基于BIM的地鐵車站水系統價值工程研究

彭軍

摘要：建筑業的蓬勃發展，離不開新技術的引入，價值工程和BIM正是其中的代表。價值工程從顧客角度出發，在保證建造過程中實現顧客需要的價值，再借助BIM龐大的數據信息處理能力，為未來建筑業發展提供了重要的研究方向。本文以南昌某地鐵車站為例，研究二者協同作用在其水系統中的實時成本控制。

Abstract： The flourish development of the construction industry cannot be separated from the introduction of new technologies. Value engineering and BIM technology are the representatives. Value engineering starts from the customer's point of view， to achieve the value that customer needs in the construction process. Then with the help of BIM's huge data information processing ability， it provides an important research direction for the future construction industry. This paper takes a subway station in Nanchang as an example， studying cooperative function of value engineering and BIM in the real-time cost control of water system.

關鍵詞：BIM;價值工程;地鐵車站;水系統

Key words： BIM;value engineering;subway station;water system

中圖分類號：U231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0007-03

0? 引言

隨著全世界經濟的高速發展，人們的社會生活水平也隨之提高，進而導致資源消耗也在不斷地增長。對于建筑業來說，人們對建筑的功能與外觀要求也大大提高，既要求建筑功能齊全，又要建筑滿足人們對視覺的要求，所以建筑業中大型復雜的項目應運而生且數量急劇增多，這對項目的建造來說無疑都是一個巨大的挑戰。在工程項目實際建造中，復雜的項目往往會出現識圖難度大、施工困難、協同困難、項目管理難度大等問題[1]。地鐵的出現為人們提供了便利的出行方式，但是其建造的復雜程度是很大的，特別是其內部具有的復雜機電系統。其中變化較多的是水系統部分，其系統類型多且管徑相對于其他系統偏小，所以在實際建造過程中是最不可控的系統。

上世紀70年代，1992年，芬蘭Lauris Koskela首次提出將精益思想引入到工程建設生產領域，進而將價值工程概念一并引入工程建設領域[2]。2002年，Autodesk公司提出建筑信息模型（BIM）的概念，發展至今，已被公認為繼CAD技術之后建筑業的二次科技革命。BIM技術與精益建造的共同點都是作用于建筑物的全生命周期，BIM技術側重于建筑物加強整個周期的信息交流，精益建造側重于減少整個周期的資源浪費，因此，在現階段研究BIM技術與價值工程在地鐵水系統中的協同應用對提高地鐵水系統建造過程中的相對價值具有重大意義的。

1? 理論概述

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫，中文含義是指建筑信息模型。其最早由喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授在1975年提出“Building Description System”概念，直至2002年由主要的CAD軟件開發商之一的Autodesk公司改名為BIM。美國國家標準技術研究院（NBIMS）對BIM定義：認為BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達，此說法在國內普遍被認可[3]。BIM是一種技術，是利用數字模型進行建設項目設計、施工、運營管理的過程，而不僅僅是我們要生產的那個產品（建筑物）的數字模型，BIM模型只是該過程中的成果之一[4]。

價值工程VE（Value Engineering）是技術與經濟相結合的產物，在我國國家標準中的定義為：價值工程是通過相關領域的協作，對所研究對象的功能與成本進行系統分析，不斷地創新，旨在提高所研究對象價值的思想和現代管理技術[5]。價值工程中的“價值”則是一種比較而來的相對價值，即研究對象的功能與成本的比值。

對于建筑業中的工程項目來說，項目的總投資都比較大，不僅占用的資源多，而且能源的消耗量也大，所以在建筑業中應用價值工程將是一件具有實際意義的舉措[5]。價值工程追求的是價值最大化，基本原則是從顧客角度出發，在保證建造過程中實現顧客需要的價值，且在最短時間內提高建筑物的質量，使顧客價值最大化。價值工程盡管在項目實施和運營的全生命周期都可以開展研究，但研究和實踐表明，就價值工程的效益和效果來說，其研究是越早介入越好，由于價值工程的應用范圍很廣，所以其活動形式也不盡相同，其在建筑業中應用價值工程需要的工作流程如圖1。

2 基于BIM技術的價值提升

BIM技術可以向業主展示虛擬現實技術生成的模型，根據客戶需求制作符合客戶要求的物品，而價值工程也重點強調客戶的需求，將工程項目的價值體現在滿足客戶需求上。因此，BIM技術服務于項目全生命周期的理念與價值工程的指導思想是一致的，信息數量、質量和對信息數據的理解直接影響價值工程的效果，所以在工程項目中應用BIM技術，使價值工程的實現成為了可能。

把項目模型與相應的造價信息關聯，可以方便造價人員快速精準計算，還可以利用價值工程理論從項目全壽命周期的角度來控制地鐵車站項目的成本，。BIM模型中構件的聯動性使信息數據也可以隨時變更，并且能自動生產詳細的布局，快速生成多方案進行比選。利用BIM技術的可視化、模擬性和優化性的特點挑選出符合業主需求，滿足使價值最大化的方案，為價值工程工作流程中的方案評選和決策工作提供可靠的數據支撐。

BIM技術有著強大的大數據信息處理能力，在BIM模型上提取需要的信息數據配合其他分析軟件對工程項目的一些功能進行模擬分析，將結果交于各參與方審閱與決策，若是對結果有異議，及時反饋意見并修改模型上的參數，再進行功能模擬分析，這樣的一套流程快速緊湊而且可將過程中的信息數據完美保存，在此過程中的成本花費可謂是微乎其微，這樣既提高功能，又降低成本，大幅度的提高相對價值，這也正是提高價值途徑中最為理想的一種方式，即運用高新技術，進行產品創新。如圖2表示價值工程與BIM技術結合可進行的工作。

隨著BIM技術的發展，使實現顧客價值最大化有了堅實的技術支持，價值工程直接影響在項目的成本，出于對項目投資方的價值考慮，以最低成本、最優質量在短期內交付項目。在傳統層面上是造價人員將圖紙進行二次翻模，再用算量計價軟件對項目進行成本估算，再由造價人員參與至項目的全生命周期，但是模型的壽命止步于此，并不能參與至項目的全生命周期。但BIM模型不同，它將參與項目全生命周期，造價人員可以BIM模型為基礎進行全生命周期的管理，只需添加需要的信息就可獲取到需要的成本信息。利用BIM模型的海量信息進行成本估算，并及時對成本進行快速反饋，針對不合理的地方進行調整。BIM技術建立的三維模型具有聯動性，在進行方案修改后的成本對比時，可以重復使用模型，這樣既節省時間又節約成本。不僅如此，與并行工程中的設計施工一體化模式進行聯動，將“虛擬變更”后的方案進行快速成本估算，在設計階段形成并行工程—價值工程聯動。

在工程項目施工階段，對項目成本的控制也是項目參與者的重點工作。在施工過程中會因種種原因發生設計變更，然此時以傳統造價方式來說，首先需要設計人員根據變更意見修改圖紙，再交由造價人員對修改地方進行成本變更估算，若嚴格把控每個過程，那該流程所占用的時間無疑是很長的，對施工單位以及業主實時掌握成本變化具有一定的影響。利用BIM技術對施工過程中的設計變更進行成本估算，模型的聯動性可以實時了解項目的變更成本以及變更區域的可視化瀏覽，有助于業主及時了解項目情況。

3? BIM技術與價值工程協同案例

在施工過程中因設計變更的發生而導致造價人員在項目實施過程中不能動態實時掌握造價成本變化。項目團隊利用BIM技術處理在施工階段產生的變更，使模型中的任何修改都會體現在數據庫中，相應的成本數據也會聯動變更，不需要從源頭再進行重復工作。使造價人員可動態分析施工過程中水系統變更導致的成本變化，即通過價值管理，運用3D模型，可以實現基于模型的成本控制。

成本控制是建設項目過程中的一個重要手段，貫穿建設項目的全生命周期，而通過Revit軟件模型建立完成后，再利用其他BIM算量軟件計算地鐵水系統的工程量。BIM算量軟件延續了BIM技術共用一個模型的優勢，同時用于工程設計、施工管理、成本控制，避免了在過程中的重復建模，實現了“一模多用”，從而消除了不同軟件之間模型數據互導而產生的數據不一致問題，大幅度提高了工作效率以及工程量計算的精度。

對于施工過程中發生的設計變更，在計價時就會會出現三種情況，第一個是需要拆除的部分需要計價，第二個未安裝的部分需要統計計價，第三個是發生變更后需新建的部分計價，對于以上三類構件，利用BIM模型中的“階段化”功能可以快速反映，并作出相應的變更成本報告。

本節案例以江西省南昌市某地鐵車站為例，站廳層B端走廊處，由于消防系統先進場，所以在此區域安裝完一部分的消防管道之后才發現有一個組合式消火栓因風管的原因導致安裝位置需要變更，如圖3，且干管也需要從原來的2900的標高調整為4300的標高，在征得業主方和設計方同意的情況下發生變更，將處變更情況反映至模型中，如圖4。（其中灰色表示不修改部分，紫色表示需拆除部分，青色表示消除部分，紅色表示新建部分）

對于此次變更的調整，在軟件中計算工程量時，調整相應的參數設置后對模型進行工程量計算，計算完成后得到的工程量如表1，將此表同樣導入計價軟件就可得到該變更的成本變化。

將上述得到的Excel表格同樣導入計價軟件進行計價后統計，得到的設計變更成本變化如表2，這樣就可以計算出該設計變更需要增加805.39元的成本。

4? 結論

隨著時代的發展，BIM技術與價值工程的協同是新世紀可持續發展的的重要手段，解決了傳統方式利用價值工程理論實施過程中的信息流不穩定的情況。BIM技術的發展是未來建筑領域發展的趨勢，價值工程理論需要和BIM技術相結合才能使二者相輔相成，走向更加高層次的領域。

現有的BIM技術實現所需的功能主要還是依靠很多其他軟件商的二次開發軟件，而且目前國內的BIM技術水平有限，在進行實際案例研究的時候不同軟件之間的數據互導性還有待提高，而且對硬件的要求也比較高，不適合大范圍的應用。本文結合的地鐵工程項目在實際運用BIM技術與價值工程理論協同時會受較多的現場人為、環境等因素，為達到理想的效果應盡量避免不穩定因素的產生。

參考文獻：

[1]徐伶薈.BIM技術在復雜項目施工中的應用研究[D].南昌大學，2015.

[2]韓美貴，王卓甫，金德智.面向精益建造的最后計劃者系統研究綜述[J].系統工程理論與實踐，2012（04）：721-730.

[3]紀博雅，戚振強.國內BIM技術研究現狀[J].科技管理研究，2015（06）：184-190.

[4]李剛（Elvis） 何關培.那個叫BIM的東西究竟是什么[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2011.

[5]苑東亮，王智佳.淺談BIM在建設價值工程中的應用[J].價值工程，2013（30）：20-22.