BIM与工程造价的融合应用

段 瑾，陆 华，华志宇

(1.云南建投安装股份有限公司，云南 昆明 650000；2.昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650231)

0 引 言

BIM是目前建筑行业最为牛气的词语，从大家对其抵触逐步发展到认真接受，由沿海向内地逐步推广，到招投标不提BIM，标都可以不要招了，风头早就超过了风及一时的“蒜你狠”。不管如何，BIM确确实实对设计、施工、工程造价、用户使用具有实实际际的作用。随着目前大数据、云计算的飞速发展，BIM必将融入每一个建筑当中，不管你是民用还是工业，不管你是桥梁还是管道，不管你是建筑承包商还是开发业主。

1 BIM的概念和在国内的由来

按360百科的解释：BIM的英文全称是Building Information Modeling，国内较为一致的中文翻译为：建筑信息模型。按美国BIM标准(NBIMS)的定义，由三部分组成：

(1)BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；

(2)BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该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的过程；

(3)在项目的不同阶段，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。

按照国内建筑业的定义：BIM是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，供业主、设计单位、施工单位、项目管理单位、监理单位使用。工程设计及施工过程需要的详细、准确的信息模型可以通过大数据当中的三维数字化技术进行模拟，使设计与施工实现一致化、一体化，各专业协同工作，从而降低工程生产成本，保障工程按期按质按量完成。

对建筑单位而言，BIM是数字技术在施工过程中的直接应用，以解决设计在软件中的描述问题，如梁柱楼板的布筋问题，又如管道口径、材质、焊接问题，使工程技术人员能够对施工图信息作出应对；对业主而言，是数字技术的总结应用，并为建筑功能、设备功能、人员协同各种提供坚实的基础。

BIM技术最早是使用计算机三维技术应用于解决管道和主体结构碰撞问题：因为结构设计把主体框架的柱和梁都设想为一根线，管道设计师也把管道想成一根线来布置，到了施工单位肯定就打了架。如果是单层厂房及其管道，相对简单，但如果是复杂的化工多层厂房及工艺项目，那就非常困难了。例如：云南磷肥基地磷炉车间项目，厂房长度280 m，宽度90 m，共计12个层面，各类工艺管线30余Km，至今无人精确知晓使用了多少管道、阀门。

后期建筑承包商为提高中标率，使业主能直观、快速了解项目情况，使用经过三维渲染效果的BIM模型，给业主更为直观的宣传介绍，以真实感和视觉冲击获得好评。

在2007年以前，国内最成功最经典的利用三维技术建造实施的案例，系广州小蛮腰，即广州新电视塔，昵称小蛮腰或水蛇腰(粤)。小蛮腰由荷兰IBA事务所设计师马克·海默尔和芭芭拉·库伊特夫妇设计，于2005年11月奠基动工修建，于2009年9月建成完工。其外框筒由24根钢柱和46个钢制椭圆环梁交叉构成，形成镂空、开放、协调的独特艺术美体，在三维空间中扭转变换，系目前世界上建筑物径高比腰身最细、空间结构形状最具动感的建筑，由10 000多个空间倾斜角度不一、且大小规格完全不相同的钢结构构件构成，因其难度，由当时国内最强的上海建工集团总公司与广州市建筑集团有限公司联合施工，制作了时长3 000 min的FLASH动画，全方位的描述了每一个钢构件、每一段通风管道、每一台公用设备的立体几何尺寸，以及其制作偏差、进场时间、安装时间、转运通道、吊装设备等等内容。最终成为国内21世纪挺拔高耸的建筑经典作品，见图1。

随着北京鸟巢、上海大厦、首都T3航站楼、上海虹桥枢纽等超级建筑工程的建成，赋予了国内BIM更多的内涵，时至今日，BIM的内涵，尤其是应用于超高层建筑、大型公用建筑已经日趋完善；随着工业技术的发展，亦已扩展到大型冶金项目，如宝钢湛江基地的无人操作原料库，利用BIM、三维可视化、机器人技术，真正意义上实现了无人操作。

2 BIM在建筑业的主要用途

目前，BIM信息系统涵盖了由项目立项初期的投资决策，到设计、施工、验收，直至运行、维修等全生命过程，就像一台黑匣子，记录了飞机飞行期间的全部信息。

(1)基础BIM是经过渲染的三维建筑信息模型，通过三维绘图以立体空间视觉给人以直观的感觉，解决了施工企业技术人员先要克服二维施工图的技术问题，使一个低学历的农民工也可以根据模型把复杂的管道像模像样的完成。

(2)目前，5D BIM已经由3D基础的三维建筑信息模型，加入了时效性质，成为4D BIM，现加入了WBS(工作分解结构)，发展成为5D BIM。3D BIM仅仅对三维进行了考虑，如小到一个阀门，在信息系统当中，有这个阀门的全部信息，包括但不限于阀门的规格、型号、螺栓垫片规格数量、流量、工作压力等等信息；4D BIM则加入了时间要素，又加入了阀门采购当时价款、数量、采购时间、安装时间等内容；当WBS要素的加入，成为5D BIM，对工作进行了细致的分解，定义了里程碑事件，清晰地表示各项目工作之间的相互联系，展现了项目全貌，即又加入了阀门价款变化信息、人工价格变化信息、阀门检验质量、安装人员信息等，而业主又加入了阀门的使用时间、使用情况、负责人员、维修信息等等。

(3)BIM目前由施工单位单一进行三维建模的工作，前移至设计单位，由设计单位将可研报告的信息注入5D BIM当中。如项目当地的项目原材料价格、人工价格、电力水利设施、环保要求等，便于业主单位进行投资决策。当然，因为信息当中包含了建筑材料价格、当地人工价格，施工单位也可以利用这些信息，进行投标活动。

(4)5D BIM使用大数据、云计算和CAD精确制图，故此可以利用计算机迅速、准确的进行工程量自动生成，此时大幅的降低了工程造价的工作量，并提高了工程项目算量的精度。当然，工程算量的精确度取决于设计精度与细度。

(5)通过BIM信息模型的建立，在BIM上附加自动化算量功能，可及时的将设计方案的真实成本及动态成本反馈给设计师，使之在设计前期阶段、施工阶段对成本进行控制。

(6)通过5D BIM，可检查管线与梁柱的碰撞，减少机电项目的返工量。

(7)基于5D BIM，按照实际施工经验，项目部进行模拟施工，可确定各部位施工节点时间，合理设置安全施工通道，设备运输通道，合理布置各类施工机具，进行成品、半成品的保护等工作，便于业主编制一级、二级网络节点计划，同时，施工单位也可精准确定三级施工网络节点计划。

3 BIM对工程造价的影响

工程造价是建筑施工行业中不可或缺的一部分，在建筑、市政、交通、冶金、铁路、电力、水利、道路、园林、矿山等行业都有应用环节，无非分为甲方乙方单位而已。

事实上，BIM肯定对工程造价具有极大的影响，尤其是对施工企业和设计企业影响巨大。

3.1 BIM是建筑技术

一个建筑公司的技术底蕴成就了一个公司，而不是BIM成就了这个建筑公司的技术声誉。BIM首先是一个具有系统性质的工具，它不会影响造价的本质，即工程量的计算、签证办理和成本计算。BIM不会教你配管、布筋、安装设备、计算起重量、计算流量，正如同再高明的结构设计师也不敢直接把PKPM软件自动生成的布筋图直接给施工单位。

一个单位的工程造价人员及技术人员掌握BIM技术的好坏，在当前市场竞争当中具有重要的权重，无论是施工单位还是设计单位。

3.2 工程造价环节前移

设计单位一般是掌握项目信息最领先、最全面的单位，同时也是掌握技术最先进的单位，一个项目的实施基本上是由设计单位牵头进行，从项目可研→技术经济→概算→投资决策→项目立项→初步设计(模型建立)→施工图设计→预算→招标→施工→验收、结算→运营维护，直至项目终结。

目前的发展趋势较为明显，设计企业向总承包企业延伸，EPC类业务成为主导，市场分工越来越细化，基于大数据因素，施工单位变成纯粹的劳务分包，工程造价单位前移至设计单位，项目技术管理人员由设计单位提供，施工单位提供安全员和材料员。当然，施工企业也有可能成为主导，但是目前国内大多的施工企业仍以施工技术为主，而设计技术实力不足。

但目前设计单位的造价人员有很大缺陷，最关键的是造价师的技术水平基本上都是闭门造车，没有太多的实际施工经验，他们的经验基本基于设计院的不太切合实际的数据，导致工程造价偏颇过多，在他们的脑袋里是造价数字，而不是造价经济，所以目前国内较多的以设计院进行的EPC项目大多不是很成功。

3.3 BIM可快速、精准进行工程算量，有效进行造价编制

5D BIM通过大数据、云计算的基础可创建相关联的数据库，可以准确快速计算甚至自动生成工程量，提升施工造价编制的精度与效率，同时为项目施工管理所需的经验数据信息和真实数据信息提供支撑，提升施工安全经济管理效率。

因5D BIM各条施工路线管理所需的数据信息真实可靠，故此在各施工环节制定精确的人员、机具、材料计划，有了有效、强大的支撑，减少了资源在物流、仓储、利用等环节的浪费，减少了人员窝工可能，真正实现工程造价对实际施工的相关指导。

BIM可以实现不同时间工程基础造价信息的快速反馈，通过概算计划与实际施工的材料消耗量、材料损耗率、子项单价、分项合价等全数据的多算对比，可以有效了解该项目实际实施的盈亏状态，损耗率有无超标，分包单价有无超标失控等等问题，实现项目成本风险的有效管控、优化管理。

建立5D BIM数据模型，可大幅减少了造价员询价调价的基本工作量。通过数据库设备供货商或者制造厂、分包商分别负责的内容价款与及时调整，总包单位则可通过BIM自动生成工程量及造价编制。

3.4 成本核算的精确进行

BIM技术在实际成本与计划成本核算中非常便捷，并且准确。利用5D关系数据库，可以比对与实际成本相关的时间、空间、工序、人员、机具、质量的数据关系，进行实际成本数据高效比对与处理分析。

每个项目现场情况都会较为复杂，尤其是材料、人工方面。先干未付、合同未定就干、材料不清、人员多用等现象非常多见。运用BIM技术可以把所有施工信息记录在案，使成本核算可以非常精确的进行。

3.5 压缩施工企业的利润空间

在5D BIM系统模型提供给业主后，所有的工程量、工作量、经济数据将一目了然，包括建筑承包商的经济效益。这当中，比较模糊的是设备制造商的各类数据，一般难于在5D BIM系统模型中体现。

在招投标时，因系统模型包括了各种设备、材料、人工、机械、辅助材料、水电费用、税收等齐全信息，业主单位或总承包单位可以相对简单的设计、采购与施工管理，这样，施工单位变成了单纯的劳务输出。

高精准的设计，使以往施工当中的延长米、施工损耗等概念丧失，进一步的压缩了施工企业的利润空间。

4 BIM的正确用途及融入对策

基于5D BIM的强大功能，目前想要规避BIM对施工企业或总承包企业的冲击是不可能的，利用信息不对称赚钱的时代已经过去，想要从设备采购赚取差价几无可能。既然如此，就依靠自有的专有技术，利用专有技术实现利润，同时认真的完善5D BIM模型，让业主、设计单位、施工单位、设备厂家的实际成本数据及时准确的进入5D BIM模型，实现数据共享。

4.1 全力推进EPC、BOT项目

真真实实的推进EPC、BOT项目是建筑承包商或者问题解决供货商的出路之一。在5D BIM实施以后，除了专有技术、专利技术，其他都是透明的，法律是支持技术保密的，而且专利法会给于专利进行法律保护，所以，运用自有专有技术进行EPC项目的市场竞争，是合法获利手段之一。

当然，在实施EPC项目过程当中，依然需要全方位的技术支持，尤其是企业自有技术的支持，利用5D BIM，把实际成本数据及时进入数据库，并与企业自有定额消耗量进行人工日、材料消耗量、周转料消耗、辅助材料、机械台班等实际比对。

4.2 正确运用BIM技术，提高工程造价分析能力

目前大多数企业工程造价分析的方法是使用对算对比进行操作，在比对过程发现问题、分析问题、解决问题，并依据企业专有技术降低工程成本。但在实际实施过程当中，因需要人工比对的信息量极大，故一般很难从单纯的角度发现问题。5D BIM的全方位信息收集可以将不同阶段、不同工序、不同专业、不同角度进行分析、比对、判断，包括投标报价、物资采购、设备订货、施工、人员使用、材料消耗、资金回收等方面进行信息比对，从而发现问题的结症所在，从而提高工程造价的分析能力。

4.3 让BIM技术参与EPC项目造价全过程管理，获得最佳性价比

在项目建议阶段，由项目设计师向造价师提供BIM模型和粗略的工程量数量，通过技术经济分析手段，精明的造价师可计算出相对准确的估算价格，为业主提供投资回报方面的决策基础。

在项目可研阶段，可将项目设计参数与产量、市场价格与生产成本价格、专有技术与工程量结合起来，查询指标数据库，就可以计算出精准的概算价格与投资回报率，为EPC项目谈判做经济准备。通过BIM模型可进行多种设计方案论证，造价师针对不同设计方案测算经济指标与投资回报率等财务指标，从而指导设计价值工程和限额设计。

在施工图设计阶段需要建立更加准确详尽的原始BIM模型，为编制准确的施工图预算提供准确的基础工程量，如梁柱的准确几何尺寸和使用材质、工艺管道的口径与长度、阀门的类型与技术参数；造价人员根据详细的施工图进行准确的工程量清单编制，用于专业分包单位的招投标使用。

在施工阶段，由施工技术人员、设备采购人员、监理人员等填充BIM模型不同工作的各种信息，如模板安装内容及质量检查、梁柱的施工质量情况、隐蔽工程的质量状态，当然，亦必须使用BIM模型记录不同阶段的变更内容、时间、缘由等信息，为计算、审批变更工程量提供基础信息，项目部亦按施工进度时间提取工程量，为向业主申报进度款、专业分包的月结支付提供工程量数据支撑。

到结算阶段的时候，BIM模型已经与实际完成工程实体一模一样，为结算提供准确的结算工程量，避免长久难以结算验收。

4.4 建立企业专有的特色BIM数据库、造价指标库

企业专有BIM数据库的充实，有利于施工总承包企业项目技术与经济数据积累，及企业开拓市场信心的加强。基于施工总承包企业利用造价人员、技术人员、采购人员根据相关标准、经验及市场调查资料建立的项目信息模型，快速生成业主、施工企业管理需要的进度报表(周、月)、月结算清单、项目结算单、资金计划，避免施工单位与业主每月均需花费大量时间核实施工进度情况。

施工总承包企业的BIM数据模型库与造价指标库应当成为一个动态的、全面的大数据模型库，其各类数据具有一定的时效性。

施工企业自己的专有BIM数据模型库，可以为企业在同类型工程的投标、实施过程中提供对比参考指标，在编制项目的投标文件时更加便捷、精准地进行报价；在设计施工项目实施过程中，施工企业必须对BIM模型录入具有时效性的各类信息，按特定时间、特定工序、特定区域编制相关的工程造价，做到精细化、时效化管理。

4.5 培养全面的施工技术管理人才

减员增效是应对BIM对施工企业负面影响的措施之一。既然BIM方便、快捷的进行造价、资料、施工管理等工作，那么，削减冗员就成为了施工企业当务之急。

培养全面的施工技术管理人才应当迅速提上日程，一个优秀的项目经理，也应当是一个BIM操作员，合格的施工员既是技术员，也是一个精明的预算员，在施工过程积累BIM的基本数据。

5 结 语

基于当今大数据、云计算一统天下之时，应当让BIM技术贯穿融合在每个项目的全生命周期内，而不是去抵触。总承包企业不能再依靠传统的材料采购、劳务分包进行生存，应当全面研发自有专有技术去实施例如EPC项目获得经济效益。