基于BIM的建设项目投资与进度控制集成研究

张勇昌 耿潘潘

摘要：由于工程项目信息不对称，工程投资和实际进度往往与计划相背离。为了克服传统信息交流方式的弊端，引入了建筑信息模型（BIM）。在探讨建设投资与进度控制集成模型研究现状的基础上，提出了基于BIM的建设投资与进度控制集成方法，构建了以WBS为基础的基于BIM的建设项目投资与进度控制集成模型。

关键词：BIM；项目管理；进度控制

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）03-0232-02

1 概述

建设成本问题涉及低碳、环保、绿色建筑、自然生态、社会责任和福利[1]。由于一些自然资源是不可再生的，建设的价值不仅仅是从财务角度最大限度地提高其利润，更为重要的目标是追求所用建筑面积内的最低自然资源消耗[2]。由于建筑活动消耗大量的钢材、木材、水泥等资源，最终会造成对自然的过度开发。对企业而言，只有在掌握成本和浪费的情况下，才能取得竞争优势。然而，一些成本和建设标准基本上是无法减少或降低，控制成本和减少浪费并不简单地意味着盲目的压缩任何类型的成本；至少，它不应以牺牲结构的安全性和弱化社会责任为代价。

本文结合工程实践及国内外的相关研究成果，分析了建设项目投资和进度控制的一体化模式的现状，提出了基于BIM的建设投资和进度控制相结合的方法，构建了以WBS为基础，整合模型的建设投资和进度控制的基础BIM。

2 投资与进度控制模型研究分析

在工程项目建设中，项目日常管理的关键是质量控制、投资控制和进度控制。在质量管理标准化和日益制度化的今天，项目成功的关键是合理的投资控制和进度控制。然而，传统的项目管理方法是分别将项目投资控制和进度控制分开进行管理。然而，由于信息沟通或其他方面的原因，项目经理不能及时全面地掌握工程项目信息，导致项目投资目标和进度目标脱节。通常情况下，进展率是正常的，但投资超过了限额。因此，不能实现工程建设项目的总体目标。

实践证明，施工中的常规技术可以产生实际成本超支的风险概率[3]。一种可能的解释是，由于大量的建筑设计活动仍以文件编制为基础，工程师很难适应因变更订单、返工、不可预见的条件和进度延误而发生的费用超支情况[4]。如果与图纸上的信息上下文相关的设计错误不能完全识别，则可能导致施工延误和不可预见的费用。在新技术有限的情况下，传统的文档的补充，信息量巨大（特别是大型建设项目）使工程师疲于应对数据验证和修正的繁琐工作，最终造成工期延误，成本超支。多数项目进入项目实施阶段后，虽然采用了多种控制方法，但投资和进度的实际值经常偏离计划值。本文认为项目失控的主要原因是项目信息不对称。

近年来，建筑信息模型作为一种新的概念或新的生产工具得到了业界的广泛关注。随着BIM的应用，越来越多的项目管理软件利用建筑信息模型的数据，将相应的工程项目管理的相关数据，形成不间断的信息流，在建设过程中始终为整个建设项目提供信息，支持项目信息的持续应用和实时应用。在建筑信息模型中，所有的信息是高质量、可靠、集成和全面协调的，可以大大提高整个工程的质量和效率，进而形成建设项目全集成的全寿命周期管理，以降低风险。

所谓投资和进度控制的集成是通过一系列的信息技术方法和手段，建立投资和进度控制模型，使建设项目投资和进度数据能够实现有效集成，使项目投资信息和进度信息能快速同步，实现投资和项目进展的动态控制。

3 建筑信息模型

事實上，BIM的思想由来已久。三十年前，被称为“BIM之父”的查克·伊士曼提出未来将出现一个计算机智能仿真系统，他将该系统命名为“建筑描述系统”[5]。

建筑信息建模（BIM）技术是一个很有发展潜力的优秀技术。运用BIM可以优化建筑设计解决成本和浪费的问题，通过建设资产管理，尽量减少不必要的浪费。BIM作为一个多维建模和信息集成技术，允许所有参与建设项目的各方（例如，政府部门、业主、设计师、施工经理、主管、业务经理、项目用户等）在整个项目生命周期中，运用建筑信息模型操作和管理信息。传统建设施工过程中，施工人员在很大程度上只能依赖于二维符号、文本和图纸来进行项目的建设、运行和维护，因此，BIM从根本上改变了传统的工作方式。BIM还可以实现在建设项目生命周期中设定的目标，如提高生产率和质量以及减少错误和风险。BIM是一种成熟的成本管理和监控平台，它不仅提供了建筑信息模型，而且还将模型封装在建筑管理行为中。

目前BIM技术与设计方和施工人员的钉子和锤子相似，已经不再是研究阶段，而是商业应用工具，BIM是设计和施工过程中必不可少的一种工具。但从CAD转向BIM的过程，与从图纸上转向CAD的过程是不一样的。因为这种转变需要建设模式的转变。这种模式不仅是从蓝图到建筑模式的转变，还包括项目参与竞争格局向协调模式的转变。BIM信息在三维对象管理和数量估算等设计阶段得到了积极的应用。在施工阶段，它们更多地用于与施工进度相关的4D和ND-CAD功能。与设计阶段不同的是，BIM在施工阶段的信息在现实意义上主要用于三维物体的信息传递。BIM为每一个专业的工程项目提供了坚实的基础，创造了建筑投资与进度控制的集成，甚至提供了一个全生命周期的集成管理环境。

4 基于BIM的建设投资与进度控制集成

根据BIM概念，建筑信息模型的组成部分是数字化的，可以描述和表现现实世界的建筑单元。因此，基于BIM的三维模型与显示效果的三维模型有本质区别，普通模型只有建筑几何数据，而建筑信息模型也有大量工程数据。施工信息模型中不仅有几何属性、长度、宽度、较高，而且还有非几何信息、墙体类型、材料成分、厂家、采购、价格等。这种参数化建模技术让BIM的数据能直接运用于3D面向对象模型来制作三维模型。基于BIM技术灵活的动态属性值，以及对工程量清单、时间进度、建设成本的计算，来为各种专业分析提供一个共享的数据基础平台。

在研究分析建设成本和工程进度关系和内在要求数据的基础上，首先创建基于BIM技术的面向对象的三维模型，然后使用属性的方法研究工程项目实体数据和BIM模型数据之间的内在联系，使用日常数据查询理论提出进一步投资和项目进展之间的连接关系，建立项目成本数据集、项目进展数据集和BIM模型相关的数据集。最后，构建基于BIM的投资控制和进度控制集成模型，如图1所示。

基于BIM的建设投资与进度控制集成过程主要由三部分构成。首先，利用面向对象软件开发方法建立参数化施工信息模型。该参数化信息模型动态地捕获和执行关系数据库和行为模型的基本构造信息。

其次，完成基于BIM的项目成本核算，采用结构化查询语言SQL计数，利用应用程序接口建立BIM软件与成本预算软件之间的联系，进行成本与空间数据的连接。一旦项目成本或者项目进度发生改变，BIM可以直观地显示变化结果，实现成本和投资的动态控制。

最后，连接上述两个过程，实现基于BIM的建设项目投资与进度控制的集成。在工程量生成过程中，工程量清单的各个项目都是从构件属性中提取出来的。通过工程构建的使用数量把项目进展联系起来。每次使用SQL查询命令都会涉及具体的工程构件。查询过程又是工程构件与工程量清单的连接和集成过程。依据参数化模型技术，在BIM中定义了基于WBS的工程构件过程的时间因素。然后，用3D进行进度刻画，形成施工进度计划，实现项目投资与进度的结合。

5 结论

本文结合项目实践和国内外相关研究成果，运用管理集成的思想，分析了项目投资与进度控制集成模型的研究现状。本文使用BIM工具，具有多維化、智能化的特点，研究了项目投资和进度控制集成化的原理，提出了基于BIM的综合投资方法和进度控制，构建了以WBS为基础，基于BIM的建设投资和进度控制集成模型。

参考文献：

[1] 龙辉元.BIM 技术应用于结构设计的探讨与案例[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（4）：89-93.

[2] Kiviniemi A，Tarandi V，Karlsh J，et al.Review of the Development and Implementation of IFC Compatible BIM[R]Europe： Erabuild，2008.

[3] 张建平，余芳强，李丁.面向建筑全生命周期的集成BIM建模技术研究[J].土木建筑工程信息技术，2012，4（1）：6-13.

[4] 秦领，刘西拉.建筑物理模型与结构分析模型的数据映射研究[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（2）：28-36.

[5] 李犁.基于BIM技术建筑协同平台的初步研究[D].上海：上海交通大学，2012：63-72.