基于BIM 和IPD 模式下的建筑施工造價管理

肖 博

（營特國際工程咨詢集團有限公司，山東 濟南 250100）

0 引言

隨著工程建設向著精細化設計施工、綠色建筑的方向發展，在確保工程品質的基礎上，提升建筑工程項目的施工效率，節約施工費用，成為建筑工程施工各方管理者的主要努力方向。隨著 BIM 技術的發展，BIM 技術在國內的應用越來越廣泛。IPD 模型是一種基于互信的新的項目開發方式，它是指在項目開發過程中，所有項目的參與者都要協同合作，共享信息，將項目的總體目標放在最大化，并共同承擔風險。BIM 在現有的經營方式下，其應用的成效并不十分明顯。究其原因，在于傳統的 BIM 技術的經營管理方式不能為其提供一個合適的工作條件。通過調查，可以看出，IPD 模式倡導的是，在建設過程中，讓項目的各個重要參與者盡快地投入到工作當中，構建起一種相互信賴的關系，讓雙方一起進行協作，實現雙方的信息分享，讓雙方共擔風險，分享利益，讓 BIM 技術能夠更好地展現出它的高水平[1]。從這一點可以看出，BIM 技術是一種新型的建筑學前沿技術，它為 IPD 模型的應用奠定了基礎；IPD是一種新的經營方式，它為 BIM 技術的運用創造了一個很好的生態系統，支持了 BIM平臺上的信息在 IPD項目中的透明化。將 BIM 與 IPD 相結合，對建筑工程施工成本進行全程控制具有重大意義[2]。同時BIM 技術是一項以IPD 為基礎的信息共享平臺的先進技術；而IPD 作為一種新型的管理方法，可以為BIM 技術的推廣和使用提供一個很好的應用環境。BIM 技術與IPD 模型的結合，對于工程項目成本管理的實施有著十分重要的理論意義和現實意義。

1 以BIM 與 IPD 為基礎的協作管理系統

1.1 系統構建

從 BIM 項目交付方式的特征開始，在 IPD 模式下，設計僅僅是對設計的安全性和工程建設速度進行了關注，忽視了施工的可能性和預算，施工方也只是想著盡可能獲得利益，從而造成了施工與設計相分離的情況。各個參與者之間的信息交換完全依賴于客戶，而設計方并沒有對其進行建設的可能性進行任何的思考，盡管在設計過程中會應用BIM，但是因為建設和設計相分離的問題，并不能夠充分地展現 BIM 的應用價值[3]。此外，IPD 模式經常采取的是一種傳統的交易型合同，這樣更利于業主對工程的投資進行控制，而這樣的合同也只是能夠充分地將 BIM 的功能和特征充分地展現出來。IPD 模式中，總包和業主之間通常是簽署的是一個固定單價的合同，因為項目的前期成本和投資并不清楚，還要將 BIM 軟件購置成本、BIM 人員培訓成本、BIM 咨詢成本等因素納入考量，從而增加了總承包人對成本的控制的困難，從而直接造成了 BIM 的利用效果不佳。IPD 模式對從概念到交付運營的整個生命周期進行 BIM 的管理，能夠將 BIM 技術的功能和管理應用到整個生命周期中。

1.2 BIM 與IPD 結合優勢

BIM 技術在IPD 中的應用，其核心是將各個參與者和所有的資源和信息整合起來。而在傳統的造價管理方式中，各個部門分工明確，彼此獨立，各個部門的主管溝通都是相對的，而且是分散的。經常會因為某個環節的失誤而使工程在一個較長的時間內陷入停頓。IPD 模型可讓各主體在前期造價管理就能及時介入，各方合作，共享信息，互信合作，確保整個項目的信息透明化，并通過 BIM 技術實現對所有的信息進行整合；它的應用范圍涵蓋設計、施工、運營和維護等各個環節，使 BIM在信息整合方面具有極大的優越性。在項目前期，采用IPD 技術和 BIM 技術在全過程工程造價方面上相結合，在前期的工程造價預算中，各方在前期就介入，形成了深入的溝通和協作；通過群策群力，使工程的整體設計品質得到了很大的提升，能夠從多個維度為工程規劃的各個層面提供意見，并從多個層面上探討工程的問題并進行相應的處理。所有的參加者都提供了工程造價預算方案，并利用 BIM 系統進行了初步的工程造價預算和碰撞測試，從而在設計過程中及早地發現和處理問題[4]；為了節約費用、縮短工程時間、減少返工次數，確保工程進度，IPD 模型所提倡的跨部門、跨系統的協作，以及以 BIM 技術為基礎的 IPD 協作造價管理，可以使各部門之間的工作職責更加清晰，工作節點的分布更加貼近現實。相對于常規的傳遞方式，各個參與者之間的權力和責任更為明確，各方在 IPD 模型的推動下，形成了一個共同的利益聯盟。這種組織形式加強了各方的相互關系，使得各方能夠自由交流、平等地參加，從而實現了項目造價管理的最佳化；降低了各方面的利益矛盾，增強了各參與主體對整體利益的信心和責任心。

2 案例分析

2.1 項目概況

某工程共建設10 棟住宅建筑及地下車庫，其中：4 棟28層，3 棟18 層，2 棟17 層，1 棟17+1 層，總戶數1 429 戶；地上建筑面積160 150m2，地下建筑面積40 563m2，總建筑面積200 713m2；建筑密度14.7%，容積率2.9，綠地率36.5%，停車位1 278 個。兩棟六層商業樓，地下一層停車場，總建筑面積6 307m2。建筑密度35%，容積率1.2，綠地率20%，停車位76 個。

2.2 設計階段

在建筑工程建設前期，對現場進行勘探鉆樣，編寫勘察資料，進一步構建立體的現場布局模式；對工地進行科學、合理的計劃，并制訂詳細的現場施工實施計劃。運用BIM 技術進行施工場地內的生活區、辦公區、場地交通布置；并利用BIM 軟件對施工現場進行3D 仿真布局，以形成一個整體的立體平面布局。

采用 BIM 模型對建筑工程進行仿真，逐步優化場地布局，以防止施工中的相互影響；BIM 軟件可以仿真施工車輛進場狀況，合理優化施工場地的臨時路面，確保路面的暢通；合理安排物料堆場、加工棚的位置，有效地降低場地的二次輸送；合理安排臨時建筑的平面位置，以提高建筑的使用效率。圖1為 BIM 的三維場布，發現BIM 技術在場地模擬布置具有極大優勢，可清晰反映場地位置與施工動態。采用 BIM 三維場布，可使建筑面積利用率增加8%，二次運輸費降低170 000 元，施工管理效率提高7%，消除了17 個安全隱患，有效降低施工準備階段的工程造價。

圖1 綜合教學樓項目三維場布圖

2.3 管線優化設計

在建筑工程進行管道安全、功能實現、施工工藝的優選、合理布置，解決界面問題等是BIM 設計主要的研究內容。以原有設計模式為依據，利用BIM 技術確保機電設備功能的完整性和安全性，確保各專業管線和設備在布置區域內規范美觀，且接口設計合理并能夠適應運行和維修的需要；同時確定各個設備的布局是否合理，安全可靠，經濟可行，凈高度是否符合業主的功能分區。如圖2 所示，該圖為16-18 軸線的機電布局，高壓電纜和噴頭從左邊的墻壁進入，消防通道在右邊，所有的管道都在梁下。機電管道按照“沿墻靠梁”的原則排列，管道原則上與橫梁平行排列，不得豎向排列，以防止交叉；在遇到交叉時，根據轉彎原理進行避讓，同時應對檢修孔的位置進行合理的規劃，方便維修，不留下盲區。

圖2 綜合教學樓管線局部圖

2.4 凈高檢測

利用 BIM系列的 Navisworks的輔助管理軟件進行3D漫游。綜合建筑大樓的地下車庫有一間車庫，其設計層高4.8m，結構梁高0.7m。利用3D 漫游功能的檢驗和剖析，計算了梁的高度、設備管道和通風管道長度等情況下，發現地下車庫高度達不到規范要求，小于3m。在意識到這個問題后，基于IPD 模式條件下各個專業的設計師和技術人員都開始商議，利用 BIM 技術精確地發現存在的問題，并給出了相應的改進措施。改進措施為：將管道的位置換到梁的下部；線管的高度應控制在0.5m之內，電管、水管和通風管均布置在梁的上端，并控制管道安裝的空間在0.5m 以內，經BIM 設計優化后房間凈空達到3.6m，滿足規范要求。

3 BIM 在施工階段的成本控制

建筑工程全過程造價的形成是一個動態的過程，要實現工程造價的實時監控和控制，就必須對工程造價進行實時、動態的監控。采用改進的贏得值理論與 BIM 模型軟件相結合，實現了工程造價的實時、動態的控制。

該節是對IPD 模式工程建設期的全過程造價控制進行了探討，通過對工程造價的綜合分析，使得全過程工程造價管理更能滿足實際工程的需要。為便于研究，本節中有關的成本參數默認設置為建設階段。

表1 2021 年6～9 月進度-成本數據

表2 CV、SV、CV-a 等值變化

建筑工程總承包期限為24 個月，選取了2021 年6～9 月的工程造價資料，分半個月進行分期，共4 個月，分8 個階段。根據2021 年6～9 月的進度和費用資料，對流程的控制進行了以下的分析：其中 CV、SV、CV-a、SV-a分別表示費用偏差、進度偏差、費用偏差預算、進度偏差預算。

第一階段觀測資料表明：CV＜0、SV＜0，表明前期投入過多，進度緩慢；對于總承包公司所制定的指標中CV-a＜0、SV-a＜0，說明項目進展緩慢，費用超支。

第二到三階段觀察發現：二、三期階段預算費用為136.80萬元，第三階段工程預算費用131.40 萬元，而在這一時期，由于施工單位管理不善，任務完成率不高，在第二段觀和第三段觀分別達到93.48%、89.40%，都低于100%。且在第一到第三階段，發現費用偏離率 CV/BCWP 值出現了2%以內的負偏差，到了第四個階段則出現了逐步反轉；而由于總承包單位所設定的工作預算費用均低于計劃工作的預算費用，合同總費用偏離系數CV-a/BCWP-a在第一到第六個階段的偏離值為1%～4%，到了第八個階段，則出現了反轉。

自第四階段開始，總承包單位決定將原先的計劃工作費用從920 000 元減少到840 000 元；與此同時，公司管理層也加大了對施工現場的管理控制，確保降低施工費用，節約成本。

在第一、四個階段中，SV 總是低于0，總工期落后，費用負偏差逐步減小；從第4 到第6 階段，已經有了明顯的好轉。說明工程出現偏差后，所采取的糾正措施起到了積極的效果。在前期控制策略得到了很好的執行，雖然項目的進展偏離仍然呈現出負，但CV 的正偏差卻在逐步增加；在承包商制定的準則中，CV-a＜0、SV-a＜0 意味著工程承包計劃的利潤率在目標值以下，為了保證工程的效益，必須采用更為有效、合理的控制措施[6]。

八月份，由于氣候因素的影響，計劃第五、六階段的計劃工作費用都設定在84 萬元，到了九月份，由于天氣較冷，第七階段計劃工作的費用為131.40 萬元，第八階段為136.80 萬元。通過上述各環節的反復思考與歸納，并持續進行實時的控制計劃，使項目的實施速度逐漸提高，實際完工率已超出預想。

在八到九月份（第五到第八個階段）的各個監控階段，總合同費用的偏差和費用的偏差都是正的，這反映出在減少前期累計的整體偏差的同時節約了費用。到了第五階段，總費用偏差已經超過了1%，與總承包的利潤水平還有很大差距，在進行了多次的調整之后，最終的結果是正的。

4 結論

本文主要介紹 IPD 模式下 BIM 技術在建筑建設成本各個階段的協調管理模式及實施步驟和方法，將BIM 與IPD 模式結合，可以極大節約建筑造價，且利用改進后的贏得值，可以將部分工程造價從920 000 元減少到840 000 元，同時可以將不同施工階段的工程效率提高，保證不同階段的工程按時完工。