BIM 技术在公路工程全过程造价管理中的应用研究-张 红.doc

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1、建筑工程技术与设计 项目管理 2017 年 4 月中 4523 BIM 技术在公路工程全过程造价管理中的应用研究 张 红 （广东省公路建设有限公司 广东广州 510623） 【摘要】针对目前我国公路工程造价管理全过程信息化程度 低、管理工作效果不佳以及投资失控等问题，笔者从 BIM 技术给 公路工程造价带来的价值优势出发，分别对 BIM 技术在投资决策、 设计、招投标、施工、竣工验收等公路工程造价管理全过程应用 进行深入研究，并就 BIM 技术在我国公路工程造价管理方面的进 一步推广提出建议，以期提高公路工程全过程造价管理的整体效 益，为 BIM 技术在公路工程其他管理方面的应用提供参考。 【

2、关键词】 BIM 技术；工程造价管理；投资决策；竣工验收 公路工程建设项目具有投资大 、周期长、参与方多等特点， 这些都给公路工程造价管理带来很多问题。目前公路工程建设项 目各参与方沟通的主要依据是二维图纸和纸质文档，由于产业结 构相对分散、工程信息庞大复杂、工程对象的多样性等，造成各 参与方缺乏及时有效的沟通、专业信息协调管理脱节等问题；另 外，目前整个公路工程建设管理过程信息化技术手段较低，尤其 是公路工程造价管理方面，导致整个项目在决策、设计、施工、 运营各个阶段信息分离管理，具体体现在信息利用价值低、数据 挖掘能力差、信息共享与流通受阻等，最终常会出现返工返修、 重复建设、资源浪费、

3、管理工作效果差以及投资失控等严重后果。 如何通过高效合理的管理制度并应用信息化程度高速便捷的方法 加以控制成为提高工程造价管理的关键 。近年来， BIM（ Building Information Management）技术得到快速发展并渗透到各个行业， 其最大限度地将功能信息、性能信息、物理信息和集合信息进行 快速整合，并且能够在公路工程的规划、设计、施工和运营维护 等进行全程参与，对于我国建设行业实现快速化、智能化、精细 化、科学化等具有巨大的积极意义 。基于此，为了有效解决公 路工程造价管理过程中出 现的信息割裂、数据信息共享受阻、各 参与方缺乏交流、工程返工现象严重、造价管理效率低下等

4、问题， 笔者拟结合 BIM 技术，从其对公路工程造价带来的价值优势出发， 分别对 BIM 技术在投资决策、设计、招投标、施工、竣工验收等 公路工程造价管理全过程应用进行深入研究，并就 BIM 技术在我 国公路工程造价管理方面的进一步推广提出建议，以期达到提高 公路工程全过程造价管理整体效益的目的，为 BIM 技术在公路工 程其他管理方面的应用提供参考和借鉴。 1 BIM 技术简介 BIM（ Building Information Management）技术是建模信息 管理，是以数据库信息和三维图形集成技术为基础，集成基础设 施在规划、实施阶段（设计和施工）、项目管理和运营及智慧城 市应用的全

5、寿命周期的数据模型 3。在整个工程领域，如果说 CAD 的出现是第一次革命，那么 BIM 技术结合虚拟现实，正在向 第二次革命迈进，这对于正处在转型升级关键时期的土建行业来 说影响深远。 1.1 BIM 特点 （ 1）可视化。主要体现在两个方面：模型三维的立体实物 图形可视；项目设计、施工、运营等整个过程可视。 （ 2）协调性。具有 很好的协调流程，可以对设计不协调、施 工过程交叉等问题进行综合协调。 （ 3）模拟性。可以进行 3D 画面模拟，包括日照模拟、自然 通风系统模拟、受风力及流体力学模拟、热能环境模拟等；加上 时间模块，即可进行 4D 模拟；再加上造价控制模块，可以进行 5D 模拟；

6、另外对地震人员逃生和消防人员疏散等日常紧急情况的 处理方式也能模拟。 （ 4）优化性。 BIM 技术与其配套的各种优化工具能够利用模 型提供的各种信息（如几何、物理、规则、建筑物变化以后各种 情况信息）对项目进行可能的优化，也可以给复杂程度高的建筑 优化 。 （ 5）可出图性。可以得到综合设计施工图，即设计图纸经过 碰撞检查和设计修改后的图，如综合管线图、综合结构留洞图、 碰撞检查侦错报告和改进方案等施工图纸。 1.2 BIM 技术在工程项目不同阶段应用 结合 BIM 技术独特的优势，基于工程项目具体问题，可以归 纳出 BIM 技术在工程项目不同阶段的具体应用，见表 1 所示。 1.3 BIM

7、 技术应用成功案例 在建筑工程 BIM 技术应用成功的案例有：鸟巢、水立方 、上 海金融中心大厦、望京 SOHO 等；在路桥工程应用案例也比较明显， 具体见表 2 所示。 表 1 BIM 在工程项目不同阶段具体应用 项目阶段 具体应用 运营和维护阶段 设备管理、灾害疏散、运营策略管理、企业空间管理等 表 2 BIM 技术在路桥工程应用成功案例 理技术 2 BIM 技术在公路工程全过程造价管理应用分析 虽然 BIM 技术在工程建设行业已有尝试性的应用，但在公路 工程全过程造价管理方面的成功应用案例仍然较少。公路工程全 过程造价管理主要包括投资决 策、设计、招投标、施工和竣工验 收等五个阶段，且各

8、阶段是紧密联系、相辅相成的，涉及到工程 造价管理相关的分别是估算、概算、预算、合同价、施工成本预算、 进度款计量支付、结算和竣工决算等工作。 BIM 技术综合了很多 包括构件的价格、材料、重量、进度等非几何信息，故其可以参 与到公路工程造价管理的各个环节，应用到公路工程建设全过程， 具体如下。 2.1 投资决策阶段 在公路工程投资决策阶段，不可预见费的预估是决定估算是 否合理和准确的关键。但是在实际中由于公路工程投资的特殊性 和一次性，不可控风险很难预见并进行 预估，造成了不可预见费 的比例往往较高的结果 4。图 1 为公路工程造价管理各阶段对 投资的影响图，可以看出投资决策阶段对投资的影响程

9、度最高， 故该阶段在整个工程造价管理过程中属于关键和核心阶段。 100 95 对 投 75 资 的 影 响 程 度 35 /% 10 决策阶段 方案设计 施工图设计 招投标 施工阶段 竣工移交 公路工程造价管理各阶段 图 1 公路工程造价管理各阶段对投资的影响图 BIM 技术在工程投资决策阶段具体应用如下： （ 1）基于 BIM 信息库和数据模型，查找和拟建公路工程 项目 中如工、料、机价格等造价信息，利用 BIM 技术的可视化和模拟 万方数据 1 2 碰撞检查、净空检查、方案比选、复杂外形可视化、性 设计阶段 能化分析、协同设计等 模拟施工、场地布置、计算工程量、施工质量管理、施 施工阶段

10、4524 2017 年 4 月中 项目管理 建筑工程技术与设计 性优势，参照已完成的相似工程的造价信息，结合 BIM 参数化和 构件可运算的特点，简单地模拟建设相似工程。 （ 2）在模拟过程中对各类 风险进行设计和评估，相应地提出 应对方案。通过快速统计工程量信息，结合相关造价软件的云端 系统，对估算指标和价格信息快速查询，计算出各个方案的投资 估算。 （ 3）基于多个投资方案，通过 BIM 技术对其进行造价对比 进而选择最佳方案，最大限度地对各类费用进行覆盖，降低不可 预见费的比例，提高投资估算的准确性，全面提高工程造价管理 者对投资的管控能力。图 2 为 BIM 技术应用对不可预见费比例的

11、 影响图，其中图例中“传统上限”指传统建设方式下项目需保留 的不可预见费所占比例上限；“传统下限”指传统建设方式下 项 目需保留的不可预见费所占比例下限；“应用 BIM 情况”指应用 BIM 技术的项目各阶段需保留的不可预见费所占比例。 图 2 BIM 技术应用对不可预见费比例的影响图 （ 4）整个过程不需要传统的图纸就可以完成项目投资估算的 编制，准确而且高效，很大程度上改变了传统项目估算模式，且 相关文件可以保留为基础数据信息，为其他项目的成本控制提供 参考。 2.2 设计阶段 设计方案的确定，很大程度上决定了建设工期、工程质量、 工程造价等能否发挥经济效益。为了在设计阶段对工程造价进行

12、控制，需要进行限额设计，即按照 投资估算额控制初步设计，按 照设计总概算额控制施工图设计，以此来控制不合理的变更并对 投资额度进行合理分配。 BIM 技术的加入，会更好地发挥其优势， 将限额设计落实到实处，具体应用如下： （ 1）基于 BIM 提供的共享平台和可视化优势，设计阶段的成 果可以呈现可视化的三维视图，提高表达效果。 （ 2）结合 BIM 数据库，将已完成的设计图纸中的构件要素与 造价信息进行关联分析，并且引入时间模块，将分部分项工程按 照时间维度确定造价信息，进而对设计阶段的工程造价进行全面 有效的控制。 （ 3）在设计交底和图纸审查 时，通过整合的 BIM 信息共享平 台，从各参

13、与方的各自角度对设计图纸进行全面审查，实现协同 设计，并且通过 4D 或 5D 虚拟碰撞检查将设计错误及时修正。在 修正阶段，可以利用 BIM 模型构件的自动扣减功能，快速计算汇 总工程量信息，大大提高图纸审查效率和质量，最大限度地减少 后期因设计变更产生的纠纷，从技术性和经济性综合实现设计方 案的优化。 2.3 招投标阶段 公路工程招标阶段是建设单位将理念转化成实际的主要途径， 最终目的是寻找技术水平合格且经济最优的施工单位进行合作。 而对于施工单位，在该阶段 主要是做好投标文件和投标报价，目 的是中标。在该阶段，招投标文件的编制会花费大量建设单位和 施工单位的时间成本，而且在工程量审核和造

14、价计算方面，常常 出现由于人工算错而重新返工的现象；在实际中，该阶段时间紧 任务重，费时费力。但是 BIM 技术在该阶段的应用可以大大提高 整个过程的运行效率，具体如下： （ 1）基于 BIM 模型，建设单位可以精确快速地编制工程量清 单和招标文件；施工单位可以摆脱手工计算的粗糙性，对招标文 件中的工程量清单进行分部分项工程的精确核实，避免误差的出 现，减少项目亏损概率，提高中 标率。 （ 2） BIM 模型中的构件位置与工程量信息是相互对应的，施 工单位可以根据构件位置快速对招标文件中的工程量清单进行核 算和估算，为确定投标方案和投标报价赢得时间。 2.4 施工阶段 公路工程施工阶段涉及到造

15、价管理内容主要有工程量变化调 整、工程变更索赔、工程款计量支付等。由于工程建设周期长、 不确定性因素多、市场变化快等原因，使得该阶段对工程造价的 控制更加复杂，容易造成工程款超支的状况。 BIM 技术可以大大 缓解这些问题，具体应用如下： （ 1）基于 BIM 技术，工程量数据可以动态调整，造价信息可 以实时更新。在工程实施过程中如遇到需工程变更、方案优化等 突发情况，可以将存储于 BIM 系统中的工程量数据进行动态调整， 结合造价软件实时地编制最新的投资方案和造价文件，可以对变 更方案进行评估，进而避免不合理的变更。同时可以对工程款计 量支付、成本测算等进行统一管理，为后期的工程结算提供数据

16、 支持。 （ 2）限额领料是目前工程造价管理者对于材料消耗的主要控 制手段，而材料费约占预算的 70%，故限额领料方案很有必要。 但由于工期紧、领料数据不完整、传统估算领料方法精确度不高 等因素，造成限额领料的方法不能 完全发挥作用。基于 BIM 数据库， 审核人员可以快速查看建设项目历史数据，并通过多维度模拟计 算，快速对细部施工消耗进行分析、汇总和输出，真正实现限额 领料。 （ 3）基于 BIM 技术，可以关联构件信息和成本信息，快速调 整造价并快速工程结算。 （ 4）施工单位可以利用 BIM 对资源进行合理配置，快速计算 出关于工、料、机等资源的需求计划，进而进行均衡配置，保持 各个工序

17、紧密衔接，提高施工进度和质量，降低工程成本。 2.5 竣工验收阶段 由于前期各阶段 BIM 技术的充分应用，各项工程量信息、造 价信息等 均已完备，故在竣工验收阶段信息的完整性、准确性和 可靠性已达到标准，为竣工决算提高效率和精准度，避免了建设 单位与施工单位之间的“扯皮”现象，有效节约竣工验收成本。 此外，可以利用已有数据对工程项目进行多维度的统计、分析和 对比，研究其投资效益情况，为后面建设类似工程项目的造价管 理的改进和优化提供数据参考，进一步提高整体投资效益。 3 推广 BIM 技术在造价管理方面应用建议 BIM 技术对公路工程全过程造价管理有巨大积极意义，为了 更好地发挥 BIM 技

18、术作用，进一步推广其在工程造价管理方面的 深度发展 ，切实解决当前我国公路工程全过程造价管理中的问题， 笔者给出以下几点建议。 3.1 统一数据分类体系和传输标准 （ 1）分类体系不统一，数据互享效率就会大大降低。公路工 程造价管理要素构件成千上万，而不同阶段、不同参与方及不同 造价主管机构对于项目分类和编写代码不全相同，这就造成传输 数据过程中的代码混乱， BIM 技术中的自动识别和匹配功能失效， 大大降低了 BIM 数据调用的效率。例如公路工程沥青材料的消耗 量、单价等指标的编码在建设单位、施工单位、监理单位等各不 相同，那么在采用 BIM 技术调用沥青材料 的这些指标时就会出现 错误和混

19、乱。为了发挥 BIM 技术快速调用匹配不同组织和不同地 区传输数据，分类体系的统一是关键环节。故 BIM 技术进一步推 广离不开造价管理中统一的分类体系和编码系统。 （ 2）数据传输标准不统一，会严重降低工作效率，影响公路 工程造价管理行业的纵向集成化和一体化水平，重复性工作时常 发生，成本也就相应提高。例如设计部门做一条高速公路模型， 由于数据传输标准不同，使得造价部门开展工作时又要仿照做一 套相同的模型，降低了工作效率和数据共享水平，成本费用提高。 目前国际上 IFC 标准普 遍被大家接受，但是由于行业制度缺失， BIM 技术在我国还未采用 IFC 标准。为了进一步推广 BIM 技术在 公

20、路工程造价管理中的应用，政府部门和企业应该结合我国的基 本国情和最新市场行情，制定出我国本土定制化的、适合我国发 展的信息化数据传输方式；如果我国数据标准能够与世界信息化 数据衔接，很好的与国际标准 IFC 相匹配，那么我国公路工程造 价管理行业可以真正的在 BIM 技术层面与全球项目信息进行共享， 大大提高我国公 路工程造价管理水平和市场竞争力。 3.2 创新 BIM 应用模式 万方数据 建筑工程技术与设计 项目管理 2017 年 4 月中 4525 在公路工程全过程造价管理中， BIM 技术仍处于积极探索和 深度融合阶段，在统一数据分类体系和传输标准后， BIM 技术的 应用可以真正推上正

21、轨。但是由于其仍然是新 兴产物，在真正推 广过程中出现问题的概率较大，稳定性较低，还不够成熟，故很 多政府和企业在采用和推广时会相对保守，甚至会放弃而暂时采 用传统方法以观其变，这对于 BIM 技术的进一步推广不利。在项 目实施过程中， BIM 技术可以采用“政府支持 + 业主倡导”的创 新应用模式，即由业主倡导，政府鼓励，共同牵头进行 BIM 技术 应用推广，通过业主和专业造价管理人员在公路工程造价全过程 进行动态管理。有了开创应用的推行，其他中小企业才有信心加 入到 BIM 技术推广中，只有这样才能保证基于 BIM 技术的公路 工 程全过程造价管理得以顺利实施。 3.3 研发本土化 BIM

22、 技术与相关软件集成 公路工程项目全过程造价管理体系中涉及到的软件较多，包 括造价管理软件、 BIM 技术软件、项目管理软件等，要构造一个 基于 BIM 信息共享的综合平台，国内各种软件与 BIM 软件的连接 问题和兼容性问题是需要解决的 。目前国内现有造价软件等还 未能很好的与 BIM 技术软件融合，整个 BIM 技术的推广和应用未 能完全发挥优势，整个过程的协调统一受阻。故软件供应方应该 充分与造价部门、设计部门等进行沟通，共同积极研发出兼容 性 强的软件和扩展技术端口，真正实现互通互享的信息化综合平台。 而这些技术软件不能完全依赖国外，第一，国外技术软件可能不 符合我国公路工程造价管理的

23、实际情况；第二，涉及到国家机密 的数据可能会外泄，故本土化软件研发很有必要。 3.4 BIM 技术与大数据等多技术深度结合 大数据由于其在数据获取、数据挖掘分析能力方面有独特优 势，已经成熟的应用于教育行业、金融业、互联网行业等。 BIM 技术具有技术优势和功能优势，可以解决工程造价中数据滞后和 不准确的问题；而大数据在数据获取、数据分析和挖掘方面有着 明显优势。 故可以将 BIM 技术与公路工程造价大数据深度结合、 优势互补，更好的对工程造价全过程实行动态的精细化管理，充 分发挥大数据在工程造价管理方面的独特优势，进而有效提高整 体投资效益。例如在投标阶段，借助大数据可以对工程造价数据 库中

24、的企业信息进行对比归纳，根据实际情况调整企业定额；借 助 BIM 技术对工程数据进行输出，结合市场行情信息大数据反映， 能够更为科学准确地计算投标的实际成本。再如在施工阶段，利 用 BIM 技术对实际施工进行模拟，预估项目可能发生的变化，进 一步借助技术核定和变更方式对成本进行控 制；另外借助大数据 对于市场情况的预判进行修正调整以降低原材料成本；最后借助 造价大数据影响因素，并结合 BIM 技术对潜在风险进行管控，最 大限度的降低施工阶段成本 。 除此之外，还可以将 BIM 技术与测绘技术相结合，与 GPS、 GIS、摄影测量、三维激光扫描等结合，快速获取三维地理空间并 进行三维建模；也可以

25、与物联网、云计算相结合，借助 RFID、云 计算和物联网等技术，实现状态感知信息的定位、追踪和可视化 管理，随时随地进行信息查询；还可以与 VR、 AR 相结合，提供三 维空间的虚拟世界，接触 VR 设备给使用者身临其境感觉和体验， 可以及时、无限制地观察并操作三度空间内的事物；与“互联网 +”结合，进行智慧城市、智慧路桥建设，实现区域公共基础设施 的全寿命周期管理。 3.5 加强相关专业人才的培养 我国 BIM 技术发展比国外晚，目前仅是初步阶段，大部分企 业对其概念了解还不到位，只是一些大型的建设单位、施工单位 对 BIM 技术进行深入的探索，同时少数高校也开始对 BIM 技术应 用进行研

26、究。而绝大多数造价人员对于 BIM 技术了解不够，更多 的习惯传统的造价管理模式。故为了进一步推广 BIM 技术，对于 相关专业人才的培养是需要重视的，争取在发展 BIM 技术硬件本 身，也发展一批能够熟练应用和掌握他们的人才。可以通过在高 校开展系统的 BIM 技术培训课程、行业内开展 BIM 技术交流研讨会、 企业与高校进行深度 BIM 技术相关的产学研合作等途径，多方位 多角度多层次的对 BIM 技术应用人才进行储备，为 BIM 在公路工 程全过程造价管理中进一步推广提供强大动力。 4 结论 针对目前我国公路工程造价管理全过程信息化程度低、管理 工作效果不佳以及投资失控等问题，笔者从 B

27、IM 技术给公路工程 造价带来的价值优势出发，分别对 BIM 技术在投资决策、设计、 招投标、施工、竣工验收等公路工程造价管理全过程应用进行深 入研究，并就 BIM 技术在我国公路工程造价管理方面的进一步推 广提出建议，以期提高公路工程全过程造价管理的整体效益，为 BIM 技术在公路工程其他管理方面的应用提供参考。在实际过程 中应结合工程的具体情况、政府政策和市场现状进行综合分析， 以便得到最佳的公路工程全过程造价管理效果。 参考文献： 1 寿文池 . BIM 环境下的工程项目管理协同机制研究 D. 重庆大学 ,2014. 2 汪青 . BIM 技术在 A 项目中成本控制管理及数据分析研究 D

28、. 华东理工大学 ,2015. 3 郑华海 , 刘匀 , 李元齐 . BIM 技术研究与应用现状 J. 结构工程师 ,2015,(04):233-241. 4 张树捷 . BIM 在工程造价管理中的应用研究 J. 建筑经 济 ,2012,(02):20-24. 5 何关培 . BIM 和 BIM 相关软件 J. 土木建筑工程信息技 术 ,2010,(04):110-117. 6 黄恒振 . 基于大数据和 BIM 的工程造价管理研究 J. 建 筑经济 ,2016,(09):56-59. 作者信息： 张红，女， 1980 年 12 月生，山东省临朐县人，路桥工程师， 主要从事高速公路建设管理工作。 万方数据 5 6