基于BIM的装配式建筑施工成本控制研究

张兰兰+郝风田+张卫伟

摘要：目前，装配式建筑正逐渐被行业所接受，但在装配式建筑的建造过程中暴露出来的管理问题相对比较严重。将BIM技术应用于装配式建筑全生命周期的管理之中，将对建筑在全过程中的成本控制起到巨大的作用。综上所述，将BIM技术应用于装配式建筑具有十分广阔的应用前景。

Abstract： At present， fabricated buildings are gradually accepted by the industry， but there are also serious management problems in the construction of the fabricated buildings. The application of BIM technology to the management of the whole life cycle of the fabricated building will play a huge role in the cost control of the whole process. In summary， the application of BIM technology to fabricated buildings has a very broad application prospect.

關键词：BIM；装配式建筑；成本控制

Key words： BIM；assembly architecture；cost control

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）34-0044-03

1 绪论

进入21世纪，中国建筑行业得到了空前的发展，带来了巨大的经济增长，已经成为国民经济的支柱产业，但是建筑行业高能耗、高污染的问题同样非常明显。而成本控制作为建筑制造过程中的一项重要内容，自然需要足够的重视。

随着计算机技术以及建筑工业化的不断进步，建筑信息模型和装配式建筑应运而生。BIM（Building Information Modeling）是建筑行业近些年来的一个新概念。BIM的核心即为信息共享，以方便各方面沟通为基本原则，提高了工程的效率，降低了工程成本[1]。而装配式建筑则是将建筑工程的构件在工厂内浇筑预制完成后，运至施工地点进行拼装，最终形成建筑结构。装配式建筑构件在工厂内完成制作后便需要运往现场。而“制作—运输—安装”的施工方式需要厂家与施工单位紧密的配合，BIM技术又恰恰能解决这样的问题。

国外对BIM技术的研究始于上世纪70年代，当时国外建筑行业处于高污染高消耗的恶性循环之中，BIM技术的出现极大地提高了建筑行业的生产力，目前已经被广泛应用。国内当前正处于逐步摒弃传统建设项目造价管理，推广全过程造价的现代化建设项目造价管理的过渡时期[2]。BIM技术则是在2003年正式应用于建筑行业，如今正逐渐被建筑行业所接受。在造价方面，目前国内主要运用的软件有鲁班、广联达等等。这些软件不但可以在软件内直接进行3D手工建模，还支持由CAD绘制的2D图纸的导入功能[3]。虽然BIM技术的优势众多，但是由于操作人员需要培训、软硬件配套升级需要一定的费用，因此BIM技术的推广并不尽如人意。

尽管BIM技术在装配式建筑中的应用还不是十分广泛，推广阻力还比较大。但是，BIM的应用不管是在质量、工期还是费用方面，都具有显著的改善。在本文中则以成本控制为核心，主要阐述BIM在装配式建筑成本控制中的应用。

2 成本控制

所谓成本控制，又称为成本管理。是指在经济合理范围内，减少基金的投入。从业主的角度讲，就是通过进行统筹计划安排，在设定资金范围内，按计划完成项目。而对于承包商来说，则应从建设项目本身出发，落实到施工过程中开销的各个方面，从根本上减少项目支出[4]。

成本控制的主要特点是：①优先性。成本作为工程的重要因素之一，贯穿整个工程的始终。因此，成本控制计划要超前于工程计划。并以此为核心开展各种技术措施和管理措施，最终顺利完成工程项目。②优化性。成本控制不是孤立存在的，而是与工程进度和工程质量紧密相连的。只有把控制职能、控制对象和各个控制要素相结合，才能够从根本上控制项目成本，达到预期的目标。③动态性。处于市场经济下的工程项目的成本控制具有其独特性。工程在进行中，许多费用受外界经济环境波动较大。因此工程控制不是一次完成的，而是跟随实际工程进度以及外界环境进行动态调整[5]。

成本控制程序主要可以分为三部分，分别为事前成本控制、事中成本控制以及事后成本控制[6]。目前，工程项目成本控制仍然存在着一些弊病，主要体现在以下几个方面：

2.1 轻视事前、事中控制

传统的成本控制着重强调在工程完成后的成本核算。但是由于缺少成本控制目标，没有参照对比，从而错过工程项目成本的控制最佳时期。另外，管理人员很难实时了解工程成本实际情况，进而无法及时对工程成本偏差进行纠正。

2.2 忽略数据共享和协同工作

传统项目进行中，由于各个部门之间沟通交流比较少，导致信息收集工作重复进行，工作效率低下，更重要的是很难保证信息的准确性和一致性。

2.3 缺少精细化管理

精细化管理需要对工程在时间、构件和工序三个层面上进行细化。传统的施工管理则比较粗劣，将重点放在项目预算和竣工结算两个方面，而缺少了中间成本监管的重要环节，容易导致成本失控，缺乏必要的预警机制。

2.4 成本数据更新不及时

成本的变化主要是由于单价和数量的变化引起。数量主要是由于设计变更引起，而价格的变化受到市场情况影响比较严重，具有不定性。因此，在数量变更方面，一定要及时的进行统计，而价格变更则应该在相关网站上进行查询。将所得信息传输至BIM云端与各参建方共享，进而有效地控制成本。endprint

2.5 质量成本和工期成本的增加

质量成本是指为保证施工质量所必须花费的成本以及由于质量不符合要求所造成的损失。现阶段，由于不能对意外事故进行预测和损失评估，无法对工程突发情况进行预测并提出预案，导致工程停止或者抢工现象，进而增加了工期成本。

3 建筑信息模型（BIM）

BIM信息是一种共享的信息资源，能够为设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据。在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中输入、读取、变更和修改信息，可以支持和反应其各自职责的协同工作。 BIM的核心价值是可视化、数据化、协同化、模拟化和可优化[7]。BIM的运用使得建筑的工期、质量以及成本得以直观的反馈给工作人员，为工程的管理提供了便利。

在BIM技术中，BIM模型是整个技术的基础。而以数据为载体的信息则为核心，在建造的整个过程中起到至关重要的作用。BIM的应用可以分为三个层次：模型作为最低层次，是信息的载体；信息作为中间层，为后续分析工作提供支持；实际经济效益作为最终目标，是BIM技术的最高层次。BIM软件是指应用BIM技术进行开发的软件。其中，BIM核心建模软件是进行3D建模的有效工具。而其他软件，则是以BIM核心建模软件为基础进行拓展开发而形成的软件。目前国内比较常见的BIM软件是以鲁班BIM为代表的的一系列软件。

现阶段，工程信息量巨大，工程信息形态多样化、关联性大，多变性及抗干扰性差。BIM技术的运用，恰恰能使得工程在全生命周期内的数据得以保存、联系和分享，为整个工程项目的管理服务。

BIM模型具有信息的关联性，主要体现在系统各个部分是相互联系的，例如某一部分单位造价的变化直接能反映到实际工程成本之中，即各个部分具有连带作用；统一性是指工程在全生命周期中是前后统一的，在不同阶段进行建模时，可以进行先后照应，不需要多次建模[8]。

4 装配式建筑与BIM结合的必要性

装配式建筑是指全部构件或大部分构件在工厂内生产完成，然后通过运输手段将构件运送至施工现场，通过吊装连接，将构件连接成为一个整体的建筑。其中以装配式混凝土结构居多[9]。它的优点是①施工期限会缩短。相比传统的现浇法，装配式建筑所有的构件均在工厂内完成，只需要在现场进行拼装即可，从而大大缩短了工期，减少劳动力的使用，进而提高了机械化程度；②降低环境负荷。装配式构件由于在工厂内湿作业完成加工，减少了工地的污水排放、粉尘污染以及施工噪声。同时，减少了夜间施工的可能，进而减少了夜间工地上的光污染。另外，由于预制件的使用省去了混凝土泵车的使用，减少了工地的噪音。③减少资源浪费。工厂内机械化、流水化作业，有利于机器和模具的重复利用，减少了模板的使用，节省了自然资源。除此之外，装配式结构只需要吊装和拼装两个环节，省去了大量支拆脚手架的环节，这一点也是不容忽视的。

关于装配式建筑与BIM结合的必要性，主要有如下几个方面[10]：

①提高装配式建筑设计效率。装配式建筑由于需要对预埋构件和与预留孔洞进行严密设计，因此各专业的沟通显得比现浇建筑更为重要。通过BIM平台，方便了各个专业的交流，各个专业的设计人员可以实现自己的诉求，并通过碰撞模拟找出模型设计过程中的疏漏，减少了变更设计带来的费用。

②实现装配式预制构件的标准化设计。在装配式建筑中，建筑模数的使用有利于促进装配式建筑的标准化。可以将不同建筑构件的构件尺寸、样式上传至云端进行整合，并建立成预制构件的标准化族库，进而促进装配式建筑规范和标准的制定。同时，可以将各个族库中的构件任意组装，增加了装配式结构建筑样式的多样性，同时也减少了建筑设计的成本和时间。

③降低装配式建筑的设计误差。通过BIM技术进行设计装配式建筑构件，可以对构件尺寸、钢筋直径、间距以及保护层厚度进行精细化设计。在三维模型中，可以判断相邻构件之间的连接情况，并可以通过碰撞检测发现构件之间的冲突。避免设计粗糙，而在吊装拼装的过程中出现问题，影响工期并造成经济损失。

5 基于BIM的全生命周期的成本控制

5.1 施工前期阶段的成本控制

施工前期阶段的成本控制主要包括[11]：

①招投标阶段。主要包括商务标、技术标的编制。商务标制作中，传统造价计算中，造价员通过手算进行，费时费力，并且准确性较低。如今采用BIM软件进行造价计算，将手算算法完全融入计算机软件之中，使造价人员从巨大记忆量和计算量中脱离，提高了工作效率。技术标制作中，运用BIM技术进行虚拟施工，将技术含量较高的部分进行模拟作为一种辅助说明，可以增加技术标书的说服力。除此之外，利用BIM进行碰撞检查，对管线方案进行优化也可以增加招标单位对其技术的认可。因此，在投标阶段，不管是商务标还是技术标，运用BIM均可以带来很好的效果。

②签订合同阶段成本控制。合同的签订主要是以工程造价和责任的归属问题展开的。利用BIM软件可以轻松计算出工程造价，考虑在考虑时间的情况下形成成本的产生过程。此外，利用BIM进行碰撞检查可以有效地减少方案中存在的问题，减少了索赔的产生，确保了工程顺利地进行。同时，BIM技术具有信息共享功能，从而促进了工程信息的交互，进而提高了工作效率。

③施工准备阶段控制，包括施工组织设计和成本计划编制。施工组织设计是施工技术与管理结合的产物，利用BIM技术对施工方案进行优化，设计施工平面布置图，以三维立体的形式展现在施工组织设计中。此外，还可以通过BIM对施工方案中的管线进行优化，防止由于现场管线问题影响施工进度。成本计划编制。成本计划是成本控制的指导性文件，可以利用已经完工的类似工程进行对比，因此收集已完成工程的数据显得尤为重要。BIM包含着已完成项目的全部数据，通过BIM进行模拟成本计划，不仅可以保证数据的准确性，還能在较短的时间内完成。endprint

5.2 施工阶段的成本控制

5.2.1 多维度的多算对比

通过BIM实现多维度的计算对比。利用BIM可以实现时间和工序的对照，可以确定不同时间段内工程的成本控制情况。将BIM与工序进行结合，便可以确定某一工序的成本对比。

5.2.2 施工现场优化

在工程进行中，可以根据BIM的自动量算的功能，了解当前工序的工程量，从而合理地分配工程上的人员、机械以及材料。同时当工程发生变更时，通过BIM软件调整WBS任务的划分以及进度，优化工序，避免窝工和抢工的现象。

5.2.3 施工方案优化

在施工阶段，利用BIM进行模拟施工有利于减少施工碰撞，减少返工的可能。利用BIM进行现场安全管理，对危险区域进行标定和围护，有效减少安全事故的产生。同时，利用BIM进行技术交底，可以更加直观深刻地将需要表述的信息传递给现场作业人员，防止了由于操作不当而造成的损失。

5.2.4 施工模拟分析

利用BIM进行模拟分析，按需供料，减少库存的产生，降低成本。并根据BIM的进度数据与成本软件进行结合，实时监测工程成本，防止成本失控。减少工程中的感性判断，一切以工程数据为标准，指导后续施工。将资金尽最大化的发挥其价值，减少浪费。

5.3 竣工结算阶段的成本控制

竣工结算在项目成本控制过程中具有重要作用，也是确定项目总成本的重要环节。传统结算过程依照二维CAD图纸进行，工作量巨大。BIM的引用使得整个情况彻底改善。BIM模型的建立是跟随工程的进展而逐渐补充的，几乎包含有工程的全部信息。利用BIM软件的专业模块进行核算，操作简单，方便快捷。

6 结论与展望

本文主要阐述了BIM技术的基本概念以及将BIM技术融入装配式建筑的必要性，并详细介绍了基于BIM的全生命周期的成本控制。经研究发现，基于BIM进行项目成本控制与传统成本控制相比具有明显优势，具有推广价值。由于国情因素，BIM的发展仍然处于探索阶段。理论体系不完善和工程经验较少是目前的大体状况。本论文仅提出将BIM应用于装配式建筑的思路和方法，而如何将其应用于实际工程建设之中则是接下来需要着重考虑的问题。

参考文献：

[1]王斌.BIM技术在工程项目成本控制中的应用研究[D].青岛理工大学，2015.

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

[3]钱程.基于BIM的工程项目精益成本控制研究[D].西安建筑科技大學，2014.

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

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

[6]常春光，吴飞飞.基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2015（02）：170-174.

[7]葛艳平.基于BIM技术的房地产开发项目成本控制[D].长安大学，2014.

[8]徐雨濛.我国装配式建筑的可持续性发展研究[D].武汉工程大学，2015.

[9]于龙飞，张家春.基于BIM的装配式建筑集成建造系统[J].土木工程与管理学报，2015（04）：73-78，89.

[10]白庶，张艳坤，韩凤，张德海，李微.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济，2015（11）：106-109.

[11]齐宝库，李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术，2014（15）：25-29.

[12]住建部 苏建函科2016-R3-20基于BIM技术的装配式住宅施工成本控制研究.【2016】342.endprint