基于4D模式的造價精益管控系統的開發及應用

沙俊強　孫雷　謝洪平　凌宇辰　苗藝　張帆

【摘 要】基于4D模式（三維模型+時間維）的造價精益管控系統，以全面提升工程造價控制水平，實現對工程造價的高效、精準控制。該系統將BIM技術引入造價信息控制系統中，使二者有機融合。兼有BIM技術的可視化、模擬性等特點，同時具備動態控制、價格預測、精準支付、自動結算等功能，從而達到工程項目造價控制的最優效果。

【關鍵詞】4D模式;工程造價;精益管控;價格預測;精準支付

中圖分類號： F280-4;G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）22-0072-002

0 引言

輸變電工程造價控制貫穿工程實施全過程，且需要多專業協作完成。目前我國造價控制普遍存在與其他專業割裂、不同步（滯后）等問題，精確性差，造價管理成本高。

而BIM技術（基于3D模式）作為一種新的理念和生產工具在工程建設領域得到了廣泛的應用。如何將BIM技術應用在工程造價控制中，是一個值得研究的課題。目前國內外對BIM技術在造價信息管理系統的功能定位、接口設置、模塊設計等方面無相應的研究，BIM（3D）加時間維的造價控制系統開發尚無先例。

1 精益管控系統（4D模式）的概念及意義

為落實國家高質量發展要求，推進工程造價管理從事后控制向事前、事中控制轉變，結合BIM技術，開展輸變電工程“基于4D模式的工程造價精益管控系統”的開發及研究。4D是指在“三維”基礎上增加一個“時間維”。造價管理從“線”上來講，始終貫穿工程實施全過程，從“點”（時間點）來講，涉及到工程實施每一個節點的事前、即時、事后的控制。通過“三維模型+時間維”的精確控制，可以實現對工程造價的高效、精準管理，全面提升工程造價控制水平。

從工程項目造價管理上來看，采用BIM技術，將項目從可行性研究階段到工程竣工結算階段的一系列工程項目造價過程作為一個有機整體進行控制，在全過程、全方位、動態的理念下，以BIM為基礎發展成為4D模式，以信息技術、數字技術為依托，集成項目造價管理的各項職能。

BIM技術的發展從平面手工繪圖到基于2D的CAD繪圖技術。2D電子繪圖即是對手工繪圖的電子模擬，利用點、圓、線等幾何圖形，在計算機上繪出施工圖，目前使用的各類方案圖、初步設計圖和施工圖基本上都采用2D模式。現階段所研究的BIM技術建立在3D的基礎上，它不僅能實現可視化展示功能，還能夠實現虛擬施工模擬、工程項目信息全共享、協調項目發展等多重功能。

在以上基礎上，融入“時間信息”與“造價數據”，針對工程造價形成由實體+時間的四維建筑模型（4D模式），集成工程量、進度、造價等數據，系統不僅能自動計算工程量，還能將建筑物模型與施工進度的各種工作相鏈接，動態地模擬施工變化過程，實現進度控制和成本造價的實時監控。4D造價管控系統應用可在三維建模和進度控制目標的基礎上，實現工程項目造價控制的最優。當前造價控制可以分為兩個方面，一方面，從工程項目預算入手，預算越準確，對項目的控制越有效，則工程項目造價控制效果越好;另一方面，從建設工程項目施工入手，通過對工程項目建設成本進行嚴格的控制和對人力、物力、財力的科學管理，使資源分配達到最優。綜合上述，4D模式即是在三維建模和即時造價控制基礎上，實現工程項目的精細化預算和施工過程中造價精準控制的最優模式。

2 管控系統（4D模式）的構建基礎及原理

研究以某電網工程造價控制為載體，以三維技術為基礎，從時間維度對工程造價實施即時、在線管控，并建立4D造價管控系統。

2.1 管控系統（4D模式）實現基礎

本系統的實現依托于BIM模型搭建技術和模型算量計價算法。通過數字化技術的運用，在計算機系統內建立工程3D模型，將該工程直觀、立體地展現出來。通過建立三維實體模型進行結構計算，并根據建筑模型信息，統計工程量，計算工程總造價，進行動態管理。

2.2 管控系統（4D模式）工作原理

根據施工圖紙提前構建“基礎模型”，以時間為單位（時、天、周、月等），根據擬發生施工方案或材料變化等信息搭建“即時模型”、“預測模型”，將“即時模型”、“預測模型”計算的工程量及造價，與基礎模型的造價數據進行比對，選擇合適的施工調整條件和管控方式，實現方案最優、費用最低。

3 管控系統（4D模式）實現的功能

3.1 實現一鍵算量計價取費

在基于4D模式的輸變電工程造價精益管控系統中，通過模型算量技術對BIM模型進行造價轉換，將項目施工過程用數字化的方法表達出來，按施工進度分階段通過計算規則匯總統計出實時工程量，并自動套用相應的定額，實現一鍵算量計價取費的功能，生成詳細的造價信息文件，大幅減輕造價人員的工作量，提高量、價、費計算的準確性和效率。

3.2 實現方案變更費用預測

由于工程建設存在周期較長、不確定因素多、政策變化頻繁（價格調整、稅費調整）等諸多因素的影響，會導致工程量、價、費出現多次、反復的改變。在4D模式下，施工中的設計優化、施工方案變更或者其他方面的調整變化，都可以采用4D模式模擬出變更前后的工程量，同時對相應的費用進行模擬，預測實際將發生的費用，有利于將多種方案的預測費用進行對比審核，選擇最佳方案，不斷提升方案的科學性，降低工程造價。

3.3 實現材料價差預測

工程材料具有門類復雜、來源不一且數量大的特點，在工程造價的構成中，材料費是占比重最大的部分，通常占建安費用60%左右，在結算過程中，經常會遇到材料價差調整的問題，是影響工程建設投資的重要因素。本系統針對材料價差設置價格預測功能，通過價格信息系統和其他各種渠道，系統、全面收集預測所需材料價格信息和相關數據，采用有效的預測方法，如移動加權平均法、歸納預測法等，做出預測，并進行判斷和預警，根據預警信息，采取相應的措施減少或避免大規模價差調增事件的發生。

3.4 實現工程造價動態監控

通過即時對系統進行信息的輸入，將設計變更、簽證等影響工程造價的信息錄入系統，系統自動將實際產生的費用與計劃費用進行對比分析，計算出兩者之間的偏差，當偏差超過了預先設定的限額，系統將報警。提醒相關單位及時采取相應的糾偏措施。當結算發生糾紛時，通過調取數據信息，標定責任單位和責任人。

3.5 實現工程進度款精準支付

在支付工程進度款時，為了計算方便，大部分預算人員只是粗略估算實際完成工作量，且一般不考慮變化的因素，這很容易導致工程款超付現象的發生，增加了建設單位的資金成本（利息等支出）和最終結算的難度。4D造價管控系統實現了對造價信息，如完成工程量、設計變更等內容的同步更新，可以直觀、準確地計算出施工的實際進度情況及對應的費用，精準地完成月度、階段進度款的支付工作。該功能還可以實現與目前大力推行的“三率合一“相關控制指標和數據對接，并設置預警功能。

3.6 實現自動生成分部結算、工程結算數據表

由于4D系統中的量、價、費實時進行更新，在工程某個階段，如完成分部工程或竣工后，無須再花費大量的時間進行繁瑣的工程量核對工作，系統自動生成分部結算、工程結算相應的數據，提高結算效率，保證在規定的時限內完成相應的工作，同時有效地節約工程結算階段的高昂成本。另外，根據預先設置各分部結算節點和工程結算節點，4D系統可以自動統計已經支付的工程款，自動分類計算單位、單項、建設項目的工程結算價款。4D系統中的部分造價信息分權限和層級對相關單位和人員開放，相關人員可以隨時進行查詢、核對。

3.7 建立造價數據庫的存儲、查詢、分析功能

該系統為集造價數據資料存儲、共享、查詢、分析等功能的綜合性平臺，實現造價數據的動態采集、數據查詢、數據管理、數據分析及后臺管理等功能，為各種規模的輸變電工程造價數據管理工作提供高效、可行的解決方案，達到信息查詢、研究應用的目的，也為挖掘造價數據的潛在價值提供有效的途徑。

4 結語

基于4D模式的造價精益管控系統的開發依托上述功能開展，在時間維度上再進行時間節點的細分，對某一結點的過去、現在、未來進行鏈式管控。通過對已搭建的基礎模型進行結構計算，估算工程量和工程總造價，對重大費用預設管控區間;對即將實施的方案（即根據變更等因素進行調整后的預期模型）進行預結算，將預期造價數據與基礎數據進行比對，研究偏差的幅值和影響，追溯引起偏差的因素，采取管控手段進行糾偏。通過以上體系構建，完成工程造價的動態控制、價格預測、精準支付和自動結算等功能目標，大幅提升造價管理信息化管理水平及管理效率和效果。

【參考文獻】

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