BIM技術(shù)在城市軌道交通投資控制管理中的應(yīng)用研究

齊歡

（上海市建設(shè)工程管理有限公司，上海 200031）

1 城市軌道交通投資控制管理工作的特點(diǎn)

城市軌道交通工程既不同于常規(guī)以“點(diǎn)”實(shí)施的房建工程，也不同于主要以“線”實(shí)施的管道、道路等工程，而是“點(diǎn)線結(jié)合”的大型綜合性工程。其在投資控制管理上具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。

1.1 投資規(guī)模大

城市軌道交通投資規(guī)模巨大，目前工程造價(jià)一般在5～10 億元/km 之間（不含動(dòng)拆遷），并且隨著城市動(dòng)拆遷成本、建筑市場(chǎng)工料機(jī)成本的上升，仍呈上漲趨勢(shì)。

1.2 建設(shè)周期長(zhǎng)

城市軌道交通工程施工的一般流程為：洞通—軌通—電通—系統(tǒng)聯(lián)調(diào)—通車試運(yùn)行。建設(shè)工期受地質(zhì)條件、征地動(dòng)遷、管線遷改等影響，各地區(qū)間略有差異，目前國(guó)內(nèi)建設(shè)周期普遍在4.5～6年。

1.3 涉及工程專業(yè)性強(qiáng)、專業(yè)面廣

專業(yè)工程不僅有地下深基坑、盾構(gòu)、高架、大型庫(kù)房、風(fēng)水電安裝等土建安裝工程，更有軌道、通信、信號(hào)、接觸網(wǎng)、供電等專業(yè)性很強(qiáng)的鐵路專業(yè)系統(tǒng)及電力工程，還有管線遷改、道路翻交等市政安裝工程，可謂五花八門、包羅萬(wàn)象。

1.4 外界干擾因素多

城市軌道交通工程以地下線為主，并且站點(diǎn)一般設(shè)置在人流較為密集的街區(qū)、管線交織的主要路口，因此受地質(zhì)條件、周遭環(huán)境、動(dòng)拆遷、管線遷改、交通組織的影響較大，投資控制管理的不確定因素多。

如何建立起覆蓋工程項(xiàng)目全范圍的全過(guò)程投資控制體系，嚴(yán)格并合理控制工程的投資成本，節(jié)約投資資金，確保工程總投資控制在批準(zhǔn)概算或預(yù)定的目標(biāo)之內(nèi)，提高建設(shè)資金使用效益，是投資控制管理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 BIM 技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目管理的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)的應(yīng)用提升了項(xiàng)目整體建設(shè)水平和質(zhì)量，BIM 模型在多專業(yè)安裝碰撞檢驗(yàn)、管線方案優(yōu)化、裝修設(shè)計(jì)仿真、虛擬場(chǎng)景漫游等方面確實(shí)減少了設(shè)計(jì)變更，降低了項(xiàng)目建設(shè)成本。

BIM 作為提高建設(shè)行業(yè)項(xiàng)目管理水平和效率的先進(jìn)技術(shù)，具有諸多優(yōu)勢(shì)。一是輔助工程量計(jì)算，技術(shù)成熟后可有效提高算量的準(zhǔn)確性，使設(shè)計(jì)變更直觀可視，提高設(shè)計(jì)變更工程量核算效率，且工程量調(diào)整方便；二是促進(jìn)項(xiàng)目管理、投資控制的信息化，大幅度提高項(xiàng)目協(xié)同力，從而縮短工期、提高質(zhì)量和安全性；三是詳盡、準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)化的工程竣工檔案為后期運(yùn)維服務(wù)，建設(shè)方運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供依據(jù)。通過(guò)BIM 模型的運(yùn)用，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)手段為技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系的建立提供依據(jù)，為工程建設(shè)過(guò)程中的投資控制管理提供有效保障。

3 BIM 技術(shù)在城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目管理的應(yīng)用現(xiàn)狀

上海地鐵在城市軌道交通建設(shè)中一直是使用BIM技術(shù)的先行者，自2012年起，在部分地鐵建設(shè)項(xiàng)目中試點(diǎn)BIM 技術(shù)應(yīng)用，14、15、18 號(hào)線實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)全線全生命周期應(yīng)用。并且制定了與BIM 相關(guān)的一系列的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)意見，實(shí)現(xiàn)了從BIM 模型創(chuàng)建到共享的流程和規(guī)則的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了BIM 模型各種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，使得深化BIM 技術(shù)在城市軌道交通行業(yè)的實(shí)踐和應(yīng)用成為可能。

目前，上海地鐵積累了很多BIM 原始模型，有很好的對(duì)BIM 模型進(jìn)行延伸應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。隨著BIM 技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，BIM 設(shè)計(jì)單位對(duì)城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)逐漸了解。隨著城市軌道交通BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善及設(shè)備產(chǎn)品的豐富，特別是一線造價(jià)管理人員與BIM 設(shè)計(jì)人員的溝通磨合，BIM 設(shè)計(jì)在投資控制管理領(lǐng)域的作用也日益顯現(xiàn)，特別是信息化技術(shù)的發(fā)展，Revit 軟件中成熟的造價(jià)插件出現(xiàn)，使BIM 與投資控制管理緊密結(jié)合成為可能。

4 BIM 技術(shù)在城市軌道交通投資控制管理中各階段的應(yīng)用探索

4.1 BIM 技術(shù)在招投標(biāo)階段的應(yīng)用

在招標(biāo)階段，主要是根據(jù)總體單位編制的BIM 模型，對(duì)接Revit 軟件的第三方造價(jià)插件，使用BIM 模型中的數(shù)據(jù)，直接導(dǎo)出按照現(xiàn)行工程量清單計(jì)算規(guī)則編制的施工招標(biāo)工程量清單。由此可見，BIM 模型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性是BIM 技術(shù)與投資控制管理緊密結(jié)合的前提。在全過(guò)程投資控制管理中，首先將BIM 工作涵蓋在總體設(shè)計(jì)合同范圍內(nèi)，遵循合同委托關(guān)系，充分發(fā)揮作為BIM 總體的作用，做到事先籌劃、事中反饋、事后總結(jié)。比如，在招投標(biāo)工作啟動(dòng)之前，與BIM 總體單位溝通好總體單位和具體分包單位的任務(wù)分工、合同費(fèi)用拆分以及后續(xù)配合招投標(biāo)的工程量核對(duì)安排，提前明確線路工程量計(jì)算規(guī)則、溝通流程、歸檔資料要求等。造價(jià)咨詢單位對(duì)設(shè)計(jì)單位提供的BIM 模型與設(shè)計(jì)施工圖紙進(jìn)行核對(duì)，專業(yè)造價(jià)管理人員對(duì)BIM模型以及專業(yè)軟件進(jìn)行管理，確保使用專業(yè)軟件提取工程量的準(zhǔn)確性。

上海多家造價(jià)咨詢單位通過(guò)自主開發(fā)或與信息化公司合作開發(fā)BIM 模型審查工具，大大提高了BIM模型建模的準(zhǔn)確性、完整性，初步具備BIM 模型在造價(jià)方向運(yùn)用的條件。BIM 審查平臺(tái)應(yīng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、人防、消防及節(jié)能等專業(yè)的智能審查，通過(guò)智能審查直接輸出審查結(jié)果，在很大程度上提高設(shè)計(jì)人員、審圖人員的工作效率。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)基于Revit 的BIM 算量工具，采用主動(dòng)模糊匹配與人工智能相結(jié)合的算法，通過(guò)模型中的關(guān)鍵字，采用與或非的正則表達(dá)式對(duì)模型類別與工程量計(jì)價(jià)規(guī)范中的開項(xiàng)類別予以判別，并對(duì)其對(duì)應(yīng)的量做處理，使幾何模型在數(shù)據(jù)層面上達(dá)到算量模型的要求。對(duì)于模型中的錯(cuò)誤或疑問項(xiàng)，采用人工智能非監(jiān)督式學(xué)習(xí)高亮疑問項(xiàng)，積累數(shù)據(jù)反復(fù)訓(xùn)練。目前為止，已基本完成土建車站和土建區(qū)間的算量工具，正進(jìn)一步開發(fā)裝飾裝修和機(jī)電安裝工程的算量工具，最終達(dá)到全面覆蓋城市軌道交通BIM 模型自動(dòng)化算量的目的。BIM 模型遞交相關(guān)流程如圖1所示。

圖1 BIM 模型遞交相關(guān)流程

在招標(biāo)階段，BIM 模型的使用將加快工程量清單編制的速度、提高工程量清單編制的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)城市軌道交通各類招標(biāo)清單編制的統(tǒng)一化、結(jié)構(gòu)化與規(guī)范化，為今后信息化平臺(tái)各類指標(biāo)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

4.2 BIM 技術(shù)在驗(yàn)工計(jì)價(jià)中的應(yīng)用

隨著BIM 技術(shù)在工程量清單領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，在各土建施工驗(yàn)工計(jì)價(jià)的實(shí)物工作量確認(rèn)過(guò)程中，嘗試采用BIM 技術(shù)，要求各土建總承包單位在BIM 模型中編報(bào)逐月完成的工程數(shù)量。在實(shí)物工作量確認(rèn)中，BIM 技術(shù)具備“實(shí)時(shí)驗(yàn)工、線上驗(yàn)工”的功能，使投資控制管理更加精細(xì)化。

4.3 BIM 技術(shù)在工程設(shè)計(jì)變更中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)能夠增加設(shè)計(jì)協(xié)同能力，從而減少各專業(yè)之間沖突。在施工階段，通過(guò)將設(shè)計(jì)變更的內(nèi)容直觀地反映在BIM 模型上，自動(dòng)比對(duì)變更前后的工作量，為設(shè)計(jì)變更提供可靠的數(shù)據(jù)。并根據(jù)合同單價(jià)快捷地計(jì)算變更的費(fèi)用，從而為設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化決策以及設(shè)計(jì)變更費(fèi)用的確定，提供最有效的依據(jù)。

在城市軌道交通工程建設(shè)中嘗試進(jìn)行BIM 模型的共享，將BIM 技術(shù)引入變更管理中，建立了高效、動(dòng)態(tài)的投資控制體系[1]。通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)更新BIM 設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，打破信息傳遞屏障，縮短參建各方的信息交互時(shí)長(zhǎng)，使得業(yè)主管理工作更有時(shí)效性，實(shí)現(xiàn)了投資的動(dòng)態(tài)管理。

在設(shè)計(jì)變更管理中，常常會(huì)因招標(biāo)圖與施工圖不符、施工報(bào)價(jià)不平衡等因素，引起設(shè)計(jì)變更造價(jià)分析失準(zhǔn)，造成業(yè)主單位誤判。所以設(shè)計(jì)單位在提出設(shè)計(jì)變更的同時(shí)，需提供工程變更造價(jià)經(jīng)濟(jì)分析。每個(gè)變更中均使用BIM 模型比對(duì)招標(biāo)階段工程量，以明確變更方案與招標(biāo)方案之間的關(guān)系；將BIM 模型的提取量作為設(shè)計(jì)變更工程量審計(jì)申報(bào)的唯一依據(jù)。在設(shè)計(jì)單位編制工程造價(jià)分析的同時(shí)，要求投資監(jiān)理在不與施工單位對(duì)量、核價(jià)的情況下，對(duì)照施工合同快速提供同口徑的施工合同變更費(fèi)用情況估算表，供業(yè)主判斷變更的經(jīng)濟(jì)性。

4.4 BIM 技術(shù)在管線搬遷工作中的應(yīng)用

由于城市軌道交通工程建設(shè)的特點(diǎn)，前期管線搬遷工程的實(shí)施基本上貫穿于工程建設(shè)的始終；又由于前期管線工程本身具有的實(shí)施單位性質(zhì)、委托關(guān)系、行業(yè)規(guī)定、現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、時(shí)間緊迫等特殊性，一直是投資控制管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。管線搬遷在以往城市軌道交通建設(shè)中始終存在費(fèi)用居高不下，實(shí)際費(fèi)用遠(yuǎn)超批復(fù)概算，管線發(fā)生多次搬遷，搬遷進(jìn)度制約車站施工進(jìn)程等弊病，成為城市軌道交通工程建設(shè)的一大頑疾。

管線搬遷委托BIM 單位全過(guò)程參與，使用BIM 技術(shù)輔助確定管線搬遷方案的可行性、數(shù)量的準(zhǔn)確性等。根據(jù)車站施工方案、交通組織方案優(yōu)化管線搬遷方案，對(duì)于可以采取管線加固措施保護(hù)的盡量避免搬遷。對(duì)于管線各階段搬遷進(jìn)行統(tǒng)籌計(jì)劃，盡量減少不必要的重復(fù)搬遷工作。在施工階段和結(jié)算階段，根據(jù)BIM 模型和管線實(shí)際搬遷情況計(jì)算、審核管線搬遷工作量，把管線搬遷工作落到實(shí)處，從根本上解決管線搬遷超概的老大難問題。要求各前期管線單位在管線搬遷竣工結(jié)算資料中提供BIM 模型，將BIM 工作內(nèi)容列入前期合同條款予以執(zhí)行，否則不予辦理最終費(fèi)用的支付。引入投資監(jiān)理，通過(guò)BIM 模型與設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合的模式對(duì)搬遷的管線實(shí)施計(jì)量、清點(diǎn)工作，確保管線搬遷數(shù)量的準(zhǔn)確性。

4.5 BIM 技術(shù)在資產(chǎn)移交中的應(yīng)用

項(xiàng)目的資產(chǎn)清冊(cè)以及資產(chǎn)移交全面配合建設(shè)單位推廣BIM 技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)包括資產(chǎn)編碼、規(guī)格、供應(yīng)商、保修期等與BIM 構(gòu)件關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)基于BIM 的資產(chǎn)管理可視化移交工作。為城市軌道交通運(yùn)營(yíng)和維保提供重要保障。

5 基于BIM 技術(shù)的全過(guò)程投資控制管理的應(yīng)用展望

5.1 基于BIM 技術(shù)5D 模型的應(yīng)用

在確定中標(biāo)單位后，將中標(biāo)的合同價(jià)信息導(dǎo)入BIM 模型，使BIM 模型從包含3D 信息轉(zhuǎn)變?yōu)楹惺┕ぶ芷谛畔?、造價(jià)信息的5D 模型，滿足工程建設(shè)提供BIM 模型設(shè)計(jì)、全員使用、竣工移交的“一模到底”全過(guò)程使用要求。

以招標(biāo)BIM 模型形成的工程量清單作為合同簽訂的依據(jù)，在后續(xù)施工合同執(zhí)行過(guò)程中采用“無(wú)模型不變更，無(wú)模型不支付”原則，所有的變更支付應(yīng)以模型為準(zhǔn)，通過(guò)BIM 模型的變更管理，強(qiáng)化設(shè)計(jì)在建設(shè)過(guò)程中的核心地位?；贐IM 技術(shù)的變更流程如圖2所示。

圖2 基于BIM 技術(shù)的變更流程

全過(guò)程使用BIM 模型后，可以將支付管理更加精細(xì)化，每個(gè)單元構(gòu)件都有合同價(jià)格，驗(yàn)工計(jì)價(jià)將走出書面的形式，具備合同里程碑支付、節(jié)點(diǎn)支付的條件。

5.2 造價(jià)整體水平提高

目前，建筑業(yè)信息化水平總體偏低，尤其是在工程造價(jià)行業(yè)中，數(shù)據(jù)挖掘和算法迭代優(yōu)化方面，有著巨大的行業(yè)空間。以城市軌道交通為例，大部分?jǐn)?shù)據(jù)指標(biāo)還停留在依賴造價(jià)人員的經(jīng)驗(yàn)積累、數(shù)據(jù)的表格化存取。地鐵建設(shè)項(xiàng)目涉及龐大的數(shù)據(jù)資料，如果這些數(shù)據(jù)的分類、核對(duì)和歸整僅僅依靠人工，至少半個(gè)月才能完成，存檔后的查找、讀取和核對(duì)工作也非常不方便。造價(jià)指標(biāo)體系的出現(xiàn)完美地解決了這一問題。通過(guò)BIM 算量工具的進(jìn)一步開發(fā)與應(yīng)用，能夠大大地減少工作時(shí)間，節(jié)約人力和物力。

5.3 造價(jià)效率提高

在造價(jià)行業(yè)發(fā)展越來(lái)越精細(xì)化的背景下，造價(jià)數(shù)據(jù)管理僅僅依靠人員的知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)積累已是一件非常不易的事情，更別說(shuō)在龐大的造價(jià)數(shù)據(jù)中，通過(guò)傳統(tǒng)方式查找有用的信息。因此，造價(jià)指標(biāo)體系使大幅提升造價(jià)效率成為可能[2]，幫助企業(yè)科學(xué)有效地管理造價(jià)數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM 技術(shù)應(yīng)用在地鐵投資控制管理全過(guò)程中，能夠有效解決傳統(tǒng)造價(jià)管理模式中的痛點(diǎn)與難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)動(dòng)態(tài)管理的可視化、可控化，全面提升投資控制水平，降低工程投資風(fēng)險(xiǎn)。