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建筑信息模型（英文Building Information Modeling，簡稱BIM）作為建筑業實用新型的一種信息化技術，近年來一直受到國家的高度重視。BIM技術可以充分收集項目全生命周期各個階段的信息，有效縮短工程施工時間，節約建設成本，有效提高各參與方的決策效率和項目質量。BIM技術的應用對設計單位和施工單位越來越起到不可替代的積極作用。本文以某建設項目BIM技術應用為例，闡述BIM技術在設計階段與施工階段中成本控制的應用。

一、BIM技術的特點

BIM技術作為建筑行業的一個工具，它主要通過不同類型的軟件進行信息集成，實現BIM的N維應用。具體來說，它是一個軟件集群，結合我國現階段BIM應用情況，常用的軟件及它們之間相互協調關系如圖1-1[1]所示：

圖1-1中的實線表示數據信息可直接互用，虛線表示數據信息可間接互用，箭頭表示互用數據信息的方向。BIM相關軟件在建設項目的應用，呈現以下幾個特點：

（一）仿真性

BIM技術在建設項目管理工作中呈現出比較明顯的仿真性特點，通過提前發現可能存在的各類問題，及時采取有效的控制措施，消除可能的風險隱患[2]。例如，優化設計方案，提高設計質量與精度；對項目重難點節點進行模擬，直觀了解施工工序，驗證復雜建筑體系的可建造性；運維模擬，對設備進行運行監控、能源運行管理及建筑空間管理。

（二）可視化

可視化特點，即在建設項目管理工作中通過使用三維立體模型，能夠使較大的危險問題得以避免，能夠優化項目管理流程，提高建設項目管理的針對性，確保建設項目管理工作的真正落實。例如，由于BIM模型的可視化，非專業出身的工作人員可以借助該平臺對項目有更清晰地了解，能夠對簡化后的各個部分以及各構件更了解，更清晰的理解相關圖紙問題，及時直觀有效地解決問題。

（三）協調性

BIM技術在建設項目各階段協調上具有明顯的優勢。設計單位通過模型將各專業不同系統聯系在一起，提前完成模型優化，減少因設計變更引起的成本增加；施工單位通過BIM技術對項目整體進度進行試驗操作，合理調配資源，保證實施過程的有序進行；運維單位可基于BIM包含的直觀、實用的工程信息進行運維協調，提高管理效率。

（四）可出圖性

BIM技術的可出圖性體現在基于相關軟件進行傳統的平、立、剖及詳圖的輸出外，還可以輸出BIM應用方面的圖紙[3]。例如，各專業BIM模型整合后，利用碰撞檢查功能，出具不同專業間的碰撞檢查報告，碰撞檢查修改完畢后出具管線綜合排布圖。

（五）信息完備性

信息完備性，主要表現為BIM技術可以展現建設項目的3D幾何信息與拓撲關系兩方面。另外，還可以描述完整的工程信息。例如，項目名稱、結構類型、材料款式、安裝類型等設計信息；進度狀態、成本控制、質量安全問題等施工過程中的信息；工程安全性能、材料性能等維護方面信息。

另外，BIM技術的特點還包括進行整個建筑生命周期即由決策、設計、施工乃至運營的一體化管理，通過參數變量建立和分析模型等特點[4]。隨著BIM技術的深度應用，未來會有更多優勢呈現。

二、BIM技術在成本控制中的優勢分析

BIM技術從決策階段的方案優化、設計階段的碰撞檢查、實施階段的變更管理以及運維階段的設施維護等，可以從各階段各角度控制項目成本。相較于傳統成本控制方法，BIM技術在成本控制方面具有以下幾方面優勢：

（一）成本數據的延續性和可追溯性

基于BIM技術可搭建從項目規劃、設計至運維的全過程模型，包括方案比選、招投標、質量和安全控制等方面，涉及眾多利益相關者。各模型可在各個階段基于不同權限進行信息交互和平臺共享，形成可追溯完整的成本數據檔案，實現數據的延續與重復使用[5]。

（二）成本數據處理的高效性和準確性

利用BIM技術進行工程計量，因模型的可視性，極大地確保了工程量計算的準確性；通過重復使用模型以及在不同階段對其進行修善，在很大程度上提高了造價工作人員的效率；BIM技術可從時間維度、空間維度等層面進行成本數據的匯總與生成，快速實現成本數據的分析與處理。BIM技術實現了工程計量與計價的自動化，可將投資管理前置，有效控制工程總投資；BIM技術可隨時調出成本數據，精確材料用量，實現精細化管理；同時，基于BIM技術進行成本數據分析，是實時動態的過程，保證了數據的真實有效[6]。

（三）項目動態成本實時監控和預測

側重于事中及事后是傳統成本控制的重要內容，而BIM技術側重于需要現代科學技術的輔助，在BIM成本管理平臺通過成本數據與模型、進度信息的關聯，實現成本的實時監控，結合平臺內置預警流程，幫助管理者及時分析并解決偏差，確保成本目標的實現[7]。

（四）提升企業成本控制能力

傳統的成本控制方法中，成本數據的獲取需要各項目部各自提供，而BIM技術的使用簡化了這種工作流程。各項目部將BIM模型所載成本數據通過網絡上傳至企業云空間，并將各類成本數據分析匯總構建企業級成本數據庫，提升企業軟實力；BIM成本信息管理平臺的建立主要服務于企業層面，是為了確保企業中的相關部門能夠實時分享到每個項目的實際成本數據，保證讓企業及時地掌握每個項目的信息，從而提升了企業整體的成本管控能力[8]。

三、BIM技術在成本控制中的應用分析

（一）設計階段成本控制應用分析

在設計階段，主要通過BIM技術進行概算編制及圖紙優化，逐步實現對成本的有效控制。主要體現在以下兩方面的內容：

1.基于BIM技術的設計概算

設計概算是由設計單位或造價咨詢單位依據初步設計圖紙，套用概算定額，估算出工程的建設費用，強調“圖后成本”。由于BIM技術的設計概算可以對成本進行即時仿真與核算，并且還能夠將其運用到項目的管理中。在項目實施的過程中，每個參與方都能夠在設計階段展開共同協助工作，實時掌握到項目的進度和成本信息，有效化解設計過程中出現的專業割裂問題以及開發過程中產生的階段分離問題，也可對設計頻繁變更、設計與成本分離、設計與施工分離等問題進行有效化解；因此，我們可以通過BIM成本分析指標及歷史數據的輔助，以及其工程量快速分析與計算能力，更準確、更迅速地對設計概算進行分析并使得設計概算的準確性得到很大保證。

2.基于BIM技術的設計優化

在建設項目的實施過程中，由于工程實際情況的變化、各參與方的不協調以及其他諸多不可預見的因素導致了設計變更時有發生，設計變更的出現會對成本控制造成很大的影響。利用BIM技術基于施工圖圖紙構建各專業的BIM模型，利用碰撞檢測功能，發現圖紙中的“錯、漏、碰、缺”等問題，找出設計中的主要碰撞點，對發現的問題進行視點保存、問題標記最后出具不同專業間的碰撞分析報告，設計師根據分析報告進行修改和完善。施工圖完成后進行管線綜合排布，對建筑物內不同專業間管道和設備的碰撞、重疊和沖突按照規范和相應排布規則進行合理布置，在模型中對管線的位置和標高進行精準定位，避免設計變更和造成不必要的返工。減少設計變更不僅能優化設計，還能為項目的成本控制提供有力支撐。

（二）施工階段成本控制應用分析

BIM技術在施工階段的應用主要根據是施工單位自身需求或者業主要求，在合同范圍內建立BIM模型并對其進行應用，并針對自身項目進行施工方案、進度模擬，合理優化施工工藝和工序；結合協同平臺，施工單位及時發現施工過程中的質量安全問題，隨時獲取項目的各項狀態，并對成本實施動態監控。BIM技術在施工階段的應用主要側重于從項目的招投標階段、實施階段和竣工驗收階段進行項目的成本控制。

1.招投標階段BIM應用成本控制

BIM技術在招投標階段成本控制應用主要體現在工程量的快速統計。工程量的計算是項目招投標階段的核心工作。應用BIM技術與傳統工程量計算方式對比見表3-1：

2.實施階段BIM應用成本控制

在施工過程中BIM應用成本控制主要體現在施工方案優化、材料采購與物料跟蹤、施工進度模擬、質量安全管理、成本分析等幾個方面，具體內容如下：

（1）施工方案

利用BIM技術進行施工方案制定與技術手段選擇的益處著重表現在兩個方面，第一是可視性，第二為可模擬性。在BIM技術輔助下，形成模型，可以對建筑的結構構成及構件進行全角度全方位的觀察，迅速獲取構件的確切屬性；此外，還能在軟件中模擬實施過程，把施工方案和進度計劃進行結合，更加方便地將施工方案轉化成動畫形式并進行展示，施工技術人員可更加直觀的對方案的可行性進行判斷，優化施工方案或工藝流程，很大程度上免于盲目進行工作、慣性施工等可能出現的問題，盡可能從技術上可以做到一次成功，降低返工的可能性與資源重復浪費率。

（2）材料采購與物料跟蹤

結合BIM模型，計算、模擬和優化對應于項目各施工階段的勞務、材料、設備等的需求量；借助BIM模型，公司可將現金流量狀況與工程進度相結合，事先合理組織、采購施工輔助工具、協調施工材料進場、機具現場布置及使用等物資采購工作；借助于BIM模型的可視化，對材料如何堆放及現場設施如何布置進行模擬，判斷其合理性，從而建立勞動力計劃、材料需求計劃和機械計劃等，在此基礎上形成項目成本計劃，保證材料需求計劃的準確性、及時性，有助于實現成本的精細化管控。

（3）施工進度BIM應用與成本管控

無論是項目的施工總進度計劃還是具體到每一天的施工進度，都可以將進度計劃附加給BIM模型中各個構件進行4D施工模擬，使項目管理人員清晰直觀地確定項目的重難點及關鍵節點部位，較大程度地降低返工成本和管理成本，降低風險，增強管理者對施工過程的控制能力。

3.竣工階段BIM成本控制應用內容

竣工階段BIM成本控制應用主要有以下兩方面的內容：

（1）竣工結算

基于BIM的結算造價管理不但能夠提升工程量的計算效率，而且可以為結算資料的完備性和規范性提供可靠依據。在項目實施成本控制過程中BIM模型在相關合同、工程款支付、材料管理、設計變更等信息的不斷輸入中得到完善和更新，到竣工結算的時候，信息量已完全可以說明竣工工程實體。由于BIM模型在整個建設項目生命周期記錄的準確性及完備性，在很大程度上使得結算效率得以提升。而且，BIM可在項目的整個生命周期可視化地將數據變更前后的模型作比較分析，由此可以使索賠爭議問題迎刃而解，加快了結算和審核速度。

（2）項目后評價

項目后評價即為一種技術經濟活動，主要針對已完成項目的預定目標、實行過程、收益效果、作用以及影響而進行總結分析的活動。BIM技術還在3D模型的基礎上加入了時間維度，以此將實際施工過程中的數據與計劃目標進行比對，使得施工偏差以及計劃變動的情況可以更立體、直接地展現，進而對可能的原因進行分析，使得施工各個階段的評價都更加客觀。

四、BIM技術在成本控制中的實證應用

基于前文對BIM理論及BIM技術應用內容的相關介紹，本文以北京市某建設項目為例，實證研究了BIM技術在實際建設項目設計階段到施工階段的成本控制應用，分析了BIM技術帶給項目的實際效益。

（一）項目概況

項目總建筑面積40059㎡，包含4棟住宅樓，1個地下車庫，其中住宅樓地上6層，地下3層，建筑高度16.8m；車庫地下2層，埋深為7.85m；住宅樓基礎類型為筏板基礎，車庫基礎類型為柱下獨立基礎加防水板，主體結構類型為框架剪力墻；項目精裝修交付。本項目獲得北京市結構長城杯。

（二）設計階段的BIM成本控制

本項目模型工作組結合建模規則基于Revit 2016（Autodesk公司開發的建筑信息模型構建軟件）分專業建立建筑、結構、機電三維模型，具體如圖4-1和4-2，其中機電模型為電氣、給排水、通風等各專業整合后的模型。

1.BIM技術在項目初步設計中的成本控制

BIM技術在項目初步設計階段的工作主要是前期目標成本的測算，通過BIM初始模型的成本分析指標和數據平臺歷史數據的輔助，利用其工程量快速分析與計算，更準確、更迅速地對目標成本進行測算。結合企業數據庫中類似項目造價指標得到本項目各單位工程造價指標數據如表4-1，并估算本項目的目標成本為1.5億元。

需要說明的是企業數據庫中的單方造價指標基數為整個項目總的建筑面積。本文考慮到指標的可參考性，針對本項目單位工程的造價指標予以處理，以單體的建筑面積作為計算基數。

本項目基于BIM模型和企業數據平臺進行項目目標成本測算，較于傳統成本測算模式，工作效率提高了約38%，測算精度提高了約52%，模型和數據分析的結合直觀展示成本來源。

2.BIM在項目施工圖設計的成本控制

本項目施工圖設計階段利用BIM技術主要進行碰撞檢查、洞口預留等。在項目三維模型搭建完成后，將全專業模型進行整合，利用MagiCAD（基于Revit軟件二次開發的機械，電氣和管道設計插件）進行分專業、分樓層、分系統碰撞檢查，提前發現施工過程中的碰撞點，并得出碰撞檢查報告。具體如圖4-3和4-4

在實施碰撞檢查過程中發現CAD施工圖紙建筑、結構、機電專業出現不一致的情況，如1#機電專業和結構專業進行碰撞檢查中，發現污水泵系統穿越地下三層樓板，經反查圖紙發現，給排水圖紙有2臺污水泵，而結構圖紙中只有1個集水坑，且位置不對；此外還有管線的標高矛盾、管線穿梁板沒有預留套管等，尤其是本項目中地下部分橋架穿墻，圖紙并沒有預留橋架套盒位置，傳統模式下在電纜橋架施工時改變橋架路由，增加橋架、電纜用量，而結合BIM模型，在墻體施工階段預留橋架套盒，減少橋架額外成本的支出。傳統的二維圖紙很難發現各專業間碰撞問題，常規在施工過程中發現，再返工處理，增加了施工成本，影響正常的施工進度，而利用BIM技術的可視化、各專業之間的協同提前把問題解決。

本項目利用BIM三維模型，進行碰撞檢查，提前發現施工中的碰撞問題并優化模型，對管線進行綜合調整，減少返工，節約項目成本約23%；利用MagiCAD插件進行洞口的精準預留，提高施工質量。

（三）施工階段的BIM成本控制

1.場地布置

本項目利用廣聯達場布軟件虛擬建造施工現場臨時設施，結合工程進度，通過漫游和模擬安拆時間優化平面布置方案，以預演的方式來發現和解決場地布置中的問題，更加合理的確定道路的規劃和加工場、堆料場、垂直運輸機械的位置，以達到優化整個施工階段的施工資源的配置，避免二次搬運的發生，有效提高工作效率。具體場地布置模型如圖4-5：

2.工程量對比與統計

本項目的工程量計算采用BIM算量與廣聯達算量軟件相結合的形式，為了確保工程量的準確性，本項目對BIM算量與算量軟件計算的結果進行了對比，文中僅展示1#樓地下一層噴淋系統對比結果如表4-2所示：

本項目分樓層、分構件、分規格、分型號統計工程量，根據多次測算在保證模型精度的情況下，由上表結果可知BIM土建工程量、機電管道工程量與傳統電算工程量差異修正后可保持在1%以內，驗證BIM算量的準確性，為實現“一模多用”提供數據支撐，減少造價人員工作量，提高工作效率。此外上述表中廣聯達GQI（廣聯達公司開發的計價算量軟件）量與revit量原始數據存在的差異原因如下：

（1）DN25管道：GQI算量噴頭立管高420mm，revit模型噴頭立管高350mm；GQI算量將3根2.7mDN25管識別成DN50；

（2）DN32管道：GQI算量將5根2.5mDN32管識別成DN50；

（3）DN40管道：GQI算量將5根2.5mDN40管識別成DN50；

（4）DN50管道：GQI算量將13根2.5m管道識別成DN50；

（5）DN150管道：6根管存在高差0.3m，將地下二層5米長干管歸屬地下一層。

此外，結合BIM5D平臺（以BIM技術為核心的工程項目全過程管理協同平臺，把全專業集成模型為載體，關聯施工過程中的各類信息，為項目提供數據支撐，實現有效決策和精細管理，從而達到減少施工變更，縮短工期、控制成本、提升質量的目的）可以快速出具清單工程量和構件工程量，在計量支付過程中，可根據實際施工進度分樓層、單體或清單選擇提取形式，本文以8月份滿堂基礎為例，BIM5D按單體統計清單工程量信息如表4-3所示：

（四）施工成本動態監測

本項目的施工合同施工工期為547個日歷天，即18個月。考慮到2019年1月份至3月份屬于項目春節放假期間，本文就選取2018年7月至2018年12月這一連續施工時間段的成本數據進行分析，重點分析基于BIM5D（廣聯達公司開發的施工階段精細化管理平臺軟件）平臺進行動態監測的效果。

1.BIM5D模型提取成本數據

（1）在BIM5D模型按時間段提取計劃工作預算成本（BCWS）的累計值和已完成工作預算費用（BCWP）的累計值。

（2）在與實際價格關聯的BIM5D信息中提取已完成工作的實際成本（ACWP）的累計值。

（3）計算進度指標、費用指標。利用掙值法分析直接計算成本進度控制所需要進度偏差（SV）、成本偏差（CV）參數以及進度績效指數（SPI）和費用績效指數（CPI）。具體成本控制數據值如表4-4所示：

2.偏差預警分析

成本偏差率由BIM信息集成平臺自動計算，BIM5D預警體系依據設置偏差預警級別自動選擇預警方式來提示對應的項目管理人員。具體本項目所選取階段偏差預警分析如表4-5所示：

此外，針對較高偏差預警，項目經理應組織成本、技術、質量、安全、材料等有關部門從多個角度共同制定解決方案，分析偏差原因并指定專人進行跟蹤。及時將方案實施后的成本數據反饋至BIM5D平臺，系統自動對比分析成本控制效果。如果偏差級別仍較高，需重新制定方案繼續監控，如果偏差有所改善，持續監控，確保項目成本一直處于可控狀態。

（五）BIM成本控制效益分析

在本項目中運用BIM技術進行成本控制除了產生直接的經濟效益外，還具有以下管理效益：

1.協調工作內容減少

基于BIM技術在本項目中的應用，輔助項目合同計量部、物資部進行工程量的統計，直觀有效查找出圖紙問題及碰撞報告，基于BIM模型進行三維設計交底，輔助現場管理人員進行分包工作的協調，大量減少技術部、工程部等現場管理部門的工作，根據現場測算，大約減少現場管理人員20%的工作內容。

2.溝通交流時間縮短

基于BIM三維可視化特點，輔助項目管理各部門進行三維可視化溝通，對方案進行討論、工程部署、動態交底，比如對于結構較為復雜的地方，現場一線施工人員理解較為困難，通過三維BIM模型，更加有效直觀地進行可視化溝通，大量縮短無效溝通以及苛雜的會議時間，經現場人員感受，溝通時間大大減少。

3.問題查找完整度提升

本項目中，基于BIM技術應用查找的圖紙錯、漏、碰、缺問題一共有1235個，并在施工實施前得到有效解決。分析此問題報告，其中有效問題473個，重大問題127個。因此預估整個項目通過BIM技術應用情況下圖紙會審的圖紙問題查找完整度從60%提升到了95%。

五、結語與建議

本文通過實證分析了BIM技術在建設項目成本控制中應用的科學性和可行性，驗證了BIM技術可對項目管理的各個方面進行指導，可有效提升施工效率和水平，并能為項目的高質量施工提供后臺支撐和保障。也為建筑行業實現成本的精細化管理和目標成本的最優化提供一個實際依據。

BIM技術的發展與成熟為成本控制提供了強大的技術支持，在未來建筑業領域，BIM技術在成本控制中的應用會更加廣泛甚至會隨著BIM技術的日趨成熟，本土化BIM軟件的完善，BIM技術將會全面應用于建筑行業；另外在項目的投資決策階段、方案與施工圖階段應用及運維階段也都會逐步展開應用，BIM將會助力建筑產業化、精細化、輕量化、智能化，發揮信息化技術的價值，為建設工程項目實現增值，真正實現建筑業的信息互聯智能時代。

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