BIM技术在工程造价中的应用实践与探索

文｜乐裕

BIM 技术通过三维、实时、动态建模的方式帮助设计师、建筑师和施工者协同工作，并为建筑项目的生命周期中的所有参与者提供一致、可靠且可共享的数据平台。通过BIM 技术，建筑师可以更轻松地进行设计优化，工程师可以更准确地分析建筑性能，施工方可以更有效地进行施工管理，业主可以更便捷地进行设施维护。

随着BIM 技术在工程造价中的应用，会对传统的工程造价管理方式产生深远的影响，将工程造价各要素融入 BIM 模型中可以有效解决信息准确性、真实性与完整性等问题，工程量计算、成本控制和决策将更为精细、高效和科学，从而提高工程造价精细化管理的水平。

一、BIM 在项目各阶段工程造价方面的应用

（一）招投标前期阶段

在进入工程招投标阶段前，工程造价的内容至少涵盖了投资概算、工程预算、招标控制价编制等内容，这些工作与勘察、设计相辅相成，都是开标前的成本管控的关键要素。正向的BIM 设计虽然会增加一定的二类费用，但在以下这些方面，会有实实在在的成效。这是因为BIM 不仅提供了三维视觉化的设计方案，更为重要的是，它们含有大量的有关构件系统的详细信息，如材料类型、数量、工艺参数等，以满足造价的需求。

1.进行直观准确的量计算：在传统的预算编制过程中，工程量的提取基于二维图纸，需要评估人员严密计算，且过程容易出错。而BIM 模型自身就含有丰富详细的三维信息，包括长度、面积、体积等，可以准确自动提取所需的工程量，如墙体的长度、面积，楼层的厚度等，基于这些工程量信息，可以编制出更为准确、详细的预算。

2.优化设计方案以降低成本：从建筑工程项目建设角度来看，设计环节尤为关键，其对整个工程建设的影响达到70%以上，对后期的成本控制有着决定性的影响。BIM 模型可以通过模拟分析，优化设计方案以实现最小化的成本。例如，BIM 可以模拟不同的材料和构造方案，预测它们的成本，并通过比较选取最经济的方案。

3.实时更新预算：BIM 模型能够实现与设计方案同步更新，当设计方案发生改变，BIM 模型就会自动进行相应的调整，并且直接反映在预算上。以往的操作都需要人工重新计算、核对，非常耗时耗力，BIM 模型的这一特性无疑极大地提高了预算编制的效率。

4.支持项目全生命周期的预算管理：BIM 支持项目全生命周期的预算管理，包括设计阶段、施工阶段和运营阶段。通过BIM 模型的精确信息提取和动态更新，可以印制出设计阶段预算、施工阶段预算，甚至运营阶段的预算。

（二）施工阶段

在施工过程中，BIM 能够对工程造价进行更精细和有效的管理。

1.建立动态控制模型：可以把每一阶段的施工进度、耗材等详细数据录入模型中，建立起全过程的动态控制模型，实时更新和控制工程造价。如果施工过程中出现了任何变更情况，模型能够进行联动，可在原有部分没有任何变化的同时将相关数据融入进来，以防更新工作开展不及时，还能防止数据资料丢失。同时，在BIM 模型里添加竣工结算相关资料，也方便了造价管理人员调用。

2.碰撞检测控制成本：对于机电安装项目，碰撞检测功能尤其重要，现代建筑的给排水、电气、通风空调、智能化管线错综复杂，在净空有限的建筑内部抢占“地盘”的现象时有发生。BIM 的碰撞检测功能通过科学、有效的检测，可以为各子系统的排布提供可靠依据，规避结构、管线等的碰撞冲突，降低施工计划变更、返工几率。

3.可视化工程进度与成本：施工可视化具有可预见性的特点，可以评估施工方案和施工风险,同时发现施工现场所存在的问题并及时提出经济安全的处理方法。这意味着BIM 能够将工程进度与成本相结合，形成4D或者5D 模型。项目经理可以清楚地看到工程的实际进度和累积成本，以及预计的完成进度和最终成本，从而及时分析和调整工程进程。

4.提升签证变更管理效率：施工过程中难免会出现设计变更的情况，BIM 可实现快速的成本估算和变更后的重新排程，从而减少变更带来的冲击，提升变更管理效率。不同的合同条款导致签证变更后计价的结果不同，更需要通过高度智能的BIM 对合同内外工程量清单进行变更识别，更加准确地确认签证变更前后的人工、材料、机械费用的变化，取费、税率的变化。同时，精确地消耗量计算也能减少因估算不准确而造成的物资浪费，从而节省投资。

（三）项目运营维护阶段

项目运营维护阶段，BIM 可以提供详尽的建筑物信息，从工程造价角度上来说，有助于提高设施管理效率，降低运维成本。具体体现在以下几个方面。

1.设备管理：在机电安装工程中，设备的运营维护随着时间的迁移和人员的变动，管理能力和维护效率会大打折扣，特别是空调机组、高低压配电设备、给排水泵房、新风机组等大型设备的维护难度越来越大，最主要的原因就是设备的信息无法完整地交接给所有维保人员。BIM 模型包含了所有设备的各项详细信息，如生产商、型号、安装日期、保修期等。业主和维保人员可以轻松获取这些信息，实现设备的分类、编码和追踪管理，同时，BIM 模型还可以直观显示设备的位置，方便设备检查和维修。

2.维保计划和预算：对于大型公建项目，维保人员对机电设备需要定期检查和养护，诸如电梯、信息机房设备、空调机组等大型设备需要制定一套详细、可执行的维保计划，否则一旦因维保不到位发生损坏维修，成本将会大大增高。BIM 模型提供设备的维修历史记录和维保要求，有助于业主和维保人员制定科学合理的维保计划和预算。通过合理的维护，可以减少设备故障，延长使用寿命，降低整体运维成本。

3.能源管理：BIM 模型中包含了建筑物的能耗数据，有助于业主分析建筑物的能源消耗情况，识别能源效率低的设备或空间，并制定节能措施，降低运行成本。

4.空间管理：通过BIM 模型，业主可以清晰了解建筑物的空间布局、使用情况与面积数据，为优化空间利用提供决策支持。针对未充分利用的空间，可制定改造计划，提高空间使用效率，降低成本。

5.改造与更新：当建筑物需要改造或更新时，BIM 模型提供可靠的数据支持。设计师可以在最初的三维模型基础上进行修改，节省设计时间，同时，业主可以结合预算和期望效果评估不同改进方案，降低改建风险和成本。

6.应急管理：BIM 技术在运营安全方面，可以提供救援人员关键的建筑信息，利用建筑信息模型和信息系统的可视化，更方便地获得紧急救援关键信息，提高反应效率，减少救援风险，减少因各类原因造成的风险和损失，提高运营使用效率。

二、BIM 在某大型机场建设项目中的工程造价应用案例

（一）项目概述

XX 机场位于我国福建东南沿海，是一座辐射东南亚的开放式现代综合交通枢纽，整体造型提取闽南大厝建筑和嘉庚建筑的要素，以三重檐及两端弧起形成了优雅而柔和的屋顶形态，航站楼总建筑面积约55 万平方米，交通中心及停车楼面积约24 万平方米，2 条3800m 跑道，并建设77 座登机桥，共195 个机位，满足年4500万旅客的服务要求。

该项目难点多，首先是体量大、专业多，共有数万张图纸，涉及土建、钢结构、安装、民航弱电、装饰装修、综合管廊、道路桥梁等专业。其次是交叉工程多、界面复杂，共拥有“两高两快”的高速路网和快速路网系统、停车场管理系统（GTC）与轨道交通，作为枢纽中心航站楼中的工程纵横交错。同时，该项目有二十余家总包单位，在项目不同阶段进场实施，对质量、安全、进度、合同及信息管理难度大。

（二）工程造价解决思路

该项目通过传统方式组织设计、招标，中标后应建设单位要求，采用BIM 技术开展全过程管理，组成以建设单位、施工单位、设计单位、监理单位、造价咨询单位、软件开发单位等参建方加入的庞大BIM 团队。团队围绕全过程造价管控目标，制定同时符合国家工程量清单计价规范和定额计价需要的各专业BIM 模型创建与交付标准，同时利用BIM 建模、算量和计价软件，实现从设计图纸、BIM 模型、造价软件三者通过统一的规范规则产生有机联动，推进多专业、全过程计量、计价以及投资管控一体化。具体工作机制见图1。

图1 BIM 在民航机场工程造价方面的工作机制

项目开展从平台和规则的搭建，到最后进入施工运维分为三个层面，即指导层、交互层和实施层，各层关系见图2。

图2 指导层、交互层和实施层的关系图

（三）成果经验总结

1.独立制定项目标准

项目在初期阶段由业主牵头完成了针对此项目的8 套执行规则，包括：BIM 应用规划、BIM 工程实施方案、BIM 实施管理办法、BIM 考核管理办法、BIM 模型创建与交付统一标准、BIM 数据协同与交互标准、施工阶段BIM 实施细则、竣工阶段BIM 实施细则。基于项目的BIM 实施标准可以根据项目的具体需求和特点进行个性化定制，更能满足项目的实际需求和目标。对于逆向设计的项目，更需要有独立的标准来保证设计的专业、深度、精度等符合工程造价管理的要求。值得一提的是，BIM 模型创建与交付统一标准特别针对工程造价管理的要求，在算量、材料价格汇总等方面需遵循大数据标准，对每一项工序，每一种材料、机械都要制定严格且唯一的编码标识，使数据完整、严谨。

2.模型滚动审查机制

创建的模型通过逐级审查和软件自动审查两种方式滚动审查，引入第三方软件服务商成为BIM 团队技术支持方，通过工作例会指导集中建模，进而开展多轮次的模型内审和修改，最终报总咨询企业和业主进行三方会审，会审结果进而又可用于标准的完善和模型的修改。

逐级审查为人工会审，审查前后都会利用软件进行软件自动审查，形成软件-人工-软件-人工……循环滚动审查机制。在这个过程中，软件自动审查极大减轻了人工审查的工作量和准确性，软件自动审查的内容包括：根据构件命名规范，自动检查不符合规范的构件图元；根据不同构件类型，进行重叠判断；检查构件非几何信息是否满足算量要求；通过工程量异常反查模型问题。在软件自动审查后，BIM 人员仅需核实结果，抽取部分变更处开展人工复核，比对人工和软件自动审查的结果，就可把存在的差异和不足纳入软件优化方案中，时刻更新软件智能化程度。经过滚动审查后，对BIM 团队的建模经验和软件的优化方案有了大幅度提升。审查的主要内容有：模型合规性，检查各专业设计的工整性、有序性、美观性和规范性；模型完整性，检查专业涵盖是否全面、各系统是否完整、各层之间空间位置关系和各专业之间空间定位关系是否正确；图模一致性，检查CAD 图纸与模型的一致性，核查构件信息是否符合造价算量的需求，核查模型是否符合管控要点等方面。

3.自动识别工程量

BIM 建模精细度主要包括以下三个方面内容：一是建筑信息模型中所容纳的模型构件种类，二是模型构件的几何表达精度，三是模型整体信息及模型构件几何信息和属性信息的详细程度。该项目的候机楼主楼提取“闽南大厝”出挑飘逸的屋顶作为设计元素，每一块金属屋面都不相同，构件几何表达精度和属性信息精度极高，通过循环滚动审查的BIM 建模精细度可达到自动识别工程量和构件信息，建立并确认了所有构件模型。地下构件方面，利用软件自动生成后浇带及构造柱等，工程量可满足清单定额计算需要，实现更精准的计量。此外，创新采用平法配筋方式进行钢筋信息采录，实现钢筋工程量的自动计算，在满足算量基础之上，解决钢筋建模工作量大、模型文件庞大软件无法运行等难题。

4.模型与算量软件相结合

该项目将建模软件、算量软件、计价软件深度融合开发，充分显示了BIM 在工程造价工作上的优越性，极大减轻了后续工程量计算的复杂程度。BIM 算量软件的工作步骤如图3。

图3 BIM 算量软件的工作步骤

算量后，计价软件根据现行建设工程工程量清单计价规范和地方相关预算定额计量计价规则，进行BIM算量计价模型工程量计算及清单定额套用。以工程量模型为基础，通过智能挂接，直接关联中标清单定额信息，实现模型维度与合同维度无缝结合，做到造价数据便捷查询、可视展示，同时为后续施工按模支付提供数据支撑。

5.综合造价核对

基于BIM 模型生成的工程造价与传统算量方式计算的工程造价存在一定差异，在模型建立完整、准确的情况下，通过比对两种算法的结果，可以得出BIM 在工程造价方面的优势和产生的效益。以土建工程为例，对比数据如图4 所示。

图4 中标清单与BIM 模型合价对比

各选取一项土建和机电专业按照构件类型维度对比，对比数据如图5、图6 所示。

图5 部分土建专业中标清单与BIM 模型合价对比

图6 部分机电专业中标清单与BIM 模型合价对比

结果显示，在一些测量、算量难度大，专业复杂的项目中，土建和安装专业都有部分子专业项目超过7%的误差率，且传统计价方式存在极大的不确定性，人员素质和职业技能因素占比大，BIM 模型计价与传统计价方式优势明显。

（四）案例复盘

该项目利用BIM 让工程造价管理质量有了大幅提升，但依然存在一些问题需要逐步解决，比如：模型评审工作量大，占工作比例约45%，模型信息完善工作难，占工作比例约25%，量价关联工作，占工作比例约20%，其他工作占比10%。这些工作仍然有优化空间，部分模型评审的工作量超过了传统计价模式，对造价员没有形成真正的解放。同时，在模型信息化管理方面，现阶段常见的模型对于几何信息的表达相对准确，但在非几何信息的表述上还存在较大问题。此外，模型由上游交付下游，应根据下游的应用需要对模型进行非几何信息的完善，提高模型的复用率。最后，BIM 客户端工具可产生数据，但不宜作为多方协同的平台，需在第三方轻量化平台进行管理共享，同时做好数据对接。

三、提高BIM 在工程造价方面应用的思考

上述案例中，BIM 对造价、成本的贡献不言而喻，但仍存在改进的空间。例如，该项目使用的仍然是逆向设计的BIM 应用方式，全过程造价咨询企业仅作为BIM 参与方之一，参与建模和图纸会审，在成本管控方面没有发挥出更大的优势，而对设计单位来说，重复投入了不少人力物力，在设计成本上也有优化空间。再比如，在航站楼屋面的成本控制中，虽然在消耗量计算、成本计算方面已经做到了精细化，但在施工采购环节遇到了一定的难度，因为计算机模型的搭建和生产企业的制作工艺有一定的脱节，效率和人员成本依然较高。

客观地说，BIM 在工程造价行业的应用受到设计、资金、人员等多方面的影响，发展速度不及预期，然而BIM 的广泛应用，对工程造价行业是最大的受益者，同时也是最有危机感的行业。正向设计的标准、精度如果能达到要求，算量、组价工作将会被一键取代，工程造价行业逐渐转向全过程、全产业咨询是必然的趋势，也是要坚持走的路。为推广BIM 技术在工程造价领域的应用，可以从以下几个方面重点推动。

1.政策支持和引导：政府部门可出台相关政策和规定，鼓励或强制在一定类型的工程项目中应用BIM 技术进行造价管理。制定BIM 在工程造价应用方面的相关标准和规范，如信息交换、模型质量、造价指标等，确保行业内外的协同和数据可靠性。为培训、研究和实施BIM 造价提供资金支持或税收优惠，从而营造一个有利于BIM 应用推广的环境。

2.行业协会和专业培训：建立相关机构，如BIM 工程造价协会，推动BIM 技术在造价领域的研究和推进。组织专业培训和实际操作课程，为造价人员提供系统培训和技能认证，培养BIM 造价的专业队伍。

3.教育整合：加强在高校及职业学院的教育整合，引入BIM 技术相关课程，培养具备BIM 技能的工程造价人才。加强产学研合作，通过课题研究、实习实践等方式提高学生的理论与实践能力。适应教育专业化改革发展要求，在全新的社会发展环境中，高校工程造价专业要注重集中调整。做好课程教学内容、培养方向、教学模式优化，集中突出BIM 技术应用价值。

4.典型项目推广：通过典型工程项目的成功应用案例，展示BIM 造价的优势和实际价值，树立行业标杆，为其他企业和组织提供参考和借鉴。针对各地的地标性建筑，如机场、会展中心、体育中心等大型公建场馆应有一定的政策扶持或推广奖励，尤其是要让全过程咨询企业参与到BIM 的主导团队中，让推广项目在成本控制方面展现优势，达到“花小钱办大事”的效果。此外，参建企业应注重与国际技术交流和合作，借鉴其他国家和地区在BIM 造价方面的成熟经验和做法，提升国内BIM 技术在工程造价中的应用水平。

5.产业融合和创新：鼓励工程造价行业与建筑设计、施工企业等密切合作，实现BIM 技术从设计、施工到运营维护的全过程应用。促进跨行业合作，发挥BIM 技术在数字化、智能化、绿色建筑等领域的综合优势。科技企业要继续投入造价工具和软件的研发，特别是国产软件的研发与推广，提升其普及度和适应性。

按照现今BIM 的发展历程，推广和应用BIM 是一项长期要做，并要持续坚持的重要工作。工程造价作为建筑业的其中一个关键环节，将极大受益于BIM 的发展，整个行业也面临了更大的转型挑战。BIM 在工程造价中的应用也为建筑行业带来了革命性的改变，具有重要的现实意义和长远发展潜力，通过逐步深化BIM 技术在工程造价领域的应用，可以推动行业创新与发展，为建筑业高质量发展奠定基础。