基于BIM+云技術(shù)的市政工程施工全過程成本控制研究*

摘要：施工企業(yè)傳統(tǒng)的成本控制方式數(shù)字化程度低、管理集成度差，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，搭建高效的數(shù)字化成本控制體系是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。以Rhino+Grasshopper+云平臺搭建整體成本管控模型，解決成本相關(guān)信息的收集和BIM可視化、信息集成云計算、成本管控自動分析及計算輸出等問題，實現(xiàn)完整可行的施工階段成本控制體系。以寧波市軌道交通7號線土建工程TJ7018標(biāo)段項目為例進行驗證，取得較好的效果，可為市政工程BIM成本控制應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：成本控制；BIM；云技術(shù)；數(shù)字化；市政工程

0引言

我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)和“數(shù)字+”時代[1]，作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)迎來全新的挑戰(zhàn)。建筑業(yè)市場競爭日益激烈，對成本精細(xì)化管控提出了更高要求。建筑業(yè)傳統(tǒng)成本控制方式存在信息協(xié)同有限、成本數(shù)據(jù)動態(tài)更新困難，以及成本、進度、資源管理關(guān)聯(lián)弱等問題，導(dǎo)致數(shù)字化程度低、效費比低[2]，已不能適應(yīng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[3]技術(shù)可以幫助實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計、施工、運行直至建筑全生命周期終結(jié)，各種信息始終整合于一個模型信息數(shù)據(jù)庫中，各關(guān)聯(lián)主體可基于BIM技術(shù)進行協(xié)同工作，可有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，BIM技術(shù)成為工程生產(chǎn)管理的重要工具，應(yīng)用于建設(shè)工程項目的各個方面[4]。國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用具有代表性的項目有國家體育場“鳥巢”等。

BIM技術(shù)作為集可視化、信息化、協(xié)同化為一體的新技術(shù)，為解決施工成本控制中管理協(xié)同難、信息斷層、效率低下等問題提供了新思路[5]。通過增加時間和成本兩個維度，BIM技術(shù)能將工程進度、成本、資源和管理等信息綜合起來，有助于成本監(jiān)督、物資控制和施工進度管理，增強企業(yè)競爭力。

本文以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合云平臺的完備信息庫資源，整合基礎(chǔ)成本信息運算，探索出一套適合市政工程施工企業(yè)成本管控的有效解決方案，并通過對寧波市軌道交通7號線土建工程TJ7018標(biāo)段項目工程實測，驗證了其對市政工程項目施工全過程成本數(shù)字化動態(tài)控制具有可行性，實現(xiàn)了成本三算動態(tài)自動對比和人料機法精細(xì)化管控，摸索出BIM+云技術(shù)成本管控的具體應(yīng)用流程。

1基于BIM+云技術(shù)的成本數(shù)字化解決方案

市政工程施工全過程成本管控的難點主要有4點：一是信息采集智能化程度低、現(xiàn)場人員素質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致信息輸入不能與進度動態(tài)匹配；二是成本管理缺乏人料機全過程動態(tài)核算與控制，只強調(diào)事前和事后節(jié)點控制，從而累積風(fēng)險；三是企業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化尚未建立，應(yīng)對不同產(chǎn)品通用性較差；四是協(xié)同管理部門分散，人料機合同主體眾多，項目數(shù)據(jù)集約、智能化程度低[6]。

針對上述難點，通過對施工項目和行業(yè)數(shù)字化企業(yè)的深度調(diào)研，結(jié)合企業(yè)自身云平臺，構(gòu)建出一套基于BIM+云技術(shù)的施工全過程成本控制解決方案，以實現(xiàn)線上和線下深度融合運用。BIM+云技術(shù)成本控制解決方案如圖1所示。該方案的核心思路是：首先，搭建BIM（對不同的產(chǎn)品類型，如道路、橋梁等，分別建立標(biāo)準(zhǔn)化族與掛接明細(xì)），對于無法用實體表達的技術(shù)措施清單用非BIM虛擬節(jié)點表達，便于現(xiàn)場施工人員快捷輸入進度計劃、人料機合同、預(yù)算清單及目標(biāo)成本等信843a3cbb19088917cf349c4aa419d59ca6936d89935ffe48eedb4325d2059a58息于同一個BIM，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，減少現(xiàn)場人員素質(zhì)參差不齊對原始數(shù)據(jù)采集的影響；其次，通過云平臺，將輸入的信息進行動態(tài)、自動關(guān)聯(lián)，根據(jù)實時進度信息智能生成產(chǎn)值、成本、合約支付信息，并進行對比核算；最后，根據(jù)云平臺核算數(shù)據(jù)，結(jié)合OA審核流程，對人料機供應(yīng)商全過程動態(tài)審核控制，對項目整體“三算對比”把控風(fēng)險，并通過OA聯(lián)審，實現(xiàn)管理部門協(xié)同管理。

為實現(xiàn)數(shù)字化、輕顯化和可推廣性，本文搭建的解決方案采用了多個成熟軟件系統(tǒng)云集成[7]，以降低企業(yè)運營成本，BIM+云技術(shù)成本控制解決方案所用數(shù)字工具見表1。

2案例分析

寧波市軌道交通7號線土建工程TJ7018標(biāo)段項目由騰達建設(shè)集團股份有限公司（以下簡稱“騰達集團”）承建，該項目的施工內(nèi)容包括3個盾構(gòu)隧道區(qū)間，分別為東錢湖北站—誠信路站、誠信路站—富強東路站、富強東路站—百丈東路站，并分別包括3座、1座、2座聯(lián)絡(luò)通道，除富強東路站—百丈東路站區(qū)間1#聯(lián)絡(luò)通道采用盾構(gòu)法外，其余均采用頂管法。區(qū)間隧道均為地下雙線單圓盾構(gòu)隧道，結(jié)構(gòu)采用預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌，襯砌環(huán)全環(huán)由封頂塊、兩塊鄰接塊、三塊標(biāo)準(zhǔn)塊構(gòu)成。

項目沿線建構(gòu)筑物眾多，地下管線復(fù)雜，共設(shè)有三個施工工區(qū)，現(xiàn)場隧道管片數(shù)量多，且成本管理難度大。為有效控制成本，騰達集團將該項目作為BIM+云技術(shù)成本控制方案應(yīng)用試點項目。本文根據(jù)該項目實際情況，從BIM模型建立、數(shù)據(jù)信息處理、數(shù)據(jù)分析控制等方面進行深入剖析，總結(jié)較為完整的施工成本控制方案，為后續(xù)市政工程項目BIM+云技術(shù)成本控制的應(yīng)用提供借鑒。

為實現(xiàn)線上線下融合，該項目在施工策劃時對成本管控流程和崗位職能進行交底，明確項目技術(shù)崗、成本合約崗、財務(wù)崗、項目經(jīng)理崗和公司平臺BIM技術(shù)崗、云平臺開發(fā)崗等的職責(zé)分工和貫標(biāo)操作手冊。

21成本控制過程分析

211BIM及信息采集模塊

（1）BIM需求。依據(jù)施工圖樣建立BIM。首先，模型精度要符合要求；其次，模型劃分要貼合實際施工情況，避免模型返工；最后，上傳云平臺的模型需實現(xiàn)輕量化。

（2）模型劃分。該項目的模型精度為LOD300，且數(shù)量較多。以隧道管片模型為例，一個管環(huán)模型由6塊管片組成，項目共有5萬多片管片模型，這為現(xiàn)場施工進度錄入帶來巨大工作量。與項目技術(shù)負(fù)責(zé)人和造價工程師詳細(xì)溝通后，在保證模型精度的情況下，以環(huán)為單位對模型重新劃分，形成分部分項表。信息由各方確認(rèn)無誤后開始建模，最終管環(huán)模型僅為8000多環(huán)，大大減輕了現(xiàn)場施工進度錄入的工作量，優(yōu)化后的管環(huán)模型如圖2所示。

（3）模型輕量化。經(jīng)軟件測試，最終選擇Rhino完成工程主體結(jié)構(gòu)建模[8]，其中，對規(guī)則性模型使用Grasshopper插件輔助完成[9]，極大地提升了工作效率，并根據(jù)現(xiàn)場需求，提取所需的工程量信息；將模型布線優(yōu)化后，導(dǎo)出FBX格式文件上傳至云平臺，項目文件大小僅為33M，實現(xiàn)了模型輕量化，管環(huán)的BIM參數(shù)化建模如圖3所示。

（4）模型交底。模型完成進行現(xiàn)場交底時，為方便現(xiàn)場工作人員充分理解模型的劃分和命名規(guī)則，開發(fā)了Rhino物件圖層名稱顯示功能，保證三維視圖中模型名稱明晰，BIM 3D模型交底如圖4所示。

（5）數(shù)據(jù)信息整理。根據(jù)不同部門的工作職責(zé)，對線上數(shù)據(jù)處理制定對應(yīng)的云平臺操作手冊，并開展線下交底會議，使各部門工作順利進行。保證云平臺中的清單、目標(biāo)定額、合同、物資、模型等信息互通聯(lián)系，為后續(xù)各類成本報表分析及審核提供真實可靠的依據(jù)。

212云平臺信息處理模塊

（1）BIM模型關(guān)聯(lián)預(yù)算清單。對項目各項清單內(nèi)容進行整理，劃分BIM產(chǎn)值與非BIM產(chǎn)值，數(shù)據(jù)處理后，導(dǎo)入數(shù)字化云平臺。需要注意的是，一個模型對應(yīng)多項清單，對應(yīng)的各項清單即歸為BIM產(chǎn)值，其余清單則為非BIM產(chǎn)值。清單與模型整理后，形成電子文件，交由造價工程師審核，確認(rèn)無誤后，在云平臺中與模型掛接。

（2）清單關(guān)聯(lián)定額。各項清單包含項目目標(biāo)成本定額，在云平臺中進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，為保證數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確性，此項工作由造價工程師完成。

（3）定額關(guān)聯(lián)合同信息。云平臺對施工現(xiàn)場所簽訂的各類合同（人料機合同）設(shè)置合同登記明細(xì)功能，錄入合同各項基本信息并上傳合同掃描件。在合同登記明細(xì)中，采購內(nèi)容明細(xì)對應(yīng)的清單和定額與輸入云平臺的清單和目標(biāo)定額科目保持一致。

（4）人料機成本信息處理。云平臺中登記了項目下所有物資資料當(dāng)月收料和發(fā)料情況，且收發(fā)料登記明細(xì)與合同登記內(nèi)定額明細(xì)一致，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一，便于信息傳遞關(guān)聯(lián)。同時，錄入勞務(wù)及專業(yè)分包、機械的各項信息，與清單或定額關(guān)聯(lián)。

（5）財務(wù)信息處理。云平臺中登記了項目下所有人料機供應(yīng)合同財務(wù)支付數(shù)據(jù)，與合同金額進行關(guān)聯(lián)比對。

（6）進度、成本、財務(wù)信息動態(tài)更新?，F(xiàn)場管理人員每日在云平臺中選擇BIM錄入實際完成進度，云平臺實時統(tǒng)計，形成各項清單的預(yù)算產(chǎn)值報表和目標(biāo)成本產(chǎn)值報表，與實際成本實現(xiàn)三算動態(tài)對比。

213數(shù)據(jù)分析及流程審批模塊

項目數(shù)據(jù)動態(tài)分析采用的管理工具是改進掙得值法，確定比對參數(shù)和評價指標(biāo)[10]，掙得值法參數(shù)及計算方法見表2。在云平臺中分別審核單價、工作量和總額指標(biāo)來進行精細(xì)化管理。

計劃利潤（SP）

實際利潤（AP）

成本偏差（CV）

成本偏差系數(shù)（DPI）

（1） 項目成本整體動態(tài)核算。根據(jù)云平臺動態(tài)計算項目的驗工計價產(chǎn)值、進度產(chǎn)值和成本歸集、結(jié)算、支付數(shù)據(jù)，對項目整體成本營收實現(xiàn)動態(tài)核算。

（2）項目人料機成本動態(tài)核算。在云平臺中，項目發(fā)起結(jié)算申請后，對當(dāng)期結(jié)算中各項定額的實際消耗量和BIM實際完成進度的理論消耗量進行審核，分別對比當(dāng)月量、價，以及累計、合約總量和總價，通過成本允許范圍（一般DPI系數(shù)為01以內(nèi)）后，方能進入結(jié)算。

（3）財務(wù)OA流程風(fēng)控。在結(jié)算數(shù)據(jù)審核通過后，結(jié)合進度、質(zhì)安及合約、財務(wù)情況，通過OA流程[11]進行財務(wù)環(huán)節(jié)審核支付，各管理部門集約審核，提高效率。對于財務(wù)支付超過閾值的（合同約定支付上限及成本超支、資金缺口等），云平臺自動報警，終止流程。

（4）項目成本數(shù)據(jù)集成駕駛艙。BIM、數(shù)據(jù)、表格規(guī)則、權(quán)限流程等信息互通后，項目只需在云平臺中按時錄入現(xiàn)場進度、合同、人料機信息，即能在電子沙盤[12]中通過BIM開展各期實時動態(tài)控制，實現(xiàn)成本管控可視化。管理駕駛艙架構(gòu)如圖5所示。

214成本動態(tài)過程管控效果

BIM+云技術(shù)融入了進度和成本維度，實現(xiàn)了實時動態(tài)信息自動分析。根據(jù)2023年10月的進度計劃，對該月盾構(gòu)施工勞務(wù)合同的改進掙得值法進行參數(shù)分析，證明效果較好。當(dāng)月計劃完成1200m工程量，實際完成1150m，預(yù)算單價為2000元/m，實際合同單價1850元/m，成本偏差系數(shù)在允許范圍

3結(jié)語

通過研發(fā)基于BIM+云技術(shù)的市政工程施工全過程成本控制解決方案，且通過對寧波市軌道交通7號線土建工程TJ7018項目的工程實測，得出如下結(jié)論：

（1）BIM成本控制以模型為載體，以數(shù)據(jù)信息為核心，通過BIM，實現(xiàn)各層面的信息互通及現(xiàn)場信息透明化、規(guī)范化；Rhino+Grasshopper+云平臺工作體系建模效率高，模型輕量化效果明顯。

（2）基于云平臺計算，可實現(xiàn)成本數(shù)據(jù)動態(tài)、智能計算，大幅提升各部門溝通效率，降低管理成本。

（3）對寧波市軌道交通7號線土建工程TJ7018項目的工程實測，驗證了成本管控解決方案的可行性，對數(shù)據(jù)的動態(tài)分析達到了成本管理的要求。

（4）本文的成本控制方法對于施工現(xiàn)場的主體BIM結(jié)構(gòu)效果卓著，但是對非BIM成本控制仍待優(yōu)化，因此，實現(xiàn)線上BIM與非BIM成本控制的結(jié)合是下一步的研究方向。

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收稿日期：20240428

作者簡介：

樊烽（1981—），男，高級工程師，研究方向：云計算技術(shù)、成本管理。

吳昊（通信作者）（1997—），男，助理工程師，研究方向：BIM輕顯及參數(shù)化技術(shù)。

徐怡紅（1983—），女，講師，研究方向：BIM圖形技術(shù)。

*項目基金：浙江理工大學(xué)科藝學(xué)院省級一流課程資助項目“《建筑結(jié)構(gòu)A》線上線下混合式一流課程”（2020sy1kc10）。