BIM技術在工程項目施工成本控制的應用

摘要：鑒于BIM技術在控制施工成本方面具有諸多不可比擬的優勢，為了使BIM技術盡可能建筑施工中發揮出更多作用，特圍繞其在施工成本控制方面的應用進行了相關研究，即基于掙得值法構建了施工階段成本控制模型，且為驗證該模型的有效性，本次研究特將華潤凼涌安置房項目選為實例。實例印證BIM技術與掙得值法的融合并用，可提高成本控制管理水平。

關鍵詞：工程項目； BIM； 施工管理； 成本控制

中國分類號：TU723.3A

［定稿日期］2022-04-15

［作者簡介］袁卓新（1972—），男，專科，工程師，研究方向為建筑市政工程質量安全監督。

0 引 言

在我國整體國民經濟發展過程中建筑業始終發揮著非常重要的作用，但其卻長期存在著盈利水平低下這一嚴重問題，筆者經查閱相關文獻資料后發現，造成這一問題的原因主要集中于技術和管理兩大方面［1］。工程項目的支出大多發生在施工階段，因此項目整體收益于該階段的成本控制情況存在著極大的關聯。傳統的施工成本控制方法多以在保證質量的前提下避免返工以及杜絕額外成本增加為目的，因此其多圍繞提高審圖效果和把控質量這2方面展開。但當前隨著大數據、精益建造等諸多新型技術和理念的出現為施工過程中的成本管控提供了新的思路，當前有部分企業已在其施工階段的成本管理過程中引入了建筑信息模型BIM，實踐結果表明，此舉對于在幫助建筑企業提高成本管理水平方面能夠發揮出較大作用。

1 BIM技術應用于施工成本控制的優勢

1.1 BIM技術輔助施工成本控制的優勢特點

隨著施工的進行不僅會產生大量的支出且會由此產生很多的數據信息，而這些信息無疑加大了成本核算與分析工作的難度，以往的施工多依賴于二維CAD圖紙，量算過程也多是“半自動化”，由此使得重算、漏算等“事故”屢屢發生，這樣不僅使得核算結果缺乏及時性還嚴重影響了成本控制效率。而基于BIM的集成化功能可高效地對成本信息進行處理，有效保障了核算信息的時效性，為高效的成本控制奠定了良好的基礎。在施工階段施工成本費與成本項目并不互為一一對應的關系，因此想要準確進行成本分解實際上是較為困難的。隨著BIM技術的應用，設計與成本將被有效集成，由此基于設計變化而造成的成本變化將非常直觀地被體現出來。

建筑工程項目需要眾多部門相互配合才能順利完成，因此“協調”在項目施工過程中顯得尤為重要。以施工階段的成本控制為例，但核算施工成本這一項就需要施工、材料、倉儲和財務等多部門參與進來。以往與成本核算相關的數據多以紙質文件的形式出現，一旦某方面數據發生問題那么整個的分析結果都將“失真” ［2］。而隨著BIM技術的引入，造價管理人員可基于BIM模型高效的各參與方的相關信息進行處理，即由此可將任一時間節點的成本數據快速估算出來，且該過程不受設計變更以及現場簽證情況的影響。基于在施工過程會有諸多意外情況的出現，因此物料的消耗以及費用支出往往不能夠完全按照預定計劃來進行，即時間差問題普遍存在于進出庫管理和人工機械費用支付過程中，因此想要實現成本項目與數據進度、空間以及工序的一一對應就行需要引入專門的數據管控平臺。而借助于BIM技術則可在招投標和施工階段實施三維+項目時間進度的4D模擬以及4D+造價成本控制的5D模擬，由此使得“時間差”問題能夠得到有效解決。

1.2 施工階段成本構成及控制方法

1.2.1 工程項目施工階段成本構成

于施工階段支出的所有費用的總和即為施工成本，其以建安工程費為主，可進一步被分為2部分，即：①直接費用：為完成工程實體而產生的各類費用，如材料費、人工費、機械設備使用費等；②間接費用：為完成整個項目而必須繳納的各種規費以及各項經營管理費。

1.2.2 施工成本控制機理及主要控制方法

施工企業雙方共同確定的施工合同總價款是開展施工成本控制的基礎，施工成本控制的核心目標為在保障工程質量、進度以及收益的情況下借助于一系列管理手段僅可能壓縮施工成本。其實現路徑大致為：相關人員基于成本控制目標尋找控制切入點，而后進行成本核算，隨后基于核算結果對于存在成本偏差的條目其成因進行分析，并即使提出修正措施，具體如圖1所示。

當前我們在施工階段常用的成本控制法有5種，即價值分析法、成本偏差控制法、成本報表分析法、因果分析魚刺圖法以及掙得值分析法［3］。當前隨著工程項目規模的擴大，使得上述5種方法合并使用變得越來越常見。本文則主要基于BIM技術以及改進型掙得值分析法來研究如何提高施工過程中成本控制水平。

2 工程項目施工成本控制中BIM技術的應用

2.1 引入依托BIM的成本控制模型構建

2.1.1 基于改進型掙得值法的模型設計

2.1.1.1 改進型掙得值法

在工程項目施工的任一時間點綜合測算項目的完成情況以及資源耗費，并由此表示項目進度，從而對項目工期是否滯后以及是否會有超額行為進行預測的方法為掙得值法。傳統的掙得值法包含三大基本參數指標和四大評價指標，即：計劃工作量的預算費用（BCWS）、已完成工作量的實際費用（ACWP）和已完成工作量的預算成本（BCWP）；費用偏差（CV）、進度偏差（SV）、費用執行指標（CPI）以及進度執行指標（SPI）。

費用偏差（CV）的正負性代表著工程項目是否超值，若其為負，則超支，反之，則代表有結余，若該值為0則代表無意外發生與原計劃相同。SV值得正負性則代表著是否超期，若其為負值，則超期，反之則施工可提前完成，若其為0則同樣也代表無意外發生與原計劃相同。CPI和SPI分別為1時則代表著，項目支出和進度均與計劃相同，若前者小于1，則表施工成本超支，后者小于1則代表工期延誤。若前者大于，則表示低于預算，后者大于1，則表示項目將提前完成。

為了能夠更加準確的了解在項目施工過程中BIM技術在成本控制方面能夠發揮怎樣的效果，并由此能夠帶來怎樣的收益，在本次研究過程中我們優化了掙得值法加，即將已完成工作量的合同預算成本（用BCWP～C表示）也列為了基本參數，并由此計算出了計劃利潤值（PP）、實際利潤值（AP）以及利潤偏差（PM），具體的計算公式為：PP=BCWP～C-BCWP；AP=BCWP～C-ACWP；PM=AP-PP。若PM的大于0，則表示所獲得的利潤超過預期，且所采用的成本控制措施較為有效。當該值小于0，則未達到預期，即此時所采取的成本控制措施未發揮出應有的作用。該值為0時，則表示施工成本控制正常［4］。

2.1.1.2 模型設計原則與框架

基于上述內容可知借助于BIM模型能夠使項目信息實時動態交互和共享，從而由此實現對施工階段成本控制的全程跟蹤。而想要使成本控制決策擁有較高的正確性以及精確度則此時需要BIM軟件和智能算法，即需要結合5D-BIM信息數據庫和BP神經網絡算法，基于改進后的掙得值法構建出相應的BIM施工成本控制模型，圖2為其具體的框架。

圖2中BIM模型為5D基礎信息數據庫，其主要作用是提供成本控制（施工階段）所需的一切數據。在BP神經網絡的助力下由BIM模型可構建出能夠實時智能估算直接費用（施工階段）的成本預測模型，由此可幫助決策方更好的來配置資金和資源。在成本計劃以及資源計劃的輔助下可逐步建立起成本控制系統，其能夠動態監測整個施工過程，且準確估算建設成本，并對于可能超限的部分第一時間預警［5］。

經營與管理袁卓新： BIM技術在工程項目施工成本控制的應用

2.1.2 5D-BIM信息數據庫構建

5D-BIM信息數據庫具體的構建步驟：

（1）整合各專業的BIM模型，如建筑、結構、機電等，并出于碰撞檢查和優化提升的目的對所涉及到的模型進行集成，由此構建出3D-BIM實體模型。

（2）將3D-BIM模型關聯時間進度由此構建出4D-BIM模型，即在構建好的3D-BIM模型中導入由施工進度計劃確定好的構件圖元信息和施工時間進度。

（3）將4D-BIM模型與成本信息關聯由此構建5D-BIM模型，即將已構建好的4D-BIM模型與施工階段各分部分項費用對應關聯在一起。

（4）在已建成的5D-BIM模型繼續導入施工圖紙資料、施工現場圖片、項目實際成本、合同預算成本、項目施工質量等信息。

2.1.3 依托BIM的成本預測模型構建

依托BIM的成本預測模型的大致框架如圖3所示，由圖3可知其由三大部分共同組成，即數據提取、單價預估以及成本預測。

所謂數據提取實際上就是工作人員將與施工過程相關的一系列數據信息從BIM數據庫中提取出來，如人工費、材料費和機械設備費等。而單價預估則是借助于由BP神經網絡算法設計出的單價預估模型精確測算所提取出的數據。隨后對所預估的單價與和BIM數據庫提取的在建工程工程量一一進行對照計算即完成了成本預測，由此就可實現對整個項目施工工程成本的動態預測。

總體看來借助于BIM技術所構建的5D-BIM信息數據庫能夠較為精準的預測施工成本控制，而BP神經網絡模型則進一步對該功能進行了強化升級，由此5D-BIM信息數據庫可基于虛擬施工盡早得到成本數據，而這些數據將在調整資源配置和成本計劃等方面發揮出極大作用，從而使制定出的成本控制措施發揮出最佳效果。

2.1.4 依托BIM的施工成本控制系統

基于前文內容可知施工成本控制系統是基于掙得值法、5D-BIM模型、合同+計劃的預算模型和實際成本模型共同構建起來的，圖4為其結構框架。

借助于5D-BIM模型可自動測算在建項目（施工階段）不同專業各時間節點的四項基本參數，同時其還能夠計算出上述提到的6類評價指標，即憑借該模型可同時實現分析成本偏差分析和預測總成本。

施工成本控制系統經監控后一旦確認成本偏差則會發出預警提示，成本管理人員在接受到信號后則會在對基本參數和評價指標進行分析后及時調整偏差。在完成上述步驟后該系統能夠基于施工的實際情況預測施工總成本進行預測，并對當下成本控制措施對預期收益的影響進行評判。由此幫助成本管理人員在后續調整成本計劃，從而實現資源的最優配置。

2.2 凼涌安置房項目依托BIM的施工成本控制案例分析

華潤凼涌安置房項目位于東莞市洪梅鎮凼涌村，其建設任務由中建四局承攬，該項目第6標段為住宅小區，即其包含21棟小高層住宅、3座地下車庫、2項配套人防設施以及4項和變配電設施。

2.2.1 凼涌安置房項目基于BIM的施工成本控制模型應用

2.2.1.1 構建5D-BIM模型信息數據庫

（1）構建3D-BIM模型：承建方（中建四局）基于廣聯達5D-BIM軟件構建了各專業3D-BIM模型，并將其進行了整合鏈接，并由此形成了全專業3D-BIM模型，而后對其進行了碰撞檢查，且由此生成了碰撞檢查報告，該報告中反映了各層各專業碰撞及單一專業自身碰撞的問題。待碰撞檢查完成后為進一步確定出仍會影響施工操作的軟碰撞問題（如空間凈高、構件間距不達標等）將繼續進行仿真穿行漫游檢查。該檢查結束后工作人員需對所出現的問題一一進行解決。需強調的是為盡量避免由于理解偏差而導致的設計更正在施工準備階段應基于BIM實施3D可視化技術交底，由此便于施工人員理解和掌握，從而使額外的支出和延期盡可能不發生［6］。

（2）構建5D-BIM模型信息數據庫：承建方（中建四局）仍基于廣聯達軟件平臺將成本信息與進度計劃集成在了一起，同時還在廣聯達5D-BIM軟件系統中導入了經優化的3D模型，并以進度計劃為依據劃分了流水段，自此時間進度與3D模型能夠關聯在一起，即由此形成了4D-BIM模型。隨后在該模型的基礎上再進一步插入工程造價和成本信息，由此形成5D-BIM模型，其能夠線性的實時反映出各項目的成本費用和資源累計數值。為了助力后續的成本預測，相關工作人員還定時采集實際成本信息，如資源配置、工期進度和資金流轉等，并將其定時上傳導入5D模型。

2.2.1.2 凼涌安置房項目成本預測

（1）提取工程量數據：以往的大量實踐經驗表明GCL和現場人工測算之間發生偏差是不可避免的，因此為獲得準確的工程量數據，在該項目施工階段相關成本管理人員決定通過5D-BIM模型信息數據庫先對工程量數據進行提取，而后再將提取值與再與人工測算進行對比。

（2）預測單價：基于施工階段各項費用的預測流程均大致相同，因此這里我們將以混凝土為例，對預測單價的具體流程進行介紹。存儲于5D-BIM模型信息數據庫中的混凝土的月度單價（2013—2017年）被用作經驗樣本數據，借助BP神經網絡單價預測模型可對上述提取到的數據進行處理，具體步驟包括有歸一化處理、輸出與目標精度訓練以及模擬仿真，但完成上述操作后未來某時間段內混凝土單價即可被較為精準的測算出來。

（3）預測成本：預測成本=工程量數據×預測單價數據。

2.2.1.3 凼涌安置房項目施工成本控制

在該項目的具體實施過程中成本管理人員借助于5D-BIM模型集成匯總了成本和項目進度相關的各類信息，如直接費用信息、間接費用信息、相關成本計劃以及實際用量等，而后工作人員又借助于改進型掙得值法對四項基本參數指標（BCWP～C、BCWS、BCWP、ACWP）以及六大評價指標（AP、PP、SV、CV、SPI、CPI）進行了測算，而后根據測算結果進行了相關的偏差分析，并制定了一系列措施來解決“偏差”。經由上述一系列操作后，最終選定此次項目建設的第52周為偏差預測點，經測算后得到了總成本偏差值為+286萬元，即預定的成本控制措施發揮出了積極作用，項目整體支出較計劃減少了286萬元。

2.2.2 凼涌安置房項目基于BIM的施工成本控制成效

基于前文內容可知華潤凼涌安置房項目在控制施工成本方面存在著諸多棘手的問題，如在建項目缺乏足夠的數據、與成本信息相關的數據量極大、難以分解成本等等，隨著BIM技術在該項目中的應有，使得上述問題得到了有效解決，其具體的應用成果：首先，成本管理人員通過BIM模型進行了碰撞和仿真穿行漫游檢查，由此找出了82個圖紙問題和201處可優化點，由此有效杜絕了設計更改以及返工。同時，借助于該模型還累計優化了27項施工分項。此外，基于5D-BIM基礎信息數據庫還大大加快了工程進度，使得此次施工能夠早于計劃56天竣工，由此使得建造成本減少了452萬元，最后經由此次施工還使得團隊人員累計了大量關于基于BIM技術來優化成本控制的實操經驗。

3 結束語

本文對如何在項目施工階段借助于BIM技術來提高建筑項目成本控制質量進行較為深入的分析研究，并成功基于該項技術和掙得值法構建了相對應的施工成本控制模型，經由華潤凼涌安置房項目這一實例證明了我們所構建的5D-BIM模型在施工成本預測、成本偏差識別以及成本預測監方面能夠發揮出非常大的作用。

因此希望經由此次研究讓更多的建筑施工企業認識到BIM技術在項目成本控制方面的妙用，并將其積極引入到實際的項目管理當中。此外，為了使BIM技術盡可能建筑施工中發揮出更多作用，建筑方在引用該項技術時還應當加大對于專業人才培養以及激勵機制建設的重視，使得其在未來能夠幫助建設方實現降本增效，提升建筑行業平均盈利水平。

參考文獻

［1］ 鄭昌駐.BIM技術在工程項目成本控制分析中的應用［J］.納稅，2020，14（18）：169+171.

［2］ 蔡明曉.BIM技術在工程管理與施工成本控制中的應用［J］.四川水泥，2019（9）：194.

［3］ 朱麗.BIM技術在工程管理與施工成本控制中的應用［J］.居舍，2019（23）：190.

［4］ 李瑩.BIM技術在工程項目成本控制中的應用優勢［J］.現代物業（中旬刊），2019（6）：153.

［5］ 衛雷.探析BIM技術在建設工程項目成本控制中的應用［J］.低碳世界，2019，9（5）：296-297.

［6］ 夏強.BIM技術在工程管理與施工成本控制中的應用［J］.建材與裝飾，2019（10）：178-179.