淺談基于BIM 的港口工程項目精細化造價管理

陳宏偉，楊 琳，沈國華

（1.武漢交通職業學院，武漢 430065；2.武漢電力職業技術學院，武漢 430073）

1 引言

隨著我國國際貿易的快速發展，水路交通物流貨運量逐年攀升。我國提出的“一帶一路”倡議使沿線各國通過合作加強了基礎設施建設，推動了經濟社會發展。基礎設施聯通則是“一帶一路”建設的優先領域，港口碼頭作為水路運輸的重要樞紐，其建設規模和建設投資也隨之不斷擴大和提高。目前我國港口已與世界200 多個國家、600多個主要港口建立航線聯系，海運互聯互通指數保持全球第一。[1]

港口工程自身具有聯接水路運輸和地面運輸的特殊性，具有施工技術難度較為復雜，投資成本相對較高的特征。因此著眼于港口建設工程的造價控制，提高投資資金的有效利用率有助于促進港口工程建設的發展，帶動港口城市當地的就業，更好的完善港口周邊的配套設施服務品質，助力水路交通運輸的協調發展，也為國家一帶一路政策的水上絲綢之路建設提供支撐作用。目前工程建設行業在重點項目中逐步在推廣使用信息化技術，本文擬從港口工程全過程造價控制研究入手，闡述和探討使用BIM 信息化手段提升港口工程全過程造價管理的若干方法，以提升港口工程精細化造價管理水平。

2 全壽命周期信息化技術手段

港口工程建設項目大多是政府或國有企事業單位作為投資主體。由于代理人制度的先天不足，加之在港口工程造價管理中過于注重投標報價、工程結算和決算等事前和事后控制而缺乏體系化的事中造價管理，估算編制缺乏詳實可靠的數據支撐等原因，屢屢出現竣工決算超預算、預算超概算、概算超估算的“三超”現象。隨著精細化造價管理概念的提出，加上近年來BIM 技術的推廣應用，這些問題得到了一定程度的改善，給港口工程建設項目全壽命周期成本控制提供了新的思路。

2.1 精細化造價管理概念

工程建設領域造價管理工作提倡的“精細化造價管理”理念，即以“精、準、細、嚴”為條件，將造價管理衍生細化至項目的各個階段，強化階段性的成本造價管理[2]。建設項目工程造價精細化管理活動覆蓋建設工程的前期決策及實施的各個階段，包括施工圖設計、招投標、合同實施和竣工驗收交付等階段[3]。根據從項目立項到竣工驗收各階段造價管理參與主體與工程造價的形成框圖（圖1），在建設工程全過程造價控制過程中，涉及到建設、投資、設計、施工、咨詢、監理等多方主體，建設周期長。工程造價的影響因素和不確定因素較多，其中需要重復調用和不斷修正更新的項目信息資料，可以采用信息化技術手段達到實時、完整、準確的記錄、分析和調用，從而有助于降低項目各方的溝通成本，實現動態控制建設項目工程造價的目的。

圖1 工程造價管理的內容及造價的形成

2.2 BIM 技術

目前關于BIM（Building Information Modeling）的定義有很多，一般認為美國國家BIM標準給出的定義更為準確。BIM技術使用標準化的設備可讀的信息模型為每個建筑部件和設備建模，該模型包含各種數字化信息：如獨立創建和收集的能夠在建筑的全生命周期使用的建筑部件及設備信息[4]，包括構件的空間位置信息、材質材料信息、物理力學性能、相關部位的關聯性、成品半成品預制構件的供應信息等。

根據BIM技術特征（表1），對接標準的BIM模型可以在最大程度上保證建設項目信息的完整性，建模中對不同的抽象層次上的產品信息進行描述和組織，應用時根據不同的需要提取所需的信息，生成相應的應用模型，且能靈活添加新的信息到模型中，保證信息的可重復調用和建模標準的一致性。BIM技術使工程管理各階段的數據實現無縫對接，在一定程度上打破了之前由于實施主體多樣化造成的各階段數據不連續，各環節之間協同共享存在障礙，導致得工程信息不對稱、管理要求與市場脫節、精細化管理瓶頸、數據維護滯后等弊端，在建設項目精細化管理中的應用值得推廣。

表1 BIM 技術特征

2.3 港口工程BIM 模型構建

目前利用Revit、Bentley Power Civil等BIM建模軟件已基本能實現港口工程的三維參數化設計，表現成果為三維線框模型，包含點、線、面及基本屬性信息。要想形成可供全生命周期信息流轉的有效信息則需建立一套包含幾何模型轉換與對應構件信息相匹配的建模體系（圖2），在此基礎上建立的BIM 模型可以方便的在應用和項目推進過程中添加材質、施工、管理等附加信息。

圖2 港口工程BIM 模型構建體系框圖

3 基于BIM 信息技術的港口工程精細化造價控制

3.1 設計階段造價控制

目前我國港口工程項目的建設要求更加專業，施工范圍趨向綜合化、大型化發展，作業深度也日趨深水化，岸線利用率越來越高，港口建設面臨不得不轉入自然條件更加復雜多變的水域范圍，所以在項目設計階段，需要認真細致評估港口工程施工環境、水上作業風險、不確定性影響因素，同時物理自然條件、地貌、地質基礎對港口工程造價影響頗大，它決定了港口碼頭的結構形式和位置，應針對性做出科學合理的港口工程設計。

港口工程設計階段的主要內容包含初步設計、技術設計及施工圖設計三個階段。此階段控制工程造價的主要手段有：優選比較設計方案、推廣限額設計、強化設計概算和施工圖預算的管理、審批等。

BIM 作為數字形式的設計產品，具有可視性及參數化的特征，可采用以港口工程對象為基礎的建筑模型，在建筑模型中包含豐富的對象屬性數據，能實現三維立體空間的工程設計內容表現。在項目動工前，作為業主的建設單位即可了解港口工程的整體虛擬形態，這樣也有助于建設單位向設計單位溝通項目的建設意圖，同時也使得招投標階段造價控制工作重心前移成為可能。將BIM 模型應用于優選比較設計方案，可以更好的多方案比選設計方案，同時將各個設計方案用3D 空間設計的方式，采用建筑漫游的形式可以直觀的感受、分析、比較各方案的優劣，通過BIM 模型及時檢查并發現沖突和不合理的構件，不同單位和專業設計人員可及時通過網絡共享平臺協調、溝通、確認，以參數驅動的方式修改項目數字化模型，從而在很大程度上規避后期的設計變更風險。項目動工前，BIM 信息模型能使多方實現信息對稱，為估計和預測后期的施工實施狀態打下堅實的基礎，是實現精細化工程造價管理的重要基石。經過BIM 建模的港口工程項目設計方案確定后，其設計概算更趨于精細化，可以較好地保證項目建設成本受控于投資估算。當然，對施工圖預算金額的控制則需要依據施工圖紙及有關合同文件、工程規范等深入細化確定，利用標準化數據接口建立的BIM 模型可以較為方便的輸出對應的工程量，可以快速確定預算價格。

3.2 招投標階段造價控制

此階段是投標單位結合技術和經濟實力綜合投標的過程。建設單位宜自己或委托相關造價專業機構先編制標底，設置適宜的投標控制價。投標控制價主要取決于清單工程量、材料價格、施工方案等。

針對清單工程量，BIM 信息模型技術有天然的優勢。建設單位可直接依據設計單位的BIM 建筑信息模型調出實物工程量信息（建議在此前支持虛擬建造/ 沖突檢測等，有效規避設計錯誤、施工方案選擇、工程量錯項和漏項）并列出實物工程量清單，作為招標文件的組成部分。建設單位在發售招標文件之時，將BIM 模型（含實物工程量清單）一并提供給投標單位。投標單位更易于在此基礎上進行投標報價。建設單位可依設計單位確認的BIM 建筑信息模型導出實物工程量信息，依照導出的實物工程量清單，計算錯誤與漏項等狀況可被有效規避，從而有助于招標工作順利展開。

BIM 作為數字形式的設計產品，在建筑模型中包含豐富的對象屬性數據，每一條實物工程量清單的信息都與相應的BIM 模型的建筑構件、空間位置等一一對應。因此投標單位共享了BIM 建筑信息模型的數據，可以依據該模型迅速確定和核實招標文件內工程量清單的精準性、選擇適宜的施工規劃大綱。在后續的評標過程中，商務組評標專家不僅可以比較投標總價，還可以更進一步的比較各投標方的分部工程的投標價和差異，做出更加深入的方案比選。技術組專家可結合BIM 建筑信息模型的虛擬建造評估各投標單位的施工方案。從而更有助于招標單位和投標單位關于競標項目的信息對稱，減少項目征詢、答疑、解釋等工作量，有效控制招投標工作的進度。

3.3 合同實施階段造價控制

港口工程具有一般水運建設工程的建設周期長、規模大、投資額度高、水中施工作業難度大等特征。其中施工階段是投入資金最多的階段，約占投資的70%左右，同時該階段也是各種狀況發生最多的階段，這是由于兩點原因決定的：其一，港口建設區多選址在瀕海或江河口處，自然環境較普通房屋建筑周邊環境更為復雜多變，需要考慮港口地區土質、海陸交界處因氣候而產生的溫度應力變化、海水侵襲等諸多因素；其二，港口建設工程包含室內外作業，施工工種繁多，船舶機械復雜，需要兼顧海運河運的需求，進行科學設計和整體規劃。

合同實施階段即施工階段的BIM 建筑信息模型的造價控制手段主要有：圍繞建筑模型提供智能化功能、建筑模型用于建筑設備的管理、維護并更新BIM 模型、數據信息化管理提供工程計量、工程變更、索賠管理、工程月進度款支付等費用管理、支持虛擬建造、沖突檢測等信息化技術手段。針對工程變更管理，BIM 建筑信息模型可以按照實際工程進度，考慮已經發生的設計變更、施工變更，調整變更后的實際數據，及時更新BIM建筑信息模型的數據庫，并實現項目多方數據共享，省卻大量的變更管理的協調、確認、簽收、檔案整理等工作，從而大幅降低管理成本。針對工程月進度款支付等工作，可選取已經完成的施工面或者某一時間節點的工程量信息編寫工程量匯總表，并通過網絡平臺實現BIM 建筑信息模型的數據共享，可提升月結算支付的工作效率，減輕施工方的現金流壓力，從而更好地保證施工進度和質量，各方工程師也可以及時全面的掌握項目的工程進度。

3.4 竣工驗收階段造價控制

工程造價管理進入竣工收尾階段，其主要工作是確定建設項目的實際造價，即確定項目的結算和決算價格，編寫竣工決算文件、按時移交項目，港口項目因含有設備的運營，還需要加入試運行等工作。

在最后的工程竣工驗收階段，就項目的工程質量標準、經濟利益等問題，建設單位和施工單位極有可能會集中多種矛盾和沖突，增加了項目工程總造價的不可控性，因此需要從以下兩個方面著手。

其一，加強合同的動態管理。合同是甲乙雙方約定權利和義務的重要依據，據合同處理糾紛可極大的降低建設方、設計方、施工方、咨詢方糾紛發生的概率，因此需要委派專人以專業的態度開展合同文件的管理工作，并建立連續的全生命周期的技術檔案，動態分析合同執行情況，采用主動控制的方式對合同的執行情況進行跟蹤管理。BIM 建筑信息模型可采用3D 和視角鳥瞰的方式，檢查和核算工程量。較之前的2D 圖紙不斷的進行紙質圖紙的變更、蓋章，簽字這樣繁瑣的手續節約了時間。并可以從空間、時間、施工方案等角度出發，動態掌握合同的執行情況。而在傳統模式下，工程量的核算工作，建設單位和施工承包單位的造價工程師需要依據各自的工程量計算書逐條進行比對、核算，無疑需要占用更多的資源，消耗更長的時間。

其二，注重動態成本控制，竣工結算時基于一致的BIM 建筑模型共享數據。BIM 模型中包含豐富的對象屬性數據，針對標準化的BIM 模型所具有的參數化特質，讓每個構件在具有幾何屬性的同時，還具有物理屬性，比如“空間關系、工程量數據、地理信息、成本信息、材料詳細清單信息、建筑元素信息、項目進度信息、成品半成品供應商信息”等。隨著項目建設不斷推進，標準化的BIM 模型不斷完善，設計變更與現場簽證等信息的持續更新、錄入，至竣工交付時，其信息量已然補充完整，能準確的展現實際竣工工程的所有信息。再基于此，逐一的進行核對工程量，針對出入偏差較大的部分，可使用" 搜索構件信息" 的工程量的方式，直觀進行比對，快速便捷，提升了工程結算的效率與正確率。

4 結束語

BIM 技術是科技進步的產物，同時它又反過來推動著建設行業的科技進步和發展。港口工程設計、施工具有自身的特點和難度，控制港口工程造價，需要結合BIM 建筑信息模型的技術特征，分別從設計階段、招標階段、合同實施階段及竣工驗收階段等全過程進行精細化造價管理，迅速提升企業的管理水平和技術水平，將工程造價控制在合理水平，以實現技術與經濟的最優配置組合，提高工程質量和效率，增強港口建設企業在國際上的競爭力。