一種建筑工程設(shè)計(jì)階段的綜合造價(jià)精細(xì)化管理方法

王北艷

（陜西建工集團(tuán)股份有限公司，陜西 西安 710016）

0 引言

建筑工程造價(jià)精細(xì)化管理是指企業(yè)在施工中為使建設(shè)過(guò)程更加高效和科學(xué)，以“精、準(zhǔn)、細(xì)、嚴(yán)”為準(zhǔn)則采取的一系列措施，最終使工程造價(jià)更加精細(xì)化。建筑工程行業(yè)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)水平飛速進(jìn)步的背景下，整體仍然呈現(xiàn)較好的發(fā)展前景，進(jìn)入到了數(shù)字智能化的建筑時(shí)代[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于建筑在各方面的需求也隨之增加，建造出各種各樣的建筑，但是在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，特別是對(duì)于建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理存在一定不足，欠缺明顯。但建筑工程造價(jià)的精細(xì)化管理是直接影響建筑工程施工的因素，完善的精細(xì)化管理能夠降低施工成本，最大化工程利益。因此，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理進(jìn)行研究，成為人們廣泛關(guān)注和研究的課題。

葉青[2]提出基于粒子群與遺傳混合優(yōu)化算法的輸變電工程全過(guò)程造價(jià)管理方法，分析各個(gè)工程階段影響造價(jià)成本的關(guān)鍵指標(biāo)因素，基于隸屬函數(shù)方法評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于粒子群與遺傳混合優(yōu)化算法統(tǒng)一處理輸變電工程造價(jià)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程造價(jià)管理。楊紅燕[3]提出PPP 模式下的建筑工程全過(guò)程造價(jià)管理方法，基于市場(chǎng)承受限度，加強(qiáng)前期決策核算，確保設(shè)計(jì)階段投資限額的科學(xué)制定，合理配置資源，實(shí)現(xiàn)建筑工程全過(guò)程造價(jià)管理。

左新宇[4]將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑工程造價(jià)精細(xì)化管理研究中，通過(guò)BIM 技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，對(duì)成本管理過(guò)程進(jìn)行分析，以達(dá)到有效、準(zhǔn)確、快速獲取信息的目標(biāo)，進(jìn)而提高成本估算的準(zhǔn)確性，完成造價(jià)精細(xì)化管理。但是，現(xiàn)階段全球都面臨著經(jīng)濟(jì)下行的壓力與問(wèn)題，導(dǎo)致建筑工程整體的管理質(zhì)量與水平存在一定的問(wèn)題。上述管理方法仍不能滿足目前建筑行業(yè)整體建設(shè)程度的基本需求，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)預(yù)測(cè)缺乏精準(zhǔn)性，造價(jià)數(shù)據(jù)信息的處理與管理速率較慢，不同造價(jià)管理部門之間信息數(shù)據(jù)的共享程度較差。這些問(wèn)題會(huì)直接導(dǎo)致建筑工程設(shè)計(jì)階段相關(guān)信息數(shù)據(jù)失真，從短期影響看，降低了建筑工程設(shè)計(jì)階段造價(jià)管理的綜合性、管理效率以及精細(xì)化水平，而從長(zhǎng)期影響看，降低了建筑工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)效率、質(zhì)量，增加了建設(shè)成本，不利于建筑工程領(lǐng)域的良性循環(huán)發(fā)展。

本文研究了一種建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理方法，設(shè)計(jì)建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理的基本架構(gòu)，利用BIM 技術(shù)建立工程設(shè)計(jì)階段全壽命周期可視化模型，采用最小二乘支持向量機(jī)算法計(jì)算綜合造價(jià)投資金額，確定最高限額，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，有效實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)的精細(xì)化管理。以期提高建筑工程設(shè)計(jì)階段的控制與管理水平，精細(xì)化管理建筑項(xiàng)目綜合造價(jià)，推動(dòng)建筑工程產(chǎn)業(yè)的綜合建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展，保證建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理基本架構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑工程綜合造價(jià)管理的根本目的是最大限度地降低項(xiàng)目最終的建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)管理成本、維護(hù)成本等，使建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益最大化的同時(shí)，保證建筑項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。建筑工程全階段造價(jià)管理對(duì)建筑項(xiàng)目投資影響程度如圖1 所示。

圖1 建筑工程全階段造價(jià)管理對(duì)建筑項(xiàng)目投資影響曲線

由圖1 可知，設(shè)計(jì)階段作為造價(jià)管理的核心基礎(chǔ)部分，對(duì)建筑項(xiàng)目投資成本具有高達(dá)35%～75%的影響，是保證建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定、高效推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)[5]。因此，為了提高工程設(shè)計(jì)階段的造價(jià)管理水平，引入精細(xì)化管理策略，充分融合技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，選擇科學(xué)的管理方案，使設(shè)計(jì)階段對(duì)建筑工程的投資，在限額情況下得到優(yōu)化，將設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)建立在盡可能合理的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上。根據(jù)上述管理目標(biāo)與基本策略，設(shè)計(jì)了建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理的基本架構(gòu)，主要分為四個(gè)階段，如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理的基本架構(gòu)表

建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理基本架構(gòu)的設(shè)計(jì)，為科學(xué)合理的造價(jià)管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提供了基礎(chǔ)的理論依據(jù)。

2 基于BIM 技術(shù)的精細(xì)化管理策略

精細(xì)化管理是對(duì)建筑項(xiàng)目工程各個(gè)節(jié)點(diǎn)的全面管理策略。在精細(xì)化管理基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步結(jié)合相關(guān)的技術(shù)與策略，使設(shè)計(jì)階段所有的綜合造價(jià)管理工作與內(nèi)容建設(shè)密切相連，提高管理工作的細(xì)致性和深度，達(dá)到對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)階段所有綜合造價(jià)的精細(xì)化管理目標(biāo)[6]。為克服設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)管理中存在的設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本控制不協(xié)調(diào)，以及各個(gè)管理部門數(shù)據(jù)信息共享性較弱等問(wèn)題，在保證建筑工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM 技術(shù)，將設(shè)計(jì)階段各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)相融合，達(dá)到對(duì)設(shè)計(jì)階段整個(gè)壽命周期精細(xì)化管理的研究目標(biāo)。

2.1 建立建筑工程信息的全壽命周期可視化模型

可靠的數(shù)據(jù)信息是模型的基礎(chǔ)支撐。利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)，采集多個(gè)建筑信息數(shù)據(jù)，包括建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)相關(guān)信息，以及建筑工程施工的參數(shù)信息，主要的數(shù)據(jù)構(gòu)成如表2所示。

表2 建筑工程信息模型主要數(shù)據(jù)構(gòu)成表

由于初步采集到的信息數(shù)據(jù)具有海量化、模糊化、異構(gòu)化等特征，直接應(yīng)用會(huì)降低管理的精確程度。因此采用標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算，消除數(shù)據(jù)信息之間的異構(gòu)性，統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息量綱，提高數(shù)據(jù)信息的利用效率，為后續(xù)的管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算表示為：

式中，z表示經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的建筑工程信息數(shù)據(jù)；z'表示未經(jīng)處理的建筑工程信息數(shù)據(jù)；z'max、z'min分別表示未經(jīng)處理的建筑工程信息數(shù)據(jù)的最大值、最小值。將分析處理后得到的建筑工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為基于BIM技術(shù)的模型構(gòu)建及設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)的精細(xì)化管理，奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

合理的工程設(shè)計(jì)，是有效降低建筑項(xiàng)目整體建設(shè)成本的核心。在BIM 的繪圖軟件中，輸入上文所述的所有建筑信息參數(shù)，建立建筑工程信息的全壽命周期可視化模型。利用其他BIM 軟件，按步驟對(duì)模型進(jìn)行三維渲染、紋理貼圖、計(jì)算分析等優(yōu)化加工，使模型參數(shù)更加精確可靠，與實(shí)際工程各個(gè)項(xiàng)目基本一致。將建筑工程設(shè)計(jì)階段的造價(jià)信息，與三維模型相關(guān)聯(lián)，通過(guò)自動(dòng)化的協(xié)調(diào)管理，優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)，保證造價(jià)的科學(xué)性[7]。同時(shí)。將構(gòu)建好的模型共享給設(shè)計(jì)階段所有的綜合造價(jià)精細(xì)化管理部門，便于實(shí)時(shí)地獲取、應(yīng)用相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)造價(jià)的綜合計(jì)算與管理。

2.2 基于最小二乘支持向量機(jī)的限額設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)階段對(duì)綜合造價(jià)限額的計(jì)算與設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)造價(jià)精細(xì)化控制與管理的重要部門[8]。傳統(tǒng)的建筑工程計(jì)價(jià)方案，往往不能精確地設(shè)計(jì)出符合建筑項(xiàng)目基本需求的限額。在BIM 技術(shù)的支持下，利用具有參數(shù)化特征的建筑工程的三維可視化動(dòng)態(tài)模型，可以實(shí)時(shí)地獲取項(xiàng)目各個(gè)節(jié)點(diǎn)的投資、成本數(shù)據(jù)，便于施工項(xiàng)目的技術(shù)交底。通過(guò)精確、實(shí)時(shí)地提取建筑項(xiàng)目全壽命周期的工程量，完成對(duì)各部分工程設(shè)計(jì)階段數(shù)字化的成本估算、概算，檢驗(yàn)所有節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工程造價(jià)與設(shè)計(jì)方案的協(xié)同分析與精細(xì)化管理，使得設(shè)計(jì)階段的綜合造價(jià)與實(shí)際工程更加貼合，優(yōu)化限額設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益最大化。現(xiàn)根據(jù)建筑工程信息全壽命周期可視化模型中綜合設(shè)計(jì)階段所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生投資金額，結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)算法，得到設(shè)計(jì)概算，作為建筑工程項(xiàng)目的最高限額。計(jì)算最高限額的A(z) 目標(biāo)函數(shù)表示為：

式中，zr、zs分別表示不同維度的建筑工程信息數(shù)據(jù)；m表示最小二乘支持向量機(jī)算法的正規(guī)化參數(shù)；2ε表示核函數(shù)的寬度系數(shù)。經(jīng)過(guò)對(duì)歷史建筑工程信息的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，得到最終的解算結(jié)果，即設(shè)計(jì)階段造價(jià)概算，作為建筑工程項(xiàng)目的最高限額。根據(jù)建筑工程設(shè)計(jì)限額，結(jié)合精細(xì)化管理策略，在對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行全面調(diào)研的條件下，將限額值合理地分配到建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)管理的各個(gè)工程項(xiàng)目中。在分配過(guò)程中，還需要實(shí)時(shí)結(jié)合建筑工程全壽命周期可視化模型的各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，對(duì)不斷更新的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)得到精細(xì)化管理。

3 試驗(yàn)與檢測(cè)

為檢測(cè)本文涉及的建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理方法的應(yīng)用效果與可行性，設(shè)計(jì)了仿真模擬試驗(yàn)。利用Windows 系統(tǒng)，搭建試驗(yàn)平臺(tái)。將某地區(qū)的建筑工程項(xiàng)目的歷史信息數(shù)據(jù)作為測(cè)試樣本，存儲(chǔ)在試驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備使用。在試驗(yàn)平臺(tái)的Matlab 程序中，分別導(dǎo)入本文基于BIM 技術(shù)的建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理方法（試驗(yàn)組）、基于粒子群與遺傳混合優(yōu)化算法的全過(guò)程造價(jià)管理方法（對(duì)照組1），以及PPP 模式下的建筑工程全過(guò)程造價(jià)管理方法（對(duì)照組2），輸入測(cè)試樣本后通過(guò)仿真運(yùn)行，對(duì)比分析管理效果。

精確的建筑工程全壽命周期可視化模型的建立，是提高造價(jià)精細(xì)化管理水平、降低投入成本、保證建筑工程投資有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。基于此，在數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)選取1 組建筑工程項(xiàng)目的歷史信息數(shù)據(jù)，按照三種不同的造價(jià)管理方法構(gòu)建建筑工程全壽命周期模型，選擇100 組模型的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，與實(shí)際的建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，記錄偏差值，對(duì)比不同方法構(gòu)建模型的精確度，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 不同管理方法構(gòu)建模型關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的偏差值對(duì)比圖

由圖2 可知，對(duì)于100 組關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)組方法的建筑信息模型與實(shí)際場(chǎng)景數(shù)據(jù)的偏差值均低于對(duì)照組1、對(duì)照組2，且均在實(shí)際建筑工程所要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍3.0mm 之內(nèi)，表明本文設(shè)計(jì)管理方法所建造的建筑工程模型，可以更加準(zhǔn)確地反映項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，具有可行性。

最高限額設(shè)計(jì)的合理性，是體現(xiàn)造價(jià)管理水平的重要依據(jù)。基于此，隨機(jī)選取1 組建筑工程項(xiàng)目的歷史信息數(shù)據(jù)，分別根據(jù)三種不同的造價(jià)管理方法，計(jì)算最高限額值，結(jié)合實(shí)際的建筑數(shù)據(jù)，計(jì)算均方誤差值與平均絕對(duì)百分比誤差值，進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表3 所示。

表3 不同管理方法最高限額值的誤差對(duì)比表

由表3 可知，對(duì)于隨機(jī)1 組建筑工程項(xiàng)目的歷史信息數(shù)據(jù)，試驗(yàn)組方法對(duì)最高限額值計(jì)算結(jié)果的均方誤差、平均絕對(duì)百分比誤差均低于對(duì)照組1、對(duì)照組2。表明本文設(shè)計(jì)管理方法對(duì)最高限額值的計(jì)算更加適用于實(shí)際建筑工程，具有精確性，為設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)的精細(xì)化管理，提供了可靠的造價(jià)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文研究了一種建筑工程設(shè)計(jì)階段綜合造價(jià)精細(xì)化管理方法，設(shè)計(jì)造價(jià)精細(xì)化管理的基本架構(gòu)，利用BIM 技術(shù)建立工程設(shè)計(jì)階段全壽命周期可視化模型；采用最小二乘支持向量機(jī)算法計(jì)算建筑工程項(xiàng)目的最高限額，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法的計(jì)算最高限額值的誤差較低，與實(shí)際值較為接近，能夠提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有效實(shí)現(xiàn)綜合造價(jià)的精細(xì)化管理。