BIM技術應用的成本效益與推進對策研究

馮遠鵬 鄭開錦 陳栩炯

摘要 目前，BIM技術在工程建設領域的應用受到廣泛關注，但BIM技術推廣阻力較大，究其原因是BIM技術應用的成本效益難以衡量。因此，文章采用文獻分析法，對建設項目BIM應用的成本效益進行深入剖析，從人員、技術和管理角度對BIM技術應用成本進行分解，并從直接效益和間接效益兩個方面討論BIM技術應用對企業(yè)效益影響，在此基礎上提出BIM技術應用成本效益的優(yōu)化方案。研究為工程建設企業(yè)應用BIM技術提供參考，有助于促進BIM技術在建筑行業(yè)的推廣。

關鍵詞 BIM技術；成本效益；對策

中圖分類號 TU71 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）06-0062-04

0 引言

BIM技術是一種集成建筑設計、施工和運營管理的數(shù)字化建模技術，在建筑行業(yè)、城市規(guī)劃和交通領域、教育和培訓等方面都得到了積極發(fā)展。隨著技術的不斷進步和政府的政策支持，BIM技術將在我國建設領域發(fā)揮越來越重要的作用。BIM技術在建設項目中的運用，能夠加快項目建設進度，提高質量管理水平，節(jié)約成本，在完善項目功能和節(jié)能環(huán)保等方面產(chǎn)生一定價值。但是目前關于BIM技術在上述各方面的實際增值難以衡量，制約了BIM技術在建設工程中的推廣。

由于BIM應用效益全面評估較為困難，從而使得BIM技術在推廣普及應用過程中面臨不少的挑戰(zhàn)與阻礙。因此，近些年來國內(nèi)外專家學者針對BIM價值評估問題開展了大量的研究。對于BIM應用效益識別，McGraw Hil針對美國的BIM從業(yè)人員展開了一次問卷調查，通過對該技術的應用，在項目建設過程中減少了返工，減少了投資和爭議，最終得出結論：該技術最大的優(yōu)點是減少了圖紙錯誤和設計錯誤，減少了返工，提高了項目的經(jīng)濟效益[1]。針對BIM應用效益評估，吳蔚[2]系統(tǒng)地研究了BIM技術的應用效益，構建了一個完整的BIM技術應用效益評估指標體系，并結合工程實例對BIM技術在鋼結構工程中的應用進行實證分析。在促進BIM應用的對策研究中，申玲等[3]學者以交易費用理論為基礎，從BIM的市場與行業(yè)維度、BIM技術與流程維度、政府維度識別BIM應用效益的影響因素，并利用DEMATEL模型分析各因素之間相關影響關系，找出了主要的影響因素，并在此基礎上，針對BIM應用中存在的問題，從提高BIM應用的領導能力、加強多企業(yè)之間的協(xié)同合作、加強員工的BIM技術培訓、加強軟件數(shù)據(jù)的互用性等四個角度，給出了相應的政策建議。

根據(jù)以上的研究情況可知，BIM技術的成本效益研究仍然面臨一些挑戰(zhàn)和限制，其中包括數(shù)據(jù)的獲取和統(tǒng)計、不同項目的差異性、實際項目中的建模和實施問題等。因此，目前仍需要通過進一步研究來深入探索BIM技術應用的成本效益，以更好地評估其對建筑行業(yè)的價值和潛力。該文通過文獻分析法，厘清BIM應用的成本、評價可能產(chǎn)生的效益，以期為建設企業(yè)和有關部門在該類型項目是否采用BIM技術的問題上，提供決策依據(jù)。

1 BIM技術應用成本效益構成要素

通過文獻研究發(fā)現(xiàn)，在項目全壽命周期使用BIM技術，引發(fā)的增量成本有BIM建模費用、員工培訓費用、BIM項目全過程指導以及協(xié)調管理費用等，與此同時也帶來了財務、產(chǎn)品、組織、管理多方面效益。通過研究分析，該文明確了建設項目應用BIM技術所產(chǎn)生的成本和效益。

1.1 BIM應用成本

BIM技術的應用會在企業(yè)和項目層面產(chǎn)生成本，例如，采購BIM相關軟件和設備、培訓企業(yè)員工、招聘掌握BIM技術的人才等。如果企業(yè)將BIM服務外包給設計單位，那么外包合同的價格也被算在BIM技術應用所需的成本中[4-5]。因此，BIM應用的成本應該包括直接成本和間接成本兩個方面，其中直接成本是指與BIM技術和人員培訓相關的成本，間接成本是指與管理相關的成本。

（1）與技術相關的成本。應用BIM技術時，需要考慮以下技術相關的成本：首先，軟件和硬件的購買和維護成本。BIM技術需要特定的軟件和硬件設備來支持建模、協(xié)作和數(shù)據(jù)管理等功能，因此購買和維護這些軟件和硬件設備需要一定的成本投入。其次，數(shù)據(jù)管理和存儲也是一個重要的成本考慮因素。BIM技術產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括建筑模型、材料信息、時間表等。有效地管理和存儲這些數(shù)據(jù)可能需要投入一定的成本，例如購買數(shù)據(jù)存儲設備、數(shù)據(jù)備份和恢復系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)管理人員的費用。此外，實施和維護協(xié)作平臺也需要一定的成本。BIM技術可以促進團隊成員之間的協(xié)作和溝通，但購買和配置協(xié)作軟件、培訓團隊成員使用協(xié)作工具以及維護協(xié)作平臺都需要一定的成本投入。最后，軟件和硬件設備的更新和維護成本也需要考慮。隨著BIM技術的不斷發(fā)展和演進，軟件和硬件設備需要定期更新和維護以保持其性能和功能。這需要投入一定的成本，包括軟件許可證更新費用、硬件設備維護費用以及技術支持費用。

（2）與人員相關的成本。為了能夠有效地使用BIM技術，團隊成員需要接受相應的培訓。培訓成本包括培訓課程的費用、培訓師的費用，以及員工參與培訓所需的時間成本。此外，為了支持BIM技術的應用，可能需要增加或重新配置人員。例如，可能需要雇傭專門的BIM技術人員或者培訓現(xiàn)有的員工掌握相關技能。這些人員的工資、福利和培訓成本都應納入考慮范圍。

（3）與管理相關的成本。在BIM項目中，需要指定專門的BIM管理人員，負責監(jiān)督和管理BIM模型、數(shù)據(jù)協(xié)調和協(xié)作。這些管理人員的工資和福利需要計入成本。

雖然已經(jīng)明確了解BIM技術的使用會帶來哪些增量成本，但是關于增量成本的具體計算在現(xiàn)有的文獻中較少提及。Ham等[6]研究發(fā)現(xiàn)，BIM投入的成本包括基于BIM的設計管理投入成本（2 685 195美元）和BIM應用性能分析的研發(fā)成本（58 739美元），共計2 743 934美元，占總造價的0.23%。由于BIM成本均為承包商承擔，加之我國工程承包市場競爭加劇，導致建筑公司盈利空間下降，若不能在合同中明確規(guī)定承包商的BIM成本，許多承包商并不愿在BIM成本上進行額外投資。

1.2 BIM應用效益

BIM應用給企業(yè)帶來有形和無形的效益，或直接與間接的效益。間接效益主要包括項目績效的改善、設計變更的減少、項目不同參與方之間信息交流的便利，以及運營維護效率的提高[7]。直接利益則主要是節(jié)省了工程建設費用，或減少了工程返工費用的增加。

1.2.1 直接效益

直接效益表現(xiàn)為降低成本。BIM技術可以幫助項目團隊更好地預測和控制成本，通過BIM模型，可以模擬不同設計方案的成本，并根據(jù)實時的材料和勞動力價格變動進行調整。此外，BIM技術還可以幫助項目團隊更好地管理和優(yōu)化資源的使用，從而降低成本。Sacks等[8]研究表明，對于預制混凝土公司而言，應用BIM可以節(jié)約2.3%～4.2%的成本。Giel[9]對6個項目BIM應用的投資回報率進行測算，表明無論項目大小，使用BIM都有較好的收益，最低16.2%，最高1 653.9%。

1.2.2 間接效益

（1）提高項目效率。BIM技術可以在建筑設計和施工過程中提供更準確的信息和數(shù)據(jù)，幫助項目團隊更好地協(xié)調和合作。通過BIM模型，可以實時查看設計變更、施工進度和資源分配等信息，從而減少溝通和協(xié)調的時間，提高項目的效率[10-11]。

（2）提高質量。BIM技術可以幫助項目團隊更好地識別和解決設計和施工中的問題。通過BIM模型，可以檢查設計的一致性和沖突，并及時進行修正。此外，BIM技術還可以幫助項目團隊進行模擬和測試，以確保設計和施工的質量。Bryde等[12]研究表明，BIM技術的應用能夠提高項目管理人員對工期、成本、質量的管理水平，便于項目參與方之間的交流與協(xié)作。在設計上，采用BIM技術對施工圖進行可視化描述，可以輔助設計人員識別施工過程中可能存在的沖突問題[13]。

（3）提高安全性。BIM技術可以幫助項目團隊更好地識別和管理施工中的安全風險。通過BIM模型，可以模擬和分析施工過程中的安全問題，并提供相應的解決方案。此外，BIM技術還可以幫助項目團隊進行施工現(xiàn)場的可視化和監(jiān)控，并培訓工人和員工的安全意識和技能[14]。劉少武等[15]研究表明，利用BIM虛擬技術的輔助應用，對建筑工程施工進行模擬，針對構件進行立體碰撞檢查，及時識別隱患并進行處理，將安全管理工作從平面躍升到空間立體層面，賦予施工安全管理全面性和可視化特征。

（4）提高可持續(xù)性。BIM技術可以幫助項目團隊更好地評估和優(yōu)化建筑的能源效率和環(huán)境影響。通過BIM模型，可以模擬和分析建筑的能耗和碳排放，并提供相應的改進方案。此外，BIM技術還可以幫助項目團隊更好地選擇和使用可持續(xù)材料和技術，以減少建筑對環(huán)境的影響，推動建筑的可持續(xù)發(fā)展[16]。

與增量成本相同，雖然BIM技術的使用對建設工程帶來的效益可以在項目的不同階段、不同的角度體現(xiàn)，但是在實際工程建設中BIM技術應用的增量效益也難以量化，這也是阻礙BIM技術在工程項目中大力發(fā)展的因素之一。

2 BIM應用推進對策研究

目前，BIM在我國建筑業(yè)中的應用和發(fā)展與發(fā)達國家相比較為緩慢，究其原因，主要是BIM技術不能很好地與建筑系統(tǒng)相融合。所以，必須針對BIM在我國發(fā)展中所面臨的問題，提出一些對策和建議，才能更好地促進BIM的發(fā)展，充分發(fā)揮BIM技術對建筑業(yè)的重要作用。

2.1 BIM技術推進障礙因素

通過文獻研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術推廣的障礙因素主要包括技術操作難題、經(jīng)濟成本、人員素質與傳統(tǒng)認知和法律法規(guī)等方面，詳見表1。

2.2 BIM技術推進對策

針對上述BIM技術推廣的障礙因素分析，提出相應的改進建議，為工程建設項目管理者提供參考，促進BIM技術應用的推廣。

2.2.1 對現(xiàn)有的專業(yè)BIM軟件進行改進和本土化利用

隨著BIM技術在我國的普及，如何提升BIM軟件的應用，并加速BIM軟件與當?shù)貍鹘y(tǒng)施工圖及其他非結構化資料的融合，已成為迫切需要解決的問題。通過對BIM軟件的本土化利用，可以把構建一個復雜的建筑模型所需要的多種信息進行整合，從而使BIM在各個環(huán)節(jié)發(fā)揮出相應的功能。這樣，BIM技術就可以更好地應用于我國的項目建設之中。

2.2.2 加強政府的引導

BIM技術的運用涉及很多領域，為了使其得到更好的運用，就必須加強對BIM的管理。主要內(nèi)容：制定BIM應用指南，頒布指導意見等，引導企業(yè)正確認識BIM技術；加快相關法規(guī)、標準、規(guī)范的制定，以減少界面費用，提升BIM應用的層次；積極推廣BIM技術在政府項目建設中的運用，加速項目建設進程。

2.2.3 整合參與各方力量

BIM技術的推廣不僅是技術問題，更是管理問題和社會問題。為有效地推廣BIM技術的應用，相關行政主管部門、協(xié)會、科研機構、業(yè)主、設計院、軟件開發(fā)機構等都需要加大投入，出臺相應的指導意見、應用指南、法律法規(guī)和標準。BIM技術應用效益的提升都離不開BIM軟件的研發(fā)，而對應用軟件的研發(fā)，離不開大量的資源投入。

2.2.4 提高BIM技術人員的專業(yè)素質

BIM技術的推廣離不開專業(yè)人才的培養(yǎng)，要從根本上改變BIM技術人才的思維模式。對于設計師來說，要清楚理解BIM的意義和協(xié)同設計的概念。對于工程師來說，要加強BIM技術的運用，通過培訓提高工程師的專業(yè)素質和現(xiàn)場項目管理水平。最關鍵的是理念的轉變，要讓項目管理人員和設計師接受BIM技術，克服對新技術的抵觸情緒，推動其積極轉型并持續(xù)學習。

建設行業(yè)主管部門應該加大宣傳力度，組織開展BIM技術的培訓和學術交流活動，加強產(chǎn)學研之間的交流與合作，鼓勵企業(yè)加大對BIM技術應用的投入，建立與企業(yè)文化相適應的培訓體系。

3 結語

BIM技術的應用是建筑業(yè)信息化發(fā)展的重要趨勢，在建筑項目管理中發(fā)揮著舉足輕重的作用，BIM技術的發(fā)展要求技術和經(jīng)濟的深度融合。該研究從技術、人員、管理三個維度對BIM技術應用成本進行深入分析，從直接效益與間接效益兩個層面分析應用BIM技術為建設工程帶來的增量效益。在此基礎上，利用文獻資料，對BIM技術在我國開展推廣的障礙進行分析，并針對這些障礙提出了相應的對策和建議。以期為業(yè)主方的成本優(yōu)化和政府的產(chǎn)業(yè)政策制定提供依據(jù)，促進BIM技術在我國建筑項目中的廣泛應用。

參考文獻

[1]Young N W， Jones S A， Bernstein H M， et al. The business value of BIM： Getting building information modeling to the bottom line[R]. Bedford， MA： McGraw-Hill Construction， 2009.

[2]吳蔚. BIM效益評價方法及應用研究[D]. 武漢：華中科技大學， 2014.

[3]申玲， 宋家仁， 錢經(jīng). 基于DEMATEL的BIM應用效益關鍵影響因素及對策[J]. 土木工程與管理學報， 2018（2）： 45-51.

[4]Seyis S. Pros and cons of using building information modeling in the AEC industry[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2019（8）： 04019046.

[5]Lee G， Lee J， Jones S A. Smart market report–The business value of BIM in South Korea[R]. SmartMarket Rep， 2012.

[6]Ham N， Moon S， Kim J H， et al. Economic analysis of design errors in BIM-based high-rise construction projects： Case study of Haeundae L project[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2018（6）： 05018006.

[7]Jin R， Hancock C M， Tang L， et al. BIM investment， returns， and risks in Chinas AEC industries[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2017（12）： 04017089.

[8]Sacks R， Eastman C M， Lee G， et al. A target benchmark of the impact of three-dimensional parametric modeling in precast construction[J]. PCI Journal， 2005（4）： 126-139.

[9]Giel B K， Issa R R A. Return on investment analysis of using building information modeling in construction[J]. Journal of Computing in Civil Engineering， 2013（5）： 511-521.

[10]Chan D W M， Olawumi T O， Ho A M L. Perceived benefits of and barriers to Building Information Modelling （BIM） implementation in construction： The case of Hong Kong[J]. Journal of Building Engineering， 2019， 25： 100764.

[11]Lu W， Peng Y， Shen Q， et al. Generic model for measuring benefits of BIM as a learning tool in construction tasks[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2013（2）： 195-203.

[12]Bryde D， Broquetas M， Volm J M. The project benefits of building information modelling （BIM）[J]. International Journal of Project Management， 2013（7）： 971-980.

[13]Chau K W， Anson M， Zhang J P. Four-dimensional visualization of construction scheduling and site utilization[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2004（4）： 598-606.

[14]郭紅領， 劉文平， 張偉勝. 集成BIM和PT的工人不安全行為預警系統(tǒng)研究[J]. 中國安全科學學報， 2014（4）： 104-109.

[15]劉少武. BIM技術在建筑工程安全管理中的應用[J]. 四川建材， 2023（5）： 247-249.

[16]李雪梅， 姚雨竹. BIM技術在建筑物全生命周期碳排放中的應用[J]. 建筑技術， 2016（5）： 407-411.