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王广宇 彭翔 | BIM技术在建设项目成本控制中的应用
发布日期:2020-10-20 作者:王广宇 彭翔 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

赢多多建筑信息模型(英文Building Information Modeling,简称BIM)作为建筑业实用新型的一种信息化技术,近年来一直受到国家的高度重视。BIM技术可以充分收集项目全生命周期各个阶段的信息,有效缩短工程施工时间,节约建设成本,有效提高各参与方的决策效率和项目质量。BIM技术的应用对设计单位和施工单位越来越起到不可替代的积极作用。本文以某建设项目BIM技术应用为例,阐述BIM技术在设计阶段与施工阶段中成本控制的应用。

一、BIM技术的特点

BIM技术作为建筑行业的一个工具,它主要通过不同类型的软件进行信息集成,实现BIM的N维应用。具体来说,它是一个软件集群,结合我国现阶段BIM应用情况,常用的软件及它们之间相互协调关系如图1-1[1]所示:

图1-1中的实线表示数据信息可直接互用,虚线表示数据信息可间接互用,箭头表示互用数据信息的方向。BIM相关软件在建设项目的应用,呈现以下几个特点:

(一)仿真性

赢多多BIM技术在建设项目管理工作中呈现出比较明显的仿真性特点,通过提前发现可能存在的各类问题,及时采取有效的控制措施,消除可能的风险隐患[2]。例如,优化设计方案,提高设计质量与精度;对项目重难点节点进行模拟,直观了解施工工序,验证复杂建筑体系的可建造性;运维模拟,对设备进行运行监控、能源运行管理及建筑空间管理。

(二)可视化

可视化特点,即在建设项目管理工作中通过使用三维立体模型,能够使较大的危险问题得以避免,能够优化项目管理流程,提高建设项目管理的针对性,确保建设项目管理工作的真正落实。例如,由于BIM模型的可视化,非专业出身的工作人员可以借助该平台对项目有更清晰地了解,能够对简化后的各个部分以及各构件更了解,更清晰的理解相关图纸问题,及时直观有效地解决问题。

(三)协调性

赢多多BIM技术在建设项目各阶段协调上具有明显的优势。设计单位通过模型将各专业不同系统联系在一起,提前完成模型优化,减少因设计变更引起的成本增加;施工单位通过BIM技术对项目整体进度进行试验操作,合理调配资源,保证实施过程的有序进行;运维单位可基于BIM包含的直观、实用的工程信息进行运维协调,提高管理效率。

(四)可出图性

赢多多BIM技术的可出图性体现在基于相关软件进行传统的平、立、剖及详图的输出外,还可以输出BIM应用方面的图纸[3]。例如,各专业BIM模型整合后,利用碰撞检查功能,出具不同专业间的碰撞检查报告,碰撞检查修改完毕后出具管线综合排布图。

(五)信息完备性

信息完备性,主要表现为BIM技术可以展现建设项目的3D几何信息与拓扑关系两方面。另外,还可以描述完整的工程信息。例如,项目名称、结构类型、材料款式、安装类型等设计信息;进度状态、成本控制、质量安全问题等施工过程中的信息;工程安全性能、材料性能等维护方面信息。

赢多多另外,BIM技术的特点还包括进行整个建筑生命周期即由决策、设计、施工乃至运营的一体化管理,通过参数变量建立和分析模型等特点[4]。随着BIM技术的深度应用,未来会有更多优势呈现。

二、BIM技术在成本控制中的优势分析

BIM技术从决策阶段的方案优化、设计阶段的碰撞检查、实施阶段的变更管理以及运维阶段的设施维护等,可以从各阶段各角度控制项目成本。相较于传统成本控制方法,BIM技术在成本控制方面具有以下几方面优势:

(一)成本数据的延续性和可追溯性

基于BIM技术可搭建从项目规划、设计至运维的全过程模型,包括方案比选、招投标、质量和安全控制等方面,涉及众多利益相关者。各模型可在各个阶段基于不同权限进行信息交互和平台共享,形成可追溯完整的成本数据档案,实现数据的延续与重复使用[5]。

(二)成本数据处理的高效性和准确性

利用BIM技术进行工程计量,因模型的可视性,极大地确保了工程量计算的准确性;通过重复使用模型以及在不同阶段对其进行修善,在很大程度上提高了造价工作人员的效率;BIM技术可从时间维度、空间维度等层面进行成本数据的汇总与生成,快速实现成本数据的分析与处理。BIM技术实现了工程计量与计价的自动化,可将投资管理前置,有效控制工程总投资;BIM技术可随时调出成本数据,精确材料用量,实现精细化管理;同时,基于BIM技术进行成本数据分析,是实时动态的过程,保证了数据的真实有效[6]。

(三)项目动态成本实时监控和预测

侧重于事中及事后是传统成本控制的重要内容,而BIM技术侧重于需要现代科学技术的辅助,在BIM成本管理平台通过成本数据与模型、进度信息的关联,实现成本的实时监控,结合平台内置预警流程,帮助管理者及时分析并解决偏差,确保成本目标的实现[7]。

(四)提升企业成本控制能力

传统的成本控制方法中,成本数据的获取需要各项目部各自提供,而BIM技术的使用简化了这种工作流程。各项目部将BIM模型所载成本数据通过网络上传至企业云空间,并将各类成本数据分析汇总构建企业级成本数据库,提升企业软实力;BIM成本信息管理平台的建立主要服务于企业层面,是为了确保企业中的相关部门能够实时分享到每个项目的实际成本数据,保证让企业及时地掌握每个项目的信息,从而提升了企业整体的成本管控能力[8]。

三、BIM技术在成本控制中的应用分析

(一)设计阶段成本控制应用分析

在设计阶段,主要通过BIM技术进行概算编制及图纸优化,逐步实现对成本的有效控制。主要体现在以下两方面的内容:

1.基于BIM技术的设计概算

赢多多设计概算是由设计单位或造价咨询单位依据初步设计图纸,套用概算定额,估算出工程的建设费用,强调“图后成本”。由于BIM技术的设计概算可以对成本进行即时仿真与核算,并且还能够将其运用到项目的管理中。在项目实施的过程中,每个参与方都能够在设计阶段展开共同协助工作,实时掌握到项目的进度和成本信息,有效化解设计过程中出现的专业割裂问题以及开发过程中产生的阶段分离问题,也可对设计频繁变更、设计与成本分离、设计与施工分离等问题进行有效化解;因此,我们可以通过BIM成本分析指标及历史数据的辅助,以及其工程量快速分析与计算能力,更准确、更迅速地对设计概算进行分析并使得设计概算的准确性得到很大保证。

2.基于BIM技术的设计优化

在建设项目的实施过程中,由于工程实际情况的变化、各参与方的不协调以及其他诸多不可预见的因素导致了设计变更时有发生,设计变更的出现会对成本控制造成很大的影响。利用BIM技术基于施工图图纸构建各专业的BIM模型,利用碰撞检测功能,发现图纸中的“错、漏、碰、缺”等问题,找出设计中的主要碰撞点,对发现的问题进行视点保存、问题标记最后出具不同专业间的碰撞分析报告,设计师根据分析报告进行修改和完善。施工图完成后进行管线综合排布,对建筑物内不同专业间管道和设备的碰撞、重叠和冲突按照规范和相应排布规则进行合理布置,在模型中对管线的位置和标高进行精准定位,避免设计变更和造成不必要的返工。减少设计变更不仅能优化设计,还能为项目的成本控制提供有力支撑。

(二)施工阶段成本控制应用分析

BIM技术在施工阶段的应用主要根据是施工单位自身需求或者业主要求,在合同范围内建立BIM模型并对其进行应用,并针对自身项目进行施工方案、进度模拟,合理优化施工工艺和工序;结合协同平台,施工单位及时发现施工过程中的质量安全问题,随时获取项目的各项状态,并对成本实施动态监控。BIM技术在施工阶段的应用主要侧重于从项目的招投标阶段、实施阶段和竣工验收阶段进行项目的成本控制。

1.招投标阶段BIM应用成本控制

赢多多BIM技术在招投标阶段成本控制应用主要体现在工程量的快速统计。工程量的计算是项目招投标阶段的核心工作。应用BIM技术与传统工程量计算方式对比见表3-1:

2.实施阶段BIM应用成本控制

在施工过程中BIM应用成本控制主要体现在施工方案优化、材料采购与物料跟踪、施工进度模拟、质量安全管理、成本分析等几个方面,具体内容如下:

(1)施工方案

赢多多利用BIM技术进行施工方案制定与技术手段选择的益处着重表现在两个方面,第一是可视性,第二为可模拟性。在BIM技术辅助下,形成模型,可以对建筑的结构构成及构件进行全角度全方位的观察,迅速获取构件的确切属性;此外,还能在软件中模拟实施过程,把施工方案和进度计划进行结合,更加方便地将施工方案转化成动画形式并进行展示,施工技术人员可更加直观的对方案的可行性进行判断,优化施工方案或工艺流程,很大程度上免于盲目进行工作、惯性施工等可能出现的问题,尽可能从技术上可以做到一次成功,降低返工的可能性与资源重复浪费率。

(2)材料采购与物料跟踪

赢多多结合BIM模型,计算、模拟和优化对应于项目各施工阶段的劳务、材料、设备等的需求量;借助BIM模型,公司可将现金流量状况与工程进度相结合,事先合理组织、采购施工辅助工具、协调施工材料进场、机具现场布置及使用等物资采购工作;借助于BIM模型的可视化,对材料如何堆放及现场设施如何布置进行模拟,判断其合理性,从而建立劳动力计划、材料需求计划和机械计划等,在此基础上形成项目成本计划,保证材料需求计划的准确性、及时性,有助于实现成本的精细化管控。

(3)施工进度BIM应用与成本管控

无论是项目的施工总进度计划还是具体到每一天的施工进度,都可以将进度计划附加给BIM模型中各个构件进行4D施工模拟,使项目管理人员清晰直观地确定项目的重难点及关键节点部位,较大程度地降低返工成本和管理成本,降低风险,增强管理者对施工过程的控制能力。

3.竣工阶段BIM成本控制应用内容

竣工阶段BIM成本控制应用主要有以下两方面的内容:

(1)竣工结算

基于BIM的结算造价管理不但能够提升工程量的计算效率,而且可以为结算资料的完备性和规范性提供可靠依据。在项目实施成本控制过程中BIM模型在相关合同、工程款支付、材料管理、设计变更等信息的不断输入中得到完善和更新,到竣工结算的时候,信息量已完全可以说明竣工工程实体。由于BIM模型在整个建设项目生命周期记录的准确性及完备性,在很大程度上使得结算效率得以提升。而且,BIM可在项目的整个生命周期可视化地将数据变更前后的模型作比较分析,由此可以使索赔争议问题迎刃而解,加快了结算和审核速度。

(2)项目后评价

项目后评价即为一种技术经济活动,主要针对已完成项目的预定目标、实行过程、收益效果、作用以及影响而进行总结分析的活动。BIM技术还在3D模型的基础上加入了时间维度,以此将实际施工过程中的数据与计划目标进行比对,使得施工偏差以及计划变动的情况可以更立体、直接地展现,进而对可能的原因进行分析,使得施工各个阶段的评价都更加客观。

四、BIM技术在成本控制中的实证应用

赢多多基于前文对BIM理论及BIM技术应用内容的相关介绍,本文以北京市某建设项目为例,实证研究了BIM技术在实际建设项目设计阶段到施工阶段的成本控制应用,分析了BIM技术带给项目的实际效益。

(一)项目概况

赢多多项目总建筑面积40059㎡,包含4栋住宅楼,1个地下车库,其中住宅楼地上6层,地下3层,建筑高度16.8m;车库地下2层,埋深为7.85m;住宅楼基础类型为筏板基础,车库基础类型为柱下独立基础加防水板,主体结构类型为框架剪力墙;项目精装修交付。本项目获得北京市结构长城杯。

(二)设计阶段的BIM成本控制

赢多多本项目模型工作组结合建模规则基于Revit 2016(Autodesk公司开发的建筑信息模型构建软件)分专业建立建筑、结构、机电三维模型,具体如图4-1和4-2,其中机电模型为电气、给排水、通风等各专业整合后的模型。

1.BIM技术在项目初步设计中的成本控制

赢多多BIM技术在项目初步设计阶段的工作主要是前期目标成本的测算,通过BIM初始模型的成本分析指标和数据平台历史数据的辅助,利用其工程量快速分析与计算,更准确、更迅速地对目标成本进行测算。结合企业数据库中类似项目造价指标得到本项目各单位工程造价指标数据如表4-1,并估算本项目的目标成本为1.5亿元。

需要说明的是企业数据库中的单方造价指标基数为整个项目总的建筑面积。本文考虑到指标的可参考性,针对本项目单位工程的造价指标予以处理,以单体的建筑面积作为计算基数。

本项目基于BIM模型和企业数据平台进行项目目标成本测算,较于传统成本测算模式,工作效率提高了约38%,测算精度提高了约52%,模型和数据分析的结合直观展示成本来源。

2.BIM在项目施工图设计的成本控制

赢多多本项目施工图设计阶段利用BIM技术主要进行碰撞检查、洞口预留等。在项目三维模型搭建完成后,将全专业模型进行整合,利用MagiCAD(基于Revit软件二次开发的机械,电气和管道设计插件)进行分专业、分楼层、分系统碰撞检查,提前发现施工过程中的碰撞点,并得出碰撞检查报告。具体如图4-3和4-4

在实施碰撞检查过程中发现CAD施工图纸建筑、结构、机电专业出现不一致的情况,如1#机电专业和结构专业进行碰撞检查中,发现污水泵系统穿越地下三层楼板,经反查图纸发现,给排水图纸有2台污水泵,而结构图纸中只有1个集水坑,且位置不对;此外还有管线的标高矛盾、管线穿梁板没有预留套管等,尤其是本项目中地下部分桥架穿墙,图纸并没有预留桥架套盒位置,传统模式下在电缆桥架施工时改变桥架路由,增加桥架、电缆用量,而结合BIM模型,在墙体施工阶段预留桥架套盒,减少桥架额外成本的支出。传统的二维图纸很难发现各专业间碰撞问题,常规在施工过程中发现,再返工处理,增加了施工成本,影响正常的施工进度,而利用BIM技术的可视化、各专业之间的协同提前把问题解决。

本项目利用BIM三维模型,进行碰撞检查,提前发现施工中的碰撞问题并优化模型,对管线进行综合调整,减少返工,节约项目成本约23%;利用MagiCAD插件进行洞口的精准预留,提高施工质量。

(三)施工阶段的BIM成本控制

1.场地布置

本项目利用广联达场布软件虚拟建造施工现场临时设施,结合工程进度,通过漫游和模拟安拆时间优化平面布置方案,以预演的方式来发现和解决场地布置中的问题,更加合理的确定道路的规划和加工场、堆料场、垂直运输机械的位置,以达到优化整个施工阶段的施工资源的配置,避免二次搬运的发生,有效提高工作效率。具体场地布置模型如图4-5:

2.工程量对比与统计

本项目的工程量计算采用BIM算量与广联达算量软件相结合的形式,为了确保工程量的准确性,本项目对BIM算量与算量软件计算的结果进行了对比,文中仅展示1#楼地下一层喷淋系统对比结果如表4-2所示:

赢多多本项目分楼层、分构件、分规格、分型号统计工程量,根据多次测算在保证模型精度的情况下,由上表结果可知BIM土建工程量、机电管道工程量与传统电算工程量差异修正后可保持在1%以内,验证BIM算量的准确性,为实现“一模多用”提供数据支撑,减少造价人员工作量,提高工作效率。此外上述表中广联达GQI(广联达公司开发的计价算量软件)量与revit量原始数据存在的差异原因如下:

(1)DN25管道:GQI算量喷头立管高420mm,revit模型喷头立管高350mm;GQI算量将3根2.7mDN25管识别成DN50;

赢多多(2)DN32管道:GQI算量将5根2.5mDN32管识别成DN50;

(3)DN40管道:GQI算量将5根2.5mDN40管识别成DN50;

(4)DN50管道:GQI算量将13根2.5m管道识别成DN50;

(5)DN150管道:6根管存在高差0.3m,将地下二层5米长干管归属地下一层。

赢多多此外,结合BIM5D平台(以BIM技术为核心的工程项目全过程管理协同平台,把全专业集成模型为载体,关联施工过程中的各类信息,为项目提供数据支撑,实现有效决策和精细管理,从而达到减少施工变更,缩短工期、控制成本、提升质量的目的)可以快速出具清单工程量和构件工程量,在计量支付过程中,可根据实际施工进度分楼层、单体或清单选择提取形式,本文以8月份满堂基础为例,BIM5D按单体统计清单工程量信息如表4-3所示:

(四)施工成本动态监测

赢多多本项目的施工合同施工工期为547个日历天,即18个月。考虑到2019年1月份至3月份属于项目春节放假期间,本文就选取2018年7月至2018年12月这一连续施工时间段的成本数据进行分析,重点分析基于BIM5D(广联达公司开发的施工阶段精细化管理平台软件)平台进行动态监测的效果。

赢多多1.BIM5D模型提取成本数据

赢多多(1)在BIM5D模型按时间段提取计划工作预算成本(BCWS)的累计值和已完成工作预算费用(BCWP)的累计值。

(2)在与实际价格关联的BIM5D信息中提取已完成工作的实际成本(ACWP)的累计值。

(3)计算进度指标、费用指标。利用挣值法分析直接计算成本进度控制所需要进度偏差(SV)、成本偏差(CV)参数以及进度绩效指数(SPI)和费用绩效指数(CPI)。具体成本控制数据值如表4-4所示:

2.偏差预警分析

成本偏差率由BIM信息集成平台自动计算,BIM5D预警体系依据设置偏差预警级别自动选择预警方式来提示对应的项目管理人员。具体本项目所选取阶段偏差预警分析如表4-5所示:

赢多多此外,针对较高偏差预警,项目经理应组织成本、技术、质量、安全、材料等有关部门从多个角度共同制定解决方案,分析偏差原因并指定专人进行跟踪。及时将方案实施后的成本数据反馈至BIM5D平台,系统自动对比分析成本控制效果。如果偏差级别仍较高,需重新制定方案继续监控,如果偏差有所改善,持续监控,确保项目成本一直处于可控状态。

(五)BIM成本控制效益分析

在本项目中运用BIM技术进行成本控制除了产生直接的经济效益外,还具有以下管理效益:

1.协调工作内容减少

赢多多基于BIM技术在本项目中的应用,辅助项目合同计量部、物资部进行工程量的统计,直观有效查找出图纸问题及碰撞报告,基于BIM模型进行三维设计交底,辅助现场管理人员进行分包工作的协调,大量减少技术部、工程部等现场管理部门的工作,根据现场测算,大约减少现场管理人员20%的工作内容。

2.沟通交流时间缩短

赢多多基于BIM三维可视化特点,辅助项目管理各部门进行三维可视化沟通,对方案进行讨论、工程部署、动态交底,比如对于结构较为复杂的地方,现场一线施工人员理解较为困难,通过三维BIM模型,更加有效直观地进行可视化沟通,大量缩短无效沟通以及苛杂的会议时间,经现场人员感受,沟通时间大大减少。

3.问题查找完整度提升

本项目中,基于BIM技术应用查找的图纸错、漏、碰、缺问题一共有1235个,并在施工实施前得到有效解决。分析此问题报告,其中有效问题473个,重大问题127个。因此预估整个项目通过BIM技术应用情况下图纸会审的图纸问题查找完整度从60%提升到了95%。

五、结语与建议

赢多多本文通过实证分析了BIM技术在建设项目成本控制中应用的科学性和可行性,验证了BIM技术可对项目管理的各个方面进行指导,可有效提升施工效率和水平,并能为项目的高质量施工提供后台支撑和保障。也为建筑行业实现成本的精细化管理和目标成本的最优化提供一个实际依据。

BIM技术的发展与成熟为成本控制提供了强大的技术支持,在未来建筑业领域,BIM技术在成本控制中的应用会更加广泛甚至会随着BIM技术的日趋成熟,本土化BIM软件的完善,BIM技术将会全面应用于建筑行业;另外在项目的投资决策阶段、方案与施工图阶段应用及运维阶段也都会逐步展开应用,BIM将会助力建筑产业化、精细化、轻量化、智能化,发挥信息化技术的价值,为建设工程项目实现增值,真正实现建筑业的信息互联智能时代。

参考文献

1.艾治祥.BIM技术在施工成本控制中的应用分析[D].广州:广州大学,2017.

2.刘占省,赵雪峰.BIM技术与施工项目管理[M].北京:中国电力出版社,2015.

3.张勇,曹以南.BIM技术的协同与应用探索[J].水利水电,2018,5.

4.Jozef Doboš,Carmen Fan,Pavol Knapo,Charence Wong.Applications of Web     3D Technology in Architecture, Engineering and Construction[J].Web3D,201     8,18(06).

5.高爱军.施工项目成本管理模式研究[J].建筑技术,2013,3:48-49.

6.熊伟.BIM在房地产成本法实时估价中的应用.[J]工程管理学报,2017,8.

7.郝莉蓉.项目成本管理控制信息系统构建模式研究与应用[J].建筑经济,2017,6:48~51.

赢多多8.Mesároš,P.,Smetanková,J.,Mandičák,T.The Fifth Dimension of BIM-Impleme     ntation Survey (2019) IOP Conference Series:Earth and Environmental Sci     ence,222(1).




 
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