BIM 技術(shù)在智慧建筑工程造價(jià)管理中的應(yīng)用

王曉云

（甘肅晉達(dá)建筑裝飾工程有限責(zé)任公司，甘肅 張掖 734000）

1 研究背景及意義

建設(shè)項(xiàng)目工程具有體量大、建設(shè)周期長(zhǎng)、工程成本投資高以及多種不確定性等特點(diǎn)，因此，其在施工時(shí)，對(duì)于全過(guò)程造價(jià)的管理和控制難度較大，并且各個(gè)參建單位或者企業(yè)之間的溝通及時(shí)性較低，信息的共享水平較差，導(dǎo)致工程建設(shè)成本不斷增加，三超問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。有效實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程的精細(xì)化管理和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目施工所需人力、物力和財(cái)力的合理調(diào)度和分配，以此降低建筑工程項(xiàng)目的總成本，同時(shí)提高工程的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低經(jīng)濟(jì)損失。因此，建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制對(duì)于工程的施工進(jìn)度、造價(jià)控制等均具有重要意義。

2 建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制

2.1 建筑項(xiàng)目工程概況

為了研究建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制方法，本文以地區(qū)的辦公建筑項(xiàng)目工程為例展開(kāi)相關(guān)研究和分析。該建筑樓層總數(shù)為7 層，整體結(jié)構(gòu)為地下2 層、地上5 層，地下為停車場(chǎng)和地下室，地上為辦公區(qū)域。建筑總高度為22 m，建筑總面積為9 420.5 m2，建筑的基底層面積為1 533.6 m2。該工程屬于框架式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建筑的整體均為2 級(jí)抗震結(jié)構(gòu)，該地區(qū)的年平均溫度為15 ℃左右。

2.2 基于BIM 的建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制方法

本文結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目工程的全過(guò)程造價(jià)控制需求，為實(shí)現(xiàn)工程整個(gè)生命周期中的造價(jià)全面管理，構(gòu)建基于建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制方法。方法的整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制方法框架

該方法利用BIM 在建設(shè)項(xiàng)目工程中能夠參與建筑整個(gè)生命周期的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，構(gòu)建建設(shè)項(xiàng)目工程的BIM；結(jié)合數(shù)字化技術(shù)[1]，為構(gòu)建的三維模型提供與實(shí)際工程吻合的數(shù)據(jù)信息，以此可極大程度提升建設(shè)項(xiàng)目工程的信息化水平，實(shí)現(xiàn)工程各個(gè)參與方之間的信息交換和共享。

2.3 建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制內(nèi)容

基于BIM 技術(shù)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制時(shí)，整個(gè)控制過(guò)程可分為5 個(gè)階段，第一個(gè)階段為投資決策階段，第二個(gè)階段為建筑造價(jià)成本階段，第三個(gè)階段為招投標(biāo)階段，第四個(gè)階段為施工階段，第五個(gè)階段為竣工結(jié)算階段。各個(gè)階段的詳情如下所述。

1）投資決策階段：該階段對(duì)于造價(jià)全過(guò)程的精細(xì)化管理和控制效果存在直接影響[2]，在該階段中，需要對(duì)建筑項(xiàng)目工程進(jìn)行BIM 數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果和財(cái)務(wù)分析工具進(jìn)行關(guān)聯(lián)后，進(jìn)行與財(cái)務(wù)相關(guān)的參數(shù)調(diào)整，以此保證投資決策方案的合理性以及投資效益的最大化。投資估算過(guò)程中，需利用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑項(xiàng)目工程的BIM，采用計(jì)價(jià)軟件對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行大致估算后，并保證估算結(jié)果的誤差在10%以內(nèi)，以此確定建設(shè)工程項(xiàng)目。

2）建筑造價(jià)成本階段：該階段是以構(gòu)建的建筑項(xiàng)目工程的BIM 為基礎(chǔ)，并且通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)該模型的參數(shù)和信息進(jìn)行調(diào)整[3]，以此保證模型結(jié)果與實(shí)際建筑信息的吻合，確保模型的計(jì)算精準(zhǔn)性。

在該階段中，建設(shè)方和設(shè)計(jì)方均可通過(guò)構(gòu)建的BIM 進(jìn)行信息的交互和共享，并且可通過(guò)該模型對(duì)工程項(xiàng)目的詳細(xì)情況進(jìn)行溝通、調(diào)整和優(yōu)化，以此提升造價(jià)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，進(jìn)而保證建筑項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程的控制效果。

3）招投標(biāo)階段：該階段主要包含招標(biāo)底價(jià)確定和投標(biāo)文件兩個(gè)部分，前者是由招標(biāo)方自己編制的，也可委托有資質(zhì)的第三方編制，該編制結(jié)果必須保證標(biāo)底價(jià)在概算的投資范圍內(nèi)。在造價(jià)全過(guò)程控制中，依據(jù)BIM 進(jìn)行造價(jià)的精細(xì)化管理，以此向招標(biāo)方提供建筑工程項(xiàng)目的所有工程量相關(guān)信息，確保不會(huì)存在漏項(xiàng)。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，形成的招標(biāo)文件更加科學(xué)、合理[4]。

4）施工階段：建筑項(xiàng)目工程在實(shí)際施工過(guò)程中，會(huì)存在一定的突發(fā)因素以及無(wú)法預(yù)判因素。例如，施工材料價(jià)格上漲、人工費(fèi)用變化、工程調(diào)整或者變更等。在構(gòu)建的BIM 中，能夠?qū)ㄖ牟煌Y(jié)構(gòu)部分進(jìn)行查看，例如該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和造價(jià)等。與此同時(shí)，能夠以工程進(jìn)度為參考，對(duì)各個(gè)施工進(jìn)度所需物資的采購(gòu)情況進(jìn)行查看和控制，以此制定詳細(xì)的租金分配和勞動(dòng)量的方案；可通過(guò)BIM 對(duì)工程中可能發(fā)生的調(diào)整和索賠情況進(jìn)行全面管理，極大程度減少施工階段中不必要的糾紛。

5）竣工結(jié)算階段：該階段也是建筑項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制的最后階段，該階段能夠通過(guò)構(gòu)建的BIM 對(duì)建筑工程量、價(jià)格等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和查看，全面掌握工程的建設(shè)信息[5]。

2.4 基于BIM 技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)

本文采用BIM 技術(shù)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制時(shí)，充分考慮建設(shè)工程造價(jià)在控制過(guò)程中項(xiàng)目標(biāo)價(jià)、經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)、施工管理體系等因素對(duì)控制結(jié)果的影響，對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，并構(gòu)建建筑工程造價(jià)約束組織結(jié)構(gòu)，其表達(dá)式為

式中：A 為建筑工程造價(jià)約束組織結(jié)構(gòu)的集合；a為影響工程造價(jià)的某一個(gè)特定因素；n 為集合中元素的數(shù)量（此處為影響工程造價(jià)的因素的總數(shù)）。

建筑工程的實(shí)際成本感知信息表達(dá)式為

式中：C 為建筑工程實(shí)際成本的感知信息集合；c為建筑工程中某一具體成本項(xiàng)的實(shí)際成本值；m 為實(shí)際成本感知信息的數(shù)量。

建筑工程材料的聚簇屬性權(quán)重表達(dá)式為

式中：W 為建筑工程材料聚簇屬性權(quán)重的集合；w為建筑工程材料中某一屬性的權(quán)重；p 為建筑工程材料屬性的數(shù)量。

本文在進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制時(shí)，以建筑質(zhì)量提升、建筑工程成本最小、效益最大為目標(biāo)，構(gòu)建工程造價(jià)效益分析模型，其計(jì)算公式為

式中：Q 為工程造價(jià)效益分析模型的結(jié)果；f（0）為初始狀態(tài)下的控制函數(shù)值；f（xj）為在某一特定狀態(tài)xj下的控制函數(shù)。

本文采用造價(jià)效益表示造價(jià)控制的信息流，以此構(gòu)建造價(jià)效益的線性預(yù)測(cè)評(píng)估數(shù)據(jù)，其表達(dá)式為

式中：N 為信息特征的維度。

在建筑工程的最優(yōu)成本約束下，完成建筑工程可靠性指標(biāo)構(gòu)建，并對(duì)各個(gè)隨機(jī)變量UN相關(guān)關(guān)系展開(kāi)分析。如果N 滿足k 個(gè)建筑工程效益貢獻(xiàn)權(quán)重的統(tǒng)計(jì)分布情況，則可計(jì)算建筑工程效益特征密度函數(shù)，其計(jì)算公式為

式中：φk為工程造價(jià)測(cè)量矢量；qk為材料成本；Vk為應(yīng)力比矩陣；εk和均為觀測(cè)噪聲。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，利用BIM 技術(shù)完成建筑工程造價(jià)效益預(yù)測(cè)的約束均衡設(shè)計(jì)，并通過(guò)該技術(shù)構(gòu)建建筑質(zhì)量量化分析狀態(tài)方程，其計(jì)算公式為

依據(jù)BIM 可獲取工程造價(jià)的觀測(cè)值，并利用高斯迭代算法計(jì)算建筑工程質(zhì)量效率閾值，獲取建筑工程最低預(yù)算成本閾值。為提升建設(shè)工程的造價(jià)全過(guò)程的控制精度，并提高建設(shè)工程在施工過(guò)程中的施工效益，依據(jù)構(gòu)建的BIM 進(jìn)行工程造價(jià)效益分配，并計(jì)算該分配的聚類速度，其計(jì)算公式為

式中：uij為造價(jià)消耗，對(duì)應(yīng)第i 個(gè)施工內(nèi)容中的第j 個(gè)施工點(diǎn)；Ni為成本權(quán)重，對(duì)應(yīng)第i 個(gè)施工內(nèi)容。

通過(guò)BIM 技術(shù)可獲取建筑工程造價(jià)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的效益擴(kuò)散模型，建設(shè)項(xiàng)目工程BIM 的聯(lián)系度計(jì)算公式為

式中：aFi、bFi、cFi均為不同施工內(nèi)容的造價(jià)效益。

由于建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)效益模型會(huì)受到多種因素的影響，因此通過(guò)BIM 計(jì)算最大成本閾值和最低效率閾值結(jié)果，通過(guò)式（7）計(jì)算建筑的質(zhì)量狀態(tài)；在此基礎(chǔ)上，依據(jù)式（8）計(jì)算工程造價(jià)的效益分配聚類速度，將該結(jié)果和工程造價(jià)全過(guò)程效益分配結(jié)果實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程控制。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 造價(jià)全過(guò)程控制結(jié)果分析

建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程中控制的主要目的是降低工程造價(jià)成本，因此分析該建設(shè)項(xiàng)目工程在不同的施工過(guò)程中，工程造價(jià)的支出結(jié)果，并將該結(jié)果與預(yù)期造價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以此判斷本方法的控制效果，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 工程造價(jià)的支出結(jié)果

由表1 結(jié)果可知：在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工以及運(yùn)行5 個(gè)施工過(guò)程中，采用本文方法對(duì)建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程進(jìn)行控制后，工程造價(jià)支出結(jié)果顯著低于預(yù)期的造價(jià)結(jié)果。因此，本文方法的控制效果良好，可顯著降低建設(shè)項(xiàng)目工程全施工過(guò)程中的造價(jià)支出，實(shí)現(xiàn)投資效益最大化。

3.2 施工效率控制結(jié)果分析

施工效率是影響建設(shè)工程造價(jià)成本的主要因素，因此，為進(jìn)一步分析本文方法對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)全過(guò)程的控制效果，文中獲取該建設(shè)項(xiàng)目工程在不同施工過(guò)程中的施工效率結(jié)果，并將該結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表2。

表2 施工效率控制結(jié)果

由表2 結(jié)果可知：在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工以及運(yùn)行5 個(gè)施工過(guò)程中，本文方法對(duì)造價(jià)進(jìn)行全過(guò)程控制后，可顯著提升不同施工過(guò)程中的施工效率，這一提升主要得益于本文方法是以建筑項(xiàng)目工程的BIM 技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)了工程施工階段的精準(zhǔn)控制。通過(guò)BIM 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)施工單位之間的及時(shí)交互和溝通，及時(shí)完成工程施工進(jìn)度的調(diào)整，提高施工效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在建設(shè)項(xiàng)目工程建設(shè)過(guò)程中，為了降低造價(jià)成本、提升施工效率并提高工程經(jīng)濟(jì)效益，本文深入研究建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)的全過(guò)程控制方法，以某建設(shè)工程為例，深入探討了該控制方法的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)該方法成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程全過(guò)程的精準(zhǔn)控制。對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析后，確定本方法的控制效果良好，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)造價(jià)的全過(guò)程控制，降低造價(jià)支出，還能顯著提升施工效率，展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用性能。