BIM技術在工程造價中的應用實踐與探索

文｜樂裕

BIM 技術通過三維、實時、動態建模的方式幫助設計師、建筑師和施工者協同工作，并為建筑項目的生命周期中的所有參與者提供一致、可靠且可共享的數據平臺。通過BIM 技術，建筑師可以更輕松地進行設計優化，工程師可以更準確地分析建筑性能，施工方可以更有效地進行施工管理，業主可以更便捷地進行設施維護。

隨著BIM 技術在工程造價中的應用，會對傳統的工程造價管理方式產生深遠的影響，將工程造價各要素融入 BIM 模型中可以有效解決信息準確性、真實性與完整性等問題，工程量計算、成本控制和決策將更為精細、高效和科學，從而提高工程造價精細化管理的水平。

一、BIM 在項目各階段工程造價方面的應用

（一）招投標前期階段

在進入工程招投標階段前，工程造價的內容至少涵蓋了投資概算、工程預算、招標控制價編制等內容，這些工作與勘察、設計相輔相成，都是開標前的成本管控的關鍵要素。正向的BIM 設計雖然會增加一定的二類費用，但在以下這些方面，會有實實在在的成效。這是因為BIM 不僅提供了三維視覺化的設計方案，更為重要的是，它們含有大量的有關構件系統的詳細信息，如材料類型、數量、工藝參數等，以滿足造價的需求。

1.進行直觀準確的量計算：在傳統的預算編制過程中，工程量的提取基于二維圖紙，需要評估人員嚴密計算，且過程容易出錯。而BIM 模型自身就含有豐富詳細的三維信息，包括長度、面積、體積等，可以準確自動提取所需的工程量，如墻體的長度、面積，樓層的厚度等，基于這些工程量信息，可以編制出更為準確、詳細的預算。

2.優化設計方案以降低成本：從建筑工程項目建設角度來看，設計環節尤為關鍵，其對整個工程建設的影響達到70%以上，對后期的成本控制有著決定性的影響。BIM 模型可以通過模擬分析，優化設計方案以實現最小化的成本。例如，BIM 可以模擬不同的材料和構造方案，預測它們的成本，并通過比較選取最經濟的方案。

3.實時更新預算：BIM 模型能夠實現與設計方案同步更新，當設計方案發生改變，BIM 模型就會自動進行相應的調整，并且直接反映在預算上。以往的操作都需要人工重新計算、核對，非常耗時耗力，BIM 模型的這一特性無疑極大地提高了預算編制的效率。

4.支持項目全生命周期的預算管理：BIM 支持項目全生命周期的預算管理，包括設計階段、施工階段和運營階段。通過BIM 模型的精確信息提取和動態更新，可以印制出設計階段預算、施工階段預算，甚至運營階段的預算。

（二）施工階段

在施工過程中，BIM 能夠對工程造價進行更精細和有效的管理。

1.建立動態控制模型：可以把每一階段的施工進度、耗材等詳細數據錄入模型中，建立起全過程的動態控制模型，實時更新和控制工程造價。如果施工過程中出現了任何變更情況，模型能夠進行聯動，可在原有部分沒有任何變化的同時將相關數據融入進來，以防更新工作開展不及時，還能防止數據資料丟失。同時，在BIM 模型里添加竣工結算相關資料，也方便了造價管理人員調用。

2.碰撞檢測控制成本：對于機電安裝項目，碰撞檢測功能尤其重要，現代建筑的給排水、電氣、通風空調、智能化管線錯綜復雜，在凈空有限的建筑內部搶占“地盤”的現象時有發生。BIM 的碰撞檢測功能通過科學、有效的檢測，可以為各子系統的排布提供可靠依據，規避結構、管線等的碰撞沖突，降低施工計劃變更、返工幾率。

3.可視化工程進度與成本：施工可視化具有可預見性的特點，可以評估施工方案和施工風險,同時發現施工現場所存在的問題并及時提出經濟安全的處理方法。這意味著BIM 能夠將工程進度與成本相結合，形成4D或者5D 模型。項目經理可以清楚地看到工程的實際進度和累積成本，以及預計的完成進度和最終成本，從而及時分析和調整工程進程。

4.提升簽證變更管理效率：施工過程中難免會出現設計變更的情況，BIM 可實現快速的成本估算和變更后的重新排程，從而減少變更帶來的沖擊，提升變更管理效率。不同的合同條款導致簽證變更后計價的結果不同，更需要通過高度智能的BIM 對合同內外工程量清單進行變更識別，更加準確地確認簽證變更前后的人工、材料、機械費用的變化，取費、稅率的變化。同時，精確地消耗量計算也能減少因估算不準確而造成的物資浪費，從而節省投資。

（三）項目運營維護階段

項目運營維護階段，BIM 可以提供詳盡的建筑物信息，從工程造價角度上來說，有助于提高設施管理效率，降低運維成本。具體體現在以下幾個方面。

1.設備管理：在機電安裝工程中，設備的運營維護隨著時間的遷移和人員的變動，管理能力和維護效率會大打折扣，特別是空調機組、高低壓配電設備、給排水泵房、新風機組等大型設備的維護難度越來越大，最主要的原因就是設備的信息無法完整地交接給所有維保人員。BIM 模型包含了所有設備的各項詳細信息，如生產商、型號、安裝日期、保修期等。業主和維保人員可以輕松獲取這些信息，實現設備的分類、編碼和追蹤管理，同時，BIM 模型還可以直觀顯示設備的位置，方便設備檢查和維修。

2.維保計劃和預算：對于大型公建項目，維保人員對機電設備需要定期檢查和養護，諸如電梯、信息機房設備、空調機組等大型設備需要制定一套詳細、可執行的維保計劃，否則一旦因維保不到位發生損壞維修，成本將會大大增高。BIM 模型提供設備的維修歷史記錄和維保要求，有助于業主和維保人員制定科學合理的維保計劃和預算。通過合理的維護，可以減少設備故障，延長使用壽命，降低整體運維成本。

3.能源管理：BIM 模型中包含了建筑物的能耗數據，有助于業主分析建筑物的能源消耗情況，識別能源效率低的設備或空間，并制定節能措施，降低運行成本。

4.空間管理：通過BIM 模型，業主可以清晰了解建筑物的空間布局、使用情況與面積數據，為優化空間利用提供決策支持。針對未充分利用的空間，可制定改造計劃，提高空間使用效率，降低成本。

5.改造與更新：當建筑物需要改造或更新時，BIM 模型提供可靠的數據支持。設計師可以在最初的三維模型基礎上進行修改，節省設計時間，同時，業主可以結合預算和期望效果評估不同改進方案，降低改建風險和成本。

6.應急管理：BIM 技術在運營安全方面，可以提供救援人員關鍵的建筑信息，利用建筑信息模型和信息系統的可視化，更方便地獲得緊急救援關鍵信息，提高反應效率，減少救援風險，減少因各類原因造成的風險和損失，提高運營使用效率。

二、BIM 在某大型機場建設項目中的工程造價應用案例

（一）項目概述

XX 機場位于我國福建東南沿海，是一座輻射東南亞的開放式現代綜合交通樞紐，整體造型提取閩南大厝建筑和嘉庚建筑的要素，以三重檐及兩端弧起形成了優雅而柔和的屋頂形態，航站樓總建筑面積約55 萬平方米，交通中心及停車樓面積約24 萬平方米，2 條3800m 跑道，并建設77 座登機橋，共195 個機位，滿足年4500萬旅客的服務要求。

該項目難點多，首先是體量大、專業多，共有數萬張圖紙，涉及土建、鋼結構、安裝、民航弱電、裝飾裝修、綜合管廊、道路橋梁等專業。其次是交叉工程多、界面復雜，共擁有“兩高兩快”的高速路網和快速路網系統、停車場管理系統（GTC）與軌道交通，作為樞紐中心航站樓中的工程縱橫交錯。同時，該項目有二十余家總包單位，在項目不同階段進場實施，對質量、安全、進度、合同及信息管理難度大。

（二）工程造價解決思路

該項目通過傳統方式組織設計、招標，中標后應建設單位要求，采用BIM 技術開展全過程管理，組成以建設單位、施工單位、設計單位、監理單位、造價咨詢單位、軟件開發單位等參建方加入的龐大BIM 團隊。團隊圍繞全過程造價管控目標，制定同時符合國家工程量清單計價規范和定額計價需要的各專業BIM 模型創建與交付標準，同時利用BIM 建模、算量和計價軟件，實現從設計圖紙、BIM 模型、造價軟件三者通過統一的規范規則產生有機聯動，推進多專業、全過程計量、計價以及投資管控一體化。具體工作機制見圖1。

圖1 BIM 在民航機場工程造價方面的工作機制

項目開展從平臺和規則的搭建，到最后進入施工運維分為三個層面，即指導層、交互層和實施層，各層關系見圖2。

圖2 指導層、交互層和實施層的關系圖

（三）成果經驗總結

1.獨立制定項目標準

項目在初期階段由業主牽頭完成了針對此項目的8 套執行規則，包括：BIM 應用規劃、BIM 工程實施方案、BIM 實施管理辦法、BIM 考核管理辦法、BIM 模型創建與交付統一標準、BIM 數據協同與交互標準、施工階段BIM 實施細則、竣工階段BIM 實施細則。基于項目的BIM 實施標準可以根據項目的具體需求和特點進行個性化定制，更能滿足項目的實際需求和目標。對于逆向設計的項目，更需要有獨立的標準來保證設計的專業、深度、精度等符合工程造價管理的要求。值得一提的是，BIM 模型創建與交付統一標準特別針對工程造價管理的要求，在算量、材料價格匯總等方面需遵循大數據標準，對每一項工序，每一種材料、機械都要制定嚴格且唯一的編碼標識，使數據完整、嚴謹。

2.模型滾動審查機制

創建的模型通過逐級審查和軟件自動審查兩種方式滾動審查，引入第三方軟件服務商成為BIM 團隊技術支持方，通過工作例會指導集中建模，進而開展多輪次的模型內審和修改，最終報總咨詢企業和業主進行三方會審，會審結果進而又可用于標準的完善和模型的修改。

逐級審查為人工會審，審查前后都會利用軟件進行軟件自動審查，形成軟件-人工-軟件-人工……循環滾動審查機制。在這個過程中，軟件自動審查極大減輕了人工審查的工作量和準確性，軟件自動審查的內容包括：根據構件命名規范，自動檢查不符合規范的構件圖元；根據不同構件類型，進行重疊判斷；檢查構件非幾何信息是否滿足算量要求；通過工程量異常反查模型問題。在軟件自動審查后，BIM 人員僅需核實結果，抽取部分變更處開展人工復核，比對人工和軟件自動審查的結果，就可把存在的差異和不足納入軟件優化方案中，時刻更新軟件智能化程度。經過滾動審查后，對BIM 團隊的建模經驗和軟件的優化方案有了大幅度提升。審查的主要內容有：模型合規性，檢查各專業設計的工整性、有序性、美觀性和規范性；模型完整性，檢查專業涵蓋是否全面、各系統是否完整、各層之間空間位置關系和各專業之間空間定位關系是否正確；圖模一致性，檢查CAD 圖紙與模型的一致性，核查構件信息是否符合造價算量的需求，核查模型是否符合管控要點等方面。

3.自動識別工程量

BIM 建模精細度主要包括以下三個方面內容：一是建筑信息模型中所容納的模型構件種類，二是模型構件的幾何表達精度，三是模型整體信息及模型構件幾何信息和屬性信息的詳細程度。該項目的候機樓主樓提取“閩南大厝”出挑飄逸的屋頂作為設計元素，每一塊金屬屋面都不相同，構件幾何表達精度和屬性信息精度極高，通過循環滾動審查的BIM 建模精細度可達到自動識別工程量和構件信息，建立并確認了所有構件模型。地下構件方面，利用軟件自動生成后澆帶及構造柱等，工程量可滿足清單定額計算需要，實現更精準的計量。此外，創新采用平法配筋方式進行鋼筋信息采錄，實現鋼筋工程量的自動計算，在滿足算量基礎之上，解決鋼筋建模工作量大、模型文件龐大軟件無法運行等難題。

4.模型與算量軟件相結合

該項目將建模軟件、算量軟件、計價軟件深度融合開發，充分顯示了BIM 在工程造價工作上的優越性，極大減輕了后續工程量計算的復雜程度。BIM 算量軟件的工作步驟如圖3。

圖3 BIM 算量軟件的工作步驟

算量后，計價軟件根據現行建設工程工程量清單計價規范和地方相關預算定額計量計價規則，進行BIM算量計價模型工程量計算及清單定額套用。以工程量模型為基礎，通過智能掛接，直接關聯中標清單定額信息，實現模型維度與合同維度無縫結合，做到造價數據便捷查詢、可視展示，同時為后續施工按模支付提供數據支撐。

5.綜合造價核對

基于BIM 模型生成的工程造價與傳統算量方式計算的工程造價存在一定差異，在模型建立完整、準確的情況下，通過比對兩種算法的結果，可以得出BIM 在工程造價方面的優勢和產生的效益。以土建工程為例，對比數據如圖4 所示。

圖4 中標清單與BIM 模型合價對比

各選取一項土建和機電專業按照構件類型維度對比，對比數據如圖5、圖6 所示。

圖5 部分土建專業中標清單與BIM 模型合價對比

圖6 部分機電專業中標清單與BIM 模型合價對比

結果顯示，在一些測量、算量難度大，專業復雜的項目中，土建和安裝專業都有部分子專業項目超過7%的誤差率，且傳統計價方式存在極大的不確定性，人員素質和職業技能因素占比大，BIM 模型計價與傳統計價方式優勢明顯。

（四）案例復盤

該項目利用BIM 讓工程造價管理質量有了大幅提升，但依然存在一些問題需要逐步解決，比如：模型評審工作量大，占工作比例約45%，模型信息完善工作難，占工作比例約25%，量價關聯工作，占工作比例約20%，其他工作占比10%。這些工作仍然有優化空間，部分模型評審的工作量超過了傳統計價模式，對造價員沒有形成真正的解放。同時，在模型信息化管理方面，現階段常見的模型對于幾何信息的表達相對準確，但在非幾何信息的表述上還存在較大問題。此外，模型由上游交付下游，應根據下游的應用需要對模型進行非幾何信息的完善，提高模型的復用率。最后，BIM 客戶端工具可產生數據，但不宜作為多方協同的平臺，需在第三方輕量化平臺進行管理共享，同時做好數據對接。

三、提高BIM 在工程造價方面應用的思考

上述案例中，BIM 對造價、成本的貢獻不言而喻，但仍存在改進的空間。例如，該項目使用的仍然是逆向設計的BIM 應用方式，全過程造價咨詢企業僅作為BIM 參與方之一，參與建模和圖紙會審，在成本管控方面沒有發揮出更大的優勢，而對設計單位來說，重復投入了不少人力物力，在設計成本上也有優化空間。再比如，在航站樓屋面的成本控制中，雖然在消耗量計算、成本計算方面已經做到了精細化，但在施工采購環節遇到了一定的難度，因為計算機模型的搭建和生產企業的制作工藝有一定的脫節，效率和人員成本依然較高。

客觀地說，BIM 在工程造價行業的應用受到設計、資金、人員等多方面的影響，發展速度不及預期，然而BIM 的廣泛應用，對工程造價行業是最大的受益者，同時也是最有危機感的行業。正向設計的標準、精度如果能達到要求，算量、組價工作將會被一鍵取代，工程造價行業逐漸轉向全過程、全產業咨詢是必然的趨勢，也是要堅持走的路。為推廣BIM 技術在工程造價領域的應用，可以從以下幾個方面重點推動。

1.政策支持和引導：政府部門可出臺相關政策和規定，鼓勵或強制在一定類型的工程項目中應用BIM 技術進行造價管理。制定BIM 在工程造價應用方面的相關標準和規范，如信息交換、模型質量、造價指標等，確保行業內外的協同和數據可靠性。為培訓、研究和實施BIM 造價提供資金支持或稅收優惠，從而營造一個有利于BIM 應用推廣的環境。

2.行業協會和專業培訓：建立相關機構，如BIM 工程造價協會，推動BIM 技術在造價領域的研究和推進。組織專業培訓和實際操作課程，為造價人員提供系統培訓和技能認證，培養BIM 造價的專業隊伍。

3.教育整合：加強在高校及職業學院的教育整合，引入BIM 技術相關課程，培養具備BIM 技能的工程造價人才。加強產學研合作，通過課題研究、實習實踐等方式提高學生的理論與實踐能力。適應教育專業化改革發展要求，在全新的社會發展環境中，高校工程造價專業要注重集中調整。做好課程教學內容、培養方向、教學模式優化，集中突出BIM 技術應用價值。

4.典型項目推廣：通過典型工程項目的成功應用案例，展示BIM 造價的優勢和實際價值，樹立行業標桿，為其他企業和組織提供參考和借鑒。針對各地的地標性建筑，如機場、會展中心、體育中心等大型公建場館應有一定的政策扶持或推廣獎勵，尤其是要讓全過程咨詢企業參與到BIM 的主導團隊中，讓推廣項目在成本控制方面展現優勢，達到“花小錢辦大事”的效果。此外，參建企業應注重與國際技術交流和合作，借鑒其他國家和地區在BIM 造價方面的成熟經驗和做法，提升國內BIM 技術在工程造價中的應用水平。

5.產業融合和創新：鼓勵工程造價行業與建筑設計、施工企業等密切合作，實現BIM 技術從設計、施工到運營維護的全過程應用。促進跨行業合作，發揮BIM 技術在數字化、智能化、綠色建筑等領域的綜合優勢。科技企業要繼續投入造價工具和軟件的研發，特別是國產軟件的研發與推廣，提升其普及度和適應性。

按照現今BIM 的發展歷程，推廣和應用BIM 是一項長期要做，并要持續堅持的重要工作。工程造價作為建筑業的其中一個關鍵環節，將極大受益于BIM 的發展，整個行業也面臨了更大的轉型挑戰。BIM 在工程造價中的應用也為建筑行業帶來了革命性的改變，具有重要的現實意義和長遠發展潛力，通過逐步深化BIM 技術在工程造價領域的應用，可以推動行業創新與發展，為建筑業高質量發展奠定基礎。