基于BIM5D技术的造价管理应用研究

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2015年24期目录       本期共收录文章20篇  发布日期： 2015-10-01 　　基于BIM5D技术的造价管理应用研究 摘要：根据我国工程造价管理中存在的突出问题及BIM的发展现状，阐述BIM5D技术的内涵，提出基于BIM5D技术的工程造价管理技术架构，然后结合具体的工程实例，研究BIM5D技术在工程造价管理中的实践应用，为BIM5D技术在我国的应用及推广提供理论依据和技术支撑。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7030370.htm 　　关键词：BIM5D；工程造价；技术架构；理论依据 　　Study on Application of Project Cost Management Based on BIM5D Technology 　　Wang Ruijing， Li Mingshun 　　（ School of Traffic and Transportation Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha Hunan 410004， China ） 　　Abstract：According to the prominent problems existed in Project Cost management and the current development status of BIM in our country， the paper elaborates the connotation of BIM5D technology and proposes the technical framework of project cost management on the basis of BIM5D technology. Then combined with specific project examples， it studied the practical application of BIM5D technology in Project Cost management， providing the application and promotion of BIM5D technology with certain theoretical basis and technical support. 　　Keywords：BIM5D； Project Cost； Technical Framework； Theoretical Basis 　　【作者简介】 　　王睿静，女，湖北襄阳人，长沙理工大学交通运输工程学院研究生，专业：管理科学与工程 研究方向：工程项目管理 15779606418，wrjing2014@163.com. 　　1.引言 　　工程造价是建设项目的重要组成部分，工程造价管理是整个工程管理中关键的组成部分，直接影响建设项目的最终造价。目前，我国工程造价管理中普遍存在着“结算超预算”、“预算超概算”及“概算超估算”的“三超”问题、造价管理模式与市场严重脱节、造价信息数据缺乏及时地更新与维护等[1]，诸如此类的问题严重地阻碍了我国建筑行业的快速向前发展。因此，建立起一套完善的工程造价管理体系成为当前发展的迫切需要。 　　建筑信息模型（Building Information Modeling 简称BIM）涵盖了几何学、空间关系、地理位置信息和各种建筑元构件的性质及数量等信息，具有参数化建模及可视化、碰撞检查和协同工作等强大功能，为建筑设施从概念到拆除的全生命周期过程中的所有决策提供可靠的依据，加速了建筑行业的信息化、数字化发展进程，为建设工程造价管理水平的大幅提升提供了新契机[2， 3]。我国自2004年引入BIM技术以来，经过近十年的快速发展，BIM技术已经取得了一定成就。 BIM三维模型与时间维度相结合，形成具有可视化虚拟施工等强大功能的4D模型，用来研究施工任务可行性、施工计划安排、任务优化等，尽量避免施工意外发生[4]。BIM5D技术则是在BIM4D模型的基础上，引入成本维度，从根本上打破了传统华而不实的动画展现建设过程的方式，对BIM应用中的可视化虚拟建造进行重新定义，让项目管理者在工程建设前预测建设过程中的每个关键部位的施工现场平面布置、大型机械及组织措施方案，还可预测每月、每周所需资金、材料及劳动力情况，提前发现问题并优化[5， 6]。总之，BIM5D技术的出现，为我国解决造价管理体系中面临的问题提供了新的视角，对建筑行业的快速发展意义重大。 　　2.BIM5D技术的内涵 　　BIM5D技术是在BIM三维模型基础上引入进度和成本两个维度，形成与建设项目相关联的比较完整的五维信息载体。BIM5D模型不仅含有建筑工程实体的各种数据信息，还包含了与时间及成本相关的数据信息，内容包括几何图形信息、空间位置信息、WBS节点信息、时间范围信息、合同预算信息、施工图预算信息等，有效解决了BIM只关注几何及构件属性的不足，增强了BIM5D模型的时效性，拓展了BIM模型的建模能力及应用范围[7]。同时BIM5D模型还可以自动计算各专业工程量和根据需要进行不同类型的算量，包括：土建、安装、机电、钢结构、装饰装修等专业，以及施工进度、设计变更等算量。 　　3.基于BIM5D技术的造价管理技术架构 　　基于BIM5D技术的工程造价管理是利用BIM5D信息化技术建立一个供建设工程项目各阶段、各参与方信息集成和共享的平台，有效解决项目建设过程中各阶段各专业之间信息不通畅、沟通不到位等问题，能快速收集建设过程中与出现问题相关的信息并进行实时监控，以便于快速找到合理而行之有效的解决方案。为实现集成化管理，确保建设项目的工期、质量、成本得到保证及协调沟通有序进行，专门构建了基于BIM5D技术的造价管理技术架构（如下图1）。 　　该框架首先通过Revit软件中的“外部工具”将BIM3D模型中的信息在Autodesk Navisworks Manage中进行互用，并在此平台上与施工进度相关联而后进行施工可视化模拟分析，并将模拟结果展示在Navisworks Manage平台上，然后再将其与成本相关联，形成BIM5D动态成本模型。该框架总共包含五个层次，由下至上分别为：数据接口层、数据层、平台层、模型层、应用层。 　　工程项目建设过程中，首先是工程设计单位利用各种建模软件（主要是BIM核心建模软件，也包含非BIM软件及管理软件）创建各种类型的数据源信息，包括非工业基础类（Industry Foundation Class 简称IFC）标准格式信息、IFC工业基础类标准格式信息、建设工程项目的进度信息和造价信息等。 　　数据接口层：利用BIM数据接口与数据交换引擎，将数据源提供的非IFC格式文件、IFC中性文件、建设项目的进度信息及造价信息等转换并存储为非结构化数据信息、结构化数据信息、组织与过程信息及工程量与价格信息，实现不同种类数据信息的识别归类与存储。 　　数据层：数据信息包含非结构化数据信息、结构化数据信息、组织与过程信息及工程量与价格信息等。数据层是各种数据信息的“仓库”，它包含与建设工程相关的所有信息，任何与建筑工程相关的信息在这里都有其相应的表达形式。 　　图1基于BIM5D技术的工程造价管理技术架构 　　平台层：实现数据信息集成与共享的平台环境，它不仅能读取、提取、存储数据“仓库”中的数据信息，还可以集成、验证数据信息的正确性及有效性。建设项目各阶段各专业之间通过数据接口层将数据源信息转化为数据信息，才能在Navisworks Manage平台上进行集成与共享，为建设项目各阶段各参与方的项目管理提供有力的数据支持。 　　模型层：BIM3D模型与施工进度在Autodesk Navisworks Manage平台上进行集成，集成后的BIM4D模型运用该平台可视化施工模拟的方式展现出来[8]，然后再将此模型与成本相关联，形成更大程度上的数据集成与共享，得到BIM5D动态成本模型。该模型为建设工程项目建设过程中的动态造价管理提供模型及相应的数据支持，使动态成本控制成为可能。 　　应用层：利用模型层建立的BIM5D动态成本控制模型作为基础，为建设项目动态造价管理提供技术支撑和理论依据。该模型的具体应用包括基于BIM5D技术的资源计划编制、成本动态查询、工程变更管理和建设过程中的多算对比等。 　　4.基于BIM5D技术的造价管理技术架构在工程实践中应用 　　BIM5D技术集成和共享了建设工程项目所有信息，为建设项目造价管理提供了重要的技术支持。BIM5D模型中包含了建筑、结构、机电、暖通等专业各阶段的所有信息，据此可以对建设项目全过程实施全面动态的造价管理。现以某购物广场项目为例进行案例分析。 　　4.1工程概况 　　某购物广场开发项目，总建筑面积239526平方米，其中：地上127750平方米，地下111776平方米。地上全部为商业空间，包括出租店铺、游乐城、影院、餐饮等多种业态。地下一层剩余部分以及地下二、三层为地下停车库和必要的设备用房、库房、后勤用房。 　　4.2 建立BIM5D模型 　　首先利用Autodesk Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP等BIM核心建模软件分别建立各专业3D模型后，通过专业整合得到BIM3D模型（如图2）。然后使用Revit软件中的“外部工具”直接实现BIM3D模型信息在Navishworks Manage中的信息互用，再通过 Navishworks Manage软件中的Timeliner功能实现BIM3D模型与工程进度相关联，实现工程项目BIM4D虚拟建造演示（如图3）。最后通过应用程序接口API建立链接，将Navishworks Manage软件与鲁班软件相关联，得到BIM5D动态成本模型。基于BIM5D技术的工程造价管理就是使用与Navishworks Manage软件相关联的鲁班软件得以实现。 　　4.3 BIM5D模型在造价管理中的应用 　　（1）工程量动态查询 　　在BIM5D动态成本模型中，每一根构件都具有不同的属性，被赋予不同的参数信息，如时间、位置、工序、材料、规格、施工班组信息等，这些信息构成了BIM5D动态成本模型，即该模型中所有的信息在时间上是连续的，任意时点的工程量都可以通过鲁班软件查询得到。同时，还可根据实际需要设置不同的查询条件，把模型中的构件进行组合汇总，查询得到相应的工程量。 　　（2）编制合理的资源使用计划 　　BIM5D动态成本模型可以提供与施工进度有关的工程量信息、人工、材料和机械消耗量信息，据此分析出所需人、材、机数量，根据施工进度和所需人材机数量编制合理的人、材、机使用计划，有序安排工作。此外，利用BIM5D动态成本模型工程量动态查询功能可获得任意时间段内的工程量，再结合鲁班软件套价功能，进而知道任意时间点的工程造价及资金消耗，据此制定合理的资金使用计划。 　　（3）增强工程变更的成本控制能力 　　项目建设过程中，经常遇到因施工条件改变、业主要求、监理工程师指令或者设计错误等需要对工程建设活动进行调整，导致工程变更。工程变更后，传统方法往往不能快速计算工程变更后的造价，只能利用手工先在图纸上确认位置，然后计算工程变更引起的工程量增减，同时还要调整与之相关联的构件以便确定变更部分造价，因此很难做到对变更部分工程造价的主动控制[9]。利用BIM5D动态成本模型后，可在工程变更发生时对模型做相应的修改，相关工程量变化就会随之反映出来，比如数尺寸、数量、材质变化后，统计表格中的尺寸、数量、材质也会自动根据改动而相做应的调整，然后利用该模型的动态查询功能，获得变更后的工程造价。如果同时存在多个可以满足功能结构要求的不同方案，则还可利用BIM5D动态成本模型进行不同方案的成本对比，根据对比结果选择性价比高的方案作为最终实施方案。利用BIM5D动态成本模型不仅快速确定了变更部分工程造价，还能快速选择最优实施方案，实现对变更部分工程造价的主动控制，增强了工程变更的成本控制能力。 　　（4）实现不同纬度的多算对比 　　传统工程造价管理只能知道为数不多的几个特殊时点的工程造价，如项目建议书及可行性研究阶段的投资估算、初步设计阶段的设计总概算、技术设计阶段的修正设计总概算、施工图设计阶段的施工图预算、工程招标阶段的合同价、合同实施阶段的竣工结算以及竣工验收之后的竣工决算[9]。对于各阶段内各时点的工程造价却无法获得，这对项目管理而言非常不利，常常导致“三超”现象。BIM5D动态成本模型通过赋予工程各构件多维度的参数信息，准确、快速实现任意条件的统计和拆分，查询任意时点工程量及工程造价，从而将不同时间段实际成本与预算进行对比、某一工序实际成本与预算进行对比及不同区域实际成本与预算进行对比等实现不同维度的多算对比，有效控制各阶段项目范围内的工程造价。 　　5.结语 　　BIM5D技术有助于工程量的动态查询、编制合理的资源使用计划、增强工程变更的成本控制能力和实现不同纬度的多算对比等，使项目各阶段各参与方能动态即时地获得建设项目在任意状态下的工程造价，提高造价管理工作效率，帮助工程造价管理进入实时、动态、准确分析的时代。此外，基于BIM5D技术的自动化算量方法将造价工程师从传统手工算量的繁琐劳动中解放出来，为造价工程师节省更多的时间和精力用于更有价值的工作，如建设项目前期的风险评估、方案评价和材料询价等。但由于我国BIM相关理论体系以及BIM相关软件还不够成熟，BIM5D技术在我国的推广应用还缺乏一定的软件及硬件基础，这也为进一步研究指明了方向。相信通过业界同仁的协同努力，BIM5D技术终将会在我国建筑行业得以实现，并逐步推广和深入应用到建筑行业的各个部门。 　　参考文献 　　[1]韩学才.BIM在工程造价管理中的应用分析[J].施工技术，2014，43（18）：97-99. 　　[2]何关培.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011. 　　[3]李静，方后春，罗春贺.基于BIM的全过程造价管理研究[J].建筑经济，2012，09：96-100. 　　[4]杨东旭.基于BIM技术的施工可视化应用研究[D].华南理工大学，2013. 　　[5]赵彬，王友群，牛博生.基于BIM的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J].建筑经济，2011，09：93-95. 　　[6]胡长明，熊焕军，龙辉元，王雪艳. 基于BIM的建筑施工项目进度-成本联合控制研究[J].西安建筑科技大学学报，2014，04：474-478. 　　[7]任桂娜.基于BIM的工程项目进度计划自动生成模型研究[D].哈尔滨工业大学，2013. 　　[8]范��.基于BIM技术的施工阶段4D资源动态管理[D].清华大学，2010. 　　[9]王广斌，张洋，谭丹.基于BIM的工程项目成本核算理论及实现方法研究[J].科技进步与对策2009，26（21）：47-49