BIM在醫院建設項目施工成本控制中的應用分析

占 勇,唐汪柱,薛 猛

(1.中建材蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司，蚌埠 233010；2.安徽水利股份開發有限公司，蚌埠 233010)

建筑信息時代最顯著的特點是高度發達的信息數據和以信息技術為重點的建筑發展模式創新。建筑業生產經營活動的成果增加值曲線表明，建筑業雖增長速度快，但經濟波動大、惡性競爭激烈、利潤率低、經濟效益差等風險突出，特別在產生成本及消耗資源和形成利潤及創造產品的施工階段，必須特別重視施工階段的成本控制[1]。建筑信息模型(BIM)作為信息時代的產物，在施工的各階段都可以起到很大的效能，可為施工方節約成本、增加利潤及優化資源等，同時為施工成本控制技術的進一步發展創造有利條件。BIM充分利用云端技術集成設計、建造、施工和造價等信息數據，可實現施工場景的快速展示和成本精細化實施，廣泛應用在施工模擬、建筑仿真和成本控制等方面，促進了建筑施工的發展。BIM技術能夠推動施工企業信息系統的普及應用，加快施工成本控制模式、構建成本技術模型等新技術的應用，推動施工成本控制的信息標準建設[2]，形成一批信息技術應用達到世界一流水平的施工企業。

在醫院項目施工階段研究與應用BIM技術，能夠有效降低信息傳輸的失真與衰減，推進從投標階段到竣工驗收階段的施工全過程應用。基于IFC標準的BIM是面向對象的參數化設計，可充分運用于建筑施工成本和目標工期的有效控制。BIM應用數字仿真技術的信息完整性、相關性、絕對性、兼容性、可見性、仿真性、改良性和可體驗性等特點，可完成對醫院項目施工過程的全動態監控，優化醫院項目施工工藝，以提高施工效益和價值比。

1 BIM技術在醫院項目中應用的重要優勢

傳統的醫院項目成本控制大多是根據預算定額和平面圖紙來計量施工成本，施工成本控制模式與應用技術滿足不了建筑施工業對成本控制的需求。在施工過程中會出現較多變動及聯系單，使得施工成本控制工作量較大，難以精細化，不能及時交互項目各參建方的意愿，難以實現共享信息和資源，進一步擴大項目成本計劃和實際成本的偏差，更容易出現“三超”(結超預、預超概、概超估)現象。只有轉變施工成本控制理念，才能實現建筑施工的持久成長。醫院項目施工成本控制具有較強的特殊性、無案例參考，因此在施工過程中，從施工到保修成本的控制都存在較大的不確定性。

基于BIM工程的醫院項目施工成本控制實際上是一個連續方案的進程，可以實現最低價格和最優資源創造最大價值的方針。應用BIM對建設項目的設計、施工等全過程進行管理與優化，構架數字應用平臺弱化了多重故障，打破了真實建筑和虛擬建筑之間的模糊界定。在BIM平臺中可以實現施工及驗收階段的成本控制事前分析，從而在一定程度上保證施工成本控制技術的完整性。

2 BIM技術在醫院項目施工成本控制中的應用措施

醫院項目施工成本控制是一個動態體系，其重點是對項目成本、進度、質量、安全、合同和信息等多方面的協調和實施。該工程為醫院綜合體(門診部、急診部、住院部及地下停車場等)項目，建筑面積2萬m2，工期緊，任務重。醫療用途多樣性，結構異形設計多，機電設備管線綜合布置復雜，對建模精度要求高。為了更好地指導施工，施工方BIM小組針對地下室底板采用體量建模的方式，既便于準確提取底板各構件混凝土量，又能精確施工下柱墩基礎定位與鋼筋分布。地上部分根據施工圖紙進行了精致建模，特別是非規則樓梯部分，結合施工經驗針對梯梁與踏步銜接處作出合理調整。經模擬施工過程布局建模，BIM小組共查出圖紙沖突49處，并實時在圖紙預審會上向有關方提出并得到答復，真正實現了“BIM先行”，獲得了相關單位的一致認可。

運用BIM建立5D可體驗化模型，能夠運用技術措施、信息協同及全程管理同項目的施工進度計劃表及成本控制計劃相關聯，直接對醫院項目的整體施工進度和成本進行控制。

2.1 技術措施

根據醫院項目特點，針對整體項目采取全模型的創建，進行可視化分析，優化施工方案，合理配置資源，詳細分解造價，解決施工中存在的重點、難點問題，施工過程中進行可視化交底、精確加工、安全管理等，以達到資源優化及成本控制的目標。

2.1.1 施工模擬

建立BIM模型，參考前期投標施工方案進行仿真施工，解釋和優化施工方案，并及時分析重難點方案的可行性，從而查出施工中可能出現的沖突，在施工前預先采用調節辦法，取得最好的施工方案，盡最大可能實現“零碰撞、零沖突、零返工”，從而降低施工成本，減少資源浪費、施工質量及安全問題。

2.1.2 圖紙審核

中國工程質量事故統計資料表明，工程質量事故第一原因是因為設計圖紙問題，施工過程當中具體操作失誤的比例相對較小[3]，應用BIM技術的仿真性檢查可避免工程中出現設計問題。BIM技術中的深化設計功能對設計圖紙進行有效控制，提高二維圖到三維可視化動畫，降低設計誤差。BIM模型碰撞檢查可以利用模型自有信息包括三維幾何信息及非幾何信息，如構件的規格、空間定位、進度節點的信息，通過將設計圖紙導入軟件后自動完成構件空間關系的檢查，以此發現設計中存在各個專業交叉施工的問題，然后導出問題報告，做到事前優化。

2.1.3 方案優化

多項目實施證明：合理優化施工方案能夠有效降低施工成本[4]。傳統模式必須制定多套方案并進行技術經濟比選，工程量大且繁雜，方案的經濟性與可行性很難到達完善的均衡。基于BIM應用信息的仿真制作和高效對比，結合工程量統計和實際施工數據的采集，直觀地查出存在的問題，借助軟件自動完成調節初始參數、進程參數和改善結果。以高大模板支撐體系為例，將施工條件、環境等數據導入軟件后，由軟件提供初始方案供選擇，經確認后再由軟件計算其安全性，并給出評估優化建議，根據建議調整初始參數，循環直至各種材料效率最大化及方案最優化。

2.2 信息協同

信息協同是指應用BIM平臺能夠將項目成本控制信息如合同、清單、預算、成本、市場價格等數據進行集成，利用特定的計算方法進行系統地解釋和實施，如BIM系統的網絡圖、多維模擬和動態跟蹤等。附帶各種數字信息的BIM模型可與進度節點進行關聯，以時間參數為變量進行信息數據的自動歸類和匯總運算。

2.2.1 軟件協同

在工程清單計量模式的發展下，BIM技術也能實現從定額計價到工程量清單的簡單協作，并通過軟件協同解決計算過程的文件或模型，極大地提高了工程金額的協同性和精準度[5]。醫院項目施工特點具有功能復雜性、作業人員流動性及產品獨特性，這使建設信息化平臺難度更高[6]。BIM系統對成本控制建立統一的分類體系、編碼原則和標識準則，符合不同專業間的數據交互原則。BIM技術的設計規范及計量規則能夠與常規清單計價和實物定額價格相匹配關聯，確保成本控制工作的連續性及精確性。

2.2.2 工程量細算

BIM模型自有大量的信息數據，包括施工圖紙中材料規格、空間尺寸、市場價格等，應用軟件可以快速對這些信息進行統計分析，輸出生成工程量計算結果并提供性價比參數，可為項目施工過程中的工程量定額、資源優化等提供準確的數據支撐。

2.2.3 材料定額

材料費用是構成項目成本最直接、最主要的費用，運用BIM技術進行材料的精算與余料優化，有效避免施工現場的材料短缺或堆積，快速準確地統計任意時間、任意工序的材料實際用量，最大限度地節約材料費用。以鋼筋為例，BIM模型基于智能連接技術可快速生成鋼筋搭接施工圖與用料統計表，對鋼筋斷料產生的余料進行針對性回收，實現對鋼材等永久性材料的精細化控制。

2.3 全程控制

BIM的應用可貫穿建設項目施工的整個過程，從項目招投標開始至臨時設施、施工模擬、節點深化設計、竣工驗收終。BIM技術基于三維空間、時間維度及可視化維度的5D模型構建的施工階段的成本控制體系，與施工階段的進度、成本、質量、安全、合同等子項緊密結合，實現了項目各參建方成本信息與數據交互。

2.3.1 物料加工優化

根據構件、施工段、流水節拍等各個節點，并結合物料優化與結構云翻樣等技術支持，借助5D平臺多終端協同，可用于指導材料采購與物料加工優化。以部分工廠化預制、現場拼裝組合的裝配式結構為例，預制式構件在經云深化設計(如物料優化、考核、3D掃描等)后，將模型和裝配圖紙交由廠家進行生產，在生產過程中就能充分考慮施工過程中可能出現的問題(如鋼材的防火噴涂、施工操作空間預留及機電公差配合等)，提高裝配施工效率，節約施工成本。

2.3.2 智慧辦公平臺

基于BIM工程的智慧辦公平臺，可將項目實施方針精確地分化到構件級，借助智慧辦公平臺的技術部署和實施方案，在質檢、安檢等各個關鍵流程實現跟蹤實施與優化建議，有效保證了施工成本的控制(如智能臨設、勞務實名制管理、智能監控、綠色辦公等)。

2.3.3 “云”安全工地

通過建立場容場貌、安全防護、文明施工、腳手架支撐、機械設備等BIM云端安全平臺，在平臺中讓各個分包管理人員提前對作業環境中的危險源進行判斷，并采取相應的預防措施以規避風險。利用BIM技術可體驗化模型，提前對危險發生過程進行仿真，分析危險發生的原因及發生的傷害程度，制定相應的應急措施及救援方案等。管理人員通過智能芯片可直接關聯作業行為到云服務器上檢索類似的工程數據，進行云指標對比和大數據核對，實時查找危險行為并及時進行糾偏。

3 實際項目應用

在施工過程中，基于BIM模型的信息數據集成平臺，醫院項目各參建方可實現實時溝通、信息交互，及時掌握工程變更情況并作出決策，降低不可控因素的影響。同時，通過BIM動態化管理系統，實時對比實際完成情況與施工進度計劃中產生的費用偏差，及時查找原因并糾正，適時調整施工過程中出現的費用偏差，有效降低施工變更造成的影響，保證施工成本的準確性。

具體的應用措施有：第一，精確工程量計量及市場價格、清單價格生成。將項目投標清單及圖紙等數據導入BIM新建項目體系，按照自有的計算過程及關系模型，根據建筑、結構、水暖、機電工程等各專業構建可視化模型，自動生成工程量清單，并可關聯合同約定所在地信息價及市場價等直接輸出工程價款及進度款結算清單。第二，應用BIM系統數據模型優化施工成本控制。在項目施工過程當中，提前優化成本控制方案，同時對照施工預算及施工圖預算的成本偏差，分析偏差原因，實時制定糾偏辦法并執行。第三，細化物資供應及發料計劃表。BIM軟件可根據施工進度計劃自動生成物料資源需求計劃表、分包單位資源一覽表等，完成物料領用復核及分包單位限額領料跟蹤，從細節上控制項目成本。第四，工程款申請及支出結算。達到結算進度節點時，利用BIM技術可實時、精確地匯總該階段的工程量，在系統內完成工程進度款的計量申請與審核審批、分包價款的結算、三算對照和竣工結算等工作。

4 結 論

a.引入BIM工程可以對施工成本計劃進行及時高效監測與管控。基于BIM工程的成本控制模式，能實現施工過程當中成本的自動建模、動態跟蹤及施工成本計劃和實際成本對比，在事件發生的初始期就查出和糾正偏差，提高對施工成本計劃的控制能力。

b.應用BIM工程可以實現醫院項目施工全過程成本的可視化。經由過程仿真化和協同管控精細化，可以預測各種成本構成元素的發展趨勢和生產成本的需求計劃，提早發現問題并進行優化，為事先控制創造可能。

c.應用BIM技術提高施工成本控制精細化程度。建立成本分析模型，可以獲得資源分配與施工效益的平衡點，嵌入BIM工程的全子集動態監測控制，為施工成本控制決策提供精準的數據支持，進而實現成本最優化和效益最大化。