基于初步設計階段的BIM造價協同管理模式研究

張 超 （山東博會工程造價咨詢有限公司，山東 淄博 255000）

目前，BIM技術已經被廣泛應用于工程施工碰撞檢測和深化設計等階段，相對來說，其在造價管理方面的應用較少，很少有相關人員將BIM 技術應用到初步設計階段造價管理工作中。所以，如何實現BIM 技術與初步設計階段造價管理共同發展是推動建筑行業發展的重要方向，具有較高的研究價值。

1 BIM技術的基本特征

近年來，BIM 在國內建筑領域得到廣泛應用，相關學者在開展研究工作時充分證明了BIM 技術的優勢，其優勢主要體現在以下方面。

在BIM 模型方面，其具備參數化、共享性、可視化的特性。參數化建模方式可以真實、全面地展示出建筑工程各項參數，在同一個模型中聚集各種數據，形成具有參數的三維形狀[1]。利用建筑模型相關人員可以快速全面地了解建筑工程實際情況，在參數化建模方法的支持下，可直接形成較為準確的工程量清單。而且，各建筑主體可通過共享工程模型和數據展開密切的交流與合作。

在BIM 技術管理方面開展分析，相關人員視角主要集中在整合及協同方面。實現管理工作和BIM技術有機結合，能實現各方有效參與管理工作的目標，不但包含各個專業人員同步設計工作，而且包含造價咨詢、設計、施工等方面的協同管理。BIM技術能在極大程度上改變了傳統工作方式，相關人員在整個工程管理工作中開始應用整合和協同的管理理念[2]。

2 協同工作模式的技術實現

2.1 提取模型參數值

相關人員在設計方案時可使用Revit 軟件，使用BIM 建立工程模型，在這個過程中，軟件可自動整合各構件工程量。但是，模型中只會標注參數信息，無法滿足成本估算要求，自然也無法實行協同工作模式。為了有效解決此問題，相關人員可通過技術手段獲取模型中的參數信息，借此支持相關人員展開估價工作，從而能同步運行設計與造價工作，該技術手段必須保證估價結果能隨著參數數據的改變而產生相應變化。

Revit軟件自身就具備可以導出各種格式數據的功能，其可選擇的格式包含ODBC、IFC、CAD等。同時，其還可直接向Excel 表格中導入模型數據。編程人員可以從數據接口入手進一步開發Revit，從而滿足提取數據的需求。當分析和比對多種參數數據提取方式后發現，協同工作中最適合的工具是以Revit 為基礎的Dynamo插件。

在現有BIM 互操作性的方法中闡述了IFC 導出格式，經大量實踐證明，該標準格式在互操作性方面的表現非常突出，其在模型中提取的參數信息非常完整，而且，相關信息可直接向各種設備管理和建筑施工程軟件中輸入，進而完成數據共享。然而，數據分析統計軟件并不支持IFC格式，管理者也無法直觀地了解模型參數數據，所以，此種方法在設計與造價協同管理模式中并不適用。其他格式的數據會面臨與之相同的情況，在應用時需要配備相應的軟件，無法滿足后續統計計算工作的要求。若是在ODBC數據庫中導出文件，可直接將參數數據輸入Access 數據庫或Excel 表格中實施分析計算工作，此種方法雖然可以使用，但是操作煩瑣，而且在導出文件和設計模型方面表現遲緩[3]。與上述參數提取方法不同，Dynamo 插件可同時滿足兼容和效率方面的需求，能夠在設計與造價協同模式中使用。

Dynamo是Revit軟件中的一種插件，其具備聯通多個應用程序、探索設計選項、操作數據、創建幾何體、自動工作等功能。其使用的腳本語言可滿足可視化要求，相關人員綜合運用定制節點或已有節點就可起到二次開發的效果，而且與二次開發相比，其操作流程明顯更為精簡，可滿足動態聯結多個應用程序的要求。

在建立初步設計階段，BIM協同工作模式時，Dynamo最突出的優勢就是能自動更新外部提取參數和設計模型。相關人員以其定制階段和內部節點為依托，落實導出數據、提取參數、管理列表、設置參數等操作，當設計模型出現變化時，其可以實時帶動與之連接的Excel 表運行，開始全新數據的運算工作。不僅如此，Dynamo 還配備了設置模型參數和數據導入功能，與設計空間布局方面的需求相符。

2.2 單位價格的形成機制

當完成提取模型參數值的工作后，相關人員應構建科學的單位價格形成機制，以此保證得到足夠精確的估價結果，能為造價管理提供支持。想要得到足夠精確的估價結果，在確定估價結果的過程中，必須使用大量真實的歷史數據，相關人員最主要的工作就是建立符合BIM 的單價查詢表單數據庫系統，從而保證可在短時間內實現單位價格檢索。

從技術實現方法方面展開分析，Revit 模型與三維數據庫相似，其中存在很多數據信息，其可在結構化儲存數據的同時共享數據。在操作過程中，造價人員也可從Microsoft Access、Analysis Services等外部數據庫向Excel表中導入單位價格數據，之后就能夠在Excel表中直接檢索數據。在實施檢索相關數據時，其能夠以記錄、表格名稱、字段等作為檢索條件，可非常精準地將相關數據自動導入Excel文件[4]。

2.3 技術實現流程

在實際操作中，上述協同管理模式會按照以下流程運行：借助BIM技術構建工程設計模型，Dynamo插件將有價值的參數導入到Excel 表中，之后Excel 能夠搜索相關數據，確定各個構件的單價，之后在Excel 表統計計算功能的支持下形成估價分析結果。在落實空間布局設計工作時，可將表格中的數據輸入Dynamo 中，以此設置新的BIM工具參數，形成新模型[5]。當因為各種原因需要設計方案做出改變時，將會同步更新Excel表中的數據，項目估價結果也會隨之改變，詳細數據提取流程如圖1 所示。在以上協同管理模式流程中融入云計算技術，可使BIM協同工作模式變得更加全面。

圖1 數據提取流程

3 案例分析

3.1 案例概述

某建筑工程中，相關人員在充分考慮當地水文地質條件的基礎上，確定建筑為框架結構，包含4 層地上建筑和1層地下建筑，擁有5680m2建筑面積，在初步設計階段，使用了設計與造價協同管理模式，完成了最初的建筑模型設計工作，并且實時完成了各種設計參數提取，在數據層面有效支持造價管理工作，實現了動態控制設計過程造價的目標，充分證明了該協同管理模式的可行性。

3.2 提取初步設計階段參數

借助以上分析了解到Revit 并不具備提取數據的功能，而是需要借助Dynamo插件來執行這一操作。借助Dynamo實施可視化編程，其在構件參數提取工作中包含用提取類別階段選取模型中需要的構件。使用圖源參數值獲取節點，完成體積、部件代碼、面積等參數，但需要注意的是，僅依靠Dynamo自帶節點是無法提取樓板、屋頂類型編號的，想要有效解決此問題，相關人員可在Pytgon Script 節點中使用Python 編程語言實施編程工作，進而達到提取所有有價值參數的目的。用List Join 節點整理輸入并導入Excel 表中，最后由Excel表輸出相關數據。

在執行提取數據的操作中，主要介紹窗、結構、門、建筑的數據提取，并根據構件數量、構件名稱、部件代碼等類別，在Excel 表格中詳細列舉相關參數，通過運用定制節點和已有節點，在Access 數據庫搜索和導出各單位總成本，單位總成本由兩部分構成，分別為單位安裝成本和單位材料成本，之后在宏錄制的子程序，利用單位總成本乘數量確定總成本，至此，動態提取初步設計階段數據的工作已全部完成，相關人員可著手計算總成本和開展成本分析工作。

3.3 分析初步設計階段成本

在實際操作中，相關人員借助限額設計理念分析了初步設計階段成本，限額設計理念是目標成本管理概念的延伸，其有機結合了成本管理理論和目標管理。利用BIM 技術的優勢，相關人員在充分考慮相似工程項目歷史數據的基礎上明確了本工程目標成本，這里所說目標成本不是簡單的投資總額，而是細化到樓層結構、地下墻體等具體項目。在分析本項目初步設計階段成本時，相關人員共設置了內部門、窗、外部門、結構框架、外部墻體、室內墻體、地下基礎7 個功能單元，并整合了提取的數據。以目標成本管理法為依據，按照業主實現設定的目標成本，計算了成本偏差，詳細情況見表1。根據相關要求，務必要將成本偏差控制在目標成本的10%以內。在Excel和Revit之間利用Dynamo開展逆向操作，Dynamo 能夠自動提取不符合相關要求的構件功能代碼，并開展參數選取和整合工作，借助高亮顯示節點，將高過目標成本的構建突出顯示在三維模型中。以此為依據，相關人員可以開展設計變更工作，也就是根據實際情況適當改變構件的類型、材質以及尺寸等。當設計變更工作完成后，循環以上過程，綜合對比多種設計方案，從而達到動態控制成本的目標，確保最終確定的設計方案具備較高性價比。在本工程中，地下基礎成本與目標成本相比提高了10%，相關人員最終決定使用階形獨立基礎替代原設計方案中的坡形獨立基礎，之后在此開展了設計概算和經濟評價。

相較于傳統設計與造價的線性關系，以BIM 技術為依托，開展造價和設計協同管理工作效率明顯更高。在開展工作效率評價工作時，速度屬于重要指標，同時，速度也是體現造價協同管理模式的關鍵點。在本工程中，在確定造價協同管理模式優勢的過程中，選取了時間這一指標，時間具體包含設計變更概算時間、初步設計概算時間、初步設計變更時間和初步設計時間。根據以往工程案例和經驗，確定了在傳統工作模式下初步設計和造價管理工作所需時間，同時根據以上工作執行情況，分析并統計了協同管理模式下設計及造價工作所需的時間，最終獲得了如圖2 所示的對比結果，相較于傳統模式，雖然協同管理模式最終只能達到相同的工作質量，但是，通過分析各階段工作實際花費時間可知，在設計與造價協同管理模式中各個工序所需時間明顯更短，在工作效率方面展現出顯著優勢。

圖2 協同模式與傳統模式工作時間對比情況

3.4 結果分析

通過在實際工程中運用協同工作模式可，該模式較為合理，可基本滿足在項目初步設計階段控制成本的要求。在開展成本動態控制工作時，BIM扮演著紐帶和橋梁的角色，其能夠有效聯結設計與造價工作，在提取模型構建參數時使用了Dynamo法，該方法在應用中實用性較高。構建基于BIM的設計與造價協同模式主要可取得以下幾方面效果：首先，針對設計人員，其在開展設計工作時，不但可考慮到建筑標準、設計理念等內容，還能夠實時了解設計方案的工程造價情況，進而不斷調整設計方案，最終可達到提升工程價值的目的；其次，對于造價人員，當設計人員更改初步設計方案時，其無須反復開展成本估算工作，在實際工作中只需更新相關設計模型即可，不但能在很大程度上提升造價人員的工作效率，還能減輕造價人員的工作壓力，有利于工程造價管理工作深入發展；最后，從業主方面考慮，其在選擇設計方案時，可通過直接觀察BIM三維模型了解設計方案的最終效果和需要支付的成本等情況，能支持其做出更為科學合理的決策。當然，在此過程中，業主也可以按照自身意愿要求相關人員調整模型，以此使項目管理階段性審核變得更加主動。

4 結語

綜上所述，為了在造價管理工作中充分發揮出BIM技術的作用，需要對傳統造價管理方式做出改變，以BIM 技術為基礎，建立設計與造價協同管理模式，該工作模式中，主要包含提取模型參數值和確定單位價格形成機制兩個過程，在實際操作中，可在Revit 中安裝Dynamo 插件用于提取數據，并有效連接外部數據庫、Excel表格等，保證自動形成和更新單位價格，采取此種方式可有效縮短開展工作所需時間，提升設計和造價管理工作效率。