BIM技術在施工階段的成本控制應用

寇雪霞　石振武

摘 要：我國建筑行業發展迅速，但資源浪費較為嚴重。施工階段是資源消耗和成本形成的主要階段，因此應特別重視施工階段的成本控制。介紹了BIM概念及其特點，針對目前建設項目在施工成本控制中存在的問題，分析了應用BIM技術進行成本控制的優勢，研究了BIM技術在施工階段成本控制中的應用。

關鍵詞：建筑信息模型 施工階段 成本控制

中圖分類號：F426.92 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2016）01-072-02

當前，我國建筑行業發展迅猛，促進了經濟的快速發展。據國家統計局發布的《2014年國民經濟和社會發展統計公報》，2014年建筑業增加值為44725億元，占國內生產總值比重為7.03%，達到改革開放以來的新高度。但從建筑業的利潤來看，2014年建筑業產值利潤率僅為3.91%{1}，盈利能力比較弱。解決建筑業效率低和浪費嚴重的問題迫在眉睫，施工階段是建設項目資源消耗和成本形成的主要階段，該階段支出的成本占用了項目成本的絕大部分，因此必須特別重視施工階段的成本控制。

目前我國建設項目施工成本的管理存在效率低下，只重視事后控制，不重視事前預測、計劃和事中檢查、調整，忽視質量成本和工期成本等問題。而BIM作為信息化時代的最新產物，其核心是一個數據庫，該數據庫由計算機通過三維模型而形成，涵蓋項目全部建筑信息，且在項目實施過程中對這些信息進行動態調整。BIM和算量軟件進行結合，準確調用數據庫中相關數據，實現自動化算量，多部門共同分享，進而為施工企業節約成本，增加利潤。目前，對使用BIM技術在施工階段進行成本控制的研究尚在初始階段，因此應積極推進BIM技術在施工階段的發展，發揮BIM優勢解決成本控制中存在的問題。

一、BIM簡介

1.BIM概念。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）起源于美國查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士在20世紀70年代提出的建筑計算機模擬系統（Building Description System），BIM是一種新型的工作模式，是將數據轉化為信息，并將信息共享給所有的項目參與方，從而進行建設活動的過程。美國國家BIM標準NBIMS對BIM的定義是：“BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達；BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程；在項目不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。”{2}

2.BIM特點。

（1）可視化。BIM技術的核心是一個數據庫，該數據庫是通過三維模型形成的，而三維模型具有可視化的特性，因此BIM技術的可視化是顯而易見的。BIM 模型帶有幾何信息和屬性信息，同樣可視化指的是幾何信息和構建屬性的可視化{3}。所以，BIM技術不僅可以進行建筑設計、碰撞檢測、施工模擬、避災路線分析及生成效果圖的展示，還能夠將構件屬性（如材質、體積、接觸面積、相互關系）更直觀的展現在我們面前。可視化操作為項目團隊進行的一系列分析提供了方便，有利于提高生產效率、降低生產成本和提高工程質量。

（2）協調性。工程項目建設施工牽涉到不同參與方、不同專業，協調尤為重要。信息協調一致，信息傳導的損耗低，可避免實際建設過程中可能出現的信息沖突和丟失現象。BIM可以將各專業的信息集中在模型中并進行關聯，使項目各參與方通過BIM模型清楚全面地了解項目，通過BIM信息平臺對存在的問題進行協調處理，改變了過去點對點的溝通模式，增加協調效率，節約成本。

（3）模擬性。BIM的結構是一個復合結構，不僅包含數據模型，可反映圖形和數據，而且包含行為模型，將二者關聯結合賦予數據意義，可模擬真實行為。BIM技術的模擬性不僅是指建筑物模型的建立，還包括節能模擬、日照模擬等。在招投標和施工過程中可以進行施工模擬，優化施工方案，控制項目成本。在運營過程中可以進行消防疏散、地震逃生等災難處理方式的模擬。

（4）優化性。信息、復雜程度及時間限制著建設項目的優化。建筑工程一般工程量大、時間緊迫，有些現代建筑物更是非常復雜，參與人員的能力不足，會出現考慮不周的情況。而BIM數據庫涵蓋項目全部建筑信息，BIM及其配套的優化工具通過修改前后的形象對比，能輕松地做到優化項目{4}。

（5）可出圖。BIM技術通過對建筑物的可視化展示和協調、模擬、優化后，將經過完善后的綜合管線圖、預埋套管圖、碰撞檢查報告及合理改進方案等提供給業主。

二、施工階段應用BIM進行成本控制的必要性

在施工階段進行成本控制是，根據成本計劃建立目標成本，然后收集信息采取措施對項目支出進行嚴格監督，若發現超出允許范圍的成本偏差，及時糾正偏差，使實際成本不斷向目標成本接近的過程。如圖1所示。{5}

1.傳統施工成本控制的弊端。目前建設項目在施工成本控制中存在的問題有：輕視事前、事中控制；數據共享和協同工作不被重視；成本數據更新不及時；精細化管理難以實現；技術落后導致工期成本和質量成本增加。

2.應用BIM進行成本控制的優勢。

（1）快速算量，提升精度。傳統算量方法，需匹配圖紙構件所對應的工程屬性，明確不同構件的計算規則，所以利用傳統方法進行工程量計算時費時易錯。而由BIM設計的三維模型在設計過程中就進行了構件屬性的匹配，且BIM算量軟件融入了計算規則，實現了算量自動化，不僅提高了算量效率，而且算量結果更加客觀、所得數據更加準確。

（2）合理計劃，減少浪費。無法快速、準確地獲取工程數據來制定資源計劃是精細化管理難以實現的根本原因。{6}而管理人員使用BIM技術可以快速精確地獲取基礎數據，制定精確合理的資源計劃，減少資源浪費，減輕倉儲壓力，降低成本。

（3）優化方案，提高質量。在項目前期，通過BIM技術把各專業圖紙進行整合，在統一平臺經過碰撞檢查，可發現設計中存在的錯誤，進而優化設計方案，減少施工階段由設計造成的返工，同時優化管線排布、優化凈空。而且通過BIM可視化和模擬性，對施工工序、場地布置等進行動態模擬，進行施工方案的評選優化。施工方案、管線排布方案經過優化用于施工交底，可提高工程施工質量，節約成本。

（4）虛擬施工，有效協同。基于BIM三維模型引入時間因素，即BIM四維技術，可進行虛擬施工，進而可以隨時、直觀地進行實際進展與施工計劃的對比，使各參與方全面了解項目實施情況，實現有效協同工作，提高效率，降低成本。

（5）加快結算，減少成本。BIM模型數據更新及時、數據清晰，利用BIM技術可以準確拆分、統計工程量，加快施工過程中工程進度款結算；竣工結算時，通過調取BIM數據庫中的相關資料，可縮短準備時間，加快結算進度，減少時間成本。

三、BIM在施工階段成本控制中的應用

1.施工準備階段。

（1）優化施工組織設計。施工組織設計是指導工程施工的綱領性文件，一般包括工程概況、施工部署及施工方案、施工進度計劃、施工平面圖、主要技術經濟指標等五項基本內容。將施工方案和BIM模型進行集成，應用BIM技術對項目的重要環節、關鍵部位進行模擬，分析、優化施工方案；將施工進度計劃和BIM模型集成后，通過進度模擬可提高其可行性；應用BIM模型建立反映臨建、設備間立體關系的三維場地平面布置，參照施工進度計劃，形象模擬各階段現場情況，檢查、修改臨建布置，使現場平面布置滿足動態變化需求，資源配置更合理，從而避免浪費，節約成本。

（2）輔助圖紙會審。通過BIM模型及其碰撞檢查，輔助進行圖紙會審，對凈空、管線布置等細節問題進行優化，減少返工，縮短工期，控制成本。

（3）指導施工成本計劃的編制。將BIM三維模型與進度信息、成本信息通過關聯整合形成5D模型，從而對施工過程中各個階段的相關需求量進行計算、模擬、優化，指導勞動力、材料和機械計劃的建立，提高成本計劃的精確性，降低成本。

2.施工實施階段。

（1）多維多算對比。多算對比是及時發現項目問題，降低項目費用，控制項目成本的有效手段。目前，多算對比是從三個維度——時間、工序、空間位置，對項目計劃成本與實際成本進行對比分析。只分析其中一個維度是不夠的，比如項目一個時間段的總體狀況良好，實際成本低于計劃成本，但可能存在實際成本高于計劃成本的子項工序，因此需要將項目實際成本按工序進行拆分。而且，項目施工通常是不同施工段同時進行，所以還要按照空間區域進行成本對比和分析。

利用BIM模型可快速、精確地進行不同維度的多算對比。基于BIM三維模型引入時間因素，可對任意時間段的實際成本和預算成本進行對比，直觀判斷該階段盈虧情況從而及時采取糾偏措施；將BIM模型和施工工序進行結合，按照具體工序對成本進行對比，有利于及時發現、處理問題，實現成本精細化管理。

（2）動態成本管理。在BIM三維模型基礎上增加時間維度和造價維度建成BIM-5D模型，使用該模型在施工過程中實時跟蹤項目進展，動態展示資金使用情況，及時統計、匯總規定時間段的實際成本，與預算成本、計劃成本進行三算對比，若發現成本超支情況，及時采取有效糾偏措施，避免項目投資失控，實現成本的有效動態管理。

（3）改善變更管理。在施工過程中，工程變更的發生是在所難免的。工程變更經常會引起項目工程量的變動及項目進度的變動等問題，這些問題都可能造成實際施工成本與計劃成本發生較大出入（主要是實際施工成本的增加），所以，必須高度重視和重點控制變更對項目成本產生的影響。{7}在發生工程變更時，使用BIM-5D技術進行變更管理，因BIM模型信息具有關聯性，工作人員只需將變更構件在BIM模型中進行修改調整，整個模型中與之關聯的部位都會自動更新，而且由于BIM模型的共享協同能力，各參與方之間傳輸交換信息的時間大為減少，從而可快速計算變更工程量，準確確定變更費用，減少成本浪費，有序管理變更造價。

（4）快速結算工程進度款。進度款結算，一般是由施工單位根據已審批下來的工程形象進度，計算出本階段完成的工程量，套用相應的綜合單價，算出工程款，向建設單位提出支付申請。{8}由于BIM模型可將工程數據以建筑構件為載體進行存儲、分析，所以利用BIM模型可快速完成工程量拆分。而且BIM模型根據施工現場進度及時更新數據庫，因此造價人員利用BIM技術可實時、精確地匯總某一階段的工程量，快速編寫該階段的工程計量申報表。建設單位可以通過BIM共享平臺迅速審核其數據的準確性，提高工程進度款的結算效率，減少時間成本。

（5）真正實現限額領料。限額領料是控制現場材料使用量從而降低項目成本的有效方法，定額的確定是其關鍵工作。利用BIM技術，根據數據庫中以往同類項目的詳細數據可快速、精確地計算施工任務的材料消耗量，相關人員通過共享平臺對數據進行審核，下達限額領料單，實現限額領料。

四、結語

目前，我國已經步入信息化時代，建筑業信息化是大勢所趨。BIM技術作為一種信息化技術，正在推進建筑業的信息化發展。在建設項目施工階段引入BIM技術進行成本控制可以節約成本，提高工作效率，增強施工企業的管理水平和盈利能力。上文所述應用只是BIM技術在成本控制應用中的一部分，隨著BIM的推廣普及和技術創新，BIM技術在施工階段成本控制中的應用會逐漸增多，在施工階段質量和安全管理中的應用也會逐漸發展。

注釋：

{1}住房和城鄉建設部計劃財務與外事司，中國建筑業協會.2014年建筑業發展統計分析[J].工程管理學報，2015，29（3）：1-12

{2}何關培，王軼群，應宇墾.BIM總論[M].北京：中國建筑工業出版社，2011

{3}胡鉑.基于BIM的施工階段成本控制研究[D].武漢：湖北工業大學，2015

{4}王雪青，張康照，謝銀.基于BIM實時施工模型的4D模擬[J]，廣西大學學報（自然科學版），2012，37（4）：815-819

{5}李清霞.建筑工程施工階段成本控制研究[D].邯鄲：河北工程大學，2014

{6}鄭浩凱.基于BIM的建設項目施工成本控制研究[D].長沙：中南林業科技大學，2014

{7}楊一凡.基于BIM的工程項目成本控制分析[D].大連：大連理工大學，2014

{8}曹穎，蒲娟.BIM在全過程工程造價管理中的應用[J].河南科技，2015（4），27-29

（作者單位：東北林業大學土木工程學院 黑龍江哈爾濱 150040）

（作者簡介：寇雪霞，東北林業大學碩士研究生，研究方向：建設工程經濟與項目管理；石振武，東北林業大學教授，博士。）

（責編：若佳）