BIM技術(shù)在工程造價中的應(yīng)用實踐與探索

文｜樂裕

BIM 技術(shù)通過三維、實時、動態(tài)建模的方式幫助設(shè)計師、建筑師和施工者協(xié)同工作，并為建筑項目的生命周期中的所有參與者提供一致、可靠且可共享的數(shù)據(jù)平臺。通過BIM 技術(shù)，建筑師可以更輕松地進行設(shè)計優(yōu)化，工程師可以更準(zhǔn)確地分析建筑性能，施工方可以更有效地進行施工管理，業(yè)主可以更便捷地進行設(shè)施維護。

隨著BIM 技術(shù)在工程造價中的應(yīng)用，會對傳統(tǒng)的工程造價管理方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，將工程造價各要素融入 BIM 模型中可以有效解決信息準(zhǔn)確性、真實性與完整性等問題，工程量計算、成本控制和決策將更為精細(xì)、高效和科學(xué)，從而提高工程造價精細(xì)化管理的水平。

一、BIM 在項目各階段工程造價方面的應(yīng)用

（一）招投標(biāo)前期階段

在進入工程招投標(biāo)階段前，工程造價的內(nèi)容至少涵蓋了投資概算、工程預(yù)算、招標(biāo)控制價編制等內(nèi)容，這些工作與勘察、設(shè)計相輔相成，都是開標(biāo)前的成本管控的關(guān)鍵要素。正向的BIM 設(shè)計雖然會增加一定的二類費用，但在以下這些方面，會有實實在在的成效。這是因為BIM 不僅提供了三維視覺化的設(shè)計方案，更為重要的是，它們含有大量的有關(guān)構(gòu)件系統(tǒng)的詳細(xì)信息，如材料類型、數(shù)量、工藝參數(shù)等，以滿足造價的需求。

1.進行直觀準(zhǔn)確的量計算：在傳統(tǒng)的預(yù)算編制過程中，工程量的提取基于二維圖紙，需要評估人員嚴(yán)密計算，且過程容易出錯。而BIM 模型自身就含有豐富詳細(xì)的三維信息，包括長度、面積、體積等，可以準(zhǔn)確自動提取所需的工程量，如墻體的長度、面積，樓層的厚度等，基于這些工程量信息，可以編制出更為準(zhǔn)確、詳細(xì)的預(yù)算。

2.優(yōu)化設(shè)計方案以降低成本：從建筑工程項目建設(shè)角度來看，設(shè)計環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，其對整個工程建設(shè)的影響達(dá)到70%以上，對后期的成本控制有著決定性的影響。BIM 模型可以通過模擬分析，優(yōu)化設(shè)計方案以實現(xiàn)最小化的成本。例如，BIM 可以模擬不同的材料和構(gòu)造方案，預(yù)測它們的成本，并通過比較選取最經(jīng)濟的方案。

3.實時更新預(yù)算：BIM 模型能夠?qū)崿F(xiàn)與設(shè)計方案同步更新，當(dāng)設(shè)計方案發(fā)生改變，BIM 模型就會自動進行相應(yīng)的調(diào)整，并且直接反映在預(yù)算上。以往的操作都需要人工重新計算、核對，非常耗時耗力，BIM 模型的這一特性無疑極大地提高了預(yù)算編制的效率。

4.支持項目全生命周期的預(yù)算管理：BIM 支持項目全生命周期的預(yù)算管理，包括設(shè)計階段、施工階段和運營階段。通過BIM 模型的精確信息提取和動態(tài)更新，可以印制出設(shè)計階段預(yù)算、施工階段預(yù)算，甚至運營階段的預(yù)算。

（二）施工階段

在施工過程中，BIM 能夠?qū)こ淘靸r進行更精細(xì)和有效的管理。

1.建立動態(tài)控制模型：可以把每一階段的施工進度、耗材等詳細(xì)數(shù)據(jù)錄入模型中，建立起全過程的動態(tài)控制模型，實時更新和控制工程造價。如果施工過程中出現(xiàn)了任何變更情況，模型能夠進行聯(lián)動，可在原有部分沒有任何變化的同時將相關(guān)數(shù)據(jù)融入進來，以防更新工作開展不及時，還能防止數(shù)據(jù)資料丟失。同時，在BIM 模型里添加竣工結(jié)算相關(guān)資料，也方便了造價管理人員調(diào)用。

2.碰撞檢測控制成本：對于機電安裝項目，碰撞檢測功能尤其重要，現(xiàn)代建筑的給排水、電氣、通風(fēng)空調(diào)、智能化管線錯綜復(fù)雜，在凈空有限的建筑內(nèi)部搶占“地盤”的現(xiàn)象時有發(fā)生。BIM 的碰撞檢測功能通過科學(xué)、有效的檢測，可以為各子系統(tǒng)的排布提供可靠依據(jù)，規(guī)避結(jié)構(gòu)、管線等的碰撞沖突，降低施工計劃變更、返工幾率。

3.可視化工程進度與成本：施工可視化具有可預(yù)見性的特點，可以評估施工方案和施工風(fēng)險,同時發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場所存在的問題并及時提出經(jīng)濟安全的處理方法。這意味著BIM 能夠?qū)⒐こ踢M度與成本相結(jié)合，形成4D或者5D 模型。項目經(jīng)理可以清楚地看到工程的實際進度和累積成本，以及預(yù)計的完成進度和最終成本，從而及時分析和調(diào)整工程進程。

4.提升簽證變更管理效率：施工過程中難免會出現(xiàn)設(shè)計變更的情況，BIM 可實現(xiàn)快速的成本估算和變更后的重新排程，從而減少變更帶來的沖擊，提升變更管理效率。不同的合同條款導(dǎo)致簽證變更后計價的結(jié)果不同，更需要通過高度智能的BIM 對合同內(nèi)外工程量清單進行變更識別，更加準(zhǔn)確地確認(rèn)簽證變更前后的人工、材料、機械費用的變化，取費、稅率的變化。同時，精確地消耗量計算也能減少因估算不準(zhǔn)確而造成的物資浪費，從而節(jié)省投資。

（三）項目運營維護階段

項目運營維護階段，BIM 可以提供詳盡的建筑物信息，從工程造價角度上來說，有助于提高設(shè)施管理效率，降低運維成本。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.設(shè)備管理：在機電安裝工程中，設(shè)備的運營維護隨著時間的遷移和人員的變動，管理能力和維護效率會大打折扣，特別是空調(diào)機組、高低壓配電設(shè)備、給排水泵房、新風(fēng)機組等大型設(shè)備的維護難度越來越大，最主要的原因就是設(shè)備的信息無法完整地交接給所有維保人員。BIM 模型包含了所有設(shè)備的各項詳細(xì)信息，如生產(chǎn)商、型號、安裝日期、保修期等。業(yè)主和維保人員可以輕松獲取這些信息，實現(xiàn)設(shè)備的分類、編碼和追蹤管理，同時，BIM 模型還可以直觀顯示設(shè)備的位置，方便設(shè)備檢查和維修。

2.維保計劃和預(yù)算：對于大型公建項目，維保人員對機電設(shè)備需要定期檢查和養(yǎng)護，諸如電梯、信息機房設(shè)備、空調(diào)機組等大型設(shè)備需要制定一套詳細(xì)、可執(zhí)行的維保計劃，否則一旦因維保不到位發(fā)生損壞維修，成本將會大大增高。BIM 模型提供設(shè)備的維修歷史記錄和維保要求，有助于業(yè)主和維保人員制定科學(xué)合理的維保計劃和預(yù)算。通過合理的維護，可以減少設(shè)備故障，延長使用壽命，降低整體運維成本。

3.能源管理：BIM 模型中包含了建筑物的能耗數(shù)據(jù)，有助于業(yè)主分析建筑物的能源消耗情況，識別能源效率低的設(shè)備或空間，并制定節(jié)能措施，降低運行成本。

4.空間管理：通過BIM 模型，業(yè)主可以清晰了解建筑物的空間布局、使用情況與面積數(shù)據(jù)，為優(yōu)化空間利用提供決策支持。針對未充分利用的空間，可制定改造計劃，提高空間使用效率，降低成本。

5.改造與更新：當(dāng)建筑物需要改造或更新時，BIM 模型提供可靠的數(shù)據(jù)支持。設(shè)計師可以在最初的三維模型基礎(chǔ)上進行修改，節(jié)省設(shè)計時間，同時，業(yè)主可以結(jié)合預(yù)算和期望效果評估不同改進方案，降低改建風(fēng)險和成本。

6.應(yīng)急管理：BIM 技術(shù)在運營安全方面，可以提供救援人員關(guān)鍵的建筑信息，利用建筑信息模型和信息系統(tǒng)的可視化，更方便地獲得緊急救援關(guān)鍵信息，提高反應(yīng)效率，減少救援風(fēng)險，減少因各類原因造成的風(fēng)險和損失，提高運營使用效率。

二、BIM 在某大型機場建設(shè)項目中的工程造價應(yīng)用案例

（一）項目概述

XX 機場位于我國福建東南沿海，是一座輻射東南亞的開放式現(xiàn)代綜合交通樞紐，整體造型提取閩南大厝建筑和嘉庚建筑的要素，以三重檐及兩端弧起形成了優(yōu)雅而柔和的屋頂形態(tài)，航站樓總建筑面積約55 萬平方米，交通中心及停車樓面積約24 萬平方米，2 條3800m 跑道，并建設(shè)77 座登機橋，共195 個機位，滿足年4500萬旅客的服務(wù)要求。

該項目難點多，首先是體量大、專業(yè)多，共有數(shù)萬張圖紙，涉及土建、鋼結(jié)構(gòu)、安裝、民航弱電、裝飾裝修、綜合管廊、道路橋梁等專業(yè)。其次是交叉工程多、界面復(fù)雜，共擁有“兩高兩快”的高速路網(wǎng)和快速路網(wǎng)系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)（GTC）與軌道交通，作為樞紐中心航站樓中的工程縱橫交錯。同時，該項目有二十余家總包單位，在項目不同階段進場實施，對質(zhì)量、安全、進度、合同及信息管理難度大。

（二）工程造價解決思路

該項目通過傳統(tǒng)方式組織設(shè)計、招標(biāo)，中標(biāo)后應(yīng)建設(shè)單位要求，采用BIM 技術(shù)開展全過程管理，組成以建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、造價咨詢單位、軟件開發(fā)單位等參建方加入的龐大BIM 團隊。團隊圍繞全過程造價管控目標(biāo)，制定同時符合國家工程量清單計價規(guī)范和定額計價需要的各專業(yè)BIM 模型創(chuàng)建與交付標(biāo)準(zhǔn)，同時利用BIM 建模、算量和計價軟件，實現(xiàn)從設(shè)計圖紙、BIM 模型、造價軟件三者通過統(tǒng)一的規(guī)范規(guī)則產(chǎn)生有機聯(lián)動，推進多專業(yè)、全過程計量、計價以及投資管控一體化。具體工作機制見圖1。

圖1 BIM 在民航機場工程造價方面的工作機制

項目開展從平臺和規(guī)則的搭建，到最后進入施工運維分為三個層面，即指導(dǎo)層、交互層和實施層，各層關(guān)系見圖2。

圖2 指導(dǎo)層、交互層和實施層的關(guān)系圖

（三）成果經(jīng)驗總結(jié)

1.獨立制定項目標(biāo)準(zhǔn)

項目在初期階段由業(yè)主牽頭完成了針對此項目的8 套執(zhí)行規(guī)則，包括：BIM 應(yīng)用規(guī)劃、BIM 工程實施方案、BIM 實施管理辦法、BIM 考核管理辦法、BIM 模型創(chuàng)建與交付統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、BIM 數(shù)據(jù)協(xié)同與交互標(biāo)準(zhǔn)、施工階段BIM 實施細(xì)則、竣工階段BIM 實施細(xì)則。基于項目的BIM 實施標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)項目的具體需求和特點進行個性化定制，更能滿足項目的實際需求和目標(biāo)。對于逆向設(shè)計的項目，更需要有獨立的標(biāo)準(zhǔn)來保證設(shè)計的專業(yè)、深度、精度等符合工程造價管理的要求。值得一提的是，BIM 模型創(chuàng)建與交付統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)特別針對工程造價管理的要求，在算量、材料價格匯總等方面需遵循大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對每一項工序，每一種材料、機械都要制定嚴(yán)格且唯一的編碼標(biāo)識，使數(shù)據(jù)完整、嚴(yán)謹(jǐn)。

2.模型滾動審查機制

創(chuàng)建的模型通過逐級審查和軟件自動審查兩種方式滾動審查，引入第三方軟件服務(wù)商成為BIM 團隊技術(shù)支持方，通過工作例會指導(dǎo)集中建模，進而開展多輪次的模型內(nèi)審和修改，最終報總咨詢企業(yè)和業(yè)主進行三方會審，會審結(jié)果進而又可用于標(biāo)準(zhǔn)的完善和模型的修改。

逐級審查為人工會審，審查前后都會利用軟件進行軟件自動審查，形成軟件-人工-軟件-人工……循環(huán)滾動審查機制。在這個過程中，軟件自動審查極大減輕了人工審查的工作量和準(zhǔn)確性，軟件自動審查的內(nèi)容包括：根據(jù)構(gòu)件命名規(guī)范，自動檢查不符合規(guī)范的構(gòu)件圖元；根據(jù)不同構(gòu)件類型，進行重疊判斷；檢查構(gòu)件非幾何信息是否滿足算量要求；通過工程量異常反查模型問題。在軟件自動審查后，BIM 人員僅需核實結(jié)果，抽取部分變更處開展人工復(fù)核，比對人工和軟件自動審查的結(jié)果，就可把存在的差異和不足納入軟件優(yōu)化方案中，時刻更新軟件智能化程度。經(jīng)過滾動審查后，對BIM 團隊的建模經(jīng)驗和軟件的優(yōu)化方案有了大幅度提升。審查的主要內(nèi)容有：模型合規(guī)性，檢查各專業(yè)設(shè)計的工整性、有序性、美觀性和規(guī)范性；模型完整性，檢查專業(yè)涵蓋是否全面、各系統(tǒng)是否完整、各層之間空間位置關(guān)系和各專業(yè)之間空間定位關(guān)系是否正確；圖模一致性，檢查CAD 圖紙與模型的一致性，核查構(gòu)件信息是否符合造價算量的需求，核查模型是否符合管控要點等方面。

3.自動識別工程量

BIM 建模精細(xì)度主要包括以下三個方面內(nèi)容：一是建筑信息模型中所容納的模型構(gòu)件種類，二是模型構(gòu)件的幾何表達(dá)精度，三是模型整體信息及模型構(gòu)件幾何信息和屬性信息的詳細(xì)程度。該項目的候機樓主樓提取“閩南大厝”出挑飄逸的屋頂作為設(shè)計元素，每一塊金屬屋面都不相同，構(gòu)件幾何表達(dá)精度和屬性信息精度極高，通過循環(huán)滾動審查的BIM 建模精細(xì)度可達(dá)到自動識別工程量和構(gòu)件信息，建立并確認(rèn)了所有構(gòu)件模型。地下構(gòu)件方面，利用軟件自動生成后澆帶及構(gòu)造柱等，工程量可滿足清單定額計算需要，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的計量。此外，創(chuàng)新采用平法配筋方式進行鋼筋信息采錄，實現(xiàn)鋼筋工程量的自動計算，在滿足算量基礎(chǔ)之上，解決鋼筋建模工作量大、模型文件龐大軟件無法運行等難題。

4.模型與算量軟件相結(jié)合

該項目將建模軟件、算量軟件、計價軟件深度融合開發(fā)，充分顯示了BIM 在工程造價工作上的優(yōu)越性，極大減輕了后續(xù)工程量計算的復(fù)雜程度。BIM 算量軟件的工作步驟如圖3。

圖3 BIM 算量軟件的工作步驟

算量后，計價軟件根據(jù)現(xiàn)行建設(shè)工程工程量清單計價規(guī)范和地方相關(guān)預(yù)算定額計量計價規(guī)則，進行BIM算量計價模型工程量計算及清單定額套用。以工程量模型為基礎(chǔ)，通過智能掛接，直接關(guān)聯(lián)中標(biāo)清單定額信息，實現(xiàn)模型維度與合同維度無縫結(jié)合，做到造價數(shù)據(jù)便捷查詢、可視展示，同時為后續(xù)施工按模支付提供數(shù)據(jù)支撐。

5.綜合造價核對

基于BIM 模型生成的工程造價與傳統(tǒng)算量方式計算的工程造價存在一定差異，在模型建立完整、準(zhǔn)確的情況下，通過比對兩種算法的結(jié)果，可以得出BIM 在工程造價方面的優(yōu)勢和產(chǎn)生的效益。以土建工程為例，對比數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖4 中標(biāo)清單與BIM 模型合價對比

各選取一項土建和機電專業(yè)按照構(gòu)件類型維度對比，對比數(shù)據(jù)如圖5、圖6 所示。

圖5 部分土建專業(yè)中標(biāo)清單與BIM 模型合價對比

圖6 部分機電專業(yè)中標(biāo)清單與BIM 模型合價對比

結(jié)果顯示，在一些測量、算量難度大，專業(yè)復(fù)雜的項目中，土建和安裝專業(yè)都有部分子專業(yè)項目超過7%的誤差率，且傳統(tǒng)計價方式存在極大的不確定性，人員素質(zhì)和職業(yè)技能因素占比大，BIM 模型計價與傳統(tǒng)計價方式優(yōu)勢明顯。

（四）案例復(fù)盤

該項目利用BIM 讓工程造價管理質(zhì)量有了大幅提升，但依然存在一些問題需要逐步解決，比如：模型評審工作量大，占工作比例約45%，模型信息完善工作難，占工作比例約25%，量價關(guān)聯(lián)工作，占工作比例約20%，其他工作占比10%。這些工作仍然有優(yōu)化空間，部分模型評審的工作量超過了傳統(tǒng)計價模式，對造價員沒有形成真正的解放。同時，在模型信息化管理方面，現(xiàn)階段常見的模型對于幾何信息的表達(dá)相對準(zhǔn)確，但在非幾何信息的表述上還存在較大問題。此外，模型由上游交付下游，應(yīng)根據(jù)下游的應(yīng)用需要對模型進行非幾何信息的完善，提高模型的復(fù)用率。最后，BIM 客戶端工具可產(chǎn)生數(shù)據(jù)，但不宜作為多方協(xié)同的平臺，需在第三方輕量化平臺進行管理共享，同時做好數(shù)據(jù)對接。

三、提高BIM 在工程造價方面應(yīng)用的思考

上述案例中，BIM 對造價、成本的貢獻不言而喻，但仍存在改進的空間。例如，該項目使用的仍然是逆向設(shè)計的BIM 應(yīng)用方式，全過程造價咨詢企業(yè)僅作為BIM 參與方之一，參與建模和圖紙會審，在成本管控方面沒有發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，而對設(shè)計單位來說，重復(fù)投入了不少人力物力，在設(shè)計成本上也有優(yōu)化空間。再比如，在航站樓屋面的成本控制中，雖然在消耗量計算、成本計算方面已經(jīng)做到了精細(xì)化，但在施工采購環(huán)節(jié)遇到了一定的難度，因為計算機模型的搭建和生產(chǎn)企業(yè)的制作工藝有一定的脫節(jié)，效率和人員成本依然較高。

客觀地說，BIM 在工程造價行業(yè)的應(yīng)用受到設(shè)計、資金、人員等多方面的影響，發(fā)展速度不及預(yù)期，然而BIM 的廣泛應(yīng)用，對工程造價行業(yè)是最大的受益者，同時也是最有危機感的行業(yè)。正向設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)、精度如果能達(dá)到要求，算量、組價工作將會被一鍵取代，工程造價行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向全過程、全產(chǎn)業(yè)咨詢是必然的趨勢，也是要堅持走的路。為推廣BIM 技術(shù)在工程造價領(lǐng)域的應(yīng)用，可以從以下幾個方面重點推動。

1.政策支持和引導(dǎo)：政府部門可出臺相關(guān)政策和規(guī)定，鼓勵或強制在一定類型的工程項目中應(yīng)用BIM 技術(shù)進行造價管理。制定BIM 在工程造價應(yīng)用方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如信息交換、模型質(zhì)量、造價指標(biāo)等，確保行業(yè)內(nèi)外的協(xié)同和數(shù)據(jù)可靠性。為培訓(xùn)、研究和實施BIM 造價提供資金支持或稅收優(yōu)惠，從而營造一個有利于BIM 應(yīng)用推廣的環(huán)境。

2.行業(yè)協(xié)會和專業(yè)培訓(xùn)：建立相關(guān)機構(gòu)，如BIM 工程造價協(xié)會，推動BIM 技術(shù)在造價領(lǐng)域的研究和推進。組織專業(yè)培訓(xùn)和實際操作課程，為造價人員提供系統(tǒng)培訓(xùn)和技能認(rèn)證，培養(yǎng)BIM 造價的專業(yè)隊伍。

3.教育整合：加強在高校及職業(yè)學(xué)院的教育整合，引入BIM 技術(shù)相關(guān)課程，培養(yǎng)具備BIM 技能的工程造價人才。加強產(chǎn)學(xué)研合作，通過課題研究、實習(xí)實踐等方式提高學(xué)生的理論與實踐能力。適應(yīng)教育專業(yè)化改革發(fā)展要求，在全新的社會發(fā)展環(huán)境中，高校工程造價專業(yè)要注重集中調(diào)整。做好課程教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)方向、教學(xué)模式優(yōu)化，集中突出BIM 技術(shù)應(yīng)用價值。

4.典型項目推廣：通過典型工程項目的成功應(yīng)用案例，展示BIM 造價的優(yōu)勢和實際價值，樹立行業(yè)標(biāo)桿，為其他企業(yè)和組織提供參考和借鑒。針對各地的地標(biāo)性建筑，如機場、會展中心、體育中心等大型公建場館應(yīng)有一定的政策扶持或推廣獎勵，尤其是要讓全過程咨詢企業(yè)參與到BIM 的主導(dǎo)團隊中，讓推廣項目在成本控制方面展現(xiàn)優(yōu)勢，達(dá)到“花小錢辦大事”的效果。此外，參建企業(yè)應(yīng)注重與國際技術(shù)交流和合作，借鑒其他國家和地區(qū)在BIM 造價方面的成熟經(jīng)驗和做法，提升國內(nèi)BIM 技術(shù)在工程造價中的應(yīng)用水平。

5.產(chǎn)業(yè)融合和創(chuàng)新：鼓勵工程造價行業(yè)與建筑設(shè)計、施工企業(yè)等密切合作，實現(xiàn)BIM 技術(shù)從設(shè)計、施工到運營維護的全過程應(yīng)用。促進跨行業(yè)合作，發(fā)揮BIM 技術(shù)在數(shù)字化、智能化、綠色建筑等領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢。科技企業(yè)要繼續(xù)投入造價工具和軟件的研發(fā)，特別是國產(chǎn)軟件的研發(fā)與推廣，提升其普及度和適應(yīng)性。

按照現(xiàn)今BIM 的發(fā)展歷程，推廣和應(yīng)用BIM 是一項長期要做，并要持續(xù)堅持的重要工作。工程造價作為建筑業(yè)的其中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將極大受益于BIM 的發(fā)展，整個行業(yè)也面臨了更大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。BIM 在工程造價中的應(yīng)用也為建筑行業(yè)帶來了革命性的改變，具有重要的現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)發(fā)展?jié)摿Γㄟ^逐步深化BIM 技術(shù)在工程造價領(lǐng)域的應(yīng)用，可以推動行業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展，為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。