基于BIM的工程量清單編制系統構建

高東東 尹宗勝 龔 嘯

(深圳高速工程顧問有限公司，深圳 518000)

引言

建筑業作為我國國民經濟的支柱型產業，相較于其他行業，建筑業的管理效率相當低下，尤其是在工程造價管理方面。而工程量清單編制作為工程造價管理的基礎性工作，目前無論是采用手工還是軟件輔助進行編制，都會存在耗時、精確度不高、易漏項等問題。隨著建筑信息模型技術的快速發展及應用，BIM的出現為工程量清單編制提供了新的思路和解決途徑[1-2]。建筑信息模型(Building Information Modeling， BIM)作為一個建設項目物理和功能特性的數字化表達，是一個共享知識資源，項目各利益相關方在不同階段可通過插入、提取、更新和修改BIM模型信息，以支持和反映各自職責范圍內的協同作業[3]。

在傳統模式下，預算人員依據二維圖紙計算工程量并完成清單編制，該過程將花費預算人員大量的時間和精力，根據相關研究表明，工程量計算在整個工程造價工作中大約占50%～80%的時間[4]，而且由于人為誤差往往造成工程量計算不精確等問題。隨著建筑信息化的快速發展，雖然主流設計建模軟件(如Revit)能夠自動計算生成工程量明細表，但明細表是以模型構件作為獨立單元分項列出的，項目過細且雜亂無序[5]，并沒有對同一種類型的模型構件進行合并匯總，與我國清單計價規范要求的工程量清單表不符，不利于后續套取定額進行工程計價工作[6]。因此國內軟件廠商通過應用程序接口API將BIM模型導入到算量軟件中[7]，并為模型構件匹配掛接清單定額，計算符合清單定額計算規范的工程量，最后導出工程量清單表，該方式雖能夠基于BIM模型輸出符合我國清單規范要求的工程量清單，但是模型在不同軟件之間導入導出的過程中，往往造成模型信息的丟失，需要花費預算人員大量的時間進行二次建模，另外模型構件與清單子目的匹配同樣需要花費預算人員大量的時間和精力[8]。

因此本研究以主流設計建模軟件Revit為平臺構建基于BIM的工程量清單編制系統，系統通過提取模型構件的屬性信息，實現模型構件與清單子目的自動匹配關聯，同時根據我國清單工程量的計算規范，直接在Revit平臺上完成工程量自動計算[9-10]，最終輸出符合我國清單規范要求的工程量清單，避免模型在不同軟件之間導入導出造成模型信息丟失風險，提高工程量計算的效率和精確性，推動工程造價管理信息化及自動化建設。

1 系統功能需求分析

功能需求是系統研發的源動力，針對目前國內軟件廠商通過應用程序接口API將BIM模型導入到算量軟件中實現工程量清單的編制，該過程往往造成模型信息丟失，需要預算人員進行模型檢查及二次建模處理，需要花費預算人員大量的時間和精力。因此基于BIM的工程量清單編制系統在主流設計建模軟件Revit平臺上進行研發實施，該系統應包括如下功能：

(1)模型構件與清單子目匹配關聯。通過手動或自動建立模型構件與清單子目的匹配關聯，為生成符合我國清單規范要求的工程量清單提供基礎數據支持。

(2)自動獲取項目特征描述。模型構件豐富的參數屬性信息為自動獲取項目特征描述提供了數據基礎，根據獲取的項目特征描述不同，自動生成三位清單細化分類碼，與清單庫中提供的九位編碼共同構成項目編碼，形成不同的清單項，同時與項目特征描述相匹配的模型構件自動建立關聯。

(3)工程量自動計算且數據可追溯查詢。通過提取清單項關聯模型構件的參數屬性信息，根據計算公式計算獲取符合工程量計算規范要求的清單工程量，由于清單項與模型構件已建立關聯關系，因此基于BIM可視化可追溯查詢清單數據，避免清單編制過程中的漏項問題。

2 工程量清單編制系統構建

系統方案框架如圖1所示，系統方案以Visual Studio為集成開發環境，構建了基于Revit的Bill of Quantity(簡稱BOQ)工程量清單編制系統平臺，系統首先通過數據庫訪問技術讀取清單庫，然后通過自動或手工選擇同類型模型構件，建立模型構件與清單子目的匹配關聯，建立關聯之后，一方面提取清單子目所關聯模型構件的參數屬性信息(包括基本參數和擴充參數)獲取符合清單子目項目特征的特征描述，根據清單子目特征描述的不同自動生成清單細化分類碼，并與清單庫中提供的前九位編碼共同生成項目編碼，形成不同的清單項目； 另一方面提取清單項目所關聯模型構件的幾何屬性參數，通過公式計算獲取符合清單子目計量規則的工程量，最后BOQ系統導出符合我國清單規范要求的工程量清單報表，有利于縮短招投標及合同管理相關進程，提高工作效率。

圖1 BOQ系統方案框架

2.1 建筑信息模型

信息的完備性體現在將各階段產生的信息存儲到BIM模型中，使BIM模型作為信息的單一工程數據源，從而在可視化條件下支持各種優化分析，如成本分析。在工程量清單編制過程中，根據項目特征描述不同列項統計工程量，因此前期在BIM模型建立時，應結合我國工程量計算規范，擴展能夠反映構件不同特征的相關屬性信息，實現模型構件的完備性表達，便于后期模型構件篩選及清單工程量計算，以防遺漏構件而造成漏項、工程量計算不準確等問題，如在編制混凝土承臺清單項時，按照混凝土強度等級不同需列項統計清單工程量，因此在建模過程中應將混凝土強度等級作為擴展屬性添加到模型中。

另一方面，為建立模型構件與清單子目匹配關聯，本研究按照清單子目的命名規范對構件類型進行命名，參照國標清單2013市政橋涵工程，模型構件類型名稱表(部分)見表1。通過規范化的命名規則能夠快速建立模型構件與清單子目的匹配關聯，解決分部分項工程項目的劃分問題。

表1 模型構件類型名稱表(部分)

2.2 模型構件與清單子目匹配關聯

模型構件匹配關聯清單子目是生成符合我國清單規范要求的工程量清單報表的關鍵，并且通過關聯關系使得清單數據可追溯查詢，本研究通過手動和自動兩種方式建立模型構件與清單子目匹配關聯。

(1)手動關聯。基于BIM模型人工手動選擇同種類型的模型構件，并獲取選中模型構件的類型名稱和構件ID，一方面便于查詢清單庫中對應的清單子目與模型構件建立匹配關聯，另一方面在關聯檢查或設計變更時，根據構件ID便于數據的追溯查詢和同步更新。

(2)自動關聯。標準化是實現自動化的前提，在建筑信息模型建立時，已參照國標清單2013對模型構件的類型名稱進行規范化處理，因此根據獲取的模型構件的類型名稱，自動判斷匹配模型構件所屬的清單子目，并且系統自動將清單子目的九位編碼賦予獲取的模型構件。

2.3 項目編碼及項目特征生成機制

通過手動或自動建立模型構件與清單子目的匹配關聯，由于獲取的模型構件的特征屬性參數可能不同，如混凝土承臺，反映構件特征屬性參數的混凝土強度等級可能是C40或 C35，因此對于同種類型不同特征屬性參數的模型構件，應進行細化分類并列項統計工程量。由于在建筑信息模型建立時，已根據工程量計算規范添加反映構件不同特征的屬性參數信息，因此根據清單子目對應的項目特征遍歷關聯的模型構件，獲取清單項目特征描述，根據項目特征描述的不同再次進行細化分類，同時自動生成清單細化分類碼，并與清單庫中清單子目的九位編碼共同構成項目編碼。

2.4 獲取符合清單計價規范的工程量

BIM模型中含有的如體積、面積、長寬高等幾何屬性信息為獲取符合清單計價規范要求的工程量奠定了基礎。建立模型構件與清單子目的匹配關聯之后，根據清單子目的計算規則對工程量計算公式進行編輯，然后通過提取關聯模型構件的幾何屬性信息根據計算公式進行自動計算，從而獲取符合清單計價規范要求的工程量[7]。

3 案例應用

基于系統構建的基礎上，以Visual Studio為開發環境，C#為開發語言進行程序開發，構建基于BIM的工程量清單編制系統，最后以深圳市寶安區沙江西路延伸段沙井河特大橋項目驗證該系統的可行性及有效性。

在基于BIM的工程量清單編制系統中，以混凝土承臺為例，在創建BIM模型時，按照工程量計算規范對模型構件類型命名為“混凝土承臺”，并將混凝土強度等級作為擴展屬性添加到混凝土承臺模型中，通過自動關聯建立模型構件與清單子目的匹配關聯，根據清單子目的計算規則對工程量計算公式進行編輯，然后根據清單子目對應的項目特征遍歷關聯的模型構件，并獲取清單項目的特征描述，根據項目特征描述不同進行細化分類，同時自動生成清單細化分類碼，然后提取清單項目所關聯模型構件的幾何屬性參數，根據計算公式自動計算工程量，如圖2所示； 最后將獲取的工程量清單及構件工程量清單導出Excel表格中，如圖3和圖4。

圖2 BOQ系統界面

圖3 工程量清單表

圖4 構件工程量清單表

4 結語

驗證結果表明，集成BIM技術和數據庫技術，利用Revit二次開發構建的工程量清單編制系統，能夠實現工程量清單精確快速編制，提高工程量計算的效率和精確性，為建設項目工程預算提供了參考途徑。但工程預算包括工程計量和工程計價兩部分工作，未來研究通過模型屬性參數自動套取定額子目進行組價，完成工程計價工作，實現基于BIM的工程造價管理，推動我國工程造價管理信息化與自動化建設。