基于BIM技术精细化工程计量管理模式的研究

朱双颖 ZHU Shuang-ying；陈唤 CHEN Huan

（①昆明学院，昆明650241；②信永中和工程管理有限公司昆明分公司，昆明 650000）

1 概述

1.1 BIM技术在工程造价领域的运用与发展

BIM从2003年进入我国，在我国的建筑工程领域掀起了一场信息化革命。BIM技术通过数字信息仿真模拟建筑物将传统二维转变为三维模型。在建设工程及设施的规划、设计、施工以及运营维护阶段全寿命周期创建和管理建筑信息，全过程应用三维、实时、动态的模型涵盖了几何信息、空间信息、地理信息、各种建筑组件的性质信息及工料信息。在设计方面，BIM技术已经运用在三维建模、光照能耗、图纸优化上，目前也正向着绿色建筑、绿色能耗分析等方面投入应用。而在工程造价方面，BIM技术也在建设项目全过程造价控制方面有着重要的意义。王贵美指出：BIM在精益成本管理关键在于基于BIM信息平台，完整储存并及时更新工程总承包项目所涉及的信息资料，为全寿命周期成本管理提供必要的信息环境。赵洪岩主张BIM在施工成本的管理中能够深化设计、施工模拟并能通过BIM5D软件实现进度、资源和成本管理。来进琼认为BIM与集成项目交易模式结合，相互补充，使各参与方间的信息和资源完全共享，并能将不同格式信息进行集成处理和识别，优化工程造价管理过程。BIM技术强大的建模和数据处理能力更能提高造价管理中工程计量的精细化和准确性。

1.2 BIM技术在工程造价全寿命周期管理中运用

建筑工程造价全寿命周期管理主要运用于工程概念设计到运维的项目全寿命周期，是贯穿建筑工程全过程的管理工作。主要从项目的决策阶段、设计阶段、招投标阶段、施工阶段、运营维护阶段，运用BIM技术对工程造价进行全寿命周期管理也主要是这几个阶段入手。在决策阶段，造价工作人员可以根据已建的BIM模型、信息、成本，对拟建建筑模型进行模拟，进而计算出更为准确的投资估算，为投资决策和资金筹措提供依据。在设计阶段，BIM技术将土建、水电、给排水图纸进行整合，进行碰撞检查，提供更为准确的图纸，便于工程量的精确计算，为工程造价控制提供准确的依据。在招投标阶段，依托于可视化的BIM模型，能明确各类资源及其消耗量，也能准确地控制招标控制价为招标方相关工作的开展提供了极大便利。在施工阶段，可以将BIM三维模型与动态施工结合起来，根据施工进度计划，基于BIM模型准确提取相应工程的工程量，便于施工组织、管理、采购及成本的核算。在运用维护阶段，由于BIM模型中可以添加各种设备、设施的位置、型号等信息，便于精准地计算更新、维护费用。而在整工程造价全寿命周期管理中，工程计量则是最重要的环节，BIM技术融入工程造价全过程管理的关键的一步是将设计中精细化的BIM模型按工程造价计量方式进行工程量的映射，以便BIM模型能按我国工程量清单计量模式进行工程量的统计。目前BIM技术在精细化工程计量中已有了一些实践，但将BIM技术直接应用于建筑工程计量管理，仍存在一些阻碍。更不用提直接利用Revit构建的BIM模型进行工程量计算。本文就BIM技术在精细化工程计量管理中的应用进行深入研究，以期为BIM在精细化工程计量管理提供参考。

2 BIM技术在工程项目精细化计量的现状

随着BIM技术在工程造价领域的深入发展，BIM以其三维模型为基础，在集成项目管理中诸多工程信息后，能直观、便捷地计算工程项目的工程量。随着BIM技术市场认可度的不断提高，目前常用BIM计算在工程项目的精细化计量运用主要有以下两个方面：

①用软件自身平台建立三维模型的算量软件。

这类方法主要是软件自身设有适合清单及定额价格模式的算量平台，在算量平台进行建模后，自主算量，到后期直接利用软件之间的应用程序接口，使工程量数据与计价软件对接，进行计价计算后，再通过自己的平台统计相应报表。如广联达BIM、鲁班、雪飞翔软件等。几款软件均以二维CAD为开发平台，具有将二维图纸生成三维模型的功能，并能将钢筋与工程量整合，通过直观的三维模型后统计工程量最终形成工程造价，基本满足目前市场上工程造价的管理需求。这几类软件均是在建立符合IFC标准的建筑成本模型基础上，对计量计价所需的表达方式进行分析，建立IFC数据自动利用的算法。但几种软件均无法与Revit软件进行交互，无法使用在Revit软件建立BIM模型，需要重新建模。工具软件和平台类软件在数据交互过程中无统一标准。平台数据和建筑信息模型相对剥离，与真正的建筑信息模型还有一定差距。另外几款软件之间也不互通，在同一个项目造价咨询管理中，所有管理人员均只能使用同一款软件。

②在BIM图形软件和后期的计价计量软件之间建立应用程序接口。

这类方法主要是通过程序接口，提取BIM模型中的数据再与造价软件对接，进而进行计算。广联达BIM5D、算量鲁班都可以将Revit构建的BIM模型转化成计量计价软件所需要的中间文件，再导入计量软件中，实现数据的转换。但运用这种方法时，由于BIM模型软件与计量计价软件需要中间文件作为媒介，在进行互换时，不但建模和族命名等的规则受到严格的控制，即使在与造价软件匹配的情况下，但也会有一些数据丢失的情况。再加上Revit平台中构建BIM模型的构件族库信息与计量计价规则未事先进行映射，模型导入算量平台后，需要根据现行计量计价规则进行大量修改；对于一些异形构件、复杂造型更是无法识别，需要二次建模；对于有设计变更的情况，更需要重新导入变更后的模型，并且计量软件与Revit软件交互性不强，反向导入Revit软件的能力有限或者根本不能导入。

虽然目前整个工程造价行业对于用软件自身平台建立三维模型的算量软件、在BIM图形软件和后期的计价计量软件之间建立应用程序接口这两种BIM技术计量运用比较普遍和成熟，但随着软件在项目中的大量使用，软件的不足之处也越发凸显，这些直接使用算量软件或Revit与算量软件互通的程序接口起建模功能远不如Revit软件本身，基于Revit软件进行精细化工程量计算，不仅可以减少模型的重复建立、一键出量。也可以在初期对算量造价信息进行控制。故基于Revit软件平台进行BIM模型工程量的直接计算，是有着非常大的计量优势，也是精细化计量发展的一个趋势。

3 基于BIM技术精细化工程计量管理模式的研究

在对Revit软件及现行工程造价计价计量规范进行研究后，发现利用Revit本身建模能力强、精度高等特点，可以优化BIM技术目前在工程项目精细化计量的运用，完善工程造价管理模式，做到与设计衔接更为密切、管理更为精细、使用更为便捷的管理模式。当然在对一些工程进行研究后发现，直接使用Revit统计工程量也存在一些问题，需要在技术上进行完善和调整，才能事半功倍。

3.1 基于Revit平台BIM技术精细化计量的工作原理

该方法通过开放式数据库连接（ODBC）访问BIM数据库，在bim软件平台集成算量模块。这一理论的关键是研究BIM模型与工程清单映射的方法，以解决BIM技术在项目工程计量中的运用问题。在BIM平台上建立这种映射是关键，国内也有大量学者对这些方法进行了研究，如，李洁主张建立Revit软件建立工程量清单与BIM模型的映射关系，二次开发插件创建清单XML文件，将清单属性写入模型共享参数，使Revit模型具有工程项目清单算量机制。周冀伟建议一方面基于IFC标准对BIM模型构件计量信息扩展，以适应于清单计量的要求，另一方面，基于BIM模型适应的清单计量规则的角度出发，研究制定了相应的BIM计量规则，实现了计量规则的统一。这类方法相较于市场运用广的前两种方法，可以真正意义上实现“一模多用”，提高工作效率，在BIM模型构建成功后，即可获得工程量数据，避免二次建模，也不存在因模型的反复转化而造成的数据丢失，更加灵活、快捷。

3.2 基于Revit平台BIM技术精细化计量应注意的问题

在对一些工程实例进行研究后发现，基于Revit平台BIM技术精细化计量需要注意如下问题：

①项目编号、命名、分类划分及属性描述不一致。Revit是面向图元对象，修改以图元为基础，而工程量清单考虑施工工艺和施工过程。比如在Revit中无法单独创建阀门及一些软接头，但是工程量清单却考虑其工程量；再比如Revit中属性信息也同工程量清单项目名称、项目特征描述不一致等。需要提前将进行统一。

②以Revit为主的BIM模型构建软件的计算规则工程量不符合我国工程量清单计算规则，Revit能反映构件的几何形状，但扣减关系与清单计价规则存在一定差异，如：工程量清单风管按照设计图示规格以展开面积计算，以“10m2”为计量单位。不扣除检查孔、测定孔、送风口、吸风口等所占面积。风管展开面积不计算风管、管口重叠部分面积。而Revit明细表统计工程量，风管管道工程量扣除检查孔、测定孔、送风口、吸风口、弯头、三通等所占面积，只是单纯统计风管管道工程量；弯头、三通另外统计个数。再如，工程量清单给排水、消防水管道按设计管道中心长度，以10m为计量单位，不扣除阀门、管件及各种组件所占长度。Revit明细表统计同风管一样，只是单纯统计管道长度，不计算弯头、三通长度，这样在建模前，需要对族库在项目开展前进行必要的修改。

③BIM模型中的计算精度与清单计算不一致。Revit是布尔运算直接计算出图形面积或者体积，计算的是实物量，有些却和工程量清单计量规则不符。比如在《建设工程工程量清单计价规范》（2013版）中工程量清单对现浇混凝土构件的计算中“按设计图示尺寸以体积计算，不扣除构件内钢筋、预埋铁件及单个面积≤0.3m2的柱、垛以及孔洞所占体积。中有些孔洞的扣除直接忽略，不进行扣减”，而在Revit中只是直接反映建筑物的实体工程量，不能反映扣减关系。需要在项目开展前对进行族编辑，将族库与清单规则进行映射。

3.3 基于Revit平台BIM技术精细化计量技术措施

由于在直接使用基于Revit平台BIM技术精细化计量会存在一些问题，技术上要通过匹配图元信息、设置算量插件设计、统计规则等一些技术措施，具体如下：

3.3.1 将图元的类型及属性信息与工程量清单项目名称及特征匹配

BIM建模时构件族名称命名不规范，未添加设计图纸描述构件信息或未按图示名称进行命名，材质、构件尺寸、构件型号规格未按照图纸要求设置，在统计工程量时无法按工程量清单项目名称、项目特征进行分类汇总。部分构件为构建模型或常规模型创建，模型映射无法识别。

建模前应制定技术标准，族命名（与图纸保持一致）。在满足现有BIM标准及规范的前提下，命名规则与工程量清单项目名称及项目特征建立映射；对于异形构件的创建更是要提前思考构件根据清单计量规则所需输出工程量特性，提前考虑异性构件创建方式，尽量选择能与工程量清单对应的族构件进行创建，这样可以保证模型在模型构建前就提前避免了信息不匹配带来的计算差异，可以提前对计算进行修正（如图1）。

将图元的类型及属性信息与工程量清单项目名称，能为计算规则统一、精度统一奠定基础。

3.3.2 采用与清单规则相匹配的Revit算量插件

周冀伟指出BIM计量是对构件信息的整合和管理，模型构件的合理划分和创建是计量工作的前提。对BIM计量规则的改进可通过建模规则的改进和规范来实现。奚程翀也通过对比分析不同构件清单规则与建模的差异原因分析，提出BIM建模应遵循一定的规则，应对BIM算量模型建模规则标准化处理。对于计量规则的统一，也可以在BIM模型上扩展计量维度，目前主要有两种方式。第一种是前述利用与Revit有互通接口的造价软件，将设计模型和工程造价计量模块分开，在BIM模型中提取相关的构件属性信息，再导入到造价软件中，进行处理。第二种是基于Revit的算量插件，也是在Revit平台上直接对BIM建模模型上直接统计工程量重要保证，在Revit软件中直接计算工程量，需要将BIM模型与造价信息相关联，构件扣减规则匹配工程量清单规则，这样才能保证工程量的计量结果可随着模型变化而变化。相比第一种，第二种方式实现了“一模多用”，跳过了不同软件之间文件数据中转的步骤（如图2）。

3.3.3 将模型精度及扣减原则、预留长度与清单计量规则进行匹配

建模时，除了严格按照图纸准确建模，对所需统计工程量的构件均需全部创建模型外，构件的材质、尺寸、规格型号必须与清单计量规则对应。对设计图纸的问题清单反馈设计进行澄清及回复。

BIM建筑工程模型是多专业构配件集成的模型。各专业模型整合在一起存在必要的碰撞检查，要对设计图纸进行调整及优化的，故在建模前需提前确定各自的避让原则。不仅如此，对于材料的预留问题，也需要提前明确。如在设计图纸中喷淋末端支管、卫生间卫生器具及洗漱器具连接的末端支管、各种井、阀门、设备末端支管长度一般不会在设计图中明确表示，而是根据施工现场具体安全情况而确定，对于此类情况，在BIM建模前，需提前与造价人员、设计人员沟通末端支管布置原则，确定末端支管长度及连接方式。

4 工程实例分析

对某项目的地下室项目的水电专业用BIM技术精细化工程计量管理模式与工程造价算量软件结果进行比对分析，考察BIM技术精细化工程计量模式的准确性。用偏差率表示某个分部分项工程的用两种方法计算的量差，再用加权平均计算某类分部分项工程的总偏差率，偏差率公式、和加权平均偏差率公式如下：

再分别按照根据同种计量单位通过加权平均计算相应计量单位总的量差：

某类分部分项工程偏差率=

其中：an——偏差率；

Kn——各分部分项工程量。

经过比较，按构件个数计量的分部分项工程量无偏差，按面积、长度的计量的分部分项工程在严格遵守建模规范和图纸规范构建BIM模型时，偏差率不大，本项目工程对比后偏差率在3%以内。只要建模时遵守建模规范、遵循管管线避让原则；在管道交叉处理尽量保证满足净距最小；遵循管线纵向排布等原则，偏差可以进一步缩小。（表1）

表1 部分给水分部分项工程偏差率计算表

5 结论

本文通过对当前BIM技术在工程项目精细化计量的运用研究，进而分析目前BIM技术的使用情况及问题，提出基于Revit软件的BIM技术在精细化工程计量的管理模式，实现BIM模型中直接输出工程量清单计量计价规则所匹配的工程量，工程造价在BIM模型平台精确计量，解决了不同软件转化对工程造价计量的影响。对基于BIM技术精细化工程计量管理模式研究尚处在研究阶段，目前对装饰装修及安装工程已经基本完成计量规则的统一，后续还要加强对结构工程精细化工程计量管理模式研究，实现BIM技术对建筑工程精细化工程计量。