施工總包驅動的BIM實施模式研究

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(1.河北工業大學土木與交通學院，天津 300401； 2.中建城市建設發展有限公司，北京 100037)

引言

建筑信息模型(BIM)作為一種基于模型運用的信息技術，對于實現建筑業信息化目標發揮著重要作用。但對應用主體而言BIM理念的價值在于應用，如何把BIM理念轉化為切實的投入產出比、利潤率、競爭力等生產力指標始終是最現實的問題。相比業主、設計方、監理方等，施工單位對利用新技術、新方法提高生產效率和降低成本的動力高很多，這是因為施工單位的利潤率始終處于低位徘徊中(見下文分析)，因此本文主要基于改善施工單位經營現狀的角度研究分析施工總包方驅動的BIM實施模式。

1 三種BIM實施模式分析

美國建筑科學研究院下屬機構building SMART聯盟研究認為：建筑物在建設階段(策劃、設計、施工)發生的成本只占其全生命周期總成本的25%，使用階段的成本占75%。孫峻[1]等通過相應的研究認為業主驅動模式的BIM實施項目有利于參建各方尤其是建設方極大地節約資金成本和時間成本。

另外，程建華[2]等研究認為監理單位作為BIM技術推廣的推手最為合適：監理單位投入產出比顯著； 監理行業人才最全，很多監理工程師都是由規劃、設計、施工、物業管理等行業的專家經過培訓轉行而來的，而BIM團隊需要各方面的專家參與，監理公司組建BIM團隊相對容易； 監理單位全程參與項目建設，BIM模型的建立、修改、維護及階段轉移都在單位內部完成，減少了數據交換的困難，并且監理單位由業主聘請，最后向業主移交的成果涉及的專利技術、商業機密等內容最少； 監理制度在我國是強制性制度，業務擴展相對容易。

但不得不承認的事實是現階段使用BIM動力最大的是施工單位。2017年7月20日發行的《財富》2017年世界500強報告顯示：作為中國最具國際競爭力的建筑企業集團——中國建筑工程總公司當年實現營業收入144 505.2百萬美元，利潤2 492.9百萬美元，體量不可謂不大，但細算一下利潤率只有1.73%左右。根據上市公司上海建工(600170)的業績報表： 2016年全年實現主營收入1 336億，凈利潤20.95億，利潤率1.57%。另外根據其它公開資料：陜西建工2016年實現營業收入761億，利潤總額10.45億，利潤率1.37%。還有的像北京建工、北京城建、浙江建工等只強調其營業收入，對利潤和利潤率卻三緘其口。

下面再來了解一下業主方的經營情況：萬科A(000002)2016年實現主營收入2 405億，凈利潤210.63億，利潤率8.76%； 恒大(3333.HK)2016年實現營業額2 114.4億，核心業務利潤208.1億，利潤率9.84%； 碧桂園(02007)2016年實現營業收入1 530.9億，凈利潤136.6億，利潤率8.92%。

隨著土地價格、銷售成本和管理成本的不斷上升，房地產企業的利潤率雖然較前幾年有所下降，但仍遠高于同期的施工企業。另外，普遍的共識就是現階段地產行業暴利時代結束，房企利潤持續增長主要受限于政府政策調控等非自身技術和管理原因。所以，如果強行推廣業主方驅動的BIM實施模式可能會面臨利潤率提高不明顯的窘境，導致事倍功半。

與此同時，需要指出BIM作為一種嶄新的信息技術，其價值有整體應用價值和局部應用價值兩個層次。整體應用價值的全面實現是一個系統工程，其關鍵條件是，既需要具備針對各階段、各環節的 BIM應用軟件，也需要必要的 BIM 應用標準支持，而目前包括發達國家在內，大家都還不具備這樣的條件[3]。而目前主要關注的是BIM在建設階段的局部應用價值，運營維護等使用階段的應用價值還處于初步探索中，此時針對建設階段BIM應用為主的現狀，基于利潤率的角度考量，可以認為施工單位驅動的BIM實施模式比業主方驅動的BIM實施模式動力更足、潛力更大。

至于監理方驅動的BIM實施模式存在先天致命缺陷：在工程項目中，監理費用占總投資的比重很小，沒有相當的利益量作為內生動力，僅憑職業操守或者“微不足道”的提成就讓相對弱勢的一方責任主體主導一件困難重重的信息技術應用并不現實。

綜上，我們再從“收益大小、自身動力和技術力量”三個主要方面定性分析業主、監理和施工總承包方應用BIM技術的基本情況[4]：

業主：受益較大，動力一般，技術力量較大;

監理：受益不大，動力不足，技術力量一般;

總包：受益較大，動力最大，技術力量較強。

注：受益大小主要從建設階段的角度考慮，自身動力從利潤和利潤率的角度考量。

另外，施工總包方在工程建設中處于產業鏈中游，是各方信息交流和反饋的橋梁和中樞，對實現工程項目的進度、質量、成本、安全文明目標發揮著重要的作用。

圖1 施工總包為中心的建筑產業鏈框架[5]

綜上，筆者認為施工總承包方驅動的BIM實施模式值得進一步探索。

2 BIM實施流程

BIM作為一種優于CAD的信息技術，和ERP(Enterprise Resource Planning，企業資源計劃)等技術管理手段一起肩負著實現建筑業信息化的重任，整個行業應當本著包容審慎的原則盡快推廣、拓展BIM技術的應用。施工總承包方驅動的BIM實施模式的出發點和落腳點就在于使BIM成為有效的生產力，而BIM生產力的主要抓手就是技術和管理兩方面的應用，統稱BIM應用點。需要說明現階段切實可行的BIM應用技術路線就是在拓展優化局部應用價值的基礎上，利用數據交換標準打通信息孤島，然后累加求和，逐步逼近系統最優，爭取早日實現BIM技術的全生命周期。

2.1 針對成熟的BIM應用點

此時基于總包方的視角，在工程項目中應用BIM技術可以劃分為四個步驟，如圖2所示。一是全面分析項目概況，如果是簡單項目就制定一些初級應用目標，比如平面布置、可視化展示、技術交底等，再給出關鍵時間節點，然后直接應用； 如果是有規模、有難度的項目，則要制定BIM總體目標及各階段具體目標。二是根據已確定的 BIM 應用目標編制 BIM技術路線等，比如BIM技術模型和算量模型是分別創建還是開展從技術模型自動生成算量模型的研究工作(如果能通過BIM技術模型直接生成算量模型，就可以使商務部門節省大量的建模工程量，更重要的是提高了商務部門的反應速度，增加了商務成果的及時性、可靠性和準確性[4])。三是具體實施應用與評估，及時檢查、監督實施效果，修正實施計劃、目標。四是總結、規范、固化成熟的BIM應用點并逐步實現全員普及，從而實現企業整體效益提升和技術升級，同時解決施工企業BIM應用現實環境中的人才流失問題[4]。

圖2 施工總包驅動的BIM項目實施框架

2.2 針對新穎的BIM應用點

首先應該明確新穎的BIM應用點一般針對復雜項目而言，此時總承包方應該制定與自身條件和BIM技術發展應用水平相匹配的BIM實施策略，既不能不重視也不能過早大投入，而應該循序漸進、穩扎穩打。此時可以選擇該復雜項目的局部作為BIM應用試點，確有難度的話，可以考慮爭取外部技術支持，在試點應用的過程中發現問題，找出不足，甚至完善、優化該新穎的BIM應用點，以期更加符合項目實際需求，然后加以推廣普及應用[4]。

參考中建編寫的《建筑工程施工BIM應用指南》并結合總包驅動的特點，針對新穎的BIM應用點，制定施工總包BIM實施總體流程圖如下。

另外，需要強調：對于施工企業而言，在BIM應用目標已經確定的情況下，土建、安裝等技術部門和成本、預算等商務部門兩類部門選擇合適的技術路線完成BIM應用決定了施工企業BIM應用的投入產出結果甚至成敗[4]。

圖3 施工總包驅動的BIM實施流程圖[6]

3 BIM實施效果

3.1 總包地位和管理模式的轉變

現階段，建筑行業整體告別了暴利時代，工程建設行業的競爭愈發激烈，降本增效改革創新是施工單位的必然選擇。一個掌握了BIM技術的施工總承包單位必然是具有核心競爭力的：在投標階段，利用BIM技術模型自動生成BIM算量模型，提高模型算量的速度和準確度，從而在保證技術標技術含量的前提下，最大程度降低商務標的投標報價，提高中標率，進而就可以承攬更多地工程項目，這就從宏觀上提高了施工總包單位的主動性； 在工程建設過程中，可以利用BIM技術進行深化設計、施工組織設計以及施工過程管理，提高工作效率和質量，這就從微觀層面保證了施工總包單位的可持續發展。相信在不遠的將來，隨著BIM+ERP的有機結合，以及基于“物聯網+”下的“智慧工地”項目深入開展，建筑業信息化將會改變“縱向基本打通，橫向阻斷的怪狀”，從而全面準確的實現建筑業信息化的發展目標。

3.2 基于利潤率的視角分析總包經營狀況的改善

施工單位要贏得更高利潤，就必須做好自身成本預測、成本控制、成本考核等一系列成本管理工作[7]。在工程項目建設階段引入 BIM 技術進行成本控制可以降低成本，提高工作效率和質量，增強施工企業的管理水平和盈利能力[8]。BIM在施工階段成本控制中的應用主要包括施工準備階段和施工實施階段兩部分：前者主要包括優化施工組織設計，輔助圖紙會審，指導施工成本計劃的編制； 后者主要包括從時間、工序、空間位置三個維度進行多維多算對比，動態成本管理，改善變更管理，快速結算工程進度款，真正實現限額領料等。

3.3 對IPD模式推廣發揮的作用

IPD模式要求項目各參與方著眼于工程項目的整體利益實現，不能只從自身利益出發，因此可以認為該模式對統籌兼顧、通力合作具有天然的需求。如前文所述，施工總承包方處于產業鏈中游，是各方信息交流和反饋的橋梁，對于依托BIM技術平臺、主動召集各方協調解決“利益共享、風險共擔”這一IPD模式推廣應用所面臨的主要難題具有天然優勢。

3.4 建筑供應鏈優化

許杰峰[9]等研究認為：從施工企業的角度看，建筑供應鏈是指從業主有效需求出發，以總承包商為核心，施工企業通過信息流、物流和資金流將材料供應商、工程機械設備供應商、分包商、設計方和業主等連成一個整體的建設網絡。同時本文作者明確指出：基于BIM的建筑供應鏈是未來趨勢，具體來說就是BIM技術是建筑供應鏈敏捷化的基礎和實現建筑供應鏈綠色化的有效手段等。美國行業研究院的研究報告顯示：建筑業的無效工作(浪費)高達57%，而同期制造業的這個數字是26%，兩者相差31%。另外根據國家統計局2017年發布的統計數據顯示： 2016年我國房地產行業固定資產投資額達到135 284億元。由于建筑供應鏈以施工總承包方為核心，試想如果通過實施總包驅動的BIM模式，利用BIM技術加強建筑供應鏈管理，則可以大大優化建筑供應鏈的建設和服務體系，從而有效的減少浪費，降低行業成本。

3.5 結合實例分析實施效果

旭陽科技大廈項目位于北京市豐臺區，實際由中建城市建設發展有限公司承建。該項目BIM實施立足于總包驅動，依托BIM技術平臺，以混凝土算量工作為突破口之一，試點研究總包與商混站之間的建筑供應鏈協同工作模式。

傳統混凝土算量工作比較繁瑣且很難保證計算精度，常常會影響到現場澆筑混凝土的工作效率和成本管控[10]。一方面總包技術和商務部門在充分考慮施工流水段劃分的基礎上，通過提取BIM模型中的工程量信息，得到模型預算量，及時向商混站反饋報量和日期等信息，然后進行混凝土的運輸、澆筑工作； 另一方面總包技術部門依據傳統的二維圖紙手動計算本次澆筑部位的混凝土預算用量，其余流程如上。以該項目3號樓地下四層為例，對比分析模型預算量、傳統預算量以及實際澆筑量。

表1 3號樓地下四層混凝土算量分析

由表1可知，借助BIM模型進行混凝土算量精度高于傳統算量方法，這就基本保證了施工現場混凝土澆筑的工作效率，降低了分包單位窩工等現象的發生，節約了用工成本，提高了成本管控水平，從而進一步驗證了施工總包單位驅動的BIM實施模式的可行性。

4 結語

4.1 局限性

施工總承包方驅動的BIM實施模式并不能很好的實現BIM技術的全生命周期運用，該模式的優勢主要體現在工程項目建設階段，考慮到后期運營維護甚至改擴建、拆除等階段，總包需要將相關的BIM資料整體移交給業主方和物業管理單位，但這必然涉及到相關的利益分配和法律合同問題。為此，筆者設想業主方和施工總承包方聯合驅動的BIM實施模式或者尤其是工程總承包方驅動的BIM實施模式將有效地解決這一難題，從而為實現BIM技術的全生命周期運用作出相應的貢獻，同時這也是筆者接下來的研究方向。

4.2 研究展望

可以預見，在未來相當長的的時間內有關BIM應用不同技術路線和實現方法的探討甚至爭論還會繼續，理由很簡單，因為迄今為止全球工程建設行業都還沒有找到一條能夠充分實現BIM應用目標和價值的明確路線圖，總體上BIM還處于研究探索和試驗性應用階段[4]。因此，客觀的講施工總承包方驅動的BIM實施模式只是從施工單位的視角研究分析了一種切實可行的實現方法，而BIM應用價值的完全實現還依賴于全行業不同崗位的工程技術、管理人員的充分實踐。

參考文獻

[1] 孫峻， 李明龍，李小鳳.業主驅動的BIM實施模式研究[J].土木工程與管理學報， 2013, 30(3): 80-85.

[2] 程建華， 王輝.項目管理中BIM技術的應用與推廣[J].施工技術， 2012(16)： 18-21.

[3] 馬智亮. 追根溯源看BIM技術的應用價值和發展趨勢[J].施工技術， 2015, 44(6): 1-3.

[4] 何關培． 何關培談 BIM 博客[EB/OL]．http：//blog.sina.com.cn/heguanpei， 2009-2017.

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[9] 許杰峰， 雷星暉.基于BIM的建筑供應鏈管理研究[J].建筑科學， 2014(5)： 85-89.

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