基于BIM 技術(shù)的建安費(fèi)用精細(xì)化管理研究

王曉楠，郎思琦 ，辛雨澤

（1. 第四工程代建管理辦公室，遼寧 沈陽 110005；2. 中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽 110116；3. 中國建筑第八工程局有限公司，遼寧 沈陽 110179）

建筑業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè)一直以來不斷發(fā)展，雖然產(chǎn)值巨大但利潤率頗低，其一是由于傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式粗獷，管理人員溝通不暢造成信息傳遞不及時，往往使得建造過程中的實(shí)際費(fèi)用支出遠(yuǎn)超項(xiàng)目預(yù)算；其二是目前項(xiàng)目造價(jià)主要依據(jù)二維圖紙、現(xiàn)場大體情況及項(xiàng)目方案來編制，更主要地是依靠造價(jià)人員的經(jīng)驗(yàn)，這往往就會存在實(shí)際費(fèi)用與項(xiàng)目預(yù)算的誤差。

BIM 技術(shù)是促進(jìn)建筑行業(yè)信息化變革的新媒介，為推動BIM 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，國家陸續(xù)出臺了一系列文件鼓勵建設(shè)項(xiàng)目信息化的實(shí)施：2020 年1 月21 日《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)國家政務(wù)信息化項(xiàng)目建設(shè)管理辦法的通知》，其中指出“建立健全項(xiàng)目管理制度，加強(qiáng)對項(xiàng)目全過程的統(tǒng)稱協(xié)調(diào)，強(qiáng)化信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同?！盉IM 技術(shù)在中國已經(jīng)推行了近十年時間，但大部分項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用還停留在設(shè)計(jì)階段，施工過程中的應(yīng)用價(jià)值還有很大空間。本文以BIM 技術(shù)為依托，從建筑安裝工程費(fèi)用的幾個組成部分作為切入點(diǎn)，圍繞BIM 技術(shù)對于工程項(xiàng)目建安費(fèi)用的精細(xì)化管理進(jìn)行研究。

1 工程項(xiàng)目建安費(fèi)用管理的現(xiàn)狀

根據(jù)住建部頒布的《建筑安裝工程費(fèi)用項(xiàng)目組成》規(guī)定，我國項(xiàng)目的建筑安裝工程費(fèi)按照工程造價(jià)形成可劃分為分部分項(xiàng)工程費(fèi)、措施項(xiàng)目費(fèi)、其他項(xiàng)目費(fèi)、規(guī)費(fèi)及稅金五部分。其中，前三項(xiàng)費(fèi)用都是由人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)具使用費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)和利潤構(gòu)成。

對于絕大部分工程項(xiàng)目而言，項(xiàng)目造價(jià)成本的管理流程基本可以分為：成本預(yù)計(jì)、成本計(jì)劃、成本控制、成本核算、成本分析和成本考核六部分。造價(jià)管理流程本就頗為繁瑣復(fù)雜，而大部分管理工作都是由excel 表格統(tǒng)計(jì)儲存龐大的數(shù)據(jù)，手動輸入任務(wù)量巨大，經(jīng)常出現(xiàn)人為錯誤。加之，利用表格來分析項(xiàng)目成本是否超支或是節(jié)約不直觀，更增加了造價(jià)管理工作的難度。因而建設(shè)工程的造價(jià)管理復(fù)雜，在項(xiàng)目實(shí)施過程中的各個階段都存在弊端。

1.1 直接費(fèi)統(tǒng)計(jì)繁瑣復(fù)雜

工程費(fèi)用都是由工程量和價(jià)格兩部分組成，工程量的計(jì)算統(tǒng)計(jì)工作是一項(xiàng)基礎(chǔ)且重復(fù)性的任務(wù)，也是造價(jià)管理工作的根本，工程量的準(zhǔn)確性直接影響工程費(fèi)用，影響消耗的人工、材料、機(jī)械數(shù)量，連帶影響著資源配置的計(jì)劃。目前大部分工程的工程量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)都是通過軟件將二維圖紙轉(zhuǎn)化成三維模型，相對于原始的圖紙手算提高了準(zhǔn)確率，但也增加了建模時間。

1.2 措施費(fèi)報(bào)價(jià)無針對性

措施項(xiàng)目費(fèi)是指完成建設(shè)工程施工，發(fā)生于該工程施工前和施工過程中的技術(shù)、生活、安全和環(huán)境保護(hù)等方面的費(fèi)用，作為建筑安裝工程費(fèi)的組成部分，編制依據(jù)是施工現(xiàn)場情況、地勘水文資料、工程特點(diǎn)及施工方案等。根據(jù)它的定義可以看出，措施項(xiàng)目費(fèi)的組成不像分部分項(xiàng)工程費(fèi)可以通過直觀的工程量統(tǒng)計(jì)計(jì)算，需要根據(jù)施工單位編制的施工方案及現(xiàn)場實(shí)際來估算措施費(fèi)用，這就與現(xiàn)場管理人員、造價(jià)人員的能力有著很大的關(guān)系。但目前施工方案的編制方法較為單一，在施工方案編制過程中大多是通過一個通用的版本稍加修改，經(jīng)常會出現(xiàn)施工方案與現(xiàn)場實(shí)際發(fā)生沖突，或者存在諸多方面不協(xié)調(diào)的狀況。

顯然，這樣的施工方案估算出來的措施費(fèi)用不夠精準(zhǔn)，以施工方案里的現(xiàn)場平面布置圖為例，材料的存儲地點(diǎn)直接影響了材料費(fèi)用以及材料二次搬運(yùn)費(fèi)用，只有現(xiàn)場臨時設(shè)施的位置擺放合理才可保證材料運(yùn)輸?shù)缆吠〞?，工程按期完成，也進(jìn)一步減少了安全隱患，保證施工質(zhì)量。而目前施工方案中的二維現(xiàn)場平面布置圖無法直觀的判斷布置的合理性，更不能給出完善的優(yōu)化建議。

1.3 管理費(fèi)和利潤無數(shù)據(jù)可依

許多施工企業(yè)對自己的成本管理意識較為薄弱，只靠財(cái)務(wù)部門財(cái)務(wù)結(jié)算時才能知曉項(xiàng)目的利潤情況，而且沒有具體的人員根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際成本總結(jié)出各個成本細(xì)項(xiàng)的歷史數(shù)據(jù)、價(jià)格偏差原因、不同地域差異及合同缺陷等。每完成一個項(xiàng)目沒有積累任何經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一直處于被動的地位，非常不利于企業(yè)的長久發(fā)展，尤其一些常常被管理人員忽略的隱形成本，由于建設(shè)項(xiàng)目周期長的特性，也會是一筆很大的成本支出[1]。而企業(yè)的管理費(fèi)、利潤等等根據(jù)不同的項(xiàng)目類型合理報(bào)價(jià)都是需要?dú)v史數(shù)據(jù)的支撐，這樣才能提高企業(yè)競爭力。

2 BIM 技術(shù)的特性優(yōu)勢

2.1 可視化

BIM 技術(shù)的可視化特點(diǎn)打破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的模式，在建造前用三維模型將設(shè)計(jì)成果直觀地展現(xiàn)出來。BIM 技術(shù)通過服務(wù)器，各專業(yè)資源共享，高效快捷地進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。

基于BIM 技術(shù)可視化的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段利用軟件將設(shè)計(jì)方案通過構(gòu)件的形式建立起來，形成直觀立體的三維模型給各參與方可視化的觀感，并且可以賦予這些構(gòu)件各個實(shí)施階段所需信息，成為一個真正數(shù)字化的三維模型，當(dāng)然，這種新變革是需要在設(shè)計(jì)階段花費(fèi)更多的時間、人力和物力。

2.2 仿真性

基于BIM 的虛擬建造，是把實(shí)際的建造過程在計(jì)算機(jī)上的虛擬模仿現(xiàn)實(shí)，首先建立建筑模型，通過添加材質(zhì)、使用lumion、3DSMAX 等軟件對建筑模型構(gòu)件的外觀進(jìn)行渲染，再建立周圍場景及機(jī)械設(shè)備等三維模型，通過Navisworks 等軟件將模型整合，這樣利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就營造出一個虛擬建造環(huán)境。定義模型運(yùn)動的關(guān)系與順序，就模擬出項(xiàng)目的施工過程。

進(jìn)度、成本、質(zhì)量作為建設(shè)工程的三大主要管理目標(biāo)，本身就存在著相互制約的關(guān)系，在實(shí)施過程中很難做到事前、事中控制，即使是事后控制想要找到原因也是非常困難的。而BIM 技術(shù)的出現(xiàn)可以高效的解決在項(xiàng)目管理過程中出現(xiàn)的問題。將進(jìn)度、成本信息加入到三維模型中形成5D 模型，有效協(xié)調(diào)、組織施工現(xiàn)場管理，促進(jìn)管理目標(biāo)的完成甚至是超額完成。

2.3 信息完備性

在沒有數(shù)字化的建造時代，一個項(xiàng)目結(jié)束留下的基本是一摞摞紙質(zhì)的竣工資料以及電子表格，再遇到類似的項(xiàng)目查找數(shù)據(jù)也是無從下手，已完的項(xiàng)目像是一座信息孤島無法為企業(yè)積累經(jīng)驗(yàn)蓄力，更無法為企業(yè)提高自身的核心競爭價(jià)值。

BIM 模型本身就包含了完整的工程消耗量信息，利用數(shù)字化的核心特征之一將這些帶有信息的模型上傳到服務(wù)器中，系統(tǒng)自動處理整合信息，形成一個龐大的數(shù)據(jù)庫。企業(yè)可以通過調(diào)取已完項(xiàng)目的信息，為新建項(xiàng)目作一個成本目標(biāo)參考進(jìn)行成本控制，也可為制定企業(yè)定額積累真實(shí)的數(shù)據(jù)源，做出合理的成本控制。

3 BIM 技術(shù)下建安費(fèi)用精細(xì)化管理流程

3.1 直接費(fèi)的精準(zhǔn)計(jì)算

（1）管線碰撞

與傳統(tǒng)的CAD 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相較，利用BIM技術(shù)可視化的特性進(jìn)行三維模型的建立可以在設(shè)計(jì)階段解決管線碰撞，并進(jìn)行合理的空間排布，也能檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否合理，在施工之前修改完善設(shè)計(jì)方案，達(dá)到最優(yōu)。管線排布對于成本可以說是做到了事前控制，避免了在施工階段遇到管線打架返工而增加人工和材料浪費(fèi)的問題。管線排布的BIM 三維模型如圖1所示。

圖1 管線排布的BIM 三維模型

（2）三維算量

單純的設(shè)計(jì)模型與實(shí)際工程造價(jià)所需模型存在一些差距，因此需要造價(jià)人員基于模型的基礎(chǔ)上增加工程量計(jì)算和工程計(jì)劃需要的專門信息，最終形成算量模型，尤其是組價(jià)時所需的項(xiàng)目特征。例如圖2 所示的機(jī)電模型不同的通風(fēng)系統(tǒng)中鍍鋅鐵皮的規(guī)范要求厚度也不盡相同，排煙系統(tǒng)的風(fēng)管較其他系統(tǒng)的風(fēng)管厚度要厚，需要將風(fēng)管厚度記錄在構(gòu)件當(dāng)中，以此來滿足算量計(jì)價(jià)的要求。但在設(shè)計(jì)階段大多數(shù)沒有在模型構(gòu)件的信息處標(biāo)注，需要造價(jià)人員對模型進(jìn)行一些的深化形成造價(jià)模型。然后利用基于revit 的算量軟件對構(gòu)件進(jìn)行映射識別，在有算量規(guī)則的前提下對模型的工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將原本費(fèi)時且易出現(xiàn)錯誤的算量工作簡易化，縮短了工作時間又提高了工程量計(jì)算的精確度，為后續(xù)人材機(jī)的消耗量計(jì)算以及采購的計(jì)劃等工作打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 機(jī)電整體的BIM 三維模型

3.2 施工方案優(yōu)化后的措施費(fèi)用

一般措施項(xiàng)目費(fèi)主要包括安全文明施工費(fèi)、二次搬運(yùn)費(fèi)、腳手架搭拆費(fèi)、冬雨季施工增加費(fèi)等等，這其中大部分費(fèi)用與施工方案中的施工工藝和施工現(xiàn)場平面布置有關(guān)。措施項(xiàng)目費(fèi)本就不好估算，與企業(yè)的管理能力和施工現(xiàn)場的復(fù)雜程度等有關(guān)，加之編制施工方案的合理性無從考量，只能在施工過程中慢慢優(yōu)化改進(jìn)，這無形中增加了項(xiàng)目的措施費(fèi)用。以措施費(fèi)中的二次搬運(yùn)費(fèi)為例，在符合安全要求的條件下，為了縮短運(yùn)輸距離，施工現(xiàn)場攪拌站、倉庫、加工廠和作業(yè)棚等布置盡量靠近施工區(qū)域，在垂直運(yùn)輸設(shè)備覆蓋的范圍內(nèi)布置臨時材料堆放點(diǎn)，減少二次搬運(yùn)量[2]?；贐IM 技術(shù)可視化及仿真的特性，將施工方案中的現(xiàn)場布置平面圖繪制成三維場地模型，如圖3 所示，可以直觀看出現(xiàn)場布置存在的問題，如現(xiàn)場機(jī)械吊裝的空間距離是否滿足安全要求。其次，測算材料儲存點(diǎn)距離施工部位的距離，是否存在更短距離且合適的位置，優(yōu)化施工方案，這是原來傳統(tǒng)的紙面方案所無法帶來的量化依據(jù)。

圖3 施工場地模型

3.3 基于BIM5D 的動態(tài)管理

（1）實(shí)時數(shù)據(jù)對比

利用BIM 技術(shù)在編制資金使用計(jì)劃上也有很大的優(yōu)勢，BIM5D 信息模型整合了時間維度與造價(jià)信息，形成以時間軸為橫坐標(biāo)的資金曲線。BIM5D 的模擬建造過程如圖4 所示。

圖4 BIM5D 的模擬資金曲線

BIM5D 軟件通過模擬建造過程可以看出各個時間節(jié)點(diǎn)的資金投入總額及費(fèi)用構(gòu)成部分所投入的比例，決策者也可以及時作出資金的合理安排。資金使用作為成本造價(jià)控制的手段，在工程施工階段定期進(jìn)行合同收入、預(yù)算成本、實(shí)際成本的三算對比分析，發(fā)現(xiàn)偏差后及時調(diào)整[3]。

（2）完善企業(yè)定額

BIM 對于企業(yè)定額庫的建設(shè)完善有巨大貢獻(xiàn)：首先 BIM 模型中導(dǎo)入了企業(yè)歷史工程各項(xiàng)目的工程消耗量指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于此，可以準(zhǔn)確、迅速地建立企業(yè)定額數(shù)據(jù)庫；其次， BIM自身特性使得數(shù)據(jù)的更誤以及更新快捷準(zhǔn)確，便于企業(yè)定額庫實(shí)時監(jiān)測維護(hù)[4]。

4 結(jié)語

本文以建筑安裝工程費(fèi)的幾個組成部分為切入點(diǎn)，分析當(dāng)前造價(jià)管理粗獷的現(xiàn)狀及原因：直接費(fèi)反復(fù)人為計(jì)算易出錯誤且工作效率低，管線碰撞導(dǎo)致現(xiàn)場返工造成直接費(fèi)增加；施工方案不切合現(xiàn)場實(shí)際，沒有進(jìn)行優(yōu)化解決使得在施工過程中措施費(fèi)用本就報(bào)價(jià)依據(jù)不準(zhǔn)確，加之現(xiàn)場管理不當(dāng)措施費(fèi)用嚴(yán)重浪費(fèi)；積累歷史項(xiàng)目數(shù)據(jù)工作繁瑣，大部分企業(yè)并沒有形成自己的企業(yè)定額，難以提升自身競爭價(jià)值。

通過BIM 技術(shù)可視化、仿真等特性優(yōu)勢來解決上面闡述的工程項(xiàng)目建安費(fèi)用管理不精細(xì)的問題，梳理了利用BIM 技術(shù)進(jìn)行造價(jià)管理的流程：在設(shè)計(jì)階段可以進(jìn)行管線綜合來進(jìn)行合理的管線排布，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，基于BIM 技術(shù)的三維算量提高這項(xiàng)基礎(chǔ)工作的效率和準(zhǔn)確性，進(jìn)而避免返工；可視化的場地模型直觀優(yōu)化施工方案，保證措施費(fèi)用計(jì)算的合理，使得施工順利有序進(jìn)行，對于工期也起到了正向作用；最后在三維模型的基礎(chǔ)上加入進(jìn)度、成本信息后成為5D 模型，在成本方面可以分析預(yù)判進(jìn)度計(jì)劃編制的合理性，為企業(yè)積累數(shù)據(jù)增產(chǎn)創(chuàng)收。