淺談BIM技術(shù)在市政施工企業(yè)成本管理中的應(yīng)用

陳超

摘 要 建筑施工行業(yè)長期以來重規(guī)模，對成本控制相對缺乏有效的管理和監(jiān)控。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和市場化的激烈競爭以及“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，我國建筑業(yè)正面臨著行業(yè)重構(gòu)，建筑信息化將迎來黃金發(fā)展期。2020年是“十三五”規(guī)劃的收官之年，為了促進(jìn)規(guī)劃目標(biāo)及目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，大型國有施工企業(yè)不應(yīng)只是做大，更要做強(qiáng)。如何努力通過技術(shù)革新、管理創(chuàng)新等多種方式降低成本，提升企業(yè)效益空間，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)加強(qiáng)成本管理、完善成本管理機(jī)制，使成本領(lǐng)先優(yōu)勢成為企業(yè)的核心競爭力是施工企業(yè)的管理目標(biāo)。對成本進(jìn)行合理的統(tǒng)計、預(yù)測、分析、控制，將成本控制的理念貫穿到施工整個周期，借助相關(guān)的評價機(jī)制，對消耗的財力、物力、資源進(jìn)行整體的調(diào)配和把控，及時發(fā)現(xiàn)問題和糾正偏差，最終達(dá)到成本管理的目的。本文以實(shí)際案例論述BIM技術(shù)在市政施工企業(yè)施工過程中對成本控制的作用，分別從對工程直接費(fèi)用的控制、項(xiàng)目現(xiàn)金流的控制、工程進(jìn)度的控制、施工方案及施工工藝改進(jìn)的影響以及成本費(fèi)用合理化的廉政風(fēng)險防控等方面進(jìn)行論證，以供市政施工企業(yè)以及工程項(xiàng)目參與各方進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞 BIM 市政施工 成本管理

市政工程是指市政設(shè)施建設(shè)工程。城市生活配套的各種公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都屬于市政工程范疇，比如常見的城市道路、橋梁、地鐵，比如與生活緊密相關(guān)的各種管線：雨水、污水、上水、中水、電力（紅線以外部分），電信、熱力、燃?xì)獾?，以及廣場、城市綠化等的建設(shè)，都屬于市政工程范疇。市政工程的收入來源基本來源于財政收入，工程的建造成本不僅對施工企業(yè)的利潤實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，也直接關(guān)乎國家財政支出和能源消耗。本文試著闡述基于BIM技術(shù)的應(yīng)用在施工環(huán)節(jié)對于目標(biāo)成本控制的作用。

一、BIM技術(shù)原理及對于企業(yè)成本管理的意義

（一）BIM技術(shù)原理

所謂BIM，既建筑信息模型（building information model）。是指在建設(shè)工程及設(shè)施全生命周期內(nèi)，對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱，是在建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)維過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、優(yōu)化、協(xié)同與管理的技術(shù)和方法。

（二）BIM技術(shù)對于企業(yè)成本管理的意義

經(jīng)過二十多年的發(fā)展和論證，各大城市均認(rèn)可BIM的技術(shù)優(yōu)勢，BIM作為基于可視化建筑信息模型的信息集成和管理技術(shù)，先天具有協(xié)同性、可視化、模擬性、優(yōu)化性、節(jié)約成本、共建共享等優(yōu)勢。BIM所見即所得，項(xiàng)目設(shè)計、建造、運(yùn)營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，各參建方在項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)維全過程通過一個信息模型協(xié)同工作，有利于掌控和調(diào)配資源。BIM模型可精確提取工程量信息、實(shí)時模擬工程進(jìn)度，通過比對驗(yàn)算減少錯漏碰缺，協(xié)同管理提升工作效率，從而實(shí)現(xiàn)成本控制的目的。通過BIM信息化平臺，建立更加公開、透明的核查與監(jiān)督機(jī)制，對于企業(yè)內(nèi)控以及廉政風(fēng)險防控都有積極的作用。

二、市政施工企業(yè)的成本構(gòu)成及影響因素分析

（一）市政施工企業(yè)的成本構(gòu)成

市政施工企業(yè)的工程成本包括從建造合同簽訂開始至合同完成止所發(fā)生的、與執(zhí)行合同有關(guān)的直接費(fèi)用和間接費(fèi)用。直接費(fèi)用是指為完成合同所發(fā)生的、可以直接計入合同成本核算對象的各項(xiàng)費(fèi)用支出，包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和其他直接費(fèi)用等。間接費(fèi)用是企業(yè)為組織和管理施工生產(chǎn)活動所發(fā)生的費(fèi)用。

（二）主要成本影響因素

影響市政施工企業(yè)的主要成本因素是直接費(fèi)用中的材料費(fèi)、人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和專業(yè)分包費(fèi)，其比重通常占合同成本的90%以上。因此我們在施工過程中需要著重對以上成本因素進(jìn)行管控。

三、通過案例論述BIM技術(shù)在市政施工企業(yè)成本管理中的應(yīng)用

（一）案例工程概述

項(xiàng)目一為北京大興新機(jī)場臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)市政交通配套工程中某標(biāo)段道路及綜合管廊工程（以下簡稱新航城項(xiàng)目），其中綜合管廊工程包括土建工程、電氣工程（強(qiáng)電工程）、通風(fēng)工程及給排水、再生水工程;配套道路工程包括道路工程、橋梁工程、雨水工程、污水工程。

本工程是北京市重點(diǎn)工程，社會關(guān)注度高、體量較大，工藝、質(zhì)量、施工進(jìn)度、安全、環(huán)保各項(xiàng)指標(biāo)要求高，各類排風(fēng)、吊裝口、消防口、逃生口較多，路口分支結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為提高本工程的管理水平，在工程投標(biāo)階段開始就引入了BIM技術(shù)，并貫穿施工全過程，從工程準(zhǔn)備期的施工組織設(shè)計、場地綜合布置，生產(chǎn)進(jìn)度計劃編制、成本預(yù)測，到施工過程中進(jìn)度計劃的動態(tài)跟蹤與管理、施工過程中利用BIM技術(shù)開展可視化的技術(shù)交底，并通過5D平臺的引進(jìn)，探索質(zhì)量、進(jìn)度、安全管理，通過BIM模型對綜合管廊的鋼筋、混凝土、防水、土方進(jìn)行了計算，并以BIM模型算量和計算式算量互為印證，提高算量的準(zhǔn)確性，為成本控制、與甲方交底核量提供了幫助。

項(xiàng)目二為石景山區(qū)衙門口棚戶區(qū)改造土地開發(fā)項(xiàng)目某地塊項(xiàng)目（以下簡稱衙門口項(xiàng)目），地上為27～28層，車庫地下三層，地下結(jié)構(gòu)形式為框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，地上為裝配整體式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用筏板基礎(chǔ)。

本工程應(yīng)用BIM技術(shù)完成了施工現(xiàn)場平面布置模型、基坑支護(hù)模型以及地下室結(jié)構(gòu)等模型的建立，并在模型的基礎(chǔ)上提供了臨設(shè)優(yōu)化，預(yù)應(yīng)力錨索碰撞分析以及圖紙會審等多項(xiàng)技術(shù)支持服務(wù)。

（二）通過搭建模型對成本費(fèi)用發(fā)生的合理性、準(zhǔn)確性進(jìn)行控制

1.對材料費(fèi)的控制。材料費(fèi)用包括施工過程中耗用的構(gòu)成工程實(shí)體的原材料、輔助材料、構(gòu)配件、零件、半成品的費(fèi)用和周轉(zhuǎn)材料的攤銷和租賃費(fèi)用。材料費(fèi)的控制影響因素主要考慮市場價格、運(yùn)費(fèi)、資金的時間價值、材料的保管、領(lǐng)用。市政工程相對主材種類不多，根據(jù)具體的工程內(nèi)容，分階段提取出對單個工程影響重大的材料因素，然后在控制上分價格控制和用量控制兩部分。具體如將項(xiàng)目材料的控制劃分為施工組織階段的臨建用料、施工階段的主體工程用料和安全文明施工的用料等。

以新航城項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目在施工組織階段，運(yùn)用BIM技術(shù)模擬優(yōu)化了臨建方案和施工場地部署?，F(xiàn)場總平面布置是工程前期準(zhǔn)備的關(guān)鍵工作，合理的布置能夠從源頭減少安全隱患，方便施工管理，提高施工效率，降低施工成本。而傳統(tǒng)總平面布置中，通過二維圖紙難以對復(fù)雜的現(xiàn)場狀況考慮周全，容易導(dǎo)致平面布置不合理，造成施工不便。場地布置包括辦公區(qū)、生活區(qū)、施工區(qū)域，主要材料為活動板房、移動廁所、圍擋等。根據(jù)設(shè)計方案可以精準(zhǔn)的計算出所需材料數(shù)量，從而合理安排資金使用和審批。

在施工階段，該項(xiàng)目的主要材料因素為鋼筋和混凝土，占材料總成本的70%，其中鋼筋占比57%、商砼占比13%。在施工企業(yè)中鋼材的采購受市場價格影響明顯，且價格波動頻繁。并且基本需要用現(xiàn)金結(jié)賬，沒有賬期。在造價較大的工程項(xiàng)目中對鋼材采購的管控直接影響項(xiàng)目的現(xiàn)金流。因此，該項(xiàng)目在管理中，根據(jù)施工進(jìn)度安排和節(jié)點(diǎn)，提前用BIM搭建模型進(jìn)行算量，同時實(shí)時關(guān)注蘭格網(wǎng)的鋼材價格走勢，在材料采購中充分發(fā)揮財務(wù)的資金籌劃和管控作用。而且，基于BIM模型的算量在和甲方核對工程進(jìn)度、成果交付方面也起到了積極的作用，既控制了工程成本支出也對現(xiàn)金流的流入和流出都起到了籌劃和安排?；炷恋暮挠霉芾?，利用BIM建立三維信息模型模擬出預(yù)計耗用量，不斷跟蹤實(shí)際用量，并進(jìn)行模型量與實(shí)際使用量對比分析，對于誤差值超出正常幅度的部位分析原因。使財務(wù)管理發(fā)揮在施工過程中的監(jiān)督作用。

2.對人工費(fèi)的控制。人工費(fèi)的控制影響因素主要考慮施工組織計劃、施工方案以及施工人員在工作時間內(nèi)的有效工作量。在控制上分資源計劃控制和工作量控制兩部分。

以新航城項(xiàng)目為例，在資源計劃控制方面，從確定施工方案開始，根據(jù)完整版管廊廊體設(shè)計施工圖紙創(chuàng)建管廊主體結(jié)構(gòu)、預(yù)埋件、附屬設(shè)施包括消防設(shè)施、排水設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、監(jiān)控與報警系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、燃?xì)夤艿琅撌遗涮自O(shè)施、道路、室外管線等BIM三維模型。這一過程不僅是建立管廊的三維模型，更是在建模過程中，檢查圖紙在二維設(shè)計過程中不易發(fā)現(xiàn)的問題，通過模型與設(shè)計院進(jìn)行溝通，并根據(jù)反饋信息更新管廊廊體結(jié)構(gòu)模型。通過施工圖紙以及設(shè)計信息創(chuàng)建真實(shí)比例的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模型;本工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)大多在路口分支節(jié)點(diǎn)以及人員出入口處，二維圖紙往往無法表達(dá)清楚三維的架構(gòu)關(guān)系，利用BIM模型進(jìn)行復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化，輔助施工。通過BIM模型做好現(xiàn)場的預(yù)留預(yù)埋工作和指導(dǎo)支吊架的加工。結(jié)構(gòu)洞口預(yù)留，機(jī)電套管預(yù)留、預(yù)埋件細(xì)化節(jié)點(diǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場快速安裝。

在施工進(jìn)度管理中，該項(xiàng)目保通航施工段的關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)遇到了困難，由于該節(jié)點(diǎn)處具有高程差，結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，最終利用BIM技術(shù)對主管廊、連接點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境進(jìn)行了模擬，對可能產(chǎn)生的問題進(jìn)行了預(yù)判，保證了工程順利進(jìn)展。因此，通過BIM技術(shù)將空間信息與時間信息整合在一個可視的5D模型中，直觀、精確地反映各個建筑部位的施工工序流程，可以有效地協(xié)調(diào)各專業(yè)的交叉施工。將施工進(jìn)度計劃導(dǎo)入Navisworks，錄入實(shí)際施工進(jìn)度，可進(jìn)行計劃進(jìn)度模擬、實(shí)際進(jìn)度模擬、計劃與實(shí)際進(jìn)度對比模擬，此外加入相關(guān)工程信息還可以進(jìn)行人、材、機(jī)等模擬，能有效指導(dǎo)真實(shí)施工，大大降低返工成本和管理成本。

在工作量控制方面，新航城項(xiàng)目利用BIM技術(shù)做了監(jiān)控攝像頭布設(shè)優(yōu)化，在重要節(jié)點(diǎn)利用BIM技術(shù)施工模擬對實(shí)際施工進(jìn)度實(shí)施跟蹤，將實(shí)際完成量與計劃工作量進(jìn)行對比、分析，及時進(jìn)行工作與資源的協(xié)調(diào)，確保重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)如期完成。

3.對機(jī)械費(fèi)的控制。機(jī)械使用費(fèi)包括施工工程中使用自有施工機(jī)械所發(fā)生的機(jī)械使用費(fèi)和租用外單位施工機(jī)械的租賃費(fèi)，以及施工機(jī)械安裝、拆卸和進(jìn)出場費(fèi)等。機(jī)械費(fèi)的控制和人工費(fèi)的管理類似，主要通過合理的資源安排及有效的施工計劃，達(dá)到施工過程中“零等待”的目標(biāo)，避免施工過程中返工及重復(fù)工作。具體在控制上同樣可以劃分資源計劃控制和工作量控制兩部分。

以新航城項(xiàng)目為例，鑒于施工作業(yè)面大，溝槽較深的情況，有效解決垂直及水平運(yùn)輸問題是首要問題，為此，對大型吊車的選型、交叉作業(yè)的合理性，進(jìn)行模擬與分析，解決防碰撞、管理、提升施工安全性，更大地發(fā)揮機(jī)械的工作效力等問題。重點(diǎn)對施工區(qū)大型塔吊的布設(shè)、選型、成本等，在BIM建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析，具體包括施工過程場地動態(tài)布置、吊裝過程施工模擬、機(jī)械設(shè)備路徑模擬。為最終施工方案的確定和資源調(diào)配提供了有力的依據(jù)。

（三）通過搭建模型對施工方案、施工工藝的改進(jìn)對成本管理的影響

通過BIM集成成平臺可以全面檢查設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計過程中可能存在的問題。根據(jù)完成的施工設(shè)計圖搭建三維信息模型，在搭建信息模型過程中可以檢查出設(shè)計途中存在的問題和錯誤，并對此進(jìn)行修改，避免發(fā)生延誤、變更、返工等資源浪費(fèi)，從而達(dá)到成本控制的目的。

以衙門口項(xiàng)目為例，搭建基坑支護(hù)模型的過程中，在模型創(chuàng)建完畢后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)基坑陽角處（相對基坑內(nèi)側(cè)）預(yù)應(yīng)力錨索存在相互碰撞問題。這個問題不僅影響了工人的鉆孔安裝，也相應(yīng)地影響到了施工進(jìn)度。在此問題基礎(chǔ)上，主動提出運(yùn)用三維可視化進(jìn)行驗(yàn)證和深化，通過與項(xiàng)目部技術(shù)人員溝通，并得到項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)的積極響應(yīng)，提供相關(guān)技術(shù)支持，對預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行深化設(shè)計，優(yōu)化調(diào)整（調(diào)整前均為15°）。在模型上讓錨索互相避開，并設(shè)置了安全間距。最后從模型導(dǎo)出施工圖，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

通過對現(xiàn)場實(shí)際施工情況的調(diào)研，原設(shè)計碰撞點(diǎn)為60個，若按照原設(shè)計進(jìn)行鉆孔安裝，則理論上將會出現(xiàn)30次鋼絞線拌住錨桿的情況。按照利用BIM技術(shù)所出的理論圖紙施工，在預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中，只發(fā)生了兩次錨桿難打進(jìn)土層的情況，通過了解是由于錨桿施工過程中，錨桿機(jī)位置移動造成的，其余錨桿順利施工，通過預(yù)應(yīng)力錨桿碰撞分析大大提高了錨桿施工的成功率和效率，很大程度上改善了盲打的效果，此BIM應(yīng)用點(diǎn)的成功運(yùn)用也得到了項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)的高度認(rèn)可和贊許，為項(xiàng)目的順利施工提供幫助。初步統(tǒng)計，此項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)節(jié)省工期7天，節(jié)約成本約20萬元。

除了前面講的基坑支護(hù)模型在預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中的應(yīng)用外，本項(xiàng)目在地下結(jié)構(gòu)模型深化過程中，BIM團(tuán)隊提出的問題將近有50條。傳統(tǒng)二維圖紙，包括平面圖，立面圖，剖面圖以及更細(xì)化的詳圖，在圖紙類型的基礎(chǔ)上又單獨(dú)包括梁、板、柱及其他構(gòu)件的圖紙。技術(shù)人員單純的審查二維圖紙，有許多問題是體現(xiàn)不出來的。而且很多情況下，有些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是用二維圖紙很難表達(dá)清楚的。機(jī)電管線綜合過程中考慮整體設(shè)計理念，從建筑物的大局觀出發(fā)，有效合理的處理給排水、暖通和電氣各系統(tǒng)的綜合排布，與建筑物模型相關(guān)聯(lián)，為工程師提高更好的視覺效果，從而進(jìn)行更加深入化、人性化的決策。

為了方便工作人員隨時隨地能查看BIM模型，該項(xiàng)目采用了Bimface平臺。只需將模型上傳，分享鏈接就可以在手機(jī)上隨時查看模型。在模型中，我們也按照圖紙內(nèi)容輸入模型信息，便于施工人員對照現(xiàn)場實(shí)際情況，最大限度利用網(wǎng)絡(luò)便捷實(shí)時傳遞信息、調(diào)配資源以及管控。

四、結(jié)語

本文主要試著以實(shí)際案例介紹BIM技術(shù)在市政工程建設(shè)中對于成本管理的意義。利用BIM技術(shù)可以提高各部門間信息提取和共享的效率，打破部門信息壁壘，提升管理效率，深化設(shè)計、發(fā)現(xiàn)問題、規(guī)避風(fēng)險，增強(qiáng)數(shù)據(jù)積累能力與分析能力，利用數(shù)據(jù)輔助項(xiàng)目管理從而達(dá)到精細(xì)化管理的目的。市政工程具有體量大、周期長，對周邊環(huán)境影響大、施工組織復(fù)雜，對精品工程的需求加大的特點(diǎn)，BIM技術(shù)契合市政施工企業(yè)對項(xiàng)目成本管理的要求，將其應(yīng)用到市政施工乃至整個施工行業(yè)的全周期管理中勢在必行。

（作者單位為北京市中宣市政工程有限公司）

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