一种建筑工程设计阶段的综合造价精细化管理方法

王北艳

（陕西建工集团股份有限公司，陕西 西安 710016）

0 引言

建筑工程造价精细化管理是指企业在施工中为使建设过程更加高效和科学，以“精、准、细、严”为准则采取的一系列措施，最终使工程造价更加精细化。建筑工程行业在经济高速发展与科学技术水平飞速进步的背景下，整体仍然呈现较好的发展前景，进入到了数字智能化的建筑时代[1]。随着社会经济的快速发展，人们对于建筑在各方面的需求也随之增加，建造出各种各样的建筑，但是在发展过程中出现了一系列问题，特别是对于建筑工程设计阶段综合造价精细化管理存在一定不足，欠缺明显。但建筑工程造价的精细化管理是直接影响建筑工程施工的因素，完善的精细化管理能够降低施工成本，最大化工程利益。因此，对建筑工程设计阶段综合造价精细化管理进行研究，成为人们广泛关注和研究的课题。

叶青[2]提出基于粒子群与遗传混合优化算法的输变电工程全过程造价管理方法，分析各个工程阶段影响造价成本的关键指标因素，基于隶属函数方法评价指标，基于粒子群与遗传混合优化算法统一处理输变电工程造价数据，实现全过程造价管理。杨红燕[3]提出PPP 模式下的建筑工程全过程造价管理方法，基于市场承受限度，加强前期决策核算，确保设计阶段投资限额的科学制定，合理配置资源，实现建筑工程全过程造价管理。

左新宇[4]将BIM 技术应用于建筑工程造价精细化管理研究中，通过BIM 技术以三维模型为基础，对成本管理过程进行分析，以达到有效、准确、快速获取信息的目标，进而提高成本估算的准确性，完成造价精细化管理。但是，现阶段全球都面临着经济下行的压力与问题，导致建筑工程整体的管理质量与水平存在一定的问题。上述管理方法仍不能满足目前建筑行业整体建设程度的基本需求，对建筑工程设计阶段综合造价预测缺乏精准性，造价数据信息的处理与管理速率较慢，不同造价管理部门之间信息数据的共享程度较差。这些问题会直接导致建筑工程设计阶段相关信息数据失真，从短期影响看，降低了建筑工程设计阶段造价管理的综合性、管理效率以及精细化水平，而从长期影响看，降低了建筑工程项目开发效率、质量，增加了建设成本，不利于建筑工程领域的良性循环发展。

本文研究了一种建筑工程设计阶段综合造价精细化管理方法，设计建筑工程设计阶段综合造价精细化管理的基本架构，利用BIM 技术建立工程设计阶段全寿命周期可视化模型，采用最小二乘支持向量机算法计算综合造价投资金额，确定最高限额，对数据进行动态跟踪，有效实现建筑工程设计阶段综合造价的精细化管理。以期提高建筑工程设计阶段的控制与管理水平，精细化管理建筑项目综合造价，推动建筑工程产业的综合建设与可持续发展，保证建筑企业经济效益。

1 建筑工程设计阶段综合造价精细化管理基本架构设计

建筑工程综合造价管理的根本目的是最大限度地降低项目最终的建设成本、运营管理成本、维护成本等，使建筑项目的经济效益最大化的同时，保证建筑项目的建设质量。建筑工程全阶段造价管理对建筑项目投资影响程度如图1 所示。

图1 建筑工程全阶段造价管理对建筑项目投资影响曲线

由图1 可知，设计阶段作为造价管理的核心基础部分，对建筑项目投资成本具有高达35%～75%的影响，是保证建筑项目的稳定、高效推进的重要环节[5]。因此，为了提高工程设计阶段的造价管理水平，引入精细化管理策略，充分融合技术与经济条件，选择科学的管理方案，使设计阶段对建筑工程的投资，在限额情况下得到优化，将设计阶段综合造价建立在尽可能合理的经济基础上。根据上述管理目标与基本策略，设计了建筑工程设计阶段综合造价精细化管理的基本架构，主要分为四个阶段，如表1 所示。

表1 设计阶段综合造价精细化管理的基本架构表

建筑工程设计阶段综合造价精细化管理基本架构的设计，为科学合理的造价管理目标的实现，提供了基础的理论依据。

2 基于BIM 技术的精细化管理策略

精细化管理是对建筑项目工程各个节点的全面管理策略。在精细化管理基本架构的基础上，需要进一步结合相关的技术与策略，使设计阶段所有的综合造价管理工作与内容建设密切相连，提高管理工作的细致性和深度，达到对建筑工程设计阶段所有综合造价的精细化管理目标[6]。为克服设计阶段综合造价管理中存在的设计技术和经济成本控制不协调，以及各个管理部门数据信息共享性较弱等问题，在保证建筑工程质量的基础上，应用BIM 技术，将设计阶段各个节点的信息数据相融合，达到对设计阶段整个寿命周期精细化管理的研究目标。

2.1 建立建筑工程信息的全寿命周期可视化模型

可靠的数据信息是模型的基础支撑。利用网络爬虫技术，采集多个建筑信息数据，包括建筑工程设计阶段综合造价相关信息，以及建筑工程施工的参数信息，主要的数据构成如表2所示。

表2 建筑工程信息模型主要数据构成表

由于初步采集到的信息数据具有海量化、模糊化、异构化等特征，直接应用会降低管理的精确程度。因此采用标准化处理计算，消除数据信息之间的异构性，统一数据信息量纲，提高数据信息的利用效率，为后续的管理提供可靠的数据支撑。标准化处理计算表示为：

式中，z表示经过标准化处理的建筑工程信息数据；z'表示未经处理的建筑工程信息数据；z'max、z'min分别表示未经处理的建筑工程信息数据的最大值、最小值。将分析处理后得到的建筑工程基础数据信息，保存在数据库中，为基于BIM技术的模型构建及设计阶段综合造价的精细化管理，奠定数据基础。

合理的工程设计，是有效降低建筑项目整体建设成本的核心。在BIM 的绘图软件中，输入上文所述的所有建筑信息参数，建立建筑工程信息的全寿命周期可视化模型。利用其他BIM 软件，按步骤对模型进行三维渲染、纹理贴图、计算分析等优化加工，使模型参数更加精确可靠，与实际工程各个项目基本一致。将建筑工程设计阶段的造价信息，与三维模型相关联，通过自动化的协调管理，优化建筑工程设计，保证造价的科学性[7]。同时。将构建好的模型共享给设计阶段所有的综合造价精细化管理部门，便于实时地获取、应用相关参数，实现造价的综合计算与管理。

2.2 基于最小二乘支持向量机的限额设计

设计阶段对综合造价限额的计算与设计，是实现造价精细化控制与管理的重要部门[8]。传统的建筑工程计价方案，往往不能精确地设计出符合建筑项目基本需求的限额。在BIM 技术的支持下，利用具有参数化特征的建筑工程的三维可视化动态模型，可以实时地获取项目各个节点的投资、成本数据，便于施工项目的技术交底。通过精确、实时地提取建筑项目全寿命周期的工程量，完成对各部分工程设计阶段数字化的成本估算、概算，检验所有节点的设计是否科学合理。在此基础上，根据工程造价与设计方案的协同分析与精细化管理，使得设计阶段的综合造价与实际工程更加贴合，优化限额设计，实现建筑项目的经济效益最大化。现根据建筑工程信息全寿命周期可视化模型中综合设计阶段所有环节产生投资金额，结合最小二乘支持向量机算法，得到设计概算，作为建筑工程项目的最高限额。计算最高限额的A(z) 目标函数表示为：

式中，zr、zs分别表示不同维度的建筑工程信息数据；m表示最小二乘支持向量机算法的正规化参数；2ε表示核函数的宽度系数。经过对历史建筑工程信息的学习训练，得到最终的解算结果，即设计阶段造价概算，作为建筑工程项目的最高限额。根据建筑工程设计限额，结合精细化管理策略，在对市场进行全面调研的条件下，将限额值合理地分配到建筑工程设计阶段综合造价管理的各个工程项目中。在分配过程中，还需要实时结合建筑工程全寿命周期可视化模型的各项数据变化，对不断更新的信息数据进行动态跟踪，实现设计阶段综合造价得到精细化管理。

3 试验与检测

为检测本文涉及的建筑工程设计阶段综合造价精细化管理方法的应用效果与可行性，设计了仿真模拟试验。利用Windows 系统，搭建试验平台。将某地区的建筑工程项目的历史信息数据作为测试样本，存储在试验平台的数据库中，以备使用。在试验平台的Matlab 程序中，分别导入本文基于BIM 技术的建筑工程设计阶段综合造价精细化管理方法（试验组）、基于粒子群与遗传混合优化算法的全过程造价管理方法（对照组1），以及PPP 模式下的建筑工程全过程造价管理方法（对照组2），输入测试样本后通过仿真运行，对比分析管理效果。

精确的建筑工程全寿命周期可视化模型的建立，是提高造价精细化管理水平、降低投入成本、保证建筑工程投资有效性的关键环节。基于此，在数据库中随机选取1 组建筑工程项目的历史信息数据，按照三种不同的造价管理方法构建建筑工程全寿命周期模型，选择100 组模型的关键节点，与实际的建筑数据进行对比，记录偏差值，对比不同方法构建模型的精确度，结果如图2 所示。

图2 不同管理方法构建模型关键节点的偏差值对比图

由图2 可知，对于100 组关键节点数据，试验组方法的建筑信息模型与实际场景数据的偏差值均低于对照组1、对照组2，且均在实际建筑工程所要求的标准范围3.0mm 之内，表明本文设计管理方法所建造的建筑工程模型，可以更加准确地反映项目设计阶段各个节点的信息数据，具有可行性。

最高限额设计的合理性，是体现造价管理水平的重要依据。基于此，随机选取1 组建筑工程项目的历史信息数据，分别根据三种不同的造价管理方法，计算最高限额值，结合实际的建筑数据，计算均方误差值与平均绝对百分比误差值，进行对比分析，结果如表3 所示。

表3 不同管理方法最高限额值的误差对比表

由表3 可知，对于随机1 组建筑工程项目的历史信息数据，试验组方法对最高限额值计算结果的均方误差、平均绝对百分比误差均低于对照组1、对照组2。表明本文设计管理方法对最高限额值的计算更加适用于实际建筑工程，具有精确性，为设计阶段综合造价的精细化管理，提供了可靠的造价数据基础。

4 结论

本文研究了一种建筑工程设计阶段综合造价精细化管理方法，设计造价精细化管理的基本架构，利用BIM 技术建立工程设计阶段全寿命周期可视化模型；采用最小二乘支持向量机算法计算建筑工程项目的最高限额，实现精细化管理。实验结果表明，本文方法的计算最高限额值的误差较低，与实际值较为接近，能够提供可靠的数据基础，有效实现综合造价的精细化管理。