基于BIM技术的施工工程建造阶段成本管理控制研究

1 绪 论1.1 国内、外研究现状美国最早应用 BIM 技术，2003 年美国总务管理局提出了国家 3D-4D-BIM 计划，同时颁布了 BIM 系列指南。2006 年美国陆军工程兵团发布了 2006~2021 年的 BIM 技术路线图。美国建筑科学研究院在 2007 年发布 NBIMS，其旗下的 Building SMART 联盟（Building SMARTAlliance，BSA）负责 BIM 技术应用研究工作[1]。在亚洲，33%的日本企业已经开始使用 BIM 技术，而韩国政府的多个部门致力于 BIM技术标准的制定 ，并由政府推进 BIM 技术应用。欧洲国家也有政府机关致力于 BIM 技术标准的制定[2]。BIM 技术的主要信息数据标准是 IFC 标准，对此很多学者进行了大量研究工作[3]。Sheryl 和 Fischer 于 2000 年提出基于 IFC 标准的成本预算原型系统研究，帮助项目管理者快速、准确的进行成本预算。Sheryl 于 2003 年提出了基于 IFC 标准的产品模型，实现了一些功能，如：在项目准备阶段发现项目施工中可能出现的问题，而这些问题会影响项目的成本[47]。Ali Murat Tanyer， Ghassan Aouad 等在 2004 年提出了基于 IFC 标准设计开发了 4D（3D+进度）进度计划模拟施工软件，该软件的输入文件为 IFC 标准，可以支持项目管理者建立 4D BIM 模型，并根据模型可以快速完成施工预算[8]。Yabui 等人在 2005 年设计开发用于管理填挖土方工程的系统，此系统以 4D CAD为基础，进度信息输入为 IFC XML 格式，可以帮助项目管理者建立土方 4D 模型，并基于模型完成施工预算[9]。Charlie Fu 等人在 2004 年提了基于 ADT 平台的原型系统，该系统可以从基于 IFC标准的建筑设计成果中提取相关的成本数据信息，并可将成本数据信息导入到一个成本评测工具中[10]。Fu 等人又于 2006 年提出了 3D 模型计划，将计划、成本通过 IFC 标准表示出来。在工程项目的全寿命周期各专业领域都对 IFC 标准进行了一定的研究应用[11]。Bazjanac 于 2006 年提出了基于 BIM 模型的全过程信息数据的综合，实现了全寿命周期内工程信息的共享和协调[12]。Halfawy，Mahmoud M.R.等人于 2007 年基于 BIM 技术建筑信息平台的集成研究，该平台可以完成建筑结构构件物理属性的编辑、结构构件工程数量统计、工程预算、工程管理等多项功能[13]。.........1.2 本文的研究内容1.2.1 该领域目前存在的问题存在的问题：（1）目前，较多的建筑施工企业在施工阶段的成本管理体系并不完善；（2）施工阶段的粗放式管理，图纸设计及后期变更较多，造成较多的人、材、机浪费；（3）施工决策阶段和施工阶段未相应的采用成本的事前控制和事中控制应对措施，增加成本费用。1.2.2 论文的研究内容论文基于 BIM 技术的建筑施工阶段成本控制研究应用，基于所构建的建筑信息模型，成本管理工作以 BIM 技术的信息管理所提供的数据为支撑，为成本的管理决策及成本控制提供合理的科学依据。研究内容：（1）通过对 BIM 技术、成本控制管理理论分析、相结合，建立基于 BIM 技术的成本管理控制体系。（2）精细化管理，利用 BIM 技术可视化虚拟施工，检查碰撞，协调管理等技术减少工程过程中出现的可控风险，降低施工成本费用。（3）以 BIM 技术的信息数据库为支撑，对成本决策和控制提供科学的数据依据，对建筑工程项目成本管理进行事前控制；在施工中采用挣值法对项目进行成本控制管理。.........2 BIM 技术概述2.1 BIM 的基本概念BIM 技术的定义在项目实际应用过程中逐步的发展和完善。美国国家建筑科学协会（National institute of Building Sciences；简称NIBS;）在制定（美国国家 BIM 标准）的过程中，不断的在互联网上征求意见，并重新定义 BIM 应用技术（woring definition）。通过业内相关人士的反复讨论并形成统一意见。于 2007 年底，《美国国家 BIM 标准》第一版的颁布，该标准对Building information Model (BIM);和Building informationModeling (BIM);给出了定义[35]。对Building information Model （BIM）的定义是设施的物理和功能特性的一种数字化表述，从设施的生命周期开始，它就作为其形成可靠的决策基础信息的共享知识资源[36]。BIM 的含义应当包括三个方面：（1）BIM 是以数字化来表述建筑项目所有信息的一种方式，是以开放的标准和互操作性为基础的信息资源共享，以虚拟的电子信息化模型代替建筑工程项目的一种模式；（2）BIM 是对项目信息化模型建立和完善的一种行为，建筑项目的各个参与方可以根据自己的工作范围对模型信息进行调取、插入、修改和更新，以此来满足各参与方的各种工作需求；（3）BIM 是一个在全寿命周期内信息数据共享的协同工作平台，在这个平台中，项目各参与方在各自管理阶段可以通过沟通，共享、分析项目信息数据，在建筑工程项目交付过程中进行决策和改善，使项目能够进行有效的管理。以上三个方面主要的一个点就是信息;。建筑工程项目全寿命周期内应用 BIM技术对工程项目的策划、运行、维护能够有效的进行信息数据共享和传递，为设计、施工、后期维护运营单位等参与单位提供信息数据协同共享工作平台。利用 BIM 技术可以提高工作效率，能够减少资源的浪费，节约成本，并保证项目按原工作进度计划施工，如期交付使用。建筑信息模型是一个综合了建筑所有属性的庞大数据库，其中包括了建筑和结构设计、施工变更和签证、工程量统计、设备管理、人材机成本、物业管理等各阶段的数据信息，在项目的全寿命周期内将各阶段的所有信息进行了集成管理。...............2.2 BIM 的主要技术BIM 应用重点解决问题是项目信息表述和信息交换。由于各软件的品牌不同、专业性能及要求不同、软件之间数据存储的格式也有差异性，软件之间的信息数据交互就十分困难。为解决这些问题，需要对信息数据的表述和交换制定一定的国际标准，这其中涉及三项支持技术[37]；第一项是工业基础类（Industry Foundation Classes，简称IFC;）国际标准组织 ISO对于工业基础类的标准是 ISO/PAS16739:2005。工业基础类主要解决的是对象（object）描述问题。IFC 标准是建筑信息模型中信息数据表述和交换采用的标准，它将支持建筑工程行业内各操作应用系统之间的数据传输和交换，并支持在全寿命周期内对项目数据的全面管理。如图 2-1 所示，建筑行业中各操作应用系统自有的信息数据格式且杂乱无章的的信息数据传输将由 IFC 标准进行统一，实现了信息数据的有序共享。以标准化数据建模语言 EXPRESS 的方式来表述 IFC 标准的建筑产品信息数据。成本预算信息模型中建筑物理属性、进度、资源、成本等项目信息之间的逻辑关系可以通过 IFC 标准实现，并可完整的实现上述各属性之间的逻辑构成表述及数字表述关系，这些逻辑构成和数字表述可以在成本控制计价方法中得以具体应用[38]。............3 基于 BIM 技术的施工阶段成本控制体系构建............153.1 施工阶段成本控制现状分析.......153.2 基于 BIM 技术的施工成本控制优势......163.3 基于 BIM 技术的施工成本控制体系构建.........174 BIM 模型的建立及施工阶段应用...........294.1 BIM 系统介绍..........294.2 BIM 模型的创建......294.3 BIM 在成本控制中的主要应用....374.3.1 施工准备阶段应用............374.3.2 施工阶段应用.........395 基于 BIM 技术的施工成本控制应用案例分析............405.1 项目概况......405.2 项目成本控制 BIM 应用流程.......405.2.1 应用流程......405.2.2 项目应用操作要点............415.2.3 挣值分析......475.3 项目 BIM 应用总结............515 基于 BIM 技术的施工成本控制应用案例分析建筑工程项目施工技术日趋成熟稳重，BIM 技术在建筑工程项目管理应用中势必越来越广泛，依托 BIM 技术建立企业的信息化管理平台，并向精细化管理方向发展。本章以单位工程项目为案例，基于 BIM 技术在施工建造阶段对项目进行成本控制。5.1 项目概况该项目为咸阳市新兴纺织工业园纺南城棚户区改造项目，位于咸阳兴平市（科技大道南侧，西临纺织四路）。项目主体是高层住宅，裙楼为商业，附属幼儿园、小学、地下车库等组成。项目为 10#楼，由两个住宅单元组成左单元标准层为 5 户，右单元标准层为 4 户。项目的结构形式为剪力墙结构，地上为 28 层（含两层商业裙房），地下为 2层，建筑高度为 83.2m。总建筑面积：28538.10m2。其中地上 26553.30m2，地下 1984.80m2。论文主要针对 10#楼进行鲁班 BIM 技术在施工建造阶段在成本控制方面的应用分析。新建项目，首先根据项目图纸及说明，在建模软件中对该工程项目进行工程设置，由二维 CAD 电子图纸导入至 3D 模型建模软件中，进行转化，可生成 3D BIM 模型。生成后，对 3D BIM 模型进行云模型检查，将已完成建模的工程项目自动与鲁班的知识库条目复核，对完成的模型进行差、错、漏检查检查。可分别对混凝土等级、属性的合理性、建模遗漏、建模合理性以及计算的合理性给予提示，建模人员可根据云模型检查的提示（定位）进行修复及做出相应的改正。

.........结论对施工单位而言，成本控制始于招标阶段，终于工程竣工结算，施工阶段的成本控制仅仅是工程项目管理工作的一部分内容，但是对项目的全寿命周期而言是重中之重。施工阶段成本控制的传统方法趋向于粗放式管理，成本控制的思想趋于形式且认识不足。将 BIM 技术应用到建筑行业中，不仅单单是能够提高企业的成本控制能力，而在质量、进度、安全方面的管理能力也大大提升。从某种意义上来讲，企业自身管理水平的提升，也是提高了企业的工作效率，从而提高了企业在建筑行业市场竞争力，又使现代建筑工程项目管理迈向一个新台阶。BIM 技术的应用不仅限于对成本的控制和管理，作为跨时代的先进技术，其他功能的应用也是十分广泛的。本文将 BIM 技术引用到项目管理的成本控制中，对施工单位而言，BIM 技术发挥了显著的作用。基于 BIM 技术的成本控制做了以下几个方面的研究：（1）分析了建筑施工企业在施工阶段利用传统成本控制方法的弊端；利用 BIM 技术的特点，将 BIM 技术应用于成本控制当中，构建了基于 BIM 技术的成本控制体系，概述了成本控制的流程，阐述了施工阶段应用 BIM 技术进行成本控制优点。（2）通过 BIM 模型的建立，以模型为基础有效地进行成本控制。BIM 技术在项目施工前准备阶段和施工阶段都得以有效的应用，并通过控制流程阐述了成本控制的具体操作。通过 BIM 技术，有效地将成本控制的参与方联系起来，BIM 技术的协同作用得以具体体现，并高效便捷的对项目进行事前控制。（3）利用挣值的原理对工程项目进行进度成本控制，采用 PDCA 循环原理，利用计划检查查找原因纠正检查的方法对项目采取一系列措施。BIM 技术中利用将挣值法，对工程建设项目进行事中控制，提高项目的成本控制水平。..........参考文献（略）