2012-06-20 15:11:55 作者: 來源:第一幕墻網(wǎng)收集整理 【大 中 小】 我要評論(0)
建設(shè)工程設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制新方式
———基于BIM的建設(shè)工程造價(jià)管理
黃華
(內(nèi)江師范學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院, 四川 內(nèi)江 641100)
摘要:從信息技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用這個(gè)角度來分析,在設(shè)計(jì)階段傳統(tǒng)造價(jià)控制方式存在一定的問題,從技術(shù)角度進(jìn)一步分析了產(chǎn)生這些問題的原因,提出了在設(shè)計(jì)階段從技術(shù)上有效地控制造價(jià)的新方式———基于BIM的造價(jià)管理模式,并進(jìn)一步探討了這種模式的具體實(shí)現(xiàn)方案。
關(guān)鍵詞:建筑工程;設(shè)計(jì)階段;造價(jià)控制;建筑信息模型BIM
中圖分類號:TU201·7文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1671-1785(2010)10-0058-04
大量案例資料證明,建設(shè)工程的設(shè)計(jì)階段的費(fèi)用雖然占整個(gè)工程費(fèi)用的1~3%,但對整個(gè)工程造價(jià)的影響程度超過70~80%,因而必須充分重視設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制[1]。設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制方法主要有:發(fā)揮價(jià)值工程作用,提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的價(jià)值;推廣限額設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的動(dòng)態(tài)管理;加強(qiáng)設(shè)計(jì)變更的管理和設(shè)計(jì)監(jiān)理的推廣[2];對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);加強(qiáng)對設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算的編制管理和審查等.然而在傳統(tǒng)的管理體制和設(shè)計(jì)工作方式下,這些控制造價(jià)的方法實(shí)際效果較差,往往造成“三超”(概算超估算,預(yù)算超概算,決算超預(yù)算)現(xiàn)象.究其原因,除了存在認(rèn)識不足、體制不全、具體方法手段操作性不強(qiáng)等因素外,還存在一個(gè)至關(guān)重要的原因:傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方式信息化應(yīng)用水平較低.采用基于參數(shù)化的信息模型BIM方法,則可以改變建設(shè)工程信息的創(chuàng)建過程,實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的2D圖形到3D再到nD的信息模型的本質(zhì)變換(nD的含義是指建筑工程項(xiàng)目隨生命周期而表現(xiàn)出的多個(gè)方面,包括空間三維、時(shí)間或進(jìn)度維、費(fèi)用維、質(zhì)量維、安全維、能維、光維、熱維等[3]),實(shí)現(xiàn)真正意義上的建設(shè)工程管理集成化和信息化,只有這樣才能在設(shè)計(jì)階段有效地控制造價(jià)。
1 設(shè)計(jì)階段傳統(tǒng)造價(jià)控制方式存在的問題及原因分析目前從管理和技術(shù)兩方面因素來看,傳統(tǒng)造價(jià)控制方式主要存在的問題是:不能很好地利用價(jià)值工程方法從項(xiàng)目全壽命周期角度控制建造成本和使用成本,從而對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);限額設(shè)計(jì)指標(biāo)分解難度較大,限額設(shè)計(jì)被動(dòng)實(shí)施;設(shè)計(jì)與造價(jià)控制環(huán)節(jié)脫節(jié);設(shè)計(jì)與施工脫節(jié),可操作性差,變更頻繁;設(shè)計(jì)各專業(yè)之間沖突,項(xiàng)目各方之間缺乏有效溝通和協(xié)調(diào)。這一系列的問題導(dǎo)致在采購和施工階段工程變更增加,從而引起高成本返工、工期延誤、索賠等,直接或間接造成了工程造價(jià)成本大幅上升。從信息技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用角度進(jìn)一步分析產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因有以下兩個(gè)方面:
1.1 純圖形設(shè)計(jì)
目前,全國各大中型設(shè)計(jì)院雖然普及了CAD技術(shù),甚至出現(xiàn)了較為高級的Object-CAD建筑設(shè)計(jì)軟件,但它們?nèi)匀皇且?/span>CAD為基礎(chǔ),采用基本的圖形文件存儲和管理數(shù)據(jù),強(qiáng)調(diào)的仍然是建筑圖形,不能有效地創(chuàng)建房屋建筑的信息和實(shí)現(xiàn)對這樣的信息的共享和管理。雖然這些圖形也可以是三維的建筑模型,但每個(gè)建筑構(gòu)件沒有材料信息、價(jià)格信息,它們只是圖視模型,缺乏可運(yùn)算的信息,這使得設(shè)計(jì)人員、造價(jià)人員不能實(shí)時(shí)分析和計(jì)算所涉及的設(shè)計(jì)單元的造價(jià),并根據(jù)所得造價(jià)信息對細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,而方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證投資限額設(shè)計(jì)的重要措施和行之有效的重要方法。同樣的原因,人們只能按完整設(shè)計(jì)方案一次性進(jìn)行造價(jià)計(jì)算,設(shè)計(jì)不能被分解為針對每一個(gè)具體設(shè)計(jì)步驟的造價(jià)計(jì)算,限額設(shè)計(jì)的指標(biāo)分解也就難以實(shí)現(xiàn);每次只有整個(gè)設(shè)計(jì)方案完成后,由造價(jià)人員根據(jù)設(shè)計(jì)方案算出概算,此時(shí)再按照限額設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整,必然降低設(shè)計(jì)的合理性,造成限額設(shè)計(jì)被動(dòng)實(shí)施。
1.2 建筑信息的割裂和缺損
由于CAD技術(shù)創(chuàng)建的是非參數(shù)化的建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),CAD系統(tǒng)沒有建立與圖形相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),沒有給出表示建筑組成單元內(nèi)部的特征元素和關(guān)系,它只包含與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型,沒有包括與管理有關(guān)的行為模型,兩者無法通過關(guān)聯(lián)為數(shù)據(jù)賦予意義,難以描述建筑物隨時(shí)間的變化以及各工序間復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系,因而不能模擬真實(shí)世界的行為;而技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他附屬數(shù)據(jù)也無法與核心數(shù)據(jù)整合,設(shè)計(jì)人員不能創(chuàng)建協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的和可運(yùn)算的建筑信息。這樣就不能事先進(jìn)行施工過程和使用過程模擬分析、工程進(jìn)度分析,也就無法很好地對項(xiàng)目的功能和費(fèi)用之間的關(guān)系進(jìn)行定性的與定量的分析,從而確定工程的必要功能,擇優(yōu)選用實(shí)現(xiàn)其功能的可靠設(shè)計(jì)方案,為降低費(fèi)用支出尋求科學(xué)的依據(jù)。如此,在設(shè)計(jì)階段就不能很好地利用價(jià)值工程方法對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。CAD創(chuàng)建的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無法與管理數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián),難以為后續(xù)建設(shè)階段的管理工作所利用,以及在項(xiàng)目生命周期管理中實(shí)現(xiàn)共享使用,在項(xiàng)目的采購、施工和使用階段容易缺失,設(shè)計(jì)信息與管理信息是割裂的,主要表現(xiàn)為階段割裂和專業(yè)割裂兩方面。這些是造成設(shè)計(jì)與造價(jià)控制環(huán)節(jié)脫節(jié),設(shè)計(jì)與施工脫節(jié),可操作性差,變更頻繁,設(shè)計(jì)各專業(yè)之間產(chǎn)生沖突、設(shè)計(jì)與業(yè)主之間缺乏有效溝通和協(xié)調(diào)的主要的技術(shù)方面的原因。設(shè)計(jì)信息不能與成本預(yù)算解決方案建立起有效的鏈接,造成設(shè)計(jì)信息與造價(jià)管理信息的割裂,這就使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)并不能實(shí)時(shí)、同步地了解每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)所產(chǎn)生的造價(jià)信息。造價(jià)與設(shè)計(jì)的這種關(guān)系,是導(dǎo)致造價(jià)控制難以真正進(jìn)入設(shè)計(jì)階段的主要原因之一。從行業(yè)實(shí)踐中看,目前還沒有一種讓造價(jià)與設(shè)計(jì)協(xié)同起來的業(yè)務(wù)運(yùn)作機(jī)制,也缺乏實(shí)際的技術(shù)平臺。
綜上所述,要有效地在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行造價(jià)控制,必須解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中純圖形設(shè)計(jì)與建筑信息的割裂和缺損以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)彼此無法關(guān)聯(lián)等問題。這實(shí)質(zhì)就是要在設(shè)計(jì)階段改變建筑工程項(xiàng)目生命周期內(nèi)信息的創(chuàng)建、管理和共享,創(chuàng)建協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的和可運(yùn)算的建筑信息,形成建設(shè)工程生命周期內(nèi)所期待的唯一的、準(zhǔn)確的和完整的信息模型,實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程管理集成化和信息化。
2 設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制的新方式——基于BIM的造價(jià)管理模式
雖然傳統(tǒng)的建設(shè)領(lǐng)域的信息技術(shù)使工程設(shè)計(jì)人員有可能利用軟件工具直接生成核心的設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù),而技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他附屬數(shù)據(jù)的生成以及與核心數(shù)據(jù)的整合仍然缺乏有效的工具和手段,難以最終形成建設(shè)工程生命周期內(nèi)所期待的唯一的、準(zhǔn)確的和完整的信息模型.如果采用基于參數(shù)化的建筑信息模型方法,則可以改變建設(shè)工程信息的創(chuàng)建過程,由建筑設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的2D圖形到3D再到nD的信息模型,即由圖形到工程信息模型的本質(zhì)變換,實(shí)現(xiàn)真正意義上的建設(shè)工程管理集成化和信息化。
BIM即建筑信息模型(Building InformationModeling),是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。目前有基于CAD技術(shù)的BIM、基于面向?qū)ο蟮?/span>BIM和基于參數(shù)化的BIM,基于參數(shù)化的BIM是一個(gè)包含豐富數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮摹⒕哂兄悄芑、參?shù)化特點(diǎn)的建筑設(shè)施的數(shù)字化表示.參數(shù)化建筑信息模型的結(jié)構(gòu)是一個(gè)包含有數(shù)據(jù)模型和行為模型的復(fù)合結(jié)構(gòu)。它除了包含與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型外,還包含與管理有關(guān)的行為模型,兩相結(jié)合通過關(guān)聯(lián)為數(shù)據(jù)賦予意義,因而可用于模擬真實(shí)世界的行為。參數(shù)化建筑信息模型中的構(gòu)件信息是可計(jì)算的信息,借助這些信息,計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)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(jìn)行統(tǒng)計(jì).其中所有內(nèi)容都是參數(shù)化的并且所有內(nèi)容都是相互關(guān)聯(lián)的.雙向關(guān)聯(lián)性和即時(shí)、全面的變更傳播可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、一致、可靠的模型數(shù)據(jù)輸出,有助于創(chuàng)建協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的和可運(yùn)算的建筑信息。
設(shè)計(jì)階段的信息大量地涉及到了建設(shè)工程的技術(shù)細(xì)節(jié),如工程項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)文件等,同時(shí)也包括一些宏觀的施工和安裝階段的技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)信息,如工程的造價(jià)估算等。整個(gè)設(shè)計(jì)過程對建筑本身的特征及屬性的描述如幾何特征、物理特性、功能特點(diǎn)等構(gòu)成核心信息數(shù)據(jù),而其他方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他信息則成為核心信息的附屬數(shù)據(jù)。如何具體利用BIM建筑信息模型將技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他附屬數(shù)據(jù)與核心數(shù)據(jù)整合;如何關(guān)聯(lián)與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型和與管理有關(guān)的行為模型,使得設(shè)計(jì)信息模型能模擬真實(shí)世界的行為,從而實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程管理集成化和信息化,在設(shè)計(jì)階段有效控制造價(jià),這是當(dāng)前需要解決的迫切問題。
從目前的研究成果看,BIM已經(jīng)從3D模型的創(chuàng)建職能經(jīng)由4D(3D+時(shí)間或進(jìn)度)建造模擬職能再進(jìn)一步發(fā)展到了5D(3D+進(jìn)度+成本)施工的職能,已形成了有關(guān)4D/5D甚至nD的理論.整個(gè)5D模型集3D立體模型、施工組織方案、成本及造價(jià)等3部分于一體,能實(shí)現(xiàn)對成本費(fèi)用的實(shí)時(shí)模擬和核算,能夠?yàn)楹罄m(xù)建設(shè)階段的管理工作所利用,讓建筑師、工程師、造價(jià)師、施工方、業(yè)主在設(shè)計(jì)階段能夠進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì),更加輕松地預(yù)見到施工的開銷花費(fèi)與建設(shè)的時(shí)間進(jìn)度,解決了階段割裂和專業(yè)割裂的問題,很好地避免了設(shè)計(jì)與造價(jià)控制環(huán)節(jié)脫節(jié)、設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)、變更頻繁等問題;BIM支持建筑師和工程師在實(shí)際建造前使用數(shù)字設(shè)計(jì)信息分析和了解項(xiàng)目性能,通過同時(shí)制定和評估多個(gè)設(shè)計(jì)方案,建筑師和設(shè)計(jì)師即可輕松比較并制定更明智的可持續(xù)設(shè)計(jì)決策,這樣就能有效地從項(xiàng)目全壽命周期角度對建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)用價(jià)值工程進(jìn)行功能分析;對成本費(fèi)用的實(shí)時(shí)模擬和核算使得設(shè)計(jì)人員和造價(jià)師能實(shí)時(shí)地、同步地分析和計(jì)算所涉及的設(shè)計(jì)單元的造價(jià),并根據(jù)所得造價(jià)信息對細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,可以很好地實(shí)現(xiàn)限額設(shè)計(jì)。因此,將BIM用于造價(jià)管理能很好地解決設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制存在的問題。
3 基于BIM造價(jià)管理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案
由于建筑信息模型包含的信息應(yīng)該滿足整個(gè)建筑生命周期,模型必須非常精細(xì),包含相當(dāng)多的建筑元素,才能適應(yīng)所有各階段的需要。那么建筑信息模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法有兩種,一種是超級復(fù)雜的綜合模型,是共享一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫;另外一種是分類模型,使用的是聯(lián)合數(shù)據(jù)庫,讓各種專業(yè)通過一個(gè)模型進(jìn)行交流。第一種方法導(dǎo)致BIM模型越來越大,容易超出硬件能力,而且對設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)等參與方的協(xié)同要求比較高,無論是軟件技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)還是人員工作流程上的要求都需要付出很大的努力,目前可行性不強(qiáng);第二種方法無論在軟件產(chǎn)品和人員操作層面實(shí)現(xiàn)起來相對比較容易,但在大部分現(xiàn)有的3D產(chǎn)品均未實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模情況下,目前的缺點(diǎn)是不管是設(shè)計(jì)變化引起造價(jià)變化,還是造價(jià)變化反過來導(dǎo)致設(shè)計(jì)變化,都需要人工來進(jìn)行管理和操作。
針對以上問題,在軟件實(shí)現(xiàn)方面,筆者提出通過使用基于參數(shù)化技術(shù)和基于國際協(xié)同工作聯(lián)盟IAI制定的IFC標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的建筑信息模型,生成核心信息數(shù)據(jù),而技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他附屬數(shù)據(jù)與核心信息數(shù)據(jù)的整合則是通過以下方式實(shí)現(xiàn):利用BIM編程接口(API),在BIM上進(jìn)行二次開發(fā),生成一種連接BIM與各工具軟件如成本預(yù)算軟件、施工進(jìn)度管理軟件、能耗分析軟件等的中間軟件產(chǎn)品,作為連接這些工具軟件與BIM系統(tǒng)之間橋梁;建筑信息模型的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用分類模型,使用聯(lián)合數(shù)據(jù)庫,讓各種專業(yè)通過一個(gè)模型進(jìn)行交流,從而實(shí)現(xiàn)建筑信息從3D到5D直至nD的集成。它們之間的數(shù)據(jù)交換依賴目前建筑業(yè)事實(shí)上的交換與共享標(biāo)準(zhǔn)——IFC標(biāo)準(zhǔn)。在中間件中能自動(dòng)生成可視化信息,用以幫助設(shè)計(jì)人員在針對成本預(yù)算、施工進(jìn)度模擬等三維環(huán)境中查看建筑模型(例如由混凝土柱和剪力墻構(gòu)成的板式結(jié)構(gòu)的三維視圖)、計(jì)算工程量和造價(jià)、進(jìn)行施工模擬。采用API來鏈接軟件應(yīng)用的集成是“動(dòng)態(tài)的”,因?yàn)?/span>API支持軟件應(yīng)用之間進(jìn)行直接交互.借助API鏈接,這些可視化信息將自動(dòng)與建筑信息模型雙向關(guān)聯(lián),因此它們“記得”自己的來源。這就意味著中間軟件可以輕松察覺BIM模型中的變化,以便設(shè)計(jì)人員根據(jù)新的設(shè)計(jì)驗(yàn)證原來的信息,然后自動(dòng)更新這些信息.例如對于造價(jià)來講,任何設(shè)計(jì)變更都能實(shí)時(shí)地反映到造價(jià)上來,保證了造價(jià)信息與設(shè)計(jì)信息的協(xié)調(diào)、同步、統(tǒng)一,避免了傳統(tǒng)方式下人為出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。
利用參數(shù)化建筑信息模型,借助API鏈接各工具軟件完成建筑信息的集成,能夠讓建設(shè)項(xiàng)目各方、各專業(yè)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段,從建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期的角度對項(xiàng)目很好地利用價(jià)值工程方法進(jìn)行功能分析,對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);有效地實(shí)施限額設(shè)計(jì);防止設(shè)計(jì)各專業(yè)之間沖突,解決了項(xiàng)目參與各方之間缺乏有效溝通和協(xié)調(diào)的問題;避免了因?yàn)樵O(shè)計(jì)與造價(jià)控制環(huán)節(jié)脫節(jié)、設(shè)計(jì)與施工脫節(jié),可操作性差,變更頻繁等引起高成本返工、工期延誤、索賠等,造成直接或間接工程成本大幅上升.工程造價(jià)管理的過程通過參數(shù)化建筑信息模型使得工程造價(jià)控制得以真正進(jìn)入設(shè)計(jì)階段,從而實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段有效地控制造價(jià)。
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