Application of BIM Technology in Cost Control of Construction Engineering
王俊平 WANG Jun-ping；陈英杰 CHEN Ying-jie；
魏敬徽 WEI Jing-hui；朱磊 ZHU Lei；董睿成 DONG Rui-cheng
（新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052）
（School of Water and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）
摘要：文章在研究了传统建筑中材料管理、信息共享、工期质量管理对成本控制的影响以及BIM技术在建筑工程成本控制中的应用的基础上，结合工程案例对BIM技术在工程量计算、建筑材料管理、工期进度管理、工程变更问题中的应用进行了研究。结果表明：BIM技术在建筑工程成本控制中的应用有效地降低了成本，提高了建筑管理水平，加快施工进度节约工期，加快我国建筑业信息化发展。
Abstract: Based on the research in the traditional building materials management, information sharing, the influence of time limit for a project quality management of cost control, and the BIM technology application in the construction project cost control, on the basis of combination with the engineering case of BIM technology in the calculation of quantities, construction material, time limit for a project progress management, the application of the engineering change problem is studied. The results show that the application of BIM technology in the cost control of construction projects effectively reduces the cost, improves the level of construction management, speeds up the construction progress to save the duration, and accelerates the development of china's construction industry information.
关键词：BIM技术；建筑工程；成本控制
Key words: BIM technology；construction works；cost control
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0230-03
0 引言
建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM），是建筑行业在快速发展的信息化和数字化时代的重要产物。BIM技术的应用很大程度上解决了以往建筑业高能耗、重污染、低效率的问题[1]。据统计我国建筑业平均产值利润率在3.5%左右[2]，成本高效率低，施工过程中成本控制效果不明显，但BIM技术的应用解决了施工过程中成本控制的问题。刘敬娜[3]针对施工阶段存在的建筑成本管理问题，提出了在施工阶段基于BIM技术施工企业对成本管理问题的解决办法，对建筑项目成本的降低、成本管理水平的提高都起到了显著的作用。根据美国斯坦福大学整合设施工程中心对32个项目的总结，使用BIM技术能够通过发现和解决冲突降低10%的合同价；将造价估算控制在3%以内，并且估算耗费时间缩短80%；消除40%的预算外变更；项目工期缩短7%，能够及早实现投资回报[4]。本文通过分析传统建筑成本控制存在的问题，结合BIM技术信息共享性、模拟性、可视化等优点，对项目在施工中的成本进行有效控制。
1 建筑工程项目传统成本控制中存在的问题
1.1 信息更新不及时，缺乏动态成本控制
施工过程是多专业共同作业的复杂过程，在传统施工中各专业只负责自己的相关工作，彼此之间缺乏沟通，使得信息难以共享，信息获取速度慢，实时性低，协同工作受到阻碍。同时因为信息不全面在施工中材料的领取管理比较混乱，不能准确获得材料的使用信息，在采购时凭借经验估算材料的采购数量，当采购数量多于需求量时会增加运输费、存储费，增加了库存成本；反之会增加二次购买的路费和运费，还有可能会因为缺少材料导致工期延误，使占总成本60%的材料采购费得不到有效的控制。
因为每个施工阶段所用材料、人工、机械等不同，价格也不同，在传统的成本管理中信息闭塞，各种信息得不到及时更新，对成本信息了解不及时，无法做到动态控制；在传统施工中只注重施工进度赶工期，盲目加大劳动力、材料、机械、成本等的投入，无法做到成本的投入和施工进度结合分析，常常导致超支现象发生，最终导致项目总成本增加。
1.2 进度、质量难以控制
在施工过程中仅凭经验对工期的把握程度是不够的，部分管理者在前期对施工进度不够重视，进度监控不力，造成工期延误，使得间接成本增加，如果工期被拖延的时间较长，还可能引起直接成本的增加，最终导致总成本增加。还有为了提高利润在施工中忽视了工程的质量，导致在竣工交付时因质量达不到验收标准，无法进行工程决算，造成损失成本增加，即使在检查验收时能蒙混过关，若在后期的使用过程中因质量问题发生了事故，公司可能要承担巨额赔偿，还有企业信誉的丢失，严重的还可能承担相关法律责任。
2 BIM技术在建筑工程成本控制中的应用研究
2.1 资源管理对成本的控制
建筑施工成本的控制取决于人工、材料、机械设备和资金使用计划安排是否合理，所以在施工中需要制定合理的施工组织计划，对材料的消耗量和人员的安排进行有效的控制，虽然现在的工程成本控制有健全的限额领料和手续审批制度，但管理人员仅凭经验管理效果不理想。而基于BIM3D+进度+成本的BIM-5D技术可以编制材料需用计划，管理人员根据每个阶段的需要从模型中提取材料用量信息，再结合物联网技术将二维码或者RFID标签植入材料中，与BIM模型数据之间相结合实现透明实时管理，从而真正实现了限额领料，更好地控制成本。
2.2 进度管理对成本的控制
BIM-5D技术可以随时提供施工进度和资源信息的情况，管理者可以对任意一个时间段的施工进度和成本进行分析，根据分析的结果，对施工成本和施工进度进行合理管理。同时通过BIM5D模型获取的工程量和预算信息可以及时进行进度款申报，能够更好地加强对施工过程成本的控制[5]。当赶工期时，BIM-5D技术可以提前对施工进度进行模拟，对施工难点和重点采取相应的措施。同时对工作人员、资金、材料和机械设备等进行调整并合理组织安排制定计划，做到在实际施工中及时对成本、进度进行偏差分析[6]。利用BIM技术对施工进度计划、劳动力等进行反复优化，减少在施工中遇到各种冲突。BIM技术的应用可以提高彼此之间的协同工作，保证对施工进度的精准控制，降低工期延误的风险[7]，加快施工进度进程。
2.3 工程变更对成本的控制
在建筑中使用BIM5D动态成本管理模型，将模型与图纸相关联，当工程发生变更时，将变更的信息输入到模型中，相关的工程量就会随之发生改变，然后根据工程量的变化，在模型中找到相应的构件，就可以确定变更后的价格[8]。BIM5D技术的应用不在需要按照传统手工方式计算工程量的变化以及变更后的价格，在构建建筑模型时为构件制作编码，就能够实现工程量与造价信息动态链接[9]，简化了预算人员的工作量。
3 BIM技术在某科技研发中心工程施工阶段成本控制的应用
新疆乌鲁木齐市某科技研发中心工程位于乌鲁木齐市天山区。建筑用地面积为11814.9m2，总建筑面积为61935.18m2，其中地上建筑面积为43575.21m2，地下建筑面积为18423.08m2，地下二层，裙房23.6m高地上四层。南塔楼地上高为60.05m，北塔楼高为79.55m，框架剪力墙结构，其建筑模型如图1所示。
3.1 BIM技术在工程量计算中的应用
从成本预算到成本核算，从物资管理到动态成本管理，都是以工程量为基础，因此工程量的计算对成本控制至关重要。在新疆某科技研发中心工程中将Revit软件建立的模型与广联达土建算量软件结合，统计出所需要的每一时间段或施工段的工程量。在新疆乌鲁木齐市某科技研发中心工程中根据建立好的基坑模型如图2，利用Revit场地功能计算出土方、喷浆等相应工程量。如表1所示。
新疆某科技中心基坑土方开挖是一个不规则的图形，人为计算土方的工程量比较困难。在BIM软件中土方工程量的计算利用三维模型进行不规则实体减扣计算，并依据本地区土方工程量计算方法，计算出开挖土方工程量为142879.329m3，利用BIM软件进行土方计算减少了人为计算造成的误差，提高了算量的精准性，减少了在计算工程量或统计资源所需的时间。
3.2 BIM技术在建筑材料管理中的应用
BIM技术在完成工程量的统计之后可以按照楼层或其他的分类方法输出项目的工程计量计算书[10]，还可以提供各种数据进行对比分析。以本工程第5层的柱墙、梁板混凝土量为例如表2。
在工程实际施工中根据预算量、BIM量对施工现场的材料用量进行精确控制，通过与现场实际浇筑量进行对比统计出损耗情况，找出损耗量较大的部位。新疆某科技中心工程在实际施工中发现梁板的损耗率比墙柱的损耗率大，技术人员根据这种情况制定了墙柱、梁板混凝土专项施工方案。利用专项施工方案施工后发现梁板的损耗率大幅度降低，降低了44.1%；墙柱的损耗率降低了23.4%。通过对预算量、BIM量以及实际量进行对比，发现BIM所提取的工程量更有利于我们对建筑材料的控制，达到节约成本的目的。
3.3 BIM技术在工期进度中的应用
在本工程施工时建立BIM3D模型+进度+成本的BIM-5D施工模型，利用该模型对施工过程进行模拟。通过模拟找出施工过程中作业冲突问题，并进行施工优化。其中碰撞问题是影响工程工期的重要因素，尤其是管综排布方面，而BIM技术模拟性的应用为工程解决了碰撞问题，避免了由于碰撞问题造成的工期延误。在本工程中利用BIM技术对地下室车库管廊综合排布进行检查，如图3所示。发现消防管道与排水管道发生碰撞，通过对管道的排布进行优化，把消防管道进行翻弯避让排水管道，避免了碰撞的发生。通过BIM技术的碰撞检查实现了对管综的优化排布，不仅使排布美观，而且减少了管道的翻弯，提前解决了碰撞问题避免了返工，加快施工进度提高施工质量，也降低了成本。
3.4 运用BIM过程中解决的工程变更问题
新疆某科技研发中心在运用BIM的过程中解决的图纸变更问题如图4所示。BIM技术在重要的结构和机电问题上表现突出，在解决重要问题上结构问题有41件，机电问题有50件，分别占重要问题的30%和36%；一般专业间协调问题应用最多达到88件问题，占一般问题的45%。由图4分析得出，通过施工模拟和方案模拟可以对施工组织设计的科学性及专项施工方案提出优化建议，减少错误的发生，将变更信息上传平台进行保存，避免了纸质文件丢失造成的损失。针对本工程规模大、工程复杂、工期紧，涉及多个专业交叉流水施工的特点，采用BIM技术进行技术交底以及施工模拟，极大程度上帮助施工人员理解施工方案、施工工艺，避免了施工过程中的返工。
4 结论
通过对新疆乌鲁木齐某科技研发中心工程研究，结果表明了BIM技术在建筑成本控制中具有显著作用，解决了建筑工程项目传统成本控制存在的信息更新不及时、动态成本无法控制、工期质量对成本控制的影响等问题，工程在建造过程中降低了成本，明确了成本的支出和规划，减少了建筑成本超出项目预算情况的发生。BIM技术的应用推动了建筑行业向低能耗、绿色环保、高效发展，合理有效控制成本，促进建筑业稳定、长远发展。
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