BIM 技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段成本控制中的應(yīng)用

吳力，胡立群，唐克靜

(湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 十堰 442300)

1 BIM 技術(shù)的概念和特性

1.1 BIM 技術(shù)的概念

經(jīng)過(guò)10 年左右的發(fā)展，BIM 技術(shù)在中國(guó)建設(shè)領(lǐng)域逐步推廣普及。這項(xiàng)技術(shù)貫穿于項(xiàng)目建設(shè)的整個(gè)過(guò)程，不僅可以在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有效的參數(shù)化建模，而且可以將模型信息在項(xiàng)目建設(shè)的后續(xù)階段進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)模型信息的集成和共享。

1.2 BIM 技術(shù)的特性

在項(xiàng)目建設(shè)之初，BIM 技術(shù)可以建立形象直觀且信息完整的仿真建筑模型，有效地對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行模擬，生成各項(xiàng)分析報(bào)告，供項(xiàng)目管理者進(jìn)行決策和交流。施工階段，設(shè)計(jì)者利用BIM 技術(shù)將深化后的模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S圖紙進(jìn)行導(dǎo)出，以指導(dǎo)施工，施工單位可以利用設(shè)計(jì)階段的建筑模型，進(jìn)行場(chǎng)地布置和施工進(jìn)度模擬等，以提高管理效率，確保項(xiàng)目安全。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段成本控制中存在的問(wèn)題

2.1 成本控制影響因素多

建設(shè)項(xiàng)目的成本控制至少要經(jīng)過(guò)概算、預(yù)算、結(jié)算等階段。每個(gè)階段造價(jià)依據(jù)均不相同，不僅僅是依據(jù)項(xiàng)目本身所產(chǎn)生的費(fèi)用，而且需要考慮其他各項(xiàng)費(fèi)用，這對(duì)造價(jià)人員的專業(yè)能力和對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用能力要求較高。

2.2 數(shù)據(jù)傳遞不夠暢通

建設(shè)項(xiàng)目中相當(dāng)數(shù)量的風(fēng)險(xiǎn)是由于信息溝通不及時(shí)、不暢通、不對(duì)等導(dǎo)致的。項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)部門(mén)缺少信息交流平臺(tái)，或是各平臺(tái)之間不能有效對(duì)接，造成設(shè)計(jì)變更、實(shí)際施工之間的數(shù)據(jù)無(wú)法在整個(gè)建設(shè)團(tuán)隊(duì)之間實(shí)現(xiàn)有效傳遞和實(shí)時(shí)共享，造成浪費(fèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和成本控制。

2.3 設(shè)計(jì)和造價(jià)功能不能完全對(duì)接

在BIM 技術(shù)推廣之前，我國(guó)大部分建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“電算”：即造價(jià)人員依據(jù)已有項(xiàng)目圖紙，運(yùn)用算量軟件進(jìn)行建立工程量模型，再將工程量模型導(dǎo)入計(jì)價(jià)軟件進(jìn)行計(jì)價(jià)、調(diào)差、取費(fèi)，形成預(yù)算書(shū)。BIM 技術(shù)的推廣，對(duì)于成本控制而言，最大的變革就是設(shè)計(jì)人員建立的模型，本身就帶有工程量信息，即參數(shù)化建模，如果這個(gè)模型能夠直接被造價(jià)人員獲取和使用，將大大節(jié)省造價(jià)人員的時(shí)間和精力。但是，這是理想狀態(tài)。目前，所開(kāi)發(fā)的BIM 設(shè)計(jì)軟件，重點(diǎn)仍然是便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行項(xiàng)目創(chuàng)作和圖紙生成，BIM 設(shè)計(jì)軟件與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有造價(jià)軟件的對(duì)接仍然存在斷層。也存在設(shè)計(jì)人員建立的信息完整的模型，由于造價(jià)人員對(duì)新技術(shù)的不適應(yīng)、不熟練，導(dǎo)致技術(shù)的更新難以達(dá)到成本控制的初衷。

3 應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段成本控制的優(yōu)勢(shì)

3.1 便于方案優(yōu)化，提高工程質(zhì)量

在應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初，建設(shè)項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師再給各專業(yè)工程師分配任務(wù)的同時(shí)，也會(huì)提供統(tǒng)一的項(xiàng)目樣板，以便各專業(yè)工程師在同一項(xiàng)目樣板中進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的各個(gè)專業(yè)模型有效的集成整合。通過(guò)碰撞檢測(cè)，使大部分沖突在設(shè)計(jì)階段得到化解，提高工程質(zhì)量，減少返工，降低成本。

3.2 實(shí)現(xiàn)快速算量，提升計(jì)量精度

在傳統(tǒng)的計(jì)量計(jì)價(jià)過(guò)程中，造價(jià)人員需要閱讀相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙，找到圖紙中各材料的屬性，結(jié)合計(jì)算規(guī)則，手動(dòng)建模算量。BIM 技術(shù)的參數(shù)化建模，使各構(gòu)件在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，完成屬性與構(gòu)件的匹配，甚至部分BIM 算量軟件內(nèi)置了計(jì)算規(guī)則，不僅使計(jì)算更快捷，而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度也得到大幅提升。

3.3 便于精準(zhǔn)結(jié)算，減少項(xiàng)目成本

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的成本控制，是建設(shè)項(xiàng)目合同實(shí)施階段成本控制的重要環(huán)節(jié)。重視項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段BIM 技術(shù)的應(yīng)用是前提，利用BIM 技術(shù)建立參數(shù)完整正確的模型是保障。實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的完全應(yīng)用，為后期支付進(jìn)度款，進(jìn)行項(xiàng)目結(jié)算提供了依據(jù)和助力，使各參與方利潤(rùn)更透明，減少了項(xiàng)目建設(shè)成本。

4 BIM 技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段成本控制中的應(yīng)用

4.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)前

項(xiàng)目設(shè)計(jì)前的環(huán)節(jié)主要是指項(xiàng)目決策階段。BIM 項(xiàng)目模型庫(kù)為決策提供直觀具體的依據(jù)，增強(qiáng)決策的科學(xué)性，為建設(shè)單位提供成熟的建設(shè)計(jì)劃和部署方案。此外，BIM 模型庫(kù)也為投資估算和概算提供依據(jù)，為項(xiàng)目的全方位評(píng)估創(chuàng)造條件。眾所周知，項(xiàng)目決策是影響造價(jià)的首要因素，這促使項(xiàng)目建設(shè)企業(yè)要積極主動(dòng)地應(yīng)用BIM 技術(shù)，建立科學(xué)有效的BIM 模型庫(kù)。

4.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段

由于建筑行業(yè)企業(yè)和技術(shù)人員對(duì)BIM 技術(shù)的掌握和推廣程度各不相同，導(dǎo)致BIM 技術(shù)在進(jìn)入項(xiàng)目建設(shè)階段時(shí)間也不同。這使得BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用有分為“反向設(shè)計(jì)”和“正向設(shè)計(jì)”兩種。

（1）反向設(shè)計(jì)。反向設(shè)計(jì)就是建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域所稱的“翻?！?，即先利用傳統(tǒng)CAD 相關(guān)軟件，將施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成，再在已完成的施工圖紙基礎(chǔ)上，利用BIM 設(shè)計(jì)軟件，建立模型，實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化。究其原因，是因?yàn)楹芏嘣O(shè)計(jì)人員對(duì)BIM 技術(shù)的掌握不夠熟練，BIM 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有形成，而政策和公司要求建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)用BIM 技術(shù)，只能先利用已掌握的技術(shù)完成施工圖紙，再鉆研BIM 技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用。這是BIM 初學(xué)者的必經(jīng)之路。但是，這種設(shè)計(jì)思路和方法，極易造成BIM 技術(shù)與實(shí)際項(xiàng)目脫節(jié)，指導(dǎo)施工和造價(jià)的圖紙，依然是傳統(tǒng)的二維圖紙，BIM 技術(shù)并沒(méi)有真正的應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目，只是用于達(dá)到學(xué)習(xí)和響應(yīng)國(guó)家政策的目的。沒(méi)有實(shí)踐的BIM 技術(shù)，所發(fā)揮的功能是有限的，對(duì)技術(shù)人員在BIM 應(yīng)用方面的提升也是有限的，沒(méi)有達(dá)到BIM 技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用的目的。因此，在跨越BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用的初級(jí)階段之后，BIM 技術(shù)應(yīng)該進(jìn)入“正向設(shè)計(jì)”的新的階段。

（2）正向設(shè)計(jì)。借助BIM 技術(shù)，從BIM 軟件的三維坐標(biāo)開(kāi)始，展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)圖形，設(shè)計(jì)的第一步開(kāi)始，就開(kāi)始落實(shí)BIM 技術(shù)的三維可視化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的開(kāi)始和中途，都不需要借助CAD 圖紙，最終的設(shè)計(jì)成果直接從BIM 設(shè)計(jì)軟件（如Revit）中導(dǎo)出并交付使用。正向設(shè)計(jì)的三維模型，內(nèi)置的構(gòu)件信息，可以被其他專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)人員讀取，便于交流和協(xié)同設(shè)計(jì)；也可以流向施工單位，便于施工單位進(jìn)行施工前期準(zhǔn)備和施工進(jìn)度模擬；也可以流轉(zhuǎn)給造價(jià)人員，便于統(tǒng)計(jì)工程量，進(jìn)行預(yù)決算和竣工結(jié)算。實(shí)踐表明，運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行正向設(shè)計(jì)，同一項(xiàng)目設(shè)計(jì)耗時(shí)要比只采用CAD 進(jìn)行二維設(shè)計(jì)多一倍，這無(wú)疑會(huì)增加設(shè)計(jì)成本。實(shí)現(xiàn)BIM 正向設(shè)計(jì)，最大的受益方不僅僅是設(shè)計(jì)階段，而付出最多的是設(shè)計(jì)階段。因此，要想激發(fā)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行BIM 正向設(shè)計(jì)的動(dòng)力，項(xiàng)目各參與方都要在利潤(rùn)分配上認(rèn)可并支持設(shè)計(jì)人員的工作。

BIM 技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，對(duì)于各專業(yè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，關(guān)注的重點(diǎn)和面臨的問(wèn)題也各不相同。

對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)，BIM 的信息化和構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化是重點(diǎn)。如果是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，混凝土、鋼筋、縱筋和箍筋用量、錨固方法、剛勁排布方式、保護(hù)層厚度等底層參數(shù)繁多，BIM技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的便利性就大打折扣。標(biāo)準(zhǔn)化就是將許多個(gè)零散的數(shù)據(jù)分類打包，如果裝配式技術(shù)得以推廣并大范圍應(yīng)用，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化促使結(jié)構(gòu)工程師只需要關(guān)注剛度、截面承載力、延性、構(gòu)件連接等上層參數(shù)，并且構(gòu)件的幾何尺寸可以根據(jù)構(gòu)件的剛度直接確定，不需要考慮承載力和延性。這就大大減少了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的工作量。

對(duì)于設(shè)備工程師來(lái)說(shuō)，雖然現(xiàn)有BIM 設(shè)計(jì)軟件在建模方面，相比CAD 有明星優(yōu)勢(shì)，但是，很多專業(yè)并不適用，水電方面是明顯的短板，沒(méi)有完備的族、標(biāo)注方式復(fù)雜、聯(lián)動(dòng)性差、出圖方式不完善等都決定了，BIM 正向設(shè)計(jì)在設(shè)備專業(yè)是很難大規(guī)模實(shí)現(xiàn)的，幾十萬(wàn)平方的項(xiàng)目尤其如此，地下室用正向設(shè)計(jì)的方法出圖，點(diǎn)位太多，BIM 設(shè)計(jì)軟件完全達(dá)不到導(dǎo)線橋架的出圖表達(dá)要求，需要畫(huà)一步調(diào)整一步，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

4.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)后

項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段完成施工圖成果交付后，設(shè)計(jì)任務(wù)并沒(méi)有完結(jié)。項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)改動(dòng)、工程招投標(biāo)階段的技術(shù)規(guī)格，施工單位不按圖施工，以修改設(shè)計(jì)的方式減少成本，以及其他變更，都可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段的延續(xù)。利用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)的參數(shù)化模型，在處理變更時(shí)優(yōu)勢(shì)也很明顯。BIM 技術(shù)的協(xié)同和聯(lián)動(dòng)，會(huì)讓各參與方及時(shí)獲取變更信息，縮短時(shí)間，提高交流效率，節(jié)約成本。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)經(jīng)過(guò)近10 年的發(fā)展，逐步趨向成熟。運(yùn)用BIM技術(shù)建立的參數(shù)化模型，對(duì)整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目而言，提高了管理和工程質(zhì)量，起到了降本增效的效果。然而，對(duì)于項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，雖然在一定程度上促進(jìn)了項(xiàng)目的優(yōu)化和溝通的有效性，但是，對(duì)于設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)師的時(shí)間、精力投入倍增，設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)硬件和軟件的投入也大大增加。這要求建筑行業(yè)在注重BIM 技術(shù)推廣的同時(shí)，也要在管理和分配上進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的改革。