基于BIM技術的變電站成本控制及實現方法探討

張穎

摘 要：變電站三維數字化設計是隨著計算機技術的不斷進步，隨著人們對提高生產效率的迫切需求下產生的新鮮事物。將三維數字化設計與變電站工程造價控制相結合，提高變電站工程造價管理的質量與效率，是隨著科技的進步，技經工作的一個新視角。本文著重探討了基于BIM技術的三維數字化設計應用于變電站工程造價管理的意義和可實現性，進一步提出了實現的方法。

關鍵詞：天BIM；成本控制；三維數字化設計

1 引言

一個變電站建設工程成功與否，其關鍵因素是信息在各方之間交換的有效性和效率，因此工程項目全生命周期內項目信息的建立、管理和共享是變電站全生命周期管理的重點工作。BIM的應用是一次飛躍，將傳統圖形化（2D）變為建筑信息模型化（3D），這無疑將會大幅度提高項目內信息共享的有效性和效率，最終實現變電站建設的集成管理。BIM技術在變電站設計中已經比較普遍，但應用于成本控制，卻是目前新的領域。許多軟件公司進行了嘗試與開發，目前尚未有成熟的軟件問世。

2 建筑信息模型（BIM-Building Information Modeling）

雖然，主流的造價軟件都已兼容3D技術，但是使用中依然有諸多不足：利用設計信息的效率較低，缺少設計信息與造價轉化的程序；造價與建筑構件之間關系表示不清晰，設計與造價專業間的接口缺少統一的規范的定義；施工圖預算以手工及EXCEL算量為主，精確度不高，人為造成的誤差較大。BIM技術的應用為上述問題的解決提供了可能。

BIM是智能化的造價程序，它基于三維數字技術，面向對象，將各類相關信息集成在內，是一個建筑設施的數字化表示。

目前，BIM技術在普通工民建的造價管理中已經有了初步的嘗試，但在電力工程造價領域，由于其特殊的計算規則，復雜的專業知識還缺乏有益的嘗試。

3 基于BIM 技術的三維數字化設計在變電站成本控制中的探討

應用于變電站成本控制，BIM尤其獨有優勢“更快速，更準確，更靈活”。其采用的自動化算量方法可以快速給出造價，這非常有利于項目前期階段的成本控制；其成本計算過程自動進行，可以避免人為失誤的干擾；尤其可更好應對設計變更，可以快速準確的反應成本對設計變化的響應，更便于從經濟性角度優化設計方案。

BIM技術已經在變電站設計中開始應用，并顯現了不錯的效果。目前應用于變電站設計的Bentley-Substation，是一種基于BIM技術的專門應用于變電站設計的三維數字化設計軟件。隨著能源需求量的飆升以及每年輸電量達到數億千瓦時，對配有日益復雜的監控和通信系統的新建變電站和改造變電站的需求也在迫使變電站提高設計效率。基于BIM技術的Bentley Substation 能使變電站設計速度加快高達30%，減少錯誤和返工加快可研估算到運營的項目可交付成果的周轉。

但Bentley-Substation存在的缺陷就是還沒能充分發揮BIM強大的工程信息共享平臺的功能更好的實現變電站的全壽命管理，目前僅局限于變電站工程的初步設計，沒有使設計與造價管理、工程進度控制達到完美結合，在施工圖階段，對于成本控制的應用尚有很大的開發空間。

將設計，進度和造價融為一體，并以三維視圖的形式展現出來這一概念模型最早由Jan Tulke 與Jochen Hanff提出，其概念參見下圖（圖1）

由上圖可知，BIM僅僅為模型提供了工程幾何參數，而要靠工程組件實現設計與造價&進度的集成管理。

Bentley-Substation已經實現BIM建模的基本功能。如何在短期內將三維數字化設計軟件中的BIM技術應用于造價控制，同時對將三維數字化設計軟件的造價管理功能逐步完善提出以下三個設想：

（1） 依靠應用程序接口（API）連接 BIM軟件和成本預算軟件。通過API接口，將BIM軟件中的工程量信息導入到造價軟件中。工程師結合其他信息后，可以開始計算造價，從而實現變電站建設工程的計量與計價。與此同時，設計師可以根據計價結果，來反過來優化設計。設計與造價之間可以迅速轉化，達到價值工程的最優化要求。目前的Bentley-Substation和各種計價軟件缺少的就是一個有共同值定義的接口。

此種方式對軟件開發商的要求較高，需要軟件工程師同時與設計人員和成本控制人員進行充分的溝通，深入了解其需求。

（2）利用ODBC （ Open Database Connectivity）接口技術，使得BIM與開放式數據庫之間可以進行信息交換，不同于API的是，這種方法要求造價工程師對BIM數據庫有清晰的了解，可以從數據庫中提取需要的信息，進行造價管理。在目前BIM技術應用于變電站成本控制的初級階段，對于軟件開發商的要求較低，比較容易實現。

相對而言，這種方式對造價師的要求較高，需要既有一定數據庫知識又有豐富造價管理經驗的綜合型成本控制人員。人為因素較高，造價師數據提取的精度不同，對造價的控制會產生較大的影響。同時耗費較多的時間成本和人力成本。

（3）生成數字報表。BIM的具有自動算量的基本功能。BIM用數據庫編輯項目基本數據，加工整理后導出各種所需的信息。在數學建模中直接展現出不同角度的平面圖、立面圖、剖面圖、甚至三維效果圖等，同時以報表的形式導出符合需要的非圖形信息，例如工程量清單等，此類信息可以通過表格的形式來表現，對工程模型的進行修改都會同步、準確、全面地反映在這些表格中。可以更輕松導出各種圖形和非圖形數據，如工程量清單、三維效果圖等。

對于變電站工程而言，三維數字化設計軟件的土建工程量計算規則和安裝工程量統計方法，和造價師工程師的要求有所不同。軟件供應商可以修改輸出規則，輸出符合變電站計量要求的Excel表格。這種方法是目前比較容易實現的一種方法，但其局限在于只能將造價工程師從繁重的工程量計算工作中解脫出來，對于計價、變更管理及造價的動態控制沒有太多幫助。

針對目前推行的全壽命周期的造價管理模式，將價值工程的理念，全過程造價管理的思想與BIM技術結合才能真正實現造價的全壽命周期動態管理。

4 小結

基于BIM技術的三維數字化設計程序是實現變電站全壽命周期成本管理的強有力的工具，以上提出的三種設想只是目前可以利用BIM技術提高變電站造價管理效率與質量三種設想。從長遠來看要實現變電站全壽命周期成本的動態管理，還是需要造價工程師利用豐富的工作經驗與三維數字化設計軟件開發商合作，將變電站造價管理所需的信息賦值給BIM模型的工程組件，實現BIM的3D模型與工程造價控制的一體化，更加緊密的結合技術與經濟，使設計達到最大優化。

隨著三維數字化設計的逐步成熟，三維數字化設計的信息共享的完善，基于BIM模型的三維數字化設計軟件將在變電站造價管理中應用范圍更加廣泛，從可研至竣工決算，從圖紙工程量到簽證變更的計算，都可以通過軟件信息的共享來實現，真正實現變電站成本的全壽命周期動態管理。

雖然變電站的成本控制具有投資大，專業性強的特殊性，對于軟件開發企業的要求更高，難度更大。但BIM技術應用于變電站造價管理是成本控制方式中一次革命性變革，對變電站精細化管理產生的實踐產生巨大的價值。

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