5D技術(shù)可以提前對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，對(duì)施工難點(diǎn)和重點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。同時(shí)對(duì)工作人員、資金、材料和機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行調(diào)整并合理組織安排制定計(jì)劃，做到在實(shí)際施工中及時(shí)對(duì)成本、進(jìn)度進(jìn)行偏差分析[6]。利用BIM技術(shù)對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃、勞動(dòng)力等進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，減少在施工中遇到各種沖突。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提高彼此之間的協(xié)同工作，保證對(duì)施工進(jìn)度的精準(zhǔn)控制，降低工期延誤的風(fēng)險(xiǎn)[7]，加快施工進(jìn)度進(jìn)程。

2.3 工程變更對(duì)成本的控制

在建筑中使用BIM5D動(dòng)態(tài)成本管理模型，將模型與圖紙相關(guān)聯(lián)，當(dāng)工程發(fā)生變更時(shí)，將變更的信息輸入到模型中，相關(guān)的工程量就會(huì)隨之發(fā)生改變，然后根據(jù)工程量的變化，在模型中找到相應(yīng)的構(gòu)件，就可以確定變更后的價(jià)格[8]。BIM5D技術(shù)的應(yīng)用不在需要按照傳統(tǒng)手工方式計(jì)算工程量的變化以及變更后的價(jià)格，在構(gòu)建建筑模型時(shí)為構(gòu)件制作編碼，就能夠?qū)崿F(xiàn)工程量與造價(jià)信息動(dòng)態(tài)鏈接[9]，簡(jiǎn)化了預(yù)算人員的工作量。

3? BIM技術(shù)在某科技研發(fā)中心工程施工階段成本控制的應(yīng)用

新疆烏魯木齊市某科技研發(fā)中心工程位于烏魯木齊市天山區(qū)。建筑用地面積為11814.9m2，總建筑面積為61935.18m2，其中地上建筑面積為43575.21m2，地下建筑面積為18423.08m2，地下二層，裙房23.6m高地上四層。南塔樓地上高為60.05m，北塔樓高為79.55m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其建筑模型如圖1所示。

3.1 BIM技術(shù)在工程量計(jì)算中的應(yīng)用

從成本預(yù)算到成本核算，從物資管理到動(dòng)態(tài)成本管理，都是以工程量為基礎(chǔ)，因此工程量的計(jì)算對(duì)成本控制至關(guān)重要。在新疆某科技研發(fā)中心工程中將Revit軟件建立的模型與廣聯(lián)達(dá)土建算量軟件結(jié)合，統(tǒng)計(jì)出所需要的每一時(shí)間段或施工段的工程量。在新疆烏魯木齊市某科技研發(fā)中心工程中根據(jù)建立好的基坑模型如圖2，利用Revit場(chǎng)地功能計(jì)算出土方、噴漿等相應(yīng)工程量。如表1所示。

新疆某科技中心基坑土方開挖是一個(gè)不規(guī)則的圖形，人為計(jì)算土方的工程量比較困難。在BIM軟件中土方工程量的計(jì)算利用三維模型進(jìn)行不規(guī)則實(shí)體減扣計(jì)算，并依據(jù)本地區(qū)土方工程量計(jì)算方法，計(jì)算出開挖土方工程量為142879.329m3，利用BIM軟件進(jìn)行土方計(jì)算減少了人為計(jì)算造成的誤差，提高了算量的精準(zhǔn)性，減少了在計(jì)算工程量或統(tǒng)計(jì)資源所需的時(shí)間。

3.2 BIM技術(shù)在建筑材料管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在完成工程量的統(tǒng)計(jì)之后可以按照樓層或其他的分類方法輸出項(xiàng)目的工程計(jì)量計(jì)算書[10]，還可以提供各種數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。以本工程第5層的柱墻、梁板混凝土量為例如表2。

在工程實(shí)際施工中根據(jù)預(yù)算量、BIM量對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的材料用量進(jìn)行精確控制，通過與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際澆筑量進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)出損耗情況，找出損耗量較大的部位。新疆某科技中心工程在實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)梁板的損耗率比墻柱的損耗率大，技術(shù)人員根據(jù)這種情況制定了墻柱、梁板混凝土專項(xiàng)施工方案。利用專項(xiàng)施工方案施工后發(fā)現(xiàn)梁板的損耗率大幅度降低，降低了44.1%;墻柱的損耗率降低了23.4%。通過對(duì)預(yù)算量、BIM量以及實(shí)際量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)BIM所提取的工程量更有利于我們對(duì)建筑材料的控制，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

3.3 BIM技術(shù)在工期進(jìn)度中的應(yīng)用

在本工程施工時(shí)建立BIM3D模型+進(jìn)度+成本的BIM-5D施工模型，利用該模型對(duì)施工過程進(jìn)行模擬。通過模擬找出施工過程中作業(yè)沖突問題，并進(jìn)行施工優(yōu)化。其中碰撞問題是影響工程工期的重要因素，尤其是管綜排布方面，而BIM技術(shù)模擬性的應(yīng)用為工程解決了碰撞問題，避免了由于碰撞問題造成的工期延誤。在本工程中利用BIM技術(shù)對(duì)地下室車庫(kù)管廊綜合排布進(jìn)行檢查，如圖3所示。發(fā)現(xiàn)消防管道與排水管道發(fā)生碰撞，通過對(duì)管道的排布進(jìn)行優(yōu)化，把消防管道進(jìn)行翻彎避讓排水管道，避免了碰撞的發(fā)生。通過BIM技術(shù)的碰撞檢查實(shí)現(xiàn)了對(duì)管綜的優(yōu)化排布，不僅使排布美觀，而且減少了管道的翻彎，提前解決了碰撞問題避免了返工，加快施工進(jìn)度提高施工質(zhì)量，也降低了成本。

3.4 運(yùn)用BIM過程中解決的工程變更問題

新疆某科技研發(fā)中心在運(yùn)用BIM的過程中解決的圖紙變更問題如圖4所示。BIM技術(shù)在重要的結(jié)構(gòu)和機(jī)電問題上表現(xiàn)突出，在解決重要問題上結(jié)構(gòu)問題有41件，機(jī)電問題有50件，分別占重要問題的30%和36%;一般專業(yè)間協(xié)調(diào)問題應(yīng)用最多達(dá)到88件問題，占一般問題的45%。由圖4分析得出，通過施工模擬和方案模擬可以對(duì)施工組織設(shè)計(jì)的科學(xué)性及專項(xiàng)施工方案提出優(yōu)化建議，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，將變更信息上傳平臺(tái)進(jìn)行保存，避免了紙質(zhì)文件丟失造成的損失。針對(duì)本工程規(guī)模大、工程復(fù)雜、工期緊，涉及多個(gè)專業(yè)交叉流水施工的特點(diǎn)，采用BIM技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底以及施工模擬，極大程度上幫助施工人員理解施工方案、施工工藝，避免了施工過程中的返工。

4? 結(jié)論

通過對(duì)新疆烏魯木齊某科技研發(fā)中心工程研究，結(jié)果表明了BIM技術(shù)在建筑成本控制中具有顯著作用，解決了建筑工程項(xiàng)目傳統(tǒng)成本控制存在的信息更新不及時(shí)、動(dòng)態(tài)成本無法控制、工期質(zhì)量對(duì)成本控制的影響等問題，工程在建造過程中降低了成本，明確了成本的支出和規(guī)劃，減少了建筑成本超出項(xiàng)目預(yù)算情況的發(fā)生。BIM技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了建筑行業(yè)向低能耗、綠色環(huán)保、高效發(fā)展，合理有效控制成本，促進(jìn)建筑業(yè)穩(wěn)定、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高敏，郝生躍.我國(guó)建筑業(yè)BIM應(yīng)用影響因素研究——基于因子分析法[J].工程管理學(xué)報(bào)，2019，33（04）：38-42.

[2]朱海龍，唐元文.基于BIM的工程項(xiàng)目施工階段成本動(dòng)態(tài)控制研究[J].價(jià)值工程，2016，35（24）：71-74.

[3]劉敬娜.基于BIM的建設(shè)工程項(xiàng)目施工階段成本管理研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2017.

[4]拾秋月，王軍，方繼濤.BIM技術(shù)在施工階段成本控制中的應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2016，37（12）：65-67.

[5]石焱.基于BIM的項(xiàng)目實(shí)施階段造價(jià)管理模式研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2018，32（04）：149-153.

[6]薛建英，譚萍，孟繁敏.BIM與掙值法在施工進(jìn)度及成本控制中的應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2019，40（06）：115-119.

[7]沈蕾，陳戎，史東杰.基于BIM技術(shù)的舊廠區(qū)改造項(xiàng)目成本控制研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2019，40（02）：65-68.

[8]靳蕭夷.BIM技術(shù)在工程造價(jià)管理中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)春：吉林建筑大學(xué)，2017.

[9]韓雪，汪振雙，伊爽.初步設(shè)計(jì)階段的BIM造價(jià)協(xié)同管理模式研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2019，33（02）：19-24.

[10]袁榮麗，朱記偉，楊黨鋒，趙欽.基于BIM技術(shù)的建筑工程三維算量應(yīng)用研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2017，31（02）：106-110.