BIM技术在施工阶段的成本控制应用

寇雪霞　石振武

摘 要：我国建筑行业发展迅速，但资源浪费较为严重。施工阶段是资源消耗和成本形成的主要阶段，因此应特别重视施工阶段的成本控制。介绍了BIM概念及其特点，针对目前建设项目在施工成本控制中存在的问题，分析了应用BIM技术进行成本控制的优势，研究了BIM技术在施工阶段成本控制中的应用。

关键词：建筑信息模型 施工阶段 成本控制

中图分类号：F426.92 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）01-072-02

当前，我国建筑行业发展迅猛，促进了经济的快速发展。据国家统计局发布的《2014年国民经济和社会发展统计公报》，2014年建筑业增加值为44725亿元，占国内生产总值比重为7.03%，达到改革开放以来的新高度。但从建筑业的利润来看，2014年建筑业产值利润率仅为3.91%{1}，盈利能力比较弱。解决建筑业效率低和浪费严重的问题迫在眉睫，施工阶段是建设项目资源消耗和成本形成的主要阶段，该阶段支出的成本占用了项目成本的绝大部分，因此必须特别重视施工阶段的成本控制。

目前我国建设项目施工成本的管理存在效率低下，只重视事后控制，不重视事前预测、计划和事中检查、调整，忽视质量成本和工期成本等问题。而BIM作为信息化时代的最新产物，其核心是一个数据库，该数据库由计算机通过三维模型而形成，涵盖项目全部建筑信息，且在项目实施过程中对这些信息进行动态调整。BIM和算量软件进行结合，准确调用数据库中相关数据，实现自动化算量，多部门共同分享，进而为施工企业节约成本，增加利润。目前，对使用BIM技术在施工阶段进行成本控制的研究尚在初始阶段，因此应积极推进BIM技术在施工阶段的发展，发挥BIM优势解决成本控制中存在的问题。

一、BIM简介

1.BIM概念。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）起源于美国查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士在20世纪70年代提出的建筑计算机模拟系统（Building Description System），BIM是一种新型的工作模式，是将数据转化为信息，并将信息共享给所有的项目参与方，从而进行建设活动的过程。美国国家BIM标准NBIMS对BIM的定义是：“BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。”{2}

2.BIM特点。

（1）可视化。BIM技术的核心是一个数据库，该数据库是通过三维模型形成的，而三维模型具有可视化的特性，因此BIM技术的可视化是显而易见的。BIM 模型带有几何信息和属性信息，同样可视化指的是几何信息和构建属性的可视化{3}。所以，BIM技术不仅可以进行建筑设计、碰撞检测、施工模拟、避灾路线分析及生成效果图的展示，还能够将构件属性（如材质、体积、接触面积、相互关系）更直观的展现在我们面前。可视化操作为项目团队进行的一系列分析提供了方便，有利于提高生产效率、降低生产成本和提高工程质量。

（2）协调性。工程项目建设施工牵涉到不同参与方、不同专业，协调尤为重要。信息协调一致，信息传导的损耗低，可避免实际建设过程中可能出现的信息冲突和丢失现象。BIM可以将各专业的信息集中在模型中并进行关联，使项目各参与方通过BIM模型清楚全面地了解项目，通过BIM信息平台对存在的问题进行协调处理，改变了过去点对点的沟通模式，增加协调效率，节约成本。

（3）模拟性。BIM的结构是一个复合结构，不仅包含数据模型，可反映图形和数据，而且包含行为模型，将二者关联结合赋予数据意义，可模拟真实行为。BIM技术的模拟性不仅是指建筑物模型的建立，还包括节能模拟、日照模拟等。在招投标和施工过程中可以进行施工模拟，优化施工方案，控制项目成本。在运营过程中可以进行消防疏散、地震逃生等灾难处理方式的模拟。

（4）优化性。信息、复杂程度及时间限制着建设项目的优化。建筑工程一般工程量大、时间紧迫，有些现代建筑物更是非常复杂，参与人员的能力不足，会出现考虑不周的情况。而BIM数据库涵盖项目全部建筑信息，BIM及其配套的优化工具通过修改前后的形象对比，能轻松地做到优化项目{4}。

（5）可出图。BIM技术通过对建筑物的可视化展示和协调、模拟、优化后，将经过完善后的综合管线图、预埋套管图、碰撞检查报告及合理改进方案等提供给业主。

二、施工阶段应用BIM进行成本控制的必要性

在施工阶段进行成本控制是，根据成本计划建立目标成本，然后收集信息采取措施对项目支出进行严格监督，若发现超出允许范围的成本偏差，及时纠正偏差，使实际成本不断向目标成本接近的过程。如图1所示。{5}

1.传统施工成本控制的弊端。目前建设项目在施工成本控制中存在的问题有：轻视事前、事中控制；数据共享和协同工作不被重视；成本数据更新不及时；精细化管理难以实现；技术落后导致工期成本和质量成本增加。

2.应用BIM进行成本控制的优势。

（1）快速算量，提升精度。传统算量方法，需匹配图纸构件所对应的工程属性，明确不同构件的计算规则，所以利用传统方法进行工程量计算时费时易错。而由BIM设计的三维模型在设计过程中就进行了构件属性的匹配，且BIM算量软件融入了计算规则，实现了算量自动化，不仅提高了算量效率，而且算量结果更加客观、所得数据更加准确。

（2）合理计划，减少浪费。无法快速、准确地获取工程数据来制定资源计划是精细化管理难以实现的根本原因。{6}而管理人员使用BIM技术可以快速精确地获取基础数据，制定精确合理的资源计划，减少资源浪费，减轻仓储压力，降低成本。

（3）优化方案，提高质量。在项目前期，通过BIM技术把各专业图纸进行整合，在统一平台经过碰撞检查，可发现设计中存在的错误，进而优化设计方案，减少施工阶段由设计造成的返工，同时优化管线排布、优化净空。而且通过BIM可视化和模拟性，对施工工序、场地布置等进行动态模拟，进行施工方案的评选优化。施工方案、管线排布方案经过优化用于施工交底，可提高工程施工质量，节约成本。

（4）虚拟施工，有效协同。基于BIM三维模型引入时间因素，即BIM四维技术，可进行虚拟施工，进而可以随时、直观地进行实际进展与施工计划的对比，使各参与方全面了解项目实施情况，实现有效协同工作，提高效率，降低成本。

（5）加快结算，减少成本。BIM模型数据更新及时、数据清晰，利用BIM技术可以准确拆分、统计工程量，加快施工过程中工程进度款结算；竣工结算时，通过调取BIM数据库中的相关资料，可缩短准备时间，加快结算进度，减少时间成本。

三、BIM在施工阶段成本控制中的应用

1.施工准备阶段。

（1）优化施工组织设计。施工组织设计是指导工程施工的纲领性文件，一般包括工程概况、施工部署及施工方案、施工进度计划、施工平面图、主要技术经济指标等五项基本内容。将施工方案和BIM模型进行集成，应用BIM技术对项目的重要环节、关键部位进行模拟，分析、优化施工方案；将施工进度计划和BIM模型集成后，通过进度模拟可提高其可行性；应用BIM模型建立反映临建、设备间立体关系的三维场地平面布置，参照施工进度计划，形象模拟各阶段现场情况，检查、修改临建布置，使现场平面布置满足动态变化需求，资源配置更合理，从而避免浪费，节约成本。

（2）辅助图纸会审。通过BIM模型及其碰撞检查，辅助进行图纸会审，对净空、管线布置等细节问题进行优化，减少返工，缩短工期，控制成本。

（3）指导施工成本计划的编制。将BIM三维模型与进度信息、成本信息通过关联整合形成5D模型，从而对施工过程中各个阶段的相关需求量进行计算、模拟、优化，指导劳动力、材料和机械计划的建立，提高成本计划的精确性，降低成本。

2.施工实施阶段。

（1）多维多算对比。多算对比是及时发现项目问题，降低项目费用，控制项目成本的有效手段。目前，多算对比是从三个维度——时间、工序、空间位置，对项目计划成本与实际成本进行对比分析。只分析其中一个维度是不够的，比如项目一个时间段的总体状况良好，实际成本低于计划成本，但可能存在实际成本高于计划成本的子项工序，因此需要将项目实际成本按工序进行拆分。而且，项目施工通常是不同施工段同时进行，所以还要按照空间区域进行成本对比和分析。

利用BIM模型可快速、精确地进行不同维度的多算对比。基于BIM三维模型引入时间因素，可对任意时间段的实际成本和预算成本进行对比，直观判断该阶段盈亏情况从而及时采取纠偏措施；将BIM模型和施工工序进行结合，按照具体工序对成本进行对比，有利于及时发现、处理问题，实现成本精细化管理。

（2）动态成本管理。在BIM三维模型基础上增加时间维度和造价维度建成BIM-5D模型，使用该模型在施工过程中实时跟踪项目进展，动态展示资金使用情况，及时统计、汇总规定时间段的实际成本，与预算成本、计划成本进行三算对比，若发现成本超支情况，及时采取有效纠偏措施，避免项目投资失控，实现成本的有效动态管理。

（3）改善变更管理。在施工过程中，工程变更的发生是在所难免的。工程变更经常会引起项目工程量的变动及项目进度的变动等问题，这些问题都可能造成实际施工成本与计划成本发生较大出入（主要是实际施工成本的增加），所以，必须高度重视和重点控制变更对项目成本产生的影响。{7}在发生工程变更时，使用BIM-5D技术进行变更管理，因BIM模型信息具有关联性，工作人员只需将变更构件在BIM模型中进行修改调整，整个模型中与之关联的部位都会自动更新，而且由于BIM模型的共享协同能力，各参与方之间传输交换信息的时间大为减少，从而可快速计算变更工程量，准确确定变更费用，减少成本浪费，有序管理变更造价。

（4）快速结算工程进度款。进度款结算，一般是由施工单位根据已审批下来的工程形象进度，计算出本阶段完成的工程量，套用相应的综合单价，算出工程款，向建设单位提出支付申请。{8}由于BIM模型可将工程数据以建筑构件为载体进行存储、分析，所以利用BIM模型可快速完成工程量拆分。而且BIM模型根据施工现场进度及时更新数据库，因此造价人员利用BIM技术可实时、精确地汇总某一阶段的工程量，快速编写该阶段的工程计量申报表。建设单位可以通过BIM共享平台迅速审核其数据的准确性，提高工程进度款的结算效率，减少时间成本。

（5）真正实现限额领料。限额领料是控制现场材料使用量从而降低项目成本的有效方法，定额的确定是其关键工作。利用BIM技术，根据数据库中以往同类项目的详细数据可快速、精确地计算施工任务的材料消耗量，相关人员通过共享平台对数据进行审核，下达限额领料单，实现限额领料。

四、结语

目前，我国已经步入信息化时代，建筑业信息化是大势所趋。BIM技术作为一种信息化技术，正在推进建筑业的信息化发展。在建设项目施工阶段引入BIM技术进行成本控制可以节约成本，提高工作效率，增强施工企业的管理水平和盈利能力。上文所述应用只是BIM技术在成本控制应用中的一部分，随着BIM的推广普及和技术创新，BIM技术在施工阶段成本控制中的应用会逐渐增多，在施工阶段质量和安全管理中的应用也会逐渐发展。

注释：

{1}住房和城乡建设部计划财务与外事司，中国建筑业协会.2014年建筑业发展统计分析[J].工程管理学报，2015，29（3）：1-12

{2}何关培，王轶群，应宇垦.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011

{3}胡铂.基于BIM的施工阶段成本控制研究[D].武汉：湖北工业大学，2015

{4}王雪青，张康照，谢银.基于BIM实时施工模型的4D模拟[J]，广西大学学报（自然科学版），2012，37（4）：815-819

{5}李清霞.建筑工程施工阶段成本控制研究[D].邯郸：河北工程大学，2014

{6}郑浩凯.基于BIM的建设项目施工成本控制研究[D].长沙：中南林业科技大学，2014

{7}杨一凡.基于BIM的工程项目成本控制分析[D].大连：大连理工大学，2014

{8}曹颖，蒲娟.BIM在全过程工程造价管理中的应用[J].河南科技，2015（4），27-29

（作者单位：东北林业大学土木工程学院 黑龙江哈尔滨 150040）

（作者简介：寇雪霞，东北林业大学硕士研究生，研究方向：建设工程经济与项目管理；石振武，东北林业大学教授，博士。）

（责编：若佳）