基于BIM的工程成本核算理論及實施方法

 0引言

        對工程項目而言，預算超支現(xiàn)象十分普遍，有研究表明，有多達2/3的項目的竣工決算是超過預算標準的。造成預算超支的原因很多，其中造價工程師因缺乏充分的時間來精確計算工程量和了解造價信息而導致成本計算不準確，是造成成本超支的重要原因［1，2］。造價工程師在進行成本計算時，要么需手工計算工程量，要么將圖紙導入工程量計算軟件中計算，但不管哪一種方式都需要耗費大量的時間和精力。有關(guān)研究表明：工程量計算的時間在整個造價計算過程占到了50%～80%［3］。工程量計算軟件雖在一定程度上減輕了造價工程師的工作強度，但造價工程師在計算過程中同樣需要將圖紙重新輸入算量軟件中，這種工作方式常常會因人為錯誤而增加風險

　　1建筑信息模型

　　近些年來，建筑信息模型（BIM）無論是作為一種新的理念還是一種新的生產(chǎn)工具都得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。很多人認為它是近幾年出現(xiàn)的新事物，但實際上，BIM的思想由來已久。早在1975年，被譽為“BIM之父”的ChuckEastman教授就提出未來將會出現(xiàn)可以對建筑物進行智能模擬的計算機系統(tǒng)，并將這種系統(tǒng)命名為“BuildingDescriptionSystem”。進入上世紀80年代后，BIM的研究受到CAD的沖擊，但學術(shù)界對BIM的研究并未中斷。在芬蘭，一些學者對基于計算機的智能模型系統(tǒng)進行了研究，并將這種系統(tǒng)稱之為“ProductInformationModel”。1986年，美國學者RobertAish提出了“BuildingModeling”的概念，這一概念與現(xiàn)在業(yè)內(nèi)廣泛接受的BIM概念非常接近；在“BuildingModeling”概念提出不久，BuildingInformationModeling的概念就被提出。但當時受計算機硬件與軟件水平的限制，BIM還只能作為學術(shù)研究的對象，無法在實踐中應用。進入21世紀以后，得益于計算機軟硬件水平的迅速發(fā)展，BIM的研究和應用取得了突破性進展。全球三大建筑軟件開發(fā)商Autodesk、Bently及Graphisoft都推出了自己的BIM軟件產(chǎn)品，并在全球多個項目上進行了試用且取得了不錯的效果［1］。現(xiàn)在，BIM已不再是學者在實驗室研究的思想概念，而是可以在工程實踐中解決實際問題的生產(chǎn)工具。

        2基于BIM的成本核算理論

　　BIM是一個包含豐富數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮�、具有智能化和參�?shù)化特點的建筑設施的數(shù)字化表示［5］。BIM中的構(gòu)件信息是可運算的信息，借助這些信息，計算機可以自動識別模型中的不同構(gòu)件，并根據(jù)模型內(nèi)嵌的幾何和物理信息對各種構(gòu)件的數(shù)量進行統(tǒng)計。以墻體的計算為例，計算機可以自動識別軟件中墻體的屬性，根據(jù)模型中有關(guān)該墻體的類型和組分信息統(tǒng)計出該段墻體的數(shù)量，并對相同的構(gòu)件進行自動歸類。因此，當需要制作墻體明細表或計算墻體數(shù)量時，計算機會自動對它進行統(tǒng)計。使用模型來取代圖紙，所需材料的名稱、數(shù)量和尺寸都可以在模型中直接生成。而且這些信息將始終與設計保持一致。在設計出現(xiàn)變更時，如窗戶尺寸縮小，該變更將自動反映到所有相關(guān)的材料明細表中，造價工程師使用的所有材料名稱、數(shù)量和尺寸也會隨之變化［5，6］。使用模型代替圖紙進行成本計算的優(yōu)勢顯而易見：（1）基于BIM的自動化算量方法將造價工程師從繁瑣的勞動中解放出來，為造價工程師節(jié)省更多的時間和精力用于更有價值的工作，如：詢價、評估風險等，并可以利用節(jié)約的時間編制更精確的預算。

　　（2）基于BIM的自動化算量方法比傳統(tǒng)的計算方法更加準確。工程量計算是編制工程預算的基礎(chǔ)，但計算過程非常繁瑣，造價工程師容易因人為原因造成計算錯誤，影響后續(xù)計算的準確性。BIM的自動化算量功能可以使工程量計算工作擺脫人為因素影響，得到更加客觀的數(shù)據(jù)。

　�。�3）基于BIM的自動化算量方法可以更快地計算工程量，及時地將設計方案的成本反饋給設計師，便于在設計的前期階段對成本的控制，傳統(tǒng)的工程量計算方式往往因耗時太多而無法及時地將設計對成本的影響反饋給設計人員。在Hillwood項目上，造價工程師應用BIM算量方法節(jié)約了92%的時間，而誤差也控制在1%的范圍之內(nèi)［7］。

　�。�4）可以更好地應對設計變更。在傳統(tǒng)的成本核算方法下，一旦發(fā)生設計變更，造價工程師需要手動檢查設計變更，找出對成本的影響，這樣的過程不僅緩慢，而且可靠性不強。BIM軟件與成本計算軟件的集成將成本與空間數(shù)據(jù)進行了一致關(guān)聯(lián)，自動檢測哪些內(nèi)容發(fā)生變更，直觀地顯示變更結(jié)果，并將結(jié)果反饋給設計人員，使他們能清楚地了解設計方案的變化對成本的影響。

　　美國的一項研究顯示，因BIM的應用提高了成本核算的準確性而使業(yè)主保留了比傳統(tǒng)建設模式下更低的不可預見費［8］。

　　3基于BIM的成本核算方法

　　造價工程師可以從很多途徑應用BIM來進行工程量的計算，但沒有哪一種BIM工具可以提供全套的造價計算服務。因此，造價工程師需要根據(jù)實際情況決定采用哪一種方法，一般來說主要有以下3種方法［1，9］，如圖2所示：（1）利用應用程序接口（API）在BIM軟件和成本預算軟件中建立連接，這里的應用程序接口是BIM軟件系統(tǒng)和成本預算軟件系統(tǒng)不同組成部分銜接的約定。這種方法通過成本預算系統(tǒng)與BIM系統(tǒng)之間直接的API接口，將所需要獲取的工程量信息從BIM軟件中導入到造價軟件，然后造價工程師結(jié)合其它信息開始造價計算。U.S.COST公司和Innovaya公司等廠商推出的成本核算軟件就是采用這一類方法進行成本計算。

　�。�2）利用開放式數(shù)據(jù)庫連接（ODBC）直接訪問BIM軟件數(shù)據(jù)庫。作為一種經(jīng)過實踐驗證的方法，ODBC對于以數(shù)據(jù)為中心的集成應用非常適用。這種方法通常使用ODBC來訪問建筑模型中的數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)需要從BIM數(shù)據(jù)庫中提取所需要的計算信息，并根據(jù)成本預算解決方案中的計算方法對這些數(shù)據(jù)進行重新組織，得到工程量信息。

　　與上述利用API在BIM軟件和成本預算軟件中建立連接的方式不同的是，采用ODBC方式訪問BIM軟件的成本預算軟件需要對所訪問的BIM數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)有清晰的了解，而采用API進行連接的成本預算軟件則不需要了解BIM軟件本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所以目前采用ODBC方式與BIM軟件進行集成的成本預算軟件（如CostX或ITALSOFT）都會選擇一種比較通用的BIM軟件（如Revit）作為集成對象。

　�。�3）輸出到Excel。目前，大部分BIM軟件都具有自動算量功能，同時，這些軟件也可以將計算的工程量按照某種格式導出。目前，造價工程師最常用的就是將BIM軟件提取的工程量導入到Excel表中進行匯總計算。與上面提到的兩種方法相比，這種方法更加實用，也便于操作。但是，要采用這樣的方式進行造價計算就必須保證BIM的建模過程非常標準，對各種構(gòu)件都要有非常明確的定義，只有這樣才能保證工程量計算的準確性。

　　需要注意的是：上述的3種方法沒有優(yōu)劣之分，每種策略都與公司所采用的成本計算軟件、工作方法及價格數(shù)據(jù)庫有關(guān)。每個項目只有根據(jù)自己的業(yè)務特點和使用習慣來選擇合適的BIM成本計算策略，才能最大程度上發(fā)揮BIM的功能，提高它的使用效率。

4討論

　　盡管BIM可以提供工程量計算，但是它并不能完成所有的成本計算工作。在整個造價計算過程中，工程量計算只是造價工作的起點。造價工程師在計算過程中仍然起著關(guān)鍵的作用。造價計算的過程也伴隨著分析的過程，而這是軟件無法做到的。而且，利用BIM進行造價計算是一個循序漸進，由淺及深的過程。試用者在應用的初期可以先從簡單的功能用起，隨著對BIM軟件的熟悉，可以慢慢擴展到其它功能。例如：可以先從構(gòu)件的統(tǒng)計開始應用，目前絕大部分的BIM軟件都擁有構(gòu)件統(tǒng)計功能，初次應用也不宜對綜合模型進行計算，可以先嘗試對某一個具體的專業(yè)的（如建筑專業(yè)）模型進行應用，等到熟悉后可對有關(guān)建筑、結(jié)構(gòu)、水電暖通的綜合模型進行成本核算。此外，應用BIM進行工程量計算要有一個合理的期望。在實現(xiàn)自動化之前首先做到標準化。要想充分發(fā)揮BIM的作用，就需要在對建筑構(gòu)件及其屬性進行標準化的定義，并要求定義的范圍可以覆蓋包括附屬構(gòu)件在內(nèi)的絕大部分構(gòu)件，否則BIM軟件無法按照用戶的期望輸出結(jié)果。例如，如果鋼筋混凝土的定義中只有混凝土的數(shù)據(jù)而沒有定義在混凝土中鋼筋的數(shù)量，或者定義了鋼筋的數(shù)量，但信息不夠詳細，如只有數(shù)量，沒有型號，在這些情況下，BIM軟件都無法對鋼筋的數(shù)量進行統(tǒng)計。

　　5結(jié)語

　　建筑信息模型是對工程項目信息的數(shù)字化表達，是數(shù)字技術(shù)在建筑業(yè)中的直接應用，它代表了信息技術(shù)在建筑業(yè)中應用的新方向。BIM的應用將使造價工程師從繁瑣的勞動中解放出來，將更多的精力用于更有價值的工作，提高成本核算的可靠性。