基于BIM技術的建筑群施工造價偏差預警

（1：中國二十二冶集團有限公司，江蘇 南京 221100；2：江蘇建筑職業技術學院建筑管理學院，江蘇 徐州 221116）

摘要：常規的建筑群施工造價偏差預警方法以竣工結算階段的造價偏差預警為主，忽略了累積造價偏差，導致造價偏差預警存在明顯差異。因此，設計了基于BIM技術的建筑群施工造價偏差預警方法。動態測算建筑群施工階段工程造價偏差，將不確定性問題的造價價值信息提取出來，為造價偏差預警行為提供正確描述?；贐IM技術構建建筑群施工造價偏差預警模型，利用IFC描述BIM造價偏差預警的標準格式，為建筑群施工各階段的造價偏差提供預警決策。約束建筑群施工造價階段性預警變量，針對不同的施工階段進行預警條件優化，將各預警變量進行均衡約束，確保施工造價偏差預警效果。采用實例分析，驗證了該預警方法的效果更佳，能夠應用于實際生活中。

關鍵詞：動態測算；預警模型；施工階段；均衡約束；預警條件

中圖分類號：TU723.3" " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " 文章編號：

BIM Based Construction Cost Deviation Warning for Building Clusters

ZHANG Gai 1， SHENG Bo 1， WEI Jing 2

（1：China MCC22 Group Corportion Ltd.， Nanjing Jiangsu221100，China;2：School of Construction Management， Jiangsu Vocational Institute of Architecture Technology， Xuzhou Jiangsu 221116，China）

Abstract：The conventional cost deviation warning method for building complex construction mainly focuses on the cost deviation warning during the completion settlement stage， ignoring the cumulative cost deviation， resulting in significant differences in cost deviation warning. Therefore， a construction cost deviation warning method for building clusters based on BIM technology was designed. Dynamically calculating the construction cost deviation of building clusters during the construction phase， extracting the cost value information of uncertainty issues， and providing a correct description for cost deviation warning behavior. Building a construction cost deviation warning model for building clusters based on BIM technology， using IFC to describe the standard format of BIM cost deviation warning， and providing warning decisions for cost deviations in various stages of building cluster construction. Constrain the phased warning variables of construction cost for building clusters， optimize the warning conditions for different construction stages， balance the constraints of each warning variable， and ensure the effectiveness of construction cost deviation warning.Through case analysis， it was verified that the warning method has better effectiveness and can be applied in practical life.

Keywords： dynamic calculation;early warning model;construction phase;equilibrium constraint;warning conditions

0 引言

建筑群施工造價管理方法受到傳統定額管理的影響，存在造價偏差的問題。建筑行業需要適應建筑市場經濟的發展要求，摒棄不符合現階段施工要求的定額管理體制，向開放性、融合性更強的造價管理模式轉變。針對現有的建筑群施工造價偏差問題，研究人員設計了多種預警方法。其中，基于歷史數據的建筑群施工造價偏差預警方法，與基于層次分析法的建筑群施工造價偏差預警方法的應用較為廣泛。

基于歷史數據的建筑群施工造價偏差預警方法，主要是將建筑施工分成多個模板，并以每個模板的歷史造價數據作為造價偏差預警管理數據，針對施工造價偏差原因，展開歷史大數據對比分析，從而得到最佳的施工造價偏差預警等級，減小施工造價偏差[1]。基于層次分析法的建筑群施工造價偏差預警方法，主要是將建筑群施工造價偏差分解成多個層次目標，在完成各個目標的造價偏差分析之后，對每個目標構建權重因子，以一致性檢驗為偏差判斷指標，通過一致性檢驗之后，再與偏差預警等級一一對應，從而實現建筑群施工造價偏差的精準預警[2]。無論是哪一種偏差預警方法，其面向的均是施工造價的結算階段，因施工過程中面臨的主、客觀原因均未被考慮到，以至于影響最終的施工造價偏差預警效果[3]。因此，本文利用BIM技術，設計了建筑群施工造價偏差預警方法。

1 建筑群施工造價偏差的BIM預警方法設計

1.1 動態測算建筑群施工階段工程造價偏差

在建筑群施工造價偏差預警的過程中，結合建筑市場信息的變動情況，以材料價格、施工單價等數據作為主導元素，對施工階段的工程人力、物力資源進行實時跟蹤，以此建立緊密的、可循環的偏差預警網絡，更加精確地測算全面而真實的施工造價偏差數據[4]。本文對月度、季度、年度施工階段的造價偏差數據進行分析，將不確定性問題的造價價值信息提取出來，為造價偏差預警行為提供正確描述。在建筑群施工階段，施工實際造價與造價預算之間的關系如圖1所示。

由圖1可知，本文根據目標造價與實際造價的對比分析情況，確定單個施工階段的造價偏差。并以月度、季度、年度為造價偏差分析單位，確定不同時段、不同狀況的造價偏差變化情況[5]。通過分析單個施工計算造價偏差，調整造價偏差預警網絡數據。在預警網絡中，在保證建筑群施工材料質量的前提下，堅持采購材料節約的原則，運用ABC造價偏差分析法[6]。將比重較大的施工材料劃分為A類，比重低于A類的施工材料劃分為B類，比重較小的施工材料劃分為C類。A類材料的造價以集中測算為主，B類材料的造價以批量測算為主，C類材料的造價以零星測算為主。將單個施工計算的施工造價偏差進行動態測算，找出原始造價偏差的數據列規律[7]。建筑群施工階段工程造價動態測算偏差數列，公式如下：（1）

式（1）中：為建筑群施工階段工程造價動態測算偏差數列，列；，，為動態測算的造價偏差數據，元。將該數據調整為單調遞增的曲線，消除原始序列的不穩定性，此時得出原始數列的離散偏差，公式如下：（2）（3）

式（2）～（3）中：為新生成的偏差序列；為第i個動態測算偏差數據，元；為白化形式微分方程式；，為待定離散參數。根據具體的施工技術與，等參數，將施工過程中用到的材料、設備、勞動力等參數進行量價計算，從根本上解決累積造價偏差的問題。

1.2 基于BIM技術構建建筑群施工造價偏差預警模型

本文將BIM技術融合在建筑群施工造價偏差預警模型中，結合了BIM技術完備的建筑信息數據庫優勢，將建筑施工的各生命周期進行施工造價偏差預警。利用IFC描述BIM造價偏差預警的標準格式，向施工階段的各參與方提供實時建筑模型，從而滿足各階段的造價偏差預警需求[8]。BIM技術將各建筑樓體的數據信息組成三維模型，并將建筑樓體施工區域進行可視化分析，為建筑群施工各階段的造價偏差提供預警決策。BIM可視化預警模型如圖2所示。

如圖2所示，感嘆號的位置是存在施工造價偏差的位置，造價預算與實際造價之間存在5萬元的偏差，預警模型上顯示為III預警等級?？梢暬A警模型是結合BIM數據庫的三維模型，以簡單的線條描繪出建筑群施工階段的復雜構造，再以三維立體圖形展示建筑施工階段、材料種類、造價預算、造價偏差、預警等級等數據。IFC則是BIM可視化模型中進行數據交互、數據共享的關鍵架構，將建筑群施工造價偏差劃分在資源層、核心層、共享層、領域層[9]。根據造價偏差的大小與類別，定義相互獨立的偏差對象，再通過相互關聯引用的方式，描述建筑群施工造價偏差層次。將施工造價的預算數據作為歷史資料數據，輸入到BIM模型中，結合施工階段的造價偏差情況，確定整體造價偏差，公式如下：（4）

式（4）中：為整體造價偏差；為第i個造價偏差數據，元；，為第i個待定離散參數；為底數。本文將施工階段的造價偏差設定為，人工費為，材料費為，施工機械使用費為，對，，作一次累加，生成，，。的累積偏差，公式如下：（5）

式（5）中：為的累積偏差；，，為各個施工階段的人工費造價偏差，元；的累積偏差，公式如下：（6）

式（6）中：為累積偏差；，，為施工各個階段的材料造價偏差，元。的累積偏差，公式如下：（7）

式（7）中：為累積偏差；，，為施工各個階段的機械使用造價偏差，元。當=++時，在可視化預警模型中顯示的預警等級為“/”；當＞++時，在可視化預警模型中顯示的預警等級為“I，II，III”。越大，偏差預警等級越高。針對預警等級變化情況，調整施工造價，以此確保施工造價的有效性。

1.3 約束建筑群施工造價階段性預警變量

在工期一定和確保施工質量的條件下，完成一定量的主體工程[10]。針對不同的施工階段進行預警條件優化，將各個預警變量進行均衡約束，確保施工造價偏差預警效果。本文將施工造價偏差預警變量進行階段性分析，將工種類別、材料種類、每階段造價偏差、成本工時比較平衡系數、成本權重系數、完成施工階段所需工期等數據作為變量。參照建筑群施工項目預算計劃值、已完成施工工作量的預算成本、已完成施工工作量的實際值、實際施工質量值等造價參數，確定進度偏差與成本偏差，并對已完成工程的實際造價進行偏差計量，公式如下：（8）

式（8）中：為已完成工程的實際造價，元；為實際工程量；為實際單價，元。已完成工程的計劃造價，公式如下：（9）

式（9）中：為已完成工程的造價預算，元；為計劃單價，元。與的差值就是整個施工階段的造價偏差。本文將作為施工造價偏差的約束變量，gt;時，對此階段的施工情況進行造價偏差預警；lt;時，此階段的施工造價得到約束，不予預警。根據與的變化情況，調整施工造價的階段性變量，壓縮工期、工人數量。預警變量為了追求施工造價最小化，同時兼顧人力資源增加幅度，在BIM模型中與歷史造價數據進行對比分析。在滿足實際施工質量的條件下，約束材料、成本等預警變量，為建筑群施工造價偏差預警的精準度提供保障。

2 實例分析

2.1 工程概況

為了驗證本文設計的造價偏差預警方法是否滿足建筑群施工預警需求，本文以江蘇省南京市X建筑群為例，對上述方法進行了實例分析。X建筑群為回遷安置經濟適用房，園區內包括了1#～10#，共10棟單體建筑樓體。該建筑群的規劃占地面積約為8.440×105 m2，可用面積約為4.755×105 m2，規劃總建筑面積約為1.629×106 m2，住宅建筑面積約為1.075×106 m2。其中，X建筑群地下車庫的建筑面積約為3.695×105 m2，配套非經營性公共建筑面積約為3.94×104 m2，經營性公共建筑面積約為1.526×106 m2。該建筑群安置了回遷居民約12 000戶，建筑質量驗收符合國家標準。X建筑群的施工是在開發期內完成建設，施工造價包括土地造價、前期工程造價、基礎設施建設造價、建筑安裝工程造價、管理造價、銷售造價、財務造價、開發期稅費造價、其他不可預見造價等。本文根據建筑群施工情況，確定施工造價偏差的成因，如圖3所示。

由圖3可知，本文將選料不規范、工程造價較低、施工進度不合理等原因作為主要偏差；將施工工序錯誤、施工管理混亂等原因作為次要偏差。根據施工造價偏差原因調整施工情況，集中施工優勢按時完成工作，以工人的能力為主要條件，合理規劃建筑群施工的關鍵工作，提升X建筑群的施工質量。在X建筑群施工的過程中，存在客觀原因的造價偏差、業主原因的造價偏差、設計原因的造價偏差、施工原因的造價偏差，無論是哪一種偏差，均會對建筑群造成一定的施工造價偏差影響。從施工各階段對造價偏差進行深入分析，在確保施工質量不受影響的前提下，對穩定階段的施工工期進行合理調整。將人工、材料、機械設備等容易出現造價偏差的變量進行分析，通過約束相應的變量，降低施工造價偏差。在施工階段，利用BIM模型進行全周期的偏差監控，設置重要工序的預警參數，注重施工前期的造價規劃，降低施工階段的造價偏差，完善竣工階段的偏差預警，達到施工造價偏差預警均衡共優的目的。本文根據偏差值設定相應的預警等級，偏差達到相應的等級后，在BIM模型上顯示相應的預警等級，以此確保施工造價偏差預警效果。

2.2 應用結果

在上述條件下，本文選取出DBCWS，DBCWP，DACWP，DACZW，LBCWS，LBCWP，LACWP，LACZW等建筑群施工造價類別，并對建筑群施工中1月—3月的造價偏差進行分析。DBCWS為當月建筑群施工項目預算計劃值；DBCWP為當月已完成施工工作量的預算成本；DACWP為當月已完成施工工作量的實際值；DACZW為當月實際施工質量價值；LBCWS為累積建筑群施工項目預算計劃值；LBCWP為累積已完成施工工作量的預算成本；LACWP為累積實際施工質量價值；LACZW為累積實際施工質量價值。

預警等級與造價偏差的預警情況保持一致，則可以判定偏差預警效果較佳。在其他條件均一致的情況下，使用本文設計的基于BIM技術的建筑群施工造價偏差預警方法后，預警結果見表1。

根據表1的數據，本文設計的基于BIM技術的建筑群施工造價偏差預警方法能夠準確有效地根據真實施工造價與造價預算之間的偏差進行預警。預警等級與偏差值緊密相關，當造價偏差相對較大時，預警等級為I，偏差范圍在50萬元至80萬元；當偏差有所降低時，預警等級為II，偏差在10萬元至50萬元；而偏差較低時，預警等級為III，偏差在1萬元至10萬元。值得注意的是，當真實施工造價與造價預算完全一致時，不存在造價偏差，此時不進行預警。通過這種方法，我們能夠準確判斷建筑群施工造價的偏差預警情況，確保施工造價預警的有效性。在LBCWS造價類別中，建筑群的真實施工造價與施工造價預算保持了高度一致，因此預警等級顯示為“/”。綜上所述，本文設計的預警方法在實際應用中表現出了良好的偏差預警效果，達到了預期的研究目的。

3 結語

近年來，建筑工程的重點放在施工質量、施工造價等方面，建筑單位對工程項目質量的監管方面，存在人才缺口，導致施工階段工程造價失控，影響最終的施工質量。針對此類問題，管理者將工程造價控制放在了竣工驗收階段，忽略了施工累積造價的重要性，不利于建筑群施工造價管理。因此，本文結合BIM技術的優勢，設計了建筑群施工造價偏差預警方法。從測算造價偏差、預警模型、預警變量等方面，將施工造價的偏差進行合理預警，并將其劃分出多個預警等級，根據偏差量進行針對性地預警，最大限度地提升了施工造價偏差預警的精準度，為建筑群的高質量施工提供保障。

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編輯：劉 巖

基金項目：江蘇省科技廳2022年第二批江蘇省產學研合作項目：公共衛生臨床中心（阜陽）項目BIM技術應用開發（BY20221231）

2020年度江蘇省建設系統科技指導項目：基于BIM相關信息技術的建設項目安全風險管理平臺設計與研究（2020ZD27）

作者簡介：1.張蓋（1985-）男（漢族），江蘇徐州人，本科，工程師，主要研究方向建筑工程

2.盛博（1989-）男（漢族），江蘇連云港人，本科，工程師，主要研究方向為建筑工程

3.魏靜（1973-）男（漢族），江蘇徐州人，研究生，教授，主要研究方向為BIM技術應用

聯系方式：江蘇省徐州市泉山區學苑路26號，18260715645

基金項目：江蘇省科技廳2022年第二批江蘇省產學研合作項目（BY20221231）；2020年度江蘇省建設系統科技指導項目（2020ZD27）

作者簡介：張 蓋（1985～）男，江蘇省徐州市人，工程師，研究方向：建筑工程。