BIM技術(shù)在決策設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)管理研究

唐根麗，張 恒

(安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，大量的資金被投入到了建筑行業(yè)，促進(jìn)了建筑行業(yè)的飛速發(fā)展。然而，在實(shí)際工作中，由于對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的工程造價(jià)控制管理不當(dāng)，導(dǎo)致大量的建設(shè)投資失控現(xiàn)象。工程造價(jià)的控制貫穿工程建設(shè)的全過(guò)程。按照建設(shè)的進(jìn)度和建設(shè)過(guò)程中活動(dòng)的特點(diǎn)，建設(shè)過(guò)程可以分成五個(gè)階段去實(shí)行，首先對(duì)工程進(jìn)行決策，然后開(kāi)始設(shè)計(jì)，緊接著實(shí)行招標(biāo)投標(biāo)，然后進(jìn)入施工程序，最后施工完成進(jìn)行驗(yàn)收。工程造價(jià)控制就是對(duì)這五個(gè)階段進(jìn)行管理，工程造價(jià)在每一個(gè)階段都有上限且呈層層限制的關(guān)系。

建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)管理的初始階段就是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行決策和設(shè)計(jì)，這也是對(duì)工程造價(jià)影響最大的階段。有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析表明，項(xiàng)目決策階段對(duì)工程造價(jià)的影響達(dá)75%～95%，同時(shí)，設(shè)計(jì)階段對(duì)工程造價(jià)的影響占了35%～75%。工程造價(jià)管理的核心應(yīng)以項(xiàng)目工程的決策階段和設(shè)計(jì)階段為主，在項(xiàng)目決策通過(guò)以后，對(duì)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行造價(jià)控制就變得非常重要，雖然設(shè)計(jì)費(fèi)支出占全部工程造價(jià)的比例不到 1%，但對(duì)工程造價(jià)的影響卻占 75%，因此，抓住設(shè)計(jì)階段這個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，對(duì)工程造價(jià)控制可以取得顯著的成效。基于此，本文擬通過(guò)分析工程前期的兩個(gè)重要階段造價(jià)管理的具體內(nèi)容，研究目前國(guó)內(nèi)的造價(jià)管理問(wèn)題，接著將BIM技術(shù)投入使用，根據(jù)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的工程造價(jià)管理的建議。

圖1 各階段的工程造價(jià)和造價(jià)控制限額

2 決策階段和設(shè)計(jì)階段對(duì)工程造價(jià)的影響

2.1 決策階段對(duì)工程造價(jià)的影響

建設(shè)項(xiàng)目要想獲得成功，必須有正確的決策作為保障。決策的好壞將會(huì)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目后期產(chǎn)生非常大的影響，如果決策正確，那么建設(shè)項(xiàng)目后期節(jié)約資源和控制造價(jià)的可能性最大，效益也最好。

在建設(shè)項(xiàng)目的策劃階段，首先進(jìn)行的是項(xiàng)目的立項(xiàng)，項(xiàng)目的立項(xiàng)成功與否直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目最終能否順利實(shí)施，是否會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的投資失敗。圖2顯示了建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的各個(gè)階段對(duì)項(xiàng)目費(fèi)用投入的的影響程度。從圖中可以看出，前期策劃階段是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的費(fèi)用投入影響最大的階段，在前期策劃階段所需要投入的資金量是整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中最少的，但是，前期策劃階段所決定的內(nèi)容卻是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的投資影響最大的部分，并且隨著后期對(duì)項(xiàng)目資金投入的增加，后面幾個(gè)階段對(duì)項(xiàng)目總投資的影響程度卻逐漸減小。所以，建設(shè)項(xiàng)目的前期策劃階段在項(xiàng)目的全生命周期中具有主導(dǎo)的地位，在此階段的微小失誤都有可能導(dǎo)致項(xiàng)目的失敗，從而產(chǎn)生不可挽回的損失。

圖2 項(xiàng)目生命周期內(nèi)各階段對(duì)工程造價(jià)的影響

2.2 設(shè)計(jì)階段對(duì)工程造價(jià)的影響

決策階段之后要進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)階段是把決策和設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)的階段，直接決定了建筑產(chǎn)品造價(jià)的形成，是建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程中承上啟下的重要階段。設(shè)計(jì)階段的投資控制就是在按要求設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上以及規(guī)定的投資估算范圍內(nèi)做出最好的設(shè)計(jì)或者是最為節(jié)約資金的設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)階段在造價(jià)管理過(guò)程中的重要性，一般將設(shè)計(jì)階段分為幾個(gè)階段來(lái)控制建設(shè)項(xiàng)目的造價(jià)。

方案設(shè)計(jì)階段是設(shè)計(jì)階段的最初始階段，即根據(jù)前期策劃階段擬定的要求對(duì)擬建工程項(xiàng)目周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行了解，初步解決工程項(xiàng)目與周?chē)h(huán)境的關(guān)系，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行布局，完成場(chǎng)地設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)階段的造價(jià)為估算價(jià)，是最為接近但又不超過(guò)投資估算的價(jià)格，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)階段的造價(jià)管理可以說(shuō)是對(duì)投資估算價(jià)格的進(jìn)一步優(yōu)化。

初步設(shè)計(jì)階段是對(duì)方案設(shè)計(jì)進(jìn)一步深化的過(guò)程，在此階段，整個(gè)項(xiàng)目的構(gòu)思基本形成。需要確定設(shè)計(jì)的原則、標(biāo)準(zhǔn)以及重大的技術(shù)問(wèn)題等，并同時(shí)考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性以及技術(shù)可行性。整個(gè)擬建項(xiàng)目的雛形基本出現(xiàn)，包含建筑、機(jī)電以及水電等各方面的因素都被考慮到設(shè)計(jì)過(guò)程中。所以，初步設(shè)計(jì)確定以后，其產(chǎn)生的設(shè)計(jì)概算將成為整個(gè)工程項(xiàng)目的最高限額。

圖3 設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)管理

技術(shù)設(shè)計(jì)階段并不是每一個(gè)工程項(xiàng)目都具備的，一般會(huì)將技術(shù)比較復(fù)雜且比較重大的工程項(xiàng)目的技術(shù)方面提出進(jìn)一步的討論。技術(shù)設(shè)計(jì)就是將初步設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的深化、修整并且最終定案，所以技術(shù)設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)其實(shí)就是將初步設(shè)計(jì)階段造價(jià)的修正，即為修正概算。

施工圖設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)和施工的最后階段，該階段最終確定將項(xiàng)目如何從圖紙向?qū)嶓w轉(zhuǎn)化。施工圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)深度要求能滿足按圖施工的目標(biāo)，在這個(gè)階段需給出施工過(guò)程、用料以及工藝做法等各種具體施工的設(shè)計(jì)圖紙。施工圖設(shè)計(jì)階段所做的最后的工程造價(jià)預(yù)算是最為接近最終工程花費(fèi)的造價(jià)，是一個(gè)經(jīng)過(guò)反復(fù)的論證、比較以及協(xié)調(diào)后的結(jié)果。隨著設(shè)計(jì)進(jìn)程和深度的不斷加深，根據(jù)圖紙所做的工程造價(jià)的控制也在不斷的細(xì)化、深化。不同階段的造價(jià)管理都是緊密銜接的，是一個(gè)由后者補(bǔ)充前者欠缺的內(nèi)容，而前者卻又牢牢的控制后者的造價(jià)所形成的一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。

3 決策階段和設(shè)計(jì)階段存在的主要問(wèn)題

3.1 決策階段存在的主要問(wèn)題

(1)不重視決策階段的造價(jià)控制。長(zhǎng)期以來(lái)，建筑行業(yè)管理者們嚴(yán)重缺乏全過(guò)程造價(jià)控制的思想，對(duì)各階段的造價(jià)控制持偏見(jiàn)，重施工輕決策、輕設(shè)計(jì)的思想非常嚴(yán)重，導(dǎo)致建設(shè)項(xiàng)目的前期投資控制沒(méi)有得到足夠的重視。在進(jìn)行可行性研究時(shí)，對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查不充分、資料收集不全面、投資估算指標(biāo)的選擇不合理、沒(méi)有建立科學(xué)的決策體系等等都容易造成項(xiàng)目決策階段的工程造價(jià)難以控制。

(2)可行性研究不夠充分。可行性研究是決策階段的主要任務(wù)。在可行性研究階段，需要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，充分調(diào)查市場(chǎng)和資源情況，最終決定該項(xiàng)目是否值得投資。在實(shí)際項(xiàng)目決策過(guò)程中，很多工程由于時(shí)間緊迫忽略了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行深入細(xì)致的可行性研究，編制可行性研究報(bào)告和投資估算的質(zhì)量不高。

可行性研究階段最重要的任務(wù)是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全方位的調(diào)查，主要包括市場(chǎng)調(diào)查和資源調(diào)查兩方面。市場(chǎng)調(diào)查是對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)和潛在市場(chǎng)進(jìn)行研究分析，收集市場(chǎng)信息、了解市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。資源調(diào)查需要分析并決定項(xiàng)目采用何種材料，選用的材料不同會(huì)對(duì)造價(jià)產(chǎn)生不同的影響，這在進(jìn)行造價(jià)預(yù)估和控制時(shí)就需要充分考慮。

在可行性研究階段，由于建設(shè)單位造價(jià)人員的素質(zhì)不高，信息收集不全面，市場(chǎng)、資源調(diào)查地不充分就急于開(kāi)展工作，對(duì)項(xiàng)目的客觀條件了解不夠，導(dǎo)致可行性研究的質(zhì)量不高。

3.2 設(shè)計(jì)階段存在的主要問(wèn)題

(1)設(shè)計(jì)階段技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相分離。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員根據(jù)業(yè)主的要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、設(shè)計(jì)，然后造價(jià)人員根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙進(jìn)行工程計(jì)量計(jì)價(jià)。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)因?yàn)樽⒅亟ㄖa(chǎn)品的質(zhì)量或者只顧追求設(shè)計(jì)方案的新奇而忽略了設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)樵O(shè)計(jì)工作的技術(shù)性較強(qiáng)，造價(jià)人員也無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)工作中的不合理提出意見(jiàn)。這種技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相分離的現(xiàn)象導(dǎo)致工程造價(jià)難以有效控制。同時(shí)目前所采用的 CAD 畫(huà)圖設(shè)計(jì)使各方面的設(shè)計(jì)人員在信息溝通上不夠及時(shí)，在圖紙做最后整合時(shí)出現(xiàn)各種管線碰撞以及錯(cuò)漏等情況，這些都將影響工程項(xiàng)目的進(jìn)度以及項(xiàng)目的造價(jià)。

(2)對(duì)設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制不夠重視。設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)沒(méi)有受到重視。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往更注重工程的質(zhì)量而忽略了設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，這樣做雖然可以保證工程的質(zhì)量，但是并不是最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案是要做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性結(jié)合，在保證工程質(zhì)量的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 BIM技術(shù)的特征

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫(xiě)，作為建筑業(yè)使用的新工具，BIM 可以實(shí)現(xiàn)從二維平面繪圖轉(zhuǎn)向三維立體繪圖，從各專(zhuān)業(yè)單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各專(zhuān)業(yè)協(xié)同完成項(xiàng)目，能夠?qū)⒐こ添?xiàng)目在不同階段的信息、資源集成在一個(gè)模型中，運(yùn)用三維模擬技術(shù)來(lái)構(gòu)建建設(shè)項(xiàng)目的確切情況，為項(xiàng)目在決策、設(shè)計(jì)及施工階段提供協(xié)調(diào)一致的信息模型。

圖4 BIM 技術(shù)信息共享模型

(1) 協(xié)同運(yùn)作實(shí)現(xiàn)信息共享。建設(shè)項(xiàng)目通常由多方參與、多專(zhuān)業(yè)參與。在工程造價(jià)控制工作中，牽涉到各種各樣的的信息且組織眾多，應(yīng)當(dāng)精誠(chéng)合作，使得工程項(xiàng)目的系統(tǒng)管理達(dá)到最優(yōu)化。BIM 可以將各個(gè)不同專(zhuān)業(yè)所設(shè)計(jì)的不同部分以及相關(guān)的信息集合在一個(gè)模型之上，從項(xiàng)目參與方、建設(shè)過(guò)程、信息管理三個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的邏輯集成，通過(guò)信息平臺(tái)與各參與方之間進(jìn)行信息共享,保證溝通的及時(shí)性，通過(guò)3維模型可以查看專(zhuān)業(yè)間與非專(zhuān)業(yè)間是否存在沖突，有效降低了工程變更的發(fā)生。所以，BIM的協(xié)調(diào)性在很大程度上提高了信息的溝通，不但使工程的每個(gè)階段有著更為詳盡的造價(jià)管理，也使建設(shè)項(xiàng)目管理的系統(tǒng)化得到更加全面的改善。BIM 技術(shù)信息共享模型如圖 4 所示。

(2) 建筑模式可視化。項(xiàng)目的施工圖紙通常都是二維平面圖，建筑物真正的構(gòu)造無(wú)法直觀地以空間立體的形式呈現(xiàn)。面對(duì)造型多變、日趨復(fù)雜的建筑，不但加大了認(rèn)識(shí)上的偏差，同時(shí)給工程造價(jià)的正常控制帶來(lái)了影響。BIM的可視化性能，將以往二維施工圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體實(shí)物效果圖展現(xiàn)出來(lái)，讓項(xiàng)目各參與方可全方位、立體動(dòng)態(tài)地觀察建筑項(xiàng)目的整個(gè)過(guò)程，不僅可以全面透視建筑的效果圖和各節(jié)點(diǎn)的處理，有利于全面準(zhǔn)確地呈現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)人員的真實(shí)想法，而且還可以模擬建筑項(xiàng)目全壽命周期的各階段進(jìn)展?fàn)顩r，為建設(shè)項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工以及竣工階段的工程造價(jià)管理提供了重要參考。

圖5 某教學(xué)樓土建模型

5 BIM技術(shù)在決策和設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用

5.1 BIM技術(shù)在決策階段中的應(yīng)用

投資決策直接影響著項(xiàng)目是否能正常實(shí)施，同時(shí)，投資人會(huì)不會(huì)參加招標(biāo)取決于在這個(gè)工程中能否獲得利潤(rùn)。在前期策劃階段利用BIM 技術(shù)協(xié)助分析，可以加快前期階段的決策速度，節(jié)約時(shí)間，節(jié)省成本，提高資金的利用率。決策階段的主要工作是進(jìn)行方案的比選及確定投資估算指標(biāo)。

(1)方案?jìng)溥x：項(xiàng)目決策階段會(huì)存在多個(gè)備選投資方案，可以利用 BIM 技術(shù)建立各個(gè)方案相應(yīng)的模型，則不同方案的工程量、造價(jià)等指標(biāo)數(shù)據(jù)均可自動(dòng)計(jì)算出，運(yùn)用BIM技術(shù)比較不同方案的造價(jià)，從而選擇經(jīng)濟(jì)較優(yōu)的投資方案，確保投資決策的可靠性。

(2)投資預(yù)測(cè)：BIM 不僅能夠?qū)⒚總€(gè)指標(biāo)及數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析，同時(shí)還擁有大量的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，可有效地對(duì)項(xiàng)目所需成本進(jìn)行較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。在對(duì)投資進(jìn)行預(yù)測(cè)的過(guò)程中，從數(shù)據(jù)平臺(tái)中選擇與之大致相同的歷史項(xiàng)目模型以及各個(gè)指標(biāo)等，結(jié)合工程的實(shí)質(zhì)作相關(guān)調(diào)動(dòng)，BIM系統(tǒng)自動(dòng)修正造價(jià)指標(biāo)。除此之外，通過(guò)使用BIM技術(shù)解決工程建設(shè)過(guò)程中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，對(duì)方案在初始階段不足的地方進(jìn)行改進(jìn)，使投資估算更加準(zhǔn)確。

5.2 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

合理的設(shè)計(jì)是降低成本的關(guān)鍵，BIM技術(shù)可以通過(guò)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)并建立數(shù)據(jù)模型，將相應(yīng)的造價(jià)信息與圖紙模型相關(guān)聯(lián)，通過(guò)主動(dòng)調(diào)整設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證投資的有效性。

(1)碰撞檢查。土建專(zhuān)業(yè)和安裝專(zhuān)業(yè)在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)是由不同專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員分別設(shè)計(jì)的，施工也不是同時(shí)進(jìn)行的，這就造成了土建和安裝之間存在著非常多的矛盾，尤其是設(shè)備管道與結(jié)構(gòu)之間的碰撞問(wèn)題。

利用BIM 三維模擬技術(shù)，建筑、結(jié)構(gòu)、管道等各專(zhuān)業(yè)之間的沖突問(wèn)題可以在施工之前立體地展現(xiàn)出來(lái)并且能夠被準(zhǔn)確、快速地檢查出來(lái)。針對(duì)出現(xiàn)碰撞的節(jié)點(diǎn)返回設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改，通過(guò)創(chuàng)建、引用、修改相關(guān)信息，完善、優(yōu)化工程項(xiàng)目，直到碰撞檢查結(jié)果最優(yōu)。在設(shè)計(jì)階段把調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生沖突的地方處理好，可以大大減少由此產(chǎn)生的工程變更，對(duì)于縮短工期、減少投資、加強(qiáng)質(zhì)量管理、減少不確定因素等均有較大的促進(jìn)作用。(2)限額設(shè)計(jì)。限額設(shè)計(jì)是按分配的投資限額進(jìn)行設(shè)計(jì)，把上一階段的投資額作為下一設(shè)計(jì)階段的投資控制目標(biāo)，以保證總投資限額不被突破。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們將總投資限額層層分解到各個(gè)專(zhuān)業(yè)作為每個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的限額，設(shè)計(jì)人員根據(jù)分配的投資限額進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)。這種自上而下的限額設(shè)計(jì)不僅能通過(guò)層層的設(shè)計(jì)限額來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)總投資限額的控制，而且要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須把設(shè)計(jì)與造價(jià)相結(jié)合，考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

傳統(tǒng)的工程計(jì)量和計(jì)價(jià)方法，很難做到合理的限額設(shè)計(jì)。不同專(zhuān)業(yè)間的設(shè)計(jì)任務(wù)是分開(kāi)的，不同專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)圖紙的造價(jià)信息不充分，不容易讓設(shè)計(jì)和造價(jià)詢(xún)問(wèn)工作實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行，再加上設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平的差異以及整體造價(jià)控制思維的缺乏，使得限額設(shè)計(jì)工作很難順利進(jìn)行。

在限額設(shè)計(jì)的要求下，BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段可以利用三維動(dòng)態(tài)模型方便進(jìn)行設(shè)計(jì)交底，通過(guò)獲取工程信息以及相應(yīng)的工程量信息初步確定預(yù)估金額，緊接著檢驗(yàn)確定設(shè)計(jì)指標(biāo)是否合理，同時(shí)運(yùn)用價(jià)值分析對(duì)建造成本進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低工程成本。BIM可以精確地提取所需要的工程量，對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步的計(jì)算與分析，依據(jù)獲取的信息來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案每個(gè)細(xì)節(jié)，使得工程造價(jià)更加貼近實(shí)際，很好地實(shí)現(xiàn)限額設(shè)計(jì)。