基于BIM的工程量清单编制系统构建

高东东 尹宗胜 龚 啸

(深圳高速工程顾问有限公司，深圳 518000)

引言

建筑业作为我国国民经济的支柱型产业，相较于其他行业，建筑业的管理效率相当低下，尤其是在工程造价管理方面。而工程量清单编制作为工程造价管理的基础性工作，目前无论是采用手工还是软件辅助进行编制，都会存在耗时、精确度不高、易漏项等问题。随着建筑信息模型技术的快速发展及应用，BIM的出现为工程量清单编制提供了新的思路和解决途径[1-2]。建筑信息模型(Building Information Modeling， BIM)作为一个建设项目物理和功能特性的数字化表达，是一个共享知识资源，项目各利益相关方在不同阶段可通过插入、提取、更新和修改BIM模型信息，以支持和反映各自职责范围内的协同作业[3]。

在传统模式下，预算人员依据二维图纸计算工程量并完成清单编制，该过程将花费预算人员大量的时间和精力，根据相关研究表明，工程量计算在整个工程造价工作中大约占50%～80%的时间[4]，而且由于人为误差往往造成工程量计算不精确等问题。随着建筑信息化的快速发展，虽然主流设计建模软件(如Revit)能够自动计算生成工程量明细表，但明细表是以模型构件作为独立单元分项列出的，项目过细且杂乱无序[5]，并没有对同一种类型的模型构件进行合并汇总，与我国清单计价规范要求的工程量清单表不符，不利于后续套取定额进行工程计价工作[6]。因此国内软件厂商通过应用程序接口API将BIM模型导入到算量软件中[7]，并为模型构件匹配挂接清单定额，计算符合清单定额计算规范的工程量，最后导出工程量清单表，该方式虽能够基于BIM模型输出符合我国清单规范要求的工程量清单，但是模型在不同软件之间导入导出的过程中，往往造成模型信息的丢失，需要花费预算人员大量的时间进行二次建模，另外模型构件与清单子目的匹配同样需要花费预算人员大量的时间和精力[8]。

因此本研究以主流设计建模软件Revit为平台构建基于BIM的工程量清单编制系统，系统通过提取模型构件的属性信息，实现模型构件与清单子目的自动匹配关联，同时根据我国清单工程量的计算规范，直接在Revit平台上完成工程量自动计算[9-10]，最终输出符合我国清单规范要求的工程量清单，避免模型在不同软件之间导入导出造成模型信息丢失风险，提高工程量计算的效率和精确性，推动工程造价管理信息化及自动化建设。

1 系统功能需求分析

功能需求是系统研发的源动力，针对目前国内软件厂商通过应用程序接口API将BIM模型导入到算量软件中实现工程量清单的编制，该过程往往造成模型信息丢失，需要预算人员进行模型检查及二次建模处理，需要花费预算人员大量的时间和精力。因此基于BIM的工程量清单编制系统在主流设计建模软件Revit平台上进行研发实施，该系统应包括如下功能：

(1)模型构件与清单子目匹配关联。通过手动或自动建立模型构件与清单子目的匹配关联，为生成符合我国清单规范要求的工程量清单提供基础数据支持。

(2)自动获取项目特征描述。模型构件丰富的参数属性信息为自动获取项目特征描述提供了数据基础，根据获取的项目特征描述不同，自动生成三位清单细化分类码，与清单库中提供的九位编码共同构成项目编码，形成不同的清单项，同时与项目特征描述相匹配的模型构件自动建立关联。

(3)工程量自动计算且数据可追溯查询。通过提取清单项关联模型构件的参数属性信息，根据计算公式计算获取符合工程量计算规范要求的清单工程量，由于清单项与模型构件已建立关联关系，因此基于BIM可视化可追溯查询清单数据，避免清单编制过程中的漏项问题。

2 工程量清单编制系统构建

系统方案框架如图1所示，系统方案以Visual Studio为集成开发环境，构建了基于Revit的Bill of Quantity(简称BOQ)工程量清单编制系统平台，系统首先通过数据库访问技术读取清单库，然后通过自动或手工选择同类型模型构件，建立模型构件与清单子目的匹配关联，建立关联之后，一方面提取清单子目所关联模型构件的参数属性信息(包括基本参数和扩充参数)获取符合清单子目项目特征的特征描述，根据清单子目特征描述的不同自动生成清单细化分类码，并与清单库中提供的前九位编码共同生成项目编码，形成不同的清单项目； 另一方面提取清单项目所关联模型构件的几何属性参数，通过公式计算获取符合清单子目计量规则的工程量，最后BOQ系统导出符合我国清单规范要求的工程量清单报表，有利于缩短招投标及合同管理相关进程，提高工作效率。

图1 BOQ系统方案框架

2.1 建筑信息模型

信息的完备性体现在将各阶段产生的信息存储到BIM模型中，使BIM模型作为信息的单一工程数据源，从而在可视化条件下支持各种优化分析，如成本分析。在工程量清单编制过程中，根据项目特征描述不同列项统计工程量，因此前期在BIM模型建立时，应结合我国工程量计算规范，扩展能够反映构件不同特征的相关属性信息，实现模型构件的完备性表达，便于后期模型构件筛选及清单工程量计算，以防遗漏构件而造成漏项、工程量计算不准确等问题，如在编制混凝土承台清单项时，按照混凝土强度等级不同需列项统计清单工程量，因此在建模过程中应将混凝土强度等级作为扩展属性添加到模型中。

另一方面，为建立模型构件与清单子目匹配关联，本研究按照清单子目的命名规范对构件类型进行命名，参照国标清单2013市政桥涵工程，模型构件类型名称表(部分)见表1。通过规范化的命名规则能够快速建立模型构件与清单子目的匹配关联，解决分部分项工程项目的划分问题。

表1 模型构件类型名称表(部分)

2.2 模型构件与清单子目匹配关联

模型构件匹配关联清单子目是生成符合我国清单规范要求的工程量清单报表的关键，并且通过关联关系使得清单数据可追溯查询，本研究通过手动和自动两种方式建立模型构件与清单子目匹配关联。

(1)手动关联。基于BIM模型人工手动选择同种类型的模型构件，并获取选中模型构件的类型名称和构件ID，一方面便于查询清单库中对应的清单子目与模型构件建立匹配关联，另一方面在关联检查或设计变更时，根据构件ID便于数据的追溯查询和同步更新。

(2)自动关联。标准化是实现自动化的前提，在建筑信息模型建立时，已参照国标清单2013对模型构件的类型名称进行规范化处理，因此根据获取的模型构件的类型名称，自动判断匹配模型构件所属的清单子目，并且系统自动将清单子目的九位编码赋予获取的模型构件。

2.3 项目编码及项目特征生成机制

通过手动或自动建立模型构件与清单子目的匹配关联，由于获取的模型构件的特征属性参数可能不同，如混凝土承台，反映构件特征属性参数的混凝土强度等级可能是C40或 C35，因此对于同种类型不同特征属性参数的模型构件，应进行细化分类并列项统计工程量。由于在建筑信息模型建立时，已根据工程量计算规范添加反映构件不同特征的属性参数信息，因此根据清单子目对应的项目特征遍历关联的模型构件，获取清单项目特征描述，根据项目特征描述的不同再次进行细化分类，同时自动生成清单细化分类码，并与清单库中清单子目的九位编码共同构成项目编码。

2.4 获取符合清单计价规范的工程量

BIM模型中含有的如体积、面积、长宽高等几何属性信息为获取符合清单计价规范要求的工程量奠定了基础。建立模型构件与清单子目的匹配关联之后，根据清单子目的计算规则对工程量计算公式进行编辑，然后通过提取关联模型构件的几何属性信息根据计算公式进行自动计算，从而获取符合清单计价规范要求的工程量[7]。

3 案例应用

基于系统构建的基础上，以Visual Studio为开发环境，C#为开发语言进行程序开发，构建基于BIM的工程量清单编制系统，最后以深圳市宝安区沙江西路延伸段沙井河特大桥项目验证该系统的可行性及有效性。

在基于BIM的工程量清单编制系统中，以混凝土承台为例，在创建BIM模型时，按照工程量计算规范对模型构件类型命名为“混凝土承台”，并将混凝土强度等级作为扩展属性添加到混凝土承台模型中，通过自动关联建立模型构件与清单子目的匹配关联，根据清单子目的计算规则对工程量计算公式进行编辑，然后根据清单子目对应的项目特征遍历关联的模型构件，并获取清单项目的特征描述，根据项目特征描述不同进行细化分类，同时自动生成清单细化分类码，然后提取清单项目所关联模型构件的几何属性参数，根据计算公式自动计算工程量，如图2所示； 最后将获取的工程量清单及构件工程量清单导出Excel表格中，如图3和图4。

图2 BOQ系统界面

图3 工程量清单表

图4 构件工程量清单表

4 结语

验证结果表明，集成BIM技术和数据库技术，利用Revit二次开发构建的工程量清单编制系统，能够实现工程量清单精确快速编制，提高工程量计算的效率和精确性，为建设项目工程预算提供了参考途径。但工程预算包括工程计量和工程计价两部分工作，未来研究通过模型属性参数自动套取定额子目进行组价，完成工程计价工作，实现基于BIM的工程造价管理，推动我国工程造价管理信息化与自动化建设。