基于BIM的建筑工程全周期施工成本控制方法

摘要：針對現(xiàn)有控制方法在對建筑工程實施成本控制時，存在實際成本超出預算成本，無法為建筑企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的問題，引入BIM技術，開展對其進行全周期成本控制方法設計。利用BIM技術，建立施工成本決策模型。對施工成本掙得值計算，并根據(jù)計算結(jié)果分析成本、進度關系，對建筑工程施工前期階段、施工階段、竣工結(jié)算階段全周期施工成本監(jiān)測與控制。通過對比實驗證明，新的控制方法應用后，施工成本得到有效控制，滿足預算條件，能夠為建筑企業(yè)帶來更大經(jīng)濟效益。

關鍵詞：BIM；成本控制；施工全周期

0 引言

建筑工程的全過程施工中，對人力、物力和財力的消耗最大的就是建設階段[1-3]。建筑工程施工工藝復雜，若各參與方之間協(xié)調(diào)不暢，不僅會造成施工效率低下、施工材料浪費，還可能引起施工成本增加，施工工期延長。現(xiàn)有控制方法在對建筑工程實施成本控制時，存在實際成本超出預算成本，無法為建筑企業(yè)帶來經(jīng)濟效益的問題。

基于此，本文引入BIM技術，開展對其進行全周期成本控制方法設計。先利用BIM技術，建立施工成本決策模型。再對施工成本掙得值計算，并根據(jù)計算結(jié)果分析成本、進度關系，對建筑工程施工前期階段、施工階段、竣工結(jié)算階段全周期施工成本監(jiān)測與控制。

1 基于BIM技術建立施工成本決策模型

1.1 模型建立流程

合理應用BIM參數(shù)化模型，保存建設項目全壽命周期的所有信息，可形成施工企業(yè)自己的BIM數(shù)據(jù)庫。當新的建設項目需要進行成本決策時，可以從企業(yè)的BIM數(shù)據(jù)庫中，選擇出歷史上的相似工程案例，并對其展開分析與比較，以此作為成本決策的替代方法[4]。

然后運用價值工程和AHP方法，選擇最佳方案。利用 BIM中的虛擬建筑技術，對所選擇的方案進行仿真實施，并對其進行二次優(yōu)化，最終獲得更精確的造價決策。

1.2 功能評價與成本計算

將價值工程理論與BIM相結(jié)合，對功能進行評價和成本計算。結(jié)合歷史相似工程，對比選出各個方案當中的主要功能，例如施工安全系數(shù)、施工工期等。對這些功能的權重和量化指標相乘，得到具體的得分。

在評判過程中，共設置Am個評價因素，每次選取的兩個因素假設為Ai和Aj，則得到的結(jié)果可以用下述判斷矩陣表示：

（1）

式中：aij表示重要程度取值；A表示成對比矩陣。其中aij的取值和aji的取值均大于0。

1.3 篩選出最佳方案

根據(jù)上述內(nèi)容對方案進行比選，利用價值工程方法篩選出的最佳方案。該方案只是基于以往的類似工程的經(jīng)驗，它與新擬建設的建設項目在環(huán)境、不可預知因素等方面仍存在著較大的差別[5]，因此最后得出的最佳方案仍需結(jié)合實際情況確定。

通過BIM技術中的虛擬施工對方案進行再優(yōu)化，可為實際施工中的成本決策提供可靠依據(jù)，彌補價值工程方法在方案選取上的某些缺陷和缺陷。

2 施工成本掙得值計算

2.1 掙得值計算

在完成對施工成本的決策后，對其掙得值進行計算。計算內(nèi)容包括計劃工作預算費用BCWS、已完成預算費用BCWP和已完成工作實際費用ACWP。針對不同費用，采取不同的公式進行計算，其中BCWS的計算公式為：

BCWS=WjDy （2）

式中：Wj表示計劃工程量；Dy表示預算定額。

BCWP的計算公式如下：

BCWP=WyDy （3）

式中：Wy表示已經(jīng)完成的工作量。

ACWP的計算公式為：

ACWP=WyDS （4）

式中：DS表示實際單價。

2.2 成本、計劃等指標分析

對上述公式進一步計算可以得到成本偏差、進度偏差、成本績效指標和進度績效指標。成本偏差可通過BCWP-ACWP獲得；進度偏差可通過BCWP-BCWS獲得；成本績效指標可通過BCWP÷ACWP獲得；進度績效指標可通過BCWP÷BCWS獲得。

假設成本偏差為CV，進度偏差為SV，成本績效指標為CPI，進度績效指標為SPI，則通過上述方式得到具體數(shù)值后，可以實現(xiàn)對成本、計劃等指標的具體分析。

當CV的取值為小于0的數(shù)時，說明實際成本高于初期預算成本；當CV的取值為0時，說明實際成本與初期預算成本相同；當CV的取值為大于0的數(shù)時，說明實際成本低于初期預算成本。當SV的取值為小于0的數(shù)時，說明實際進度滯后于計劃進度；當SV的取值為0時，說明實際進度與計劃進度一致；當SV的取值為大于0的數(shù)時，說明實際進度提前于計劃進度。

當CPI的取值為小于0的數(shù)時，說明實際成本超出預算成本；當CPI的取值為0時，說明實際成本等于預算成本；當CPI的取值為大于0的數(shù)時，說明實際成本低于預算成本難。

當SPI的取值為小于0的數(shù)時，說明實際進度滯后于計劃進度；當SPI的取值為0時，說明實際進度與進化進度一致；當SPI的取值為大于0的數(shù)時，說明實際進度提前于計劃進度。

根據(jù)上述具體數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對施工成本、進度等指標的判定，從而為全周期施工成本的控制提供有力依據(jù)。

3 全周期施工成本管控

3.1 各階段管控內(nèi)容

對于施工成本的全周期監(jiān)測和控制，即是將施工前期階段、施工階段和竣工結(jié)算階段的成本作為監(jiān)測和控制對象[6]。其中，施工前的招標工作又分為商務標、技術標的編制。而施工準備工作則包含施工組織設計、施工費用預算的編制。

在施工前期，基于企業(yè)級BIM數(shù)據(jù)庫，對各種方案進行優(yōu)選，對施工成本進行準確的預測和決策，并利用 BIM虛擬施工技術，優(yōu)化施工組織設計。

3.2 管控要點

工程造價是工程建設中最基本、最關鍵環(huán)節(jié)，其包含了質(zhì)量、安全、技術、工期、經(jīng)濟等諸多方面的內(nèi)容。在這一階段，必須對建設項目在每個重要的時間節(jié)點上的資金計劃有一個清晰的認識。必須對工程進度資金的投入計劃進行分析，并按照計劃對資源進行合理的調(diào)配，以確保項目的順利進行。

在竣工結(jié)算階段，在BIM模型中，持續(xù)地寫入和修改設計變更、現(xiàn)場簽證等項目信息，這樣，BIM模型會隨著項目的進行而逐步完善，在最后的竣工結(jié)算階段，一個包含了整個建設項目所有信息的BIM模型已經(jīng)成型，這將大大減少結(jié)算費用，并明顯地提升效率和精度。

3.3 基于參數(shù)分析確定管控方法

結(jié)合上述計算得到的掙得值結(jié)果，確定各個參數(shù)之間的關系，對參數(shù)分析，并采取相對應的措施。若存在ACWP＞BCWP＞BCWS的關系，且SV＜0、CV＞0、CPI＞1、SPI＞1的情況，則意味著進度太快，投資太早，工作效率太低。要想解決這個問題，就必須抽調(diào)一些人出來，以達到資源平衡。

當存在ACWP＞BCWP＞BCWS的關系，且SV＜0、CV＜0、CPI＜1、SPI＜1的情況，則意味著進度比較慢，投資比較早，工作效率比較低。要想解決這個問題，就必須把那些工作效率低下的人和機器換掉。

當存在BCWS＞ACWP＞BCWP的關系，且SV＜0、CV＜0、CPI＜1、SPI＜1的情況，則意味著進度會變得緩慢，時間會變得更長，工作的效率會更低。解決辦法是增派高效的員工和機器，或者提高生產(chǎn)效率。

當存在BCWS＞BCWP＞ACWP的關系，且SV＜0、CV＜0、CPI＞1、SPI＜1的情況，則意味著進度更慢，時間更長，工作效率更高。解決的辦法就是增派高效的員工來加速工作進程。

根據(jù)上述論述，在明確成本和進度的具體情況下，采取的應對措施，能夠?qū)崿F(xiàn)對全周期施工成本的有效控制。

4 對比實驗

為了驗證上述提出的基于BIM技術的施工成本控制方法，是否能夠解決建筑工程施工階段實際開銷超過預設金額的問題，本文以某分部工程為例，針對其施工階段的成本進行全周期控制。

4.1 設置對照組

為了方便對控制效果進行分析，設置兩個對照條件，分別為基于價值工程法的控制方法（對照Ⅰ組）和基于大數(shù)據(jù)的控制方法（對照Ⅱ組）。利用3種控制方法，對該分部工程在施工階段的全周期進行成本控制。

4.2 分項成本記錄

該項目當中共包含5個分項工程，分別為：分項A至分項E，成本總預算為26.0萬元，預計總工期為15周。表1當中記錄了各個分項的預算成本。

運用上面提到的3種成本控制方法，來對這部分工程的建設成本進行控制，并利用預測方法得到施工后各個分項的具體施工成本。為了確保實驗的客觀性，3種控制方法應用下的施工成本預測，均采用本文上述提到的計劃工作預算費用計算公式，得出具體數(shù)值，并將結(jié)果記錄如表2所示。

4.3 成本分析

從表2中記錄的分部工程各分項施工成本可以看出，應用實驗組方法進行控制，施工成本均小于預算成本，總成本僅為22.8萬元，與成本總預算相比減少了3.2萬元。

而對照Ⅰ組和對照Ⅱ組方法控制下，各分項施工成本均超過了相應的預算成本。其中對照Ⅰ組方法應用下，總施工成本與成本總預算相比超出3.6萬元。而對照Ⅱ組方法應用下，總施工成本與成本總預算相比超出8.2萬元。這兩種方法控制效果嚴重不符合該分部工程的施工成本控制要求。

通過上述得出的實驗結(jié)果可以證明，將本文BIM技術應用到對施工成本的全周期控制當中，可以有效降低各分項工程的施工成本，保證工程總造價在預算之內(nèi)，有利于提高施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

在工程項目整個壽命周期中，施工階段是消耗資源最大、成本構成也是最復雜的一個階段，為此在施工階段展開成本控制，對于提升建筑業(yè)的資源使用效率，提高施工企業(yè)的利潤有著非常重要的意義。

本文將BIM技術應用于建筑成本控制，提出了一種全新的控制方法。通過對比實驗證明，新的控制方法應用后，施工成本得到有效控制，滿足預算條件，能夠為建筑企業(yè)帶來更大經(jīng)濟效益。

在今后研究中，還將基于BIM技術對全生命周期中的設計、運營、拆除等階段的成本控制進行進一步的研究，從而實現(xiàn)對建筑企業(yè)全方面、多角度的成本控制，持續(xù)提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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