BIM技术在工程估价教学中的全过程应用探讨

2020-03-30覃亚伟余群舟仲景冰

高等建筑教育 2020年1期

覃亚伟，余群舟，孙峻，仲景冰

(华中科技大学土木工程与力学学院, 湖北武汉 430074)

现阶段我国工程造价管理模式主要是全过程的工程造价管理，定额计价和工程量清单计价并存。工程建设的每个阶段均需进行估价计算，传统的工程造价要求造价员必须熟悉相关概预算定额、取费标准、各种图纸和地区有关取费规定，存在人力耗用多、计算时间长、工作效率低、容易出错且在过程中工程信息的共享与协同困难、缺乏精细化管理等问题[1]。BIM技术[2]能够集成建筑工程项目各相关造价信息数据，能够根据变化进行动态及时更新，从而使得项目各个主体之间协同配合，实现高效率运转。实现全寿命周期工程造价管理，是工程造价领域未来发展的一大趋势[2]。BIM工程技术在国内外建筑行业愈来愈受重视，但是目前人才培养规模不能适应行业发展趋势，解决BIM工程技术人才缺乏问题的根本在于高校的BIM教学改革[3]。

工程估价课程是土木工程和工程管理等工科专业的一门主干专业课，具有工程专业技术性强、实践操作要求高和知识面广等特点，对培养学生的专业素养和能力至关重要[4]。分析现阶段工程估价及其BIM教学的问题所在，在工程估价教学中引入建筑信息模型作为教学工具，通过BIM 造价软件，探讨基于BIM进行投资估算、设计概算、施工图预算的方法和技巧，以及将BIM和工程估价相结合的课程教学方式。

一、现阶段工程估价及BIM教学存在的问题

(一)工程估价及其课程特点

工程估价课程具有综合性强、实践性强等特点[4]。

(1)综合性强：建筑工程估价课程涉及知识面广，课程涉及建筑工程识图、建筑工程构造、建筑工程结构、土木工程施工技术、建筑工程材料、工程经济等内容。

(2)实践性强：工程估价最终成果是完成一套完整的工程造价经济文件，这就要求除掌握编制一般建筑工程估价基本原理、方法和步骤外，还要进行实际工程估价编制操作。

目前工程估价课程教学缺乏连续综合整体训练，学生普遍存在识图能力差、动手能力有待提高、学习效率低等问题。引入基于BIM 造价计算教学改革是解决上述问题的有效方法。

(二)工程估价BIM教学现存问题

BIM技术如今已不断地被推广，这也是因为它是实现建筑工程施工管理信息化和全生命周期管理的重要手段，故BIM技术对于工程领域人员在工程管理以及工程估价管理上起着重要作用，其专业人才的需求量大。与此同时，我国工程估价BIM教学方法还处在摸索阶段，经验不足，缺乏系统科学的教学理论和方法[5]。目前工程估价BIM教学主要存在三个方面的问题。

(1)学生缺乏BIM知识系统学习以及相关计算机专业能力的培养。工程估价课程多开设在高校工程管理专业，该专业并没有相关的专业计算机必修课，仅提供计算机初级课程，导致学生在BIM软件操作方面缺乏一定的计算机基础。相应的，对于BIM的学习缺乏系统性，学生难以实现与工程估价专业技术课程的相互渗透与融合。

(2)教师缺乏BIM的学习和研究动力。许多高校教师对于工程估价课程的开设和教学始终围绕基本理论进行，缺乏对BIM教学的重视，没有BIM教学的动力，也很少深入研究，对于BIM操作很多都是一笔带过。究其原因大多是学院忽视对BIM教学指标的考核与评估。

(3)缺乏相应的BIM资源支持。这包括缺乏BIM软件资源、专业BIM课程资源、工程项目图纸资源、企业实践经验以及相关的技术资源。

二、基于BIM的工程估价课程教学改革

通常工程估价教学一般包括计价理论教学、专题案例教学和综合课程设计实践教学三部分内容。上述教学都需要将BIM与工程估价课程紧密结合，积极调动学生学习的积极性，注重课程实践，加深学生对知识的理解。

(一)工程估价BIM教学改革思路

(1)教学目标改革。随着BIM计价软件的不断完善和工程精细化管理需求，高校工程估价能力培养的重心不再是高效准确计算工程量，而是重点培养学生的工程计价业务能力、组价能力、成本管控能力等。例如：装配式建筑飞速发展，物流、产业链、“互联网+”等理念深入建筑业，与之相适应的课程教学目标应体现现代工业工程全寿命周期快速准确估价能力、ERP和分布式建造环境下精细化成本管控能力要求[6]。

(2)将BIM教学融入工程估价课程教学全程中。将BIM融入到工程估价课程理论学习、案例学习、课程设计实践，以及实习学习、实训基地培训中，使学生对BIM在工程估价中的应用有更多感性认识。同时，在工程估价课程之外单独开设一门与BIM相关的基础教学课程。

(3)学校相关部门需要重视对教师BIM技术教学相关指标的评估，将工程估价课程的评估与BIM教学挂钩，制定全新的工程估价BIM课程教学指标评估体系，提升教师对BIM教学的重视程度。

(4)投入更多的资源支持，包括购买BIM软件、与企业建立合作关系等。除了平常的课堂学习外，可提供多样化的教学模式，增加更多的BIM实践课程，这也包括系统的课程设计实践，增设相关专家讲座提升学生对专业学习的认知，鼓励学生多参加工程估价BIM设计相关比赛，以此激发学生学习热情。

(二)基于BIM的估价理论课程教学改革

专业课程普遍面临课堂学时减少、要求提高的困境，因此，课程教师必须改革授课内容与方式。

1.系统梳理相关知识点，注重估价课程群建设

以系统的观点来推进工程估价课程改革。在工程制图、建筑工程构造、土木工程施工技术等先修课程教学中，引入BIM技术与工程实践教学，并设置相应的考核环节，增加学生对工程结构构造和施工工艺的认识，彻底解决学生识图能力与BIM建模能力差的问题[7]。

工程管理专业往往同时开设工程造价管理课程，这时要系统梳理相关知识点，避免知识的重复。建议将工程造价的构成、工程量清单的概念及组成等内容调整到工程造价管理课程教学中。土木工程专业对增加全过程工程造价控制方法等内容。

2.充分利用线上线下互联网教学资源，注重教学方式的革新

作为课堂教学的延伸，与大型BIM软件企业合作，构建工程估价课程网络教学平台，将教学课件、课前导读资料、思考题、BIM教学操作视频、教学版软件等资源上传到平台，方便学生充分利用课余时间完成在线学习和实践。充分利用好MOOC(慕课)、专业学习论坛等在线学习资源，探索采用翻转课堂、体验式学习、游戏化学习、问题式学习等先进教学方式，鼓励学生进行研究探索性学习。此外，有计划地指导学生阅读最新工程造价专业期刊文献和大型工程调研报告，撰写相关论文和专题报告，掌握领域前沿动态，培养学生兴趣和独立分析解决问题的能力。最后，借助现代通信平台(QQ等)与学生实时互动，展开深度交流，解决学生学习中的困惑。

(三)基于BIM的课程案例教学改革

1.案例项目的选择

案例教学是一个循序渐进的过程，应该在理论知识体系教学完成后进行，同时，从典型的小案例着手，然后再到综合的大案例教学。工程估价这门课程主要面向工程管理专业的学生，学生需要学习的科目杂多，广而不精，一开始接手非常大的综合案例，会让学生无法掌握具体细节过程。因此，一开始选择较为简单的案例项目或单一分项工程项目进行详细案例讲解，然后将各分项工程整合形成综合大工程，在BIM软件中形成完整的造价体系，使学生充分掌握应用BIM软件进行工程造价综合分析应用的方法。例如:先提出简单的房屋结构案例，完成对砌体、围护结构、装饰工程等系统的估价计算，然后引导学生进行多层和高层大楼的项目案例练习。

2.案例教学的方法

案例教学不同于课程理论教学，其综合性强，实践性强，同时涉及不同方面的专业知识，如果沿袭传统课堂教学模式，无法发挥案例教学的作用。为此，可首先按照案例项目的特点对课堂内容进行分类归纳讲解，如算量方法类项目，可集中一个典型案例进行讲解，不同类别的项目进行分类讲解，对比分析，加深理解，帮助学生掌握估价过程规律。同时，结合教师课堂讲解的内容，有必要在课堂上发挥学生的积极性，让学生参与案例教学课堂讨论，让学生发现问题并解决问题。最后，理论巩固需要课后练习作支撑，对于案例课程的课后练习至关重要，一个综合的课后大作业练习可以让学生体验到真实案例项目估价的整个过程，包括做招投标报价表、编制BIM工程量清单等，同时为了防止抄袭，充分发挥学生主观能动性，也可分组布置不同类型的作业。

(四)基于BIM的综合课程设计实践教学改革

将BIM与工程估价相结合，在案例教学的基础上进行工程估价BIM综合课程设计实践教学是稳固学生理论知识，提升实践能力的重要教学内容[8]。该教学部分内容由教师统筹安排学生利用课程设计同时间进行综合实践训练。为了调动学生的积极性，把握估价过程细节，课程设计采用分工协作的方式，具体各阶段完成内容如表1所示。

表1 工程估价BIM课程设计实践教学方案

三、基于BIM的工程估价课程应用要点

(一)常见BIM 造价软件

BIM造价软件能够基于BIM模型实现工程量统计、工程造价计算分析、与工程实际进度同步更新造价管控信息数据等功能。目前，国内应用较多的BIM造价软件主要有广联达、鲁班、清华斯维尔等，而国外最为常用的造价软件有Innovaya 和 Solibri，因为市场行情的不尽相同，国外广泛应用的软件在我国的应用相对较少[2]。国内常用的造价软件占据了国内较大市场份额，同时在使用功能上也有着较多相似之处。例如：都能够在AutoCAD 平台的基础之上自动识别建筑、结构等相关数据信息，从而方便快捷地实现3D建筑模型的构建；在几款软件中都设置有一定的运算规则，主要用于分析不同构件的空间位置关系，从而便捷精确地输出计算工程量；由软件计算得出的工程量数据也可以输入到相应的造价软件之中，从而得出工程项目造价。

基于BIM 技术实现全过程造价管理已成为发展趋势，广联达、清华斯维尔和鲁班等BIM造价软件正在工程界得到广泛推广，基于BIM 模型进行工程量统计和造价分析已经成为工程造价管理人员必须掌握的基本知识与技能。为此，工程估价课程需要改革，需要引入基于BIM的工程造价运算。

目前国内主流造价软件均支持在全过程工程造价各阶段进行相应的BIM造价管理应用，图1是其典型应用内容[10]。

(二)基于BIM的投资估算

在项目投资决策阶段，无法获得建设项目的详细造价信息，只能对项目的可行性做出初步判断，而影响决策的一个较大的不确定因素即为不可预见费，倘若能够对项目的不可预见费有精确估价，那么项目的决策无疑将会更加合理、科学。BIM技术可以降低不可预见费对工程造价的影响，提高投资估算的精度。

教学过程中选择典型工程案例，将工程方案转换成参数化BIM模型，并通过BIM软件接口与工程技术经济方案评价模块结合，以期达到通过方案具体参数的调整和BIM模型的实时更新，迅速获得新方案的技术经济评价指标，从而更好地进行方案选择和优化，提升学生整体分析问题的能力。例如：某大型商业建筑投资估算时，可以对裙楼和主体建筑分别建模，运用造价软件算量、计算造价，利用当地各种造价指标评估估算精度；此外作为提高篇，还可以结合典型商业建筑每年经营资料，讨论工程方案的主要参数变化(如主楼和裙楼的建筑面积、装修档次、机电设备选型、建筑层高等)，实时更新BIM模型，快速进行投资估算，计算工程经济评价指标(投资回收期、内部收益率等)，最后利用价值工程和决策树进一步优化方案，从而综合提升学生对于复杂工程方案进行决策的能力。

此外，还可将BIM模型导入专业性能分析平台进行引导教学，使得学生对于各个方案的技术合理性，如采光、通风、应急安全疏散性能、照明等进行综合评估，实现多方案优选教学。

(三)基于BIM的设计概算

设计阶段是工程造价管理控制的关键环节。研究表明，尽管设计阶段所产生的费用仅仅占项目总投资的3%～5%，但是该阶段对项目成本所造成的影响高达70%以上，因此，BIM在设计阶段的应用尤为重要。

目前国内在设计阶段的造价管理主要通过推行限额设计来进行。在BIM技术的支持下，我们能够快速、准确地进行限额设计。教学时，一方面可以培训学生通过BIM数据库，参考与拟建项目类似的已建工程造价指标，获得相关造价信息，从而得出较为准确的估算价格；另一方面，通过精选典型教学案例，指导学生基于BIM技术进行项目设计，从而计算综合考虑项目全生命周期各个阶段的造价成本。此外，由于BIM技术的碰撞检测功能，在设计阶段指导学生及早发现工程在结构及功能等方面潜在的不合理部分，更加深刻地认识“减少变更”的重要实践意义。作为能力提升高级要求，可以尝试指导学生以“工程造价大数据”为核心、以“云计算”为手段，进行“互联网+”背景下工程设计概算的检索对比、敏感性、统计应用、工程筹划等综合分析探索性学习。

(四)基于BIM的施工图预算

BIM对施工阶段的造价管理有着重大意义，建设项目各参与方通过BIM技术能够实现对成本的动态控制。准备典型工程案例资料(包括全体施工图纸、施工合同、施工组织设计等)，指导学生利用BIM模型结合进度、成本，最终实现5D-BIM模型的动态管理，如图2所示[11]。指导学生站在业主(甲方)角度，通过5D-BIM模型对各资源进行合理配置，并且实时掌握工程的实际进度，合理支付相应的工程进度款；站在施工单位(乙方)角度，通过5D-BIM模型及时掌握项目进度与成本，提高项目管理效率。

(五)竣工结算与决算

在竣工验收阶段，BIM模型内容经过前面各阶段的修改与完善，其包含的信息量己足够丰富，可有效避免建设方与施工方之间的争议。教学时，可以整理一些工程变更和索赔资料，指导学生修改和完善相关BIM模型，并重新进行估价。在竣工结算与决算教学阶段，重点教会学生利用BIM中掌握的各项数据进行多维度统计、分析和对比。作为提高篇，可以结合保险公估人专业要求，整理典型工程出险后的案例资料，指导学生进行保险标的物的估价与赔款理算。