BIM技術(shù)在建筑外墻工程成本管理中的應(yīng)用分析

牟香蘭 李清華 蘆志遠(yuǎn)

傳統(tǒng)的成本管理模式下，一般由項(xiàng)目工程師根據(jù)實(shí)際情況制定項(xiàng)目施工圖預(yù)算，以便控制生產(chǎn)要素的消耗量。施工現(xiàn)場的復(fù)雜性難免會產(chǎn)生以下成本管理問題：一是施工圖預(yù)算編制受圖紙設(shè)計深度、丈量尺度、經(jīng)驗(yàn)方法以及人為主觀性等影響導(dǎo)致工程量統(tǒng)計偏差較大。二是成本管理局限于控制而不注重開辟新的盈利點(diǎn)。三是施工進(jìn)度與資源匹配的時效性低，導(dǎo)致施工過程中無法做出預(yù)判。四是現(xiàn)場管理松散、安全質(zhì)量管理失控、安全事故以及拆改返工等成本管理風(fēng)險項(xiàng)多。五是現(xiàn)場管理主觀性強(qiáng)，與公司各業(yè)務(wù)條線溝通效率低下，企業(yè)經(jīng)營者無法掌控工程現(xiàn)場情況。

1 工程成本管控的要點(diǎn)

工程成本管理的重點(diǎn)主要在投標(biāo)階段與施工階段。投標(biāo)階段應(yīng)根據(jù)招標(biāo)圖紙自行核算工程量，以確保工程成本的準(zhǔn)確性，最大程度提升中標(biāo)率及避免標(biāo)前虧損。施工準(zhǔn)備階段要編制成本控制計劃，施工階段主要從施工方案、資源投入、加強(qiáng)培訓(xùn)和技術(shù)交底、工程質(zhì)量安全、工程簽證、相關(guān)索賠、提高管理效率等方面落實(shí)成本計劃、核算成本、成本差異分析以及制定糾偏措施。

施工企業(yè)成本管控的思路是開源節(jié)流。開源是改變發(fā)展方向，主動優(yōu)化施工方案以尋求新的盈利模式；節(jié)流則是控制材料浪費(fèi)、勞動力資源投入等。面臨復(fù)雜多變的工程現(xiàn)場，依賴傳統(tǒng)主觀的管理模式已無法滿足工程成本精細(xì)化管控的需求，必須建立客觀時效的工程績效體系方可實(shí)現(xiàn)成本目標(biāo)。因此，建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)開源節(jié)流的必經(jīng)之路，而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)則成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能的必然選擇。

2 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢

BIM 技術(shù)是建筑的三維表達(dá)，核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)為這個模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫。

BIM 技術(shù)的特性是具有可視化、協(xié)調(diào)性、仿真性、優(yōu)化性、可出圖性和信息完備性。BIM 模型不僅包含了二維圖紙中所有的位置、長度等信息，還包含了二維圖紙中沒有的材料等信息。利用BIM 技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支撐，通過計算機(jī)識別模型中的不同構(gòu)件及幾何與物理信息（時間維度、空間維度等），對各種構(gòu)件的數(shù)量進(jìn)行匯總統(tǒng)計。這種基于BIM 技術(shù)的算量方法大幅度簡化了算量工作，減少了人為因素造成的計算錯誤，節(jié)省了大量的人力和時間。研究表明，工程量計算時間在整個造價計算過程占到了50%～80%，而運(yùn)用BIM 算量節(jié)省近90%的時間，誤差也控制在1%內(nèi)。

使用BIM 模型可以完整表達(dá)擬建建筑的各類信息。通過一套完整的BIM 模型可構(gòu)建出項(xiàng)目施工的各個細(xì)節(jié)，不僅包括傳統(tǒng)CAD 圖紙表達(dá)的平面、剖面、立面和節(jié)點(diǎn)等，還可表達(dá)出建筑平面、剖面以及三維等任意角度的細(xì)節(jié)視圖，大大提高溝通效率。同時，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯、漏、碰、缺，能夠極大地減少碰撞帶來的返工，提高施工效率。

當(dāng)前技術(shù)條件下，以BIM 為核心的平臺、插件及軟件等已在工程的各項(xiàng)工作中得到應(yīng)用。BIM 協(xié)同管理平臺以BIM為核心實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程的集成辦公；BIM 5D 實(shí)現(xiàn)建筑工程進(jìn)度、資源投入模擬，可以提前準(zhǔn)備建設(shè)資源，保證工程順利實(shí)施。各類插件的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑工程的安全、質(zhì)量管理，同時在方案模擬、商務(wù)管理以及資料存檔方面也發(fā)揮了十分重要的作用，極大減少了工程建設(shè)管理過程中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯誤、資料丟失和信息重復(fù)等問題[1]。

3 BIM 技術(shù)賦能成本管理的必要性

3.1 全國統(tǒng)一大市場的驅(qū)動

隨著中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的意見》，從強(qiáng)化市場基礎(chǔ)制度、推進(jìn)市場連通以及打造統(tǒng)一的要素市場等多方面要求加快建設(shè)高效規(guī)范、公平競爭、充分開放的全國統(tǒng)一大市場，提高企業(yè)自身的管理能力和盈利水平，從而讓企業(yè)更加注重服務(wù)、提供高質(zhì)量產(chǎn)品。

要素市場原材料價格的上漲、勞動力資源的匱乏已嚴(yán)重擠壓建筑行業(yè)利潤，成為企業(yè)營業(yè)收入增長、規(guī)模擴(kuò)張的障礙。唯有轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，方能在統(tǒng)一大市場的浪潮中站穩(wěn)腳跟。

通過BIM 技術(shù)研發(fā)外墻材料實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，有利于加快建筑的工業(yè)化進(jìn)程，在工廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)以降低成本、減少現(xiàn)場施工工序，并縮短施工周期，降低質(zhì)量通病及現(xiàn)場勞動力投入，不僅提高了企業(yè)的核心競爭力，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)發(fā)展的開源，還解決了傳統(tǒng)建筑業(yè)勞動力緊缺的痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用工成本節(jié)流。

未來的建筑行業(yè)趨勢是“數(shù)字建筑+智能建造”。數(shù)字建筑是建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心引擎，數(shù)字化是基礎(chǔ)，在線化是關(guān)鍵，智能化是目標(biāo)。只有通過軟件和數(shù)據(jù)打造數(shù)字化的生產(chǎn)線，才能把建筑行業(yè)提升到現(xiàn)代工業(yè)級精細(xì)化水平，而BIM在其中發(fā)揮著重要的紐帶作用[2]。

3.2 管理提效需要場地數(shù)字化

傳統(tǒng)建筑業(yè)材料和人工成本愈發(fā)透明，工程成本控制的重點(diǎn)在于管理，而管理的關(guān)鍵要素是人。因人員流動、企業(yè)文化、文化程度以及經(jīng)歷不同導(dǎo)致管理方面存在諸多痛點(diǎn)。要使管理團(tuán)隊(duì)快速磨合、高效投入生產(chǎn)，就必須規(guī)范制度標(biāo)準(zhǔn)體系，考核工程績效。企業(yè)績效管理已成為標(biāo)配，如今績效的概念已應(yīng)用在工程項(xiàng)目管理中，但量化考核目標(biāo)是項(xiàng)目績效管理的難點(diǎn)。

面對復(fù)雜多變的現(xiàn)場環(huán)境，進(jìn)度與資源匹配的時效數(shù)據(jù)是管理者控制成本、進(jìn)行糾偏的重要依據(jù)。在傳統(tǒng)的進(jìn)度與資源匹配方面，主要依賴項(xiàng)目經(jīng)理統(tǒng)籌，存在信息不對稱、更新不及時、主觀依賴以及不透明等問題，造成資源與進(jìn)度不匹配，如倉儲占用、資金占用、工效低等，直接影響企業(yè)盈利。

如何讓工程績效落地、有效反饋進(jìn)度與資源的匹配是管理成本能否降低的關(guān)鍵。制度的執(zhí)行要靠信息化手段去落實(shí)，進(jìn)度與資源匹配的可視化、時效性要求對場地進(jìn)行數(shù)字化賦能。BIM 技術(shù)具備參數(shù)化、可視化、仿真性等優(yōu)點(diǎn)，建立基于BIM 的協(xié)同管理平臺不僅可實(shí)現(xiàn)工地?zé)o紙化辦公，還可實(shí)現(xiàn)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的智慧物聯(lián)，為管理決策提效[3]。

4 BIM 技術(shù)在成本管理之中的應(yīng)用

4.1 投標(biāo)成本核算

企業(yè)經(jīng)營的目標(biāo)是盈利，隨著內(nèi)循環(huán)的到來，建筑業(yè)競爭日益加劇。在多數(shù)項(xiàng)目評審為低價中標(biāo)的情況下，如何快速準(zhǔn)確地核算成本以提高中標(biāo)概率，并在中標(biāo)后最大程度獲取盈利是投標(biāo)階段考慮的關(guān)鍵。投標(biāo)階段往往時間緊任務(wù)重，難以做到精細(xì)化，因此傳統(tǒng)的管理模式通常是邊施工邊發(fā)現(xiàn)問題。這樣就給后期施工帶來一系列不可避免的商務(wù)爭議，尤其是合同清單漏項(xiàng)、特征描述不符的問題，造成施工成本難以收回，甚至虧損的局面。

利用BIM 5D 平臺中數(shù)據(jù)的多維度整理和統(tǒng)計功能，投標(biāo)階段用發(fā)包人提供的招標(biāo)文件進(jìn)行粗略建模，導(dǎo)出工程量清單與招標(biāo)清單進(jìn)行對比，并整理工程量清單，篩選不合理清單項(xiàng)，查找清單漏項(xiàng)，對問題清單項(xiàng)進(jìn)行答疑澄清，以確保工程成本的準(zhǔn)確性[4]。

建立企業(yè)自有的BIM 5D 平臺，利用BIM 參數(shù)化特征，將已有的項(xiàng)目相關(guān)特征項(xiàng)與對應(yīng)的成本數(shù)據(jù)進(jìn)行整理形成大數(shù)據(jù)，為投標(biāo)階段的成本核算做出更精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

4.2 外墻材料產(chǎn)業(yè)化

傳統(tǒng)的建筑外墻工程由土建結(jié)構(gòu)墻體、保溫、砂漿和面層等多道工序組成，高端項(xiàng)目的外墻為石材或鋁板，甚至涉及動火作業(yè)，成本風(fēng)險較大。住宅項(xiàng)目的開發(fā)商追求高周轉(zhuǎn)，要求外墻工程施工快、效果好，這必將推動外墻材料產(chǎn)業(yè)化。

建筑工業(yè)化是建筑工程發(fā)展的必然趨勢，“雙碳”目標(biāo)必將加快建筑產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在工業(yè)化浪潮下，盡快完成企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能為企業(yè)盈利帶來下一個風(fēng)口。工業(yè)化的前提是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，利用BIM 技術(shù)將外墻體系按構(gòu)件為單位進(jìn)行模塊化處理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、一體化[5]。對于復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行模擬，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）進(jìn)行交底，控制現(xiàn)場裝配質(zhì)量。

4.3 資源組織與進(jìn)度的匹配

通過BIM 5D 應(yīng)用將模型與時間、資源等建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)條件結(jié)合起來，進(jìn)行建筑施工方案模擬，對工程項(xiàng)目成本做出精準(zhǔn)預(yù)測。建立精確的BIM 模型，利用BIM 明細(xì)表或BIM 計量工具精細(xì)列舉每個構(gòu)件的用量、位置和參數(shù)信息，能夠大大提高精確性，從源頭控制材料的浪費(fèi)問題。同時，利用BIM 算量準(zhǔn)確預(yù)測項(xiàng)目經(jīng)營效益、管理效益，結(jié)合進(jìn)度規(guī)劃，模擬預(yù)測不同時間段的資金和資源需求情況能夠很好地結(jié)合施工程序及工程進(jìn)度周密安排材料采購計劃這樣不僅能夠保證工期與施工的連續(xù)性，而且能利用好活動資金、降低庫存、減少材料的二次搬運(yùn)。材料員根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度能方便地提取施工各階段的材料用量，在下達(dá)施工任務(wù)書中附上完成該項(xiàng)施工任務(wù)的限額領(lǐng)料單，作為發(fā)料部門的控制依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各班組限額發(fā)料，防止錯發(fā)、多發(fā)、漏發(fā)等無計劃用料，從源頭上做到材料“有的放矢”，減少施工班組的使用浪費(fèi)。

4.4 工程質(zhì)量精細(xì)化管理

在現(xiàn)場質(zhì)量管理中，因平面圖紙表達(dá)不直觀造成施工緩慢，因圖紙的錯、漏、碰、缺造成拆改返工等都間接影響工程成本。利用BIM 技術(shù)的可視性進(jìn)行專業(yè)技術(shù)交底，結(jié)合VR 設(shè)備進(jìn)行工序模擬，讓施工人員充分了解每一道工序的具體要求，確保品質(zhì)控制，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量控制的良好應(yīng)用，做到一次成優(yōu)；利用BIM模型的協(xié)調(diào)性，根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)降低專業(yè)間的錯、漏、碰、缺，減少返工拆改，杜絕資源浪費(fèi)。深化后的模型通過專業(yè)軟件進(jìn)行渲染，出具效果圖供建設(shè)單位挑選，確定施工樣板的最優(yōu)方案，減少因前期評估不足造成的多次整改。

4.5 商務(wù)管理

商務(wù)管理是成本控制的關(guān)鍵，對于大型綜合體項(xiàng)目或者單體較多的項(xiàng)目，一旦工程變更與簽證過程中的工程量核對不及時，則會產(chǎn)生成本控制風(fēng)險。在投標(biāo)階段的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行深化或者使用施工下料精準(zhǔn)的模型，均可快速提取變更前后的工程量差異，與建設(shè)單位進(jìn)行及時有效的溝通確認(rèn)，從而控制成本風(fēng)險。

將合同預(yù)算和成本預(yù)算文件導(dǎo)入BIM 5D 平臺，進(jìn)行清單匹配和關(guān)聯(lián)，通過合約視圖查看選定范圍內(nèi)合同預(yù)算和成本預(yù)算對比的工程量、單價及總價。實(shí)時錄入項(xiàng)目實(shí)際成本，形成合同收入、預(yù)算成本和實(shí)際成本的對比，以清單、資源等不同維度得出盈虧和節(jié)超值，定期進(jìn)行損益分析。通過軟件記錄完成情況、現(xiàn)場簽證情況，可以快速統(tǒng)計已完成部分的清單工程量，完成向建設(shè)單位的進(jìn)度款申請及分包工程量的審核。

4.6 云協(xié)同管理平臺

4.6.1 信息管理應(yīng)用

搭建基于BIM 技術(shù)的云協(xié)同管理平臺用于工程管理，并與企業(yè)辦公自動化系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)賬號統(tǒng)一。協(xié)同管理平臺以項(xiàng)目為單位，根據(jù)工程項(xiàng)目管理需求實(shí)行權(quán)限管理，進(jìn)行項(xiàng)目數(shù)據(jù)自動整理儲存。功能模塊包括模型預(yù)覽、計劃管理、質(zhì)安管理、審批管理、資料歸檔以及項(xiàng)目看板等功能，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、成本管理、合同管理和信息管理。審批管理模塊提供了表單、流程自定義等定制化服務(wù)，為項(xiàng)目管理提效，實(shí)現(xiàn)無紙化辦公[6]。

4.6.2 進(jìn)度管理應(yīng)用

將項(xiàng)目的深化設(shè)計計劃、材料采購計劃以及施工計劃匯總導(dǎo)入?yún)f(xié)同管理平臺計劃管理模塊。各條線責(zé)任人根據(jù)線上計劃組織資源完成各個計劃節(jié)點(diǎn)后，通過平臺提交相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的證明資料進(jìn)行審批，實(shí)現(xiàn)績效考核。通過平臺統(tǒng)計及預(yù)警功能，每月通報計劃的執(zhí)行情況，并對即將啟動計劃進(jìn)行預(yù)警提醒。

4.6.3 質(zhì)安管理應(yīng)用

平臺具備大數(shù)據(jù)分析功能，輕量化模型可通過平臺數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)快速審圖與質(zhì)安點(diǎn)的自動標(biāo)注。質(zhì)量通病、安全隱患的排查通過協(xié)同平臺的質(zhì)安管理模塊進(jìn)行定期指派任務(wù)，責(zé)任工程師通過系統(tǒng)下派的工單，按時到指定部分進(jìn)行拍照上傳并回復(fù)，以確?，F(xiàn)場質(zhì)量安全可控。平臺看板提供各項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、安全以及成本等數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過大數(shù)據(jù)分析為企業(yè)經(jīng)營決策提供依據(jù)。

5 結(jié)語

作為建筑數(shù)字信息的承載者，BIM 技術(shù)通常用于深化設(shè)計與方案模擬。本文重點(diǎn)研究BIM 在成本管理方面的應(yīng)用，旨在引出BIM在企業(yè)經(jīng)營發(fā)展中的作用。全國統(tǒng)一大市場的推進(jìn)必將加速建筑業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，施工企業(yè)要轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，不僅要通過科技手段加強(qiáng)精細(xì)化管理，還要抓住建筑工業(yè)化風(fēng)口，挖掘BIM技術(shù)在成本管理中的應(yīng)用，加大新技術(shù)、新材料的研發(fā)力度，只有這樣才能使企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地，實(shí)現(xiàn)長效發(fā)展[7]。