BIM技術在決策設計階段的工程造價管理研究

唐根麗，張 恒

(安徽財經大學 管理科學與工程學院，安徽 蚌埠 233030)

隨著我國經濟水平的不斷提高，大量的資金被投入到了建筑行業，促進了建筑行業的飛速發展。然而，在實際工作中，由于對建設項目的工程造價控制管理不當，導致大量的建設投資失控現象。工程造價的控制貫穿工程建設的全過程。按照建設的進度和建設過程中活動的特點，建設過程可以分成五個階段去實行，首先對工程進行決策，然后開始設計，緊接著實行招標投標，然后進入施工程序，最后施工完成進行驗收。工程造價控制就是對這五個階段進行管理，工程造價在每一個階段都有上限且呈層層限制的關系。

建設項目造價管理的初始階段就是對項目進行決策和設計，這也是對工程造價影響最大的階段。有關統計分析表明，項目決策階段對工程造價的影響達75%～95%，同時，設計階段對工程造價的影響占了35%～75%。工程造價管理的核心應以項目工程的決策階段和設計階段為主，在項目決策通過以后，對設計階段進行造價控制就變得非常重要，雖然設計費支出占全部工程造價的比例不到 1%，但對工程造價的影響卻占 75%，因此，抓住設計階段這個關鍵過程，對工程造價控制可以取得顯著的成效。基于此，本文擬通過分析工程前期的兩個重要階段造價管理的具體內容，研究目前國內的造價管理問題，接著將BIM技術投入使用，根據存在的問題提出相應的工程造價管理的建議。

圖1 各階段的工程造價和造價控制限額

2 決策階段和設計階段對工程造價的影響

2.1 決策階段對工程造價的影響

建設項目要想獲得成功，必須有正確的決策作為保障。決策的好壞將會對建設項目后期產生非常大的影響，如果決策正確，那么建設項目后期節約資源和控制造價的可能性最大，效益也最好。

在建設項目的策劃階段，首先進行的是項目的立項，項目的立項成功與否直接關系到整個項目最終能否順利實施，是否會導致整個建設項目的投資失敗。圖2顯示了建設項目全生命周期內的各個階段對項目費用投入的的影響程度。從圖中可以看出，前期策劃階段是對整個項目的費用投入影響最大的階段，在前期策劃階段所需要投入的資金量是整個項目建設過程中最少的，但是，前期策劃階段所決定的內容卻是對整個項目的投資影響最大的部分，并且隨著后期對項目資金投入的增加，后面幾個階段對項目總投資的影響程度卻逐漸減小。所以，建設項目的前期策劃階段在項目的全生命周期中具有主導的地位，在此階段的微小失誤都有可能導致項目的失敗，從而產生不可挽回的損失。

圖2 項目生命周期內各階段對工程造價的影響

2.2 設計階段對工程造價的影響

決策階段之后要進行工程設計。設計階段是把決策和設想變成現實的階段，直接決定了建筑產品造價的形成，是建設項目全過程中承上啟下的重要階段。設計階段的投資控制就是在按要求設計的基礎上以及規定的投資估算范圍內做出最好的設計或者是最為節約資金的設計。由于設計階段在造價管理過程中的重要性，一般將設計階段分為幾個階段來控制建設項目的造價。

方案設計階段是設計階段的最初始階段，即根據前期策劃階段擬定的要求對擬建工程項目周圍的環境進行了解，初步解決工程項目與周圍環境的關系，對工程項目進行布局，完成場地設計。方案設計階段的造價為估算價，是最為接近但又不超過投資估算的價格，進行方案設計階段的造價管理可以說是對投資估算價格的進一步優化。

初步設計階段是對方案設計進一步深化的過程，在此階段，整個項目的構思基本形成。需要確定設計的原則、標準以及重大的技術問題等，并同時考慮設計的經濟合理性以及技術可行性。整個擬建項目的雛形基本出現，包含建筑、機電以及水電等各方面的因素都被考慮到設計過程中。所以，初步設計確定以后，其產生的設計概算將成為整個工程項目的最高限額。

圖3 設計階段的工程造價管理

技術設計階段并不是每一個工程項目都具備的，一般會將技術比較復雜且比較重大的工程項目的技術方面提出進一步的討論。技術設計就是將初步設計進行進一步的深化、修整并且最終定案，所以技術設計階段的工程造價其實就是將初步設計階段造價的修正，即為修正概算。

施工圖設計是連接設計和施工的最后階段，該階段最終確定將項目如何從圖紙向實體轉化。施工圖設計階段的設計深度要求能滿足按圖施工的目標，在這個階段需給出施工過程、用料以及工藝做法等各種具體施工的設計圖紙。施工圖設計階段所做的最后的工程造價預算是最為接近最終工程花費的造價，是一個經過反復的論證、比較以及協調后的結果。隨著設計進程和深度的不斷加深，根據圖紙所做的工程造價的控制也在不斷的細化、深化。不同階段的造價管理都是緊密銜接的，是一個由后者補充前者欠缺的內容，而前者卻又牢牢的控制后者的造價所形成的一個有機聯系的整體。

3 決策階段和設計階段存在的主要問題

3.1 決策階段存在的主要問題

(1)不重視決策階段的造價控制。長期以來，建筑行業管理者們嚴重缺乏全過程造價控制的思想，對各階段的造價控制持偏見，重施工輕決策、輕設計的思想非常嚴重，導致建設項目的前期投資控制沒有得到足夠的重視。在進行可行性研究時，對市場的調查不充分、資料收集不全面、投資估算指標的選擇不合理、沒有建立科學的決策體系等等都容易造成項目決策階段的工程造價難以控制。

(2)可行性研究不夠充分。可行性研究是決策階段的主要任務。在可行性研究階段，需要對項目進行全面系統的分析，充分調查市場和資源情況，最終決定該項目是否值得投資。在實際項目決策過程中，很多工程由于時間緊迫忽略了對項目進行深入細致的可行性研究，編制可行性研究報告和投資估算的質量不高。

可行性研究階段最重要的任務是對項目進行全方位的調查，主要包括市場調查和資源調查兩方面。市場調查是對當前市場和潛在市場進行研究分析，收集市場信息、了解市場動態。資源調查需要分析并決定項目采用何種材料，選用的材料不同會對造價產生不同的影響，這在進行造價預估和控制時就需要充分考慮。

在可行性研究階段，由于建設單位造價人員的素質不高，信息收集不全面，市場、資源調查地不充分就急于開展工作，對項目的客觀條件了解不夠，導致可行性研究的質量不高。

3.2 設計階段存在的主要問題

(1)設計階段技術與經濟相分離。在設計階段，設計人員根據業主的要求進行現場調查、設計，然后造價人員根據設計出來的圖紙進行工程計量計價。設計人員設計時往往會因為注重建筑產品的質量或者只顧追求設計方案的新奇而忽略了設計的經濟性。因為設計工作的技術性較強，造價人員也無法對設計工作中的不合理提出意見。這種技術與經濟相分離的現象導致工程造價難以有效控制。同時目前所采用的 CAD 畫圖設計使各方面的設計人員在信息溝通上不夠及時，在圖紙做最后整合時出現各種管線碰撞以及錯漏等情況，這些都將影響工程項目的進度以及項目的造價。

(2)對設計階段的造價控制不夠重視。設計階段的工程造價沒有受到重視。設計人員在進行設計時，往往更注重工程的質量而忽略了設計的經濟性，這樣做雖然可以保證工程的質量，但是并不是最優的設計方案，最優的設計方案是要做到技術與經濟性結合，在保證工程質量的前提下進行設計。

4 BIM技術的特征

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫，作為建筑業使用的新工具，BIM 可以實現從二維平面繪圖轉向三維立體繪圖，從各專業單獨完成項目轉向各專業協同完成項目，能夠將工程項目在不同階段的信息、資源集成在一個模型中，運用三維模擬技術來構建建設項目的確切情況，為項目在決策、設計及施工階段提供協調一致的信息模型。

圖4 BIM 技術信息共享模型

(1) 協同運作實現信息共享。建設項目通常由多方參與、多專業參與。在工程造價控制工作中，牽涉到各種各樣的的信息且組織眾多，應當精誠合作，使得工程項目的系統管理達到最優化。BIM 可以將各個不同專業所設計的不同部分以及相關的信息集合在一個模型之上，從項目參與方、建設過程、信息管理三個方面，實現項目的邏輯集成，通過信息平臺與各參與方之間進行信息共享,保證溝通的及時性，通過3維模型可以查看專業間與非專業間是否存在沖突，有效降低了工程變更的發生。所以，BIM的協調性在很大程度上提高了信息的溝通，不但使工程的每個階段有著更為詳盡的造價管理，也使建設項目管理的系統化得到更加全面的改善。BIM 技術信息共享模型如圖 4 所示。

(2) 建筑模式可視化。項目的施工圖紙通常都是二維平面圖，建筑物真正的構造無法直觀地以空間立體的形式呈現。面對造型多變、日趨復雜的建筑，不但加大了認識上的偏差，同時給工程造價的正常控制帶來了影響。BIM的可視化性能，將以往二維施工圖紙轉化為三維立體實物效果圖展現出來，讓項目各參與方可全方位、立體動態地觀察建筑項目的整個過程，不僅可以全面透視建筑的效果圖和各節點的處理，有利于全面準確地呈現建筑設計人員的真實想法，而且還可以模擬建筑項目全壽命周期的各階段進展狀況，為建設項目的決策、設計、施工以及竣工階段的工程造價管理提供了重要參考。

圖5 某教學樓土建模型

5 BIM技術在決策和設計階段中的應用

5.1 BIM技術在決策階段中的應用

投資決策直接影響著項目是否能正常實施，同時，投資人會不會參加招標取決于在這個工程中能否獲得利潤。在前期策劃階段利用BIM 技術協助分析，可以加快前期階段的決策速度，節約時間，節省成本，提高資金的利用率。決策階段的主要工作是進行方案的比選及確定投資估算指標。

(1)方案備選：項目決策階段會存在多個備選投資方案，可以利用 BIM 技術建立各個方案相應的模型，則不同方案的工程量、造價等指標數據均可自動計算出，運用BIM技術比較不同方案的造價，從而選擇經濟較優的投資方案，確保投資決策的可靠性。

(2)投資預測：BIM 不僅能夠將每個指標及數據進行儲存、分析，同時還擁有大量的數據中心平臺，可有效地對項目所需成本進行較為精準的預測。在對投資進行預測的過程中，從數據平臺中選擇與之大致相同的歷史項目模型以及各個指標等，結合工程的實質作相關調動，BIM系統自動修正造價指標。除此之外，通過使用BIM技術解決工程建設過程中的細節問題，對方案在初始階段不足的地方進行改進，使投資估算更加準確。

5.2 BIM技術在設計階段的應用

合理的設計是降低成本的關鍵，BIM技術可以通過圖紙設計并建立數據模型，將相應的造價信息與圖紙模型相關聯，通過主動調整設計，優化設計，保證投資的有效性。

(1)碰撞檢查。土建專業和安裝專業在施工圖設計時是由不同專業設計人員分別設計的，施工也不是同時進行的，這就造成了土建和安裝之間存在著非常多的矛盾，尤其是設備管道與結構之間的碰撞問題。

利用BIM 三維模擬技術，建筑、結構、管道等各專業之間的沖突問題可以在施工之前立體地展現出來并且能夠被準確、快速地檢查出來。針對出現碰撞的節點返回設計圖紙進行修改，通過創建、引用、修改相關信息，完善、優化工程項目，直到碰撞檢查結果最優。在設計階段把調整過程中產生沖突的地方處理好，可以大大減少由此產生的工程變更，對于縮短工期、減少投資、加強質量管理、減少不確定因素等均有較大的促進作用。(2)限額設計。限額設計是按分配的投資限額進行設計，把上一階段的投資額作為下一設計階段的投資控制目標，以保證總投資限額不被突破。設計過程中，我們將總投資限額層層分解到各個專業作為每個專業設計的限額，設計人員根據分配的投資限額進行分塊設計。這種自上而下的限額設計不僅能通過層層的設計限額來實現對總投資限額的控制，而且要求設計人員在設計的過程中必須把設計與造價相結合，考慮設計的經濟性。

傳統的工程計量和計價方法，很難做到合理的限額設計。不同專業間的設計任務是分開的，不同專業設計圖紙的造價信息不充分，不容易讓設計和造價詢問工作實現同時進行，再加上設計人員技術水平的差異以及整體造價控制思維的缺乏，使得限額設計工作很難順利進行。

在限額設計的要求下，BIM 技術在設計階段可以利用三維動態模型方便進行設計交底，通過獲取工程信息以及相應的工程量信息初步確定預估金額，緊接著檢驗確定設計指標是否合理，同時運用價值分析對建造成本進行控制，實現設計優化，降低工程成本。BIM可以精確地提取所需要的工程量，對工程造價進行實時同步的計算與分析，依據獲取的信息來優化設計方案每個細節，使得工程造價更加貼近實際，很好地實現限額設計。