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中国工程造价信息化的回顾与展望 Review and Prospect of Information Technology of Quantity Surveying in China 吴佐民 安景合 郭靖娟 曹仕雄 Wu Zuomin, An Jinghe, Guo Jingjuan, Cao Shixiong 摘要：信息技术的发展对工程造价管理方式产生着巨大的影响，本文回顾了中国工程造价信息化发展历程及其现状，指出发展过程中存在的问题和不足。提出了信息化时代工程造价信息化的内涵及其系统结构设计，阐述了工程造价信息化系统的建设的内容。同时，本文又进一步分析了建筑信息模型（BIM）技术和新一代信息技术对建筑技术和工程造价管理的发展所带来的促进作用和即将产生的变革，展望了中国工程造价信息化的发展趋势。 关键字：工程造价管理，造价信息，信息化，BIM Abstract：The development of information technology plays fundamental influence on the management means of quantity surveying (QS). This paper reviews development history and current situation of QS information technology in China, and points out existing problems and limitations. Besides, the paper elaborates connotation and system structure of QS information technology, and discusses the elements to build the QS information system. In addition, the paper analyzes promoting effect brought about by Building Information Modeling (BIM) and the new generation information technology on development of building technologies and QS, and finally looks ahead the future trends of QS information technology in China. Keywords: QS management, QS information, information technology, BIM 1.引言 计算机和网络通讯技术的发展及应用对工程建设领域带来了巨大的冲击，建筑技术和工程管理逐步迈进信息化时代。工程造价信息是工程管理信息化的重要组成部分，也是建设工程信息管理的核心要素，随着建设工程信息化、现代化步伐的加快，人们对工程造价信息标准化、网络化、时效性、准确性的要求在不断提升。并且随着计算机和IT新技术的创新和发展，对工程造价管理现代化工具与方法的需求也越来越旺盛。从国家或行业管理的角度，通过工程造价信息化平台的建设、维护、运行，及时准确发布工程造价信息，为政府有关部门和社会提供公共服务或市场服务，为建筑市场各方主体计价提供工程造价信息的专业服务，实现信息资源共享显得极为重要。从企业角度而言，建立以计算机和网络为载体，以新型软件为平台，以项目工程造价管理为核心的工程造价管理系统已成为业务发展、树立品牌、实现可持续化发展和提高市场竞争力的重要保障。 2.工程造价信息化的内涵与任务 2.1 信息化和工程造价信息化的内涵 2.1.1 信息化的内涵 信息化是指充分利用信息技术（包括计算机和网络通讯技术），开发利用信息资源， 促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型的历史进程（根据最新公布的2006-2020 国家信息化发展战略）。实现信息化的过程要通过开发利用信息资源， 建设信息网络，推进信息技术应用，发展信息技术，培育信息化人才等完成。具体到工程造价管理领域，信息化就是指应用信息和计算机技术，通过对工程造价信息资源的开发、交流、共享，以及工程造价管理手段的提高，来改进工程造价管理的效率，使工程造价管理工作更趋科学化、标准化。 2.1.2 工程造价信息化的定义 对工程造价信息化还没有权威的定义，笔者认为所谓工程造价管理信息化就是在传统的建设工程造价管理的基础上，应用计算机和网络通讯技术为工程造价管理，包括各方建设项目的工程造价确定与控制、工程造价咨询企业提供咨询与服务、承包商的成本管理等提供信息处理与服务的过程，简称工程造价信息化。 2.2 工程造价信息化的内容与任务 2.2.1 工程造价信息化的内容 工程造价信息管理的内容主要有：信息化平台的建设与工程造价信息的获取及传递； 建设项目管理软件的开发与应用，如：全过程造价管理软件、具体项目管理软件；工程计量、计价工具软件的开发与应用，如：服务于业主项目管理的费用控制软件、工程咨询企业的工程计量、工程计价软件、承包商投标报价、工程结算和成本控制软件；各类工程计价定额的编制管理软件、数据库和应用软件；各类建设项目所需要的工程计价信息；工程造价成果文件档案管理与应用等。 2.2.2 工程造价信息化的任务 工程造价信息化的根本任务是通过信息技术在工程造价管理领域的应用，提高工程造价管理工作的效率，使工程造价管理工作更趋科学化、标准化，使工程造价管理更具高效性。 工程造价管理的信息化的推广，需要在国家工程造价管理的相关法律、法规约束下， 依据工程造价管理的国家标准、行业标准，以及大量的工程计价定额及工程计价信息，应用先进的计价工具和管理软件，完成工程的计价及全方位的工程造价管理工作。因而，工程造价信息化工作是全局化的，并不是某个项目、某个企业通过自身的努力就能达到的， 它需要在全国范围内建立可以共享的信息系统以及通用的标准，首先应从国家、企业两个层面上去完善工程造价信息化制度体系。其次，工程造价信息化的工作还需要将现代建筑技术、工程造价管理的技术方法与计算机和网络通讯技术相结合，改进工作效率，提高管理质量。3.中国工程造价信息化的发展与现状 3.1工程造价信息化的发展过程 3.1.1工程计价软件的出现和发展 20世纪90年代之前，工程计价主要通过人工计算或借助简单的工具完成。从手工套定额、工料机分析、价差调整、费用计算到编制预（结）算书，需要花费大量时间，计算过程枯燥、工作量大、容易出错，调整非常繁琐。随着信息技术在工程建设领域的逐渐应用，工程计价软件借助我国标准化的工程计价定额在20世纪90年代中期应运而生，十几年来得到长足发展。工程计价软件主要用于工程招投标和预（结）算编制。 工程计价软件的应用使工程造价领域特别是工程招标、投标和预（结）算编制的方法和手段发生了巨大变化，大大提高了工作效率，将预（结）算编制工作从查套定额到编制预（结）算书的过程缩短到一两个小时就能完成，操作简便，信息获取的手段和人机交互界面得到了根本的改变，同时也丰富了预（结）算书的表现形式，方便工程计价人员从不同维度进行造价分析和从不同角度反映工程预（结）算结果。这类软件的应用目前在工程全过程计价的各个阶段都有涉及，在国内普及率很高，如广联达、神机妙算、清华斯维尔、广东易达等全国有几十家软件公司都有相应的计价软件产品。但这类软件应用成熟度、业务满足度最高的还是招投标阶段的计价软件，其他阶段信息化应用的软件开发还需待进一步深入发展。 目前，我国的工程计价软件基本上是结合现行工程预算管理制度开发的，因此，预算管理制度本身的特点也反映到工程计价软件中。例如计价规范和定额的多样性带来了工程计价软件的多版本，分地区、分行业的计价管理带来了计价软件的地域性和专业化等等。总之，工程计价软件仍需要在标准化与专业化相结合、功能扩展等方面进行改进。 3.1.2工程算量软件的出现和发展 工程量计算是编制工程计价的基础工作，具有工作量大、繁琐、费时、细致等特点，约占工程预算工作量的5070，计算的精确度和速度也直接影响着工程计价文件的质量和发挥的作用。20世纪90年代初，随着计算机技术的发展，出现了利用软件表格法算量的计量工具，代替了手工算量的计算工作量，之后逐渐发展到目前广泛使用的自动计算工程量软件。 软件表格法算量实际上是对用户手工算量方法的改进和延伸，并没有改变用户手工算量习惯，算量表达式（考虑扣减关系等）仍完全由用户输入，由于具有工程量的自动累加、报表自动生成和打印功能，出现错误后易于修改，是对手工算量较大的改进。其缺点是计算烦琐，计算数据难以有效复用，因而促成了自动计算工程量软件的出现和发展。 自动算量软件是目前算量软件中最具发展潜力的软件。工程造价专业人员通过画图确定构件实体的位置，并输入与算量有关的构件属性，软件通过选定的计算规则，自动计算得到构件实体的工程量并汇总统计，得到所需的工程量，编制出工程量清单。这类软件简化了算量输入，按照计算规则实现自动扣减关系，可以大幅度提高算量效率，得到了广泛的应用。目前，自动算量软件按照支持的图形维数的不同分为两类：二维软件和三维算量软件。两种算量方法之间，主要在计算精度、可检查性和可扩展性等方面有差异。具有代表性的算量软件有：广联达、鲁班、斯维尔算量系列软件，普遍具有图形化、精确化、多样化等特点，另外，还可以实现模拟施工过程进行过程算量（或5D），根据进度和施工流水段安排计算工程量，满足施工过程的工程计量支付。不足之处在于，主流算量软件基本集中在招投标阶段的施工图算量，设计概算、进度计量、变更计量等虽有涉足，但仍需完善，另外，各类专业工程算量软件还有待进一步研发。 3.1.3工程造价管理软件的出现和发展 21世纪初，建设项目的集成管理越来越受到重视，在工程造价行业也大力推广了建设项目全过程工程造价管理，服务于工程造价管理各个阶段的工程造价管理软件开始出现并迅速发展起来。大部分的工程造价管理软件（系统）为不同工程建设参与主体提供。一些软件（系统）专门为工程造价管理服务；也有一些软件是嵌入到工程项目管理系统之中，再集成一些造价工具软件；还有将工程造价管理软件作为企业管理信息系统中的一个模块，但专业化程度很低。随着全过程工程造价管理需求的产生发展，这类软件开始向全过程工程造价管理系统的方向发展。 目前，全过程工程造价管理软件的功能包括：估算、概算、预算、合约规划、招标控制价、合同信息、合同预算、计量支付、变更签证、索赔、结算管理及项目造价（成本、投资）统计分析等；同时，还包括：计价成果文件、技术经济指标、材料价格、企业定额、计价依据文件等的管理功能。国内主流的工程造价管理软件服务商广联达、同望、易达等，以及部分工程造价咨询企业都在开发全过程工程造价管理系统。这些软件大多集中于具体项目的工程造价管理，在企业定额管理、技术经济指标管理、材料价格管理等方面均需要进一步加强。 除此之外，以建设方成本管理为核心的工程项目管理和企业管理系统也已出现，如明源的POM项目运营管理系统、用友NC企业管理系统、金蝶EAS企业管理系统等。这些管理系统涵盖的业务包括：项目投资分析、成本管理、采购招标管理、合同管理、成本数据库、全面预算管理、财务成本一体化等，在房地产行业得到了较好的应用。 以施工企业成本管理为核心的工程项目管理系统也在蓬勃发展。如广联达梦龙综合项目管理系统、PKPM项目管理系统等，能够在招投标、合同、成本、物资、机械和周转材料、安全质量、技术、竣工管理等方面，在施工企业中发挥良好作用和价值。 3.1.4定额管理软件的出现和应用 21世纪初，顺应工程造价管理机构的工作需求，出现了专为定额管理机构定额修订、信息发布等使用的定额管理软件，借助软件，逐步实现了定额的统一管理，数据质量校验，定额单价实时汇总计算，与计价软件衔接快速实现定额测算，定额印刷排版等功能。 各建设单位和施工单位也在编制各自的企业定额，大多基于国家和地方发布的定额进行修改，尚未形成企业自有的定额测定方法和手段，企业定额软件也未根本形成。目前市场上具有代表性的工程定额管理软件有：鹏业定额管理软件、广联达定额管理软件、神机妙算定额管理软件等。 2012年，据初步分析，中国工程造价信息服务市场约40-50亿元，其中工程计量、计价和管理软件市场约20-30亿元，工程计价信息服务约20亿元。 3.2工程造价信息化管理的不足 3.2.1信息管理系统建设较弱 工程造价信息管理系统是指能够对工程造价信息进行搜集、加工、整理、计算、分析、预测、辅助决策、传递、储存、维护和使用的计算机系统，它既要代替人处理日常繁琐的事务，也要为管理者提供有效信息、辅助决策。因此，工程造价信息管理系统建设是一个系统工程。目前，各级造价管理部门都建立了部门或地方工程造价管理信息网站，但并未实现全系统信息联网和数据共享。工程造价信息管理系统大部分只提供估算、概算、预(结)算或价格信息和政策文件等单项、多项信息服务，概预算软件只能实现定额管理、价格管理、计价等单一功能，项目管理软件虽然能计算项目管理中的网络参数、关键路径，记录并绘制资源、工作量和费用曲线，可以实现工程造价的动态管理，但相互之间不能进行数据交换，没有数据转换接口和共享数据库，系统内部的数据库并未实现规范化。总之，工程造价信息管理化的系统性建设尚待提高。 3.2.2工程计价信息的标准化、时效性等尚待提高 目前，工程计价信息由各地造价主管部门分头编制并以期刊预订的方式进行发布，绝大多数地区工程计价信息尚未实现电子化和网络化，普遍存在工程计价信息的标准化、网络化、电子化差，系统性、真实性、时效性有待提高，以及工程计价信息不能与工程计价软件对接等问题。主要原因在于缺乏统一的数据标准，在产品分类、产品名称、规格、材质、计量单位等方面都不统一，各地工程造价信息仍处于信息孤岛状态，全国工程造价数据文件交换标准缺失，工程造价信息资源开发与使用者之间的数据交换、无法实现共享。另外，在工程计价信息与工程计价软件衔接方面无法实现贯通，缺乏业务整合，因此，在业务上也无法顺利贯彻限额设计；工程项目建设各个阶段工程造价数据口径不同，无法实现有效衔接；同一阶段的工程造价数据，不同工程计价软件之间的数据格式不同，缺乏统一的数据标准，无法进行方便比较分析，这在很大程度上限制了工程计价信息的使用与积累。 3.2.3工程造价管理软件设计的连贯性不强 目前工程造价软件系统功能较为单一，大多针对工程造价的某一个阶段、某一参与方而言的，不能满足建设过程中各阶段的工程造价管理信息化的需要，有明显的局限性。如市场上出现的材料价格管理软件、合同管理软件、电子评标评审软件等不同用途的相关应用配套工程管理软件，开发重复，缺乏连贯性与整体关联应用，发展不均衡，存在“数字鸿沟”，共享机制缺乏，易产生信息壁垒。 4.工程造价信息化系统构建 4. 1工程造价信息化系统架构 基于对工程造价信息化的内涵分析，工程造价信息化应在工程造价信息管理的内容的基础上，构建以知识库、方法库和数据库为主要内容的信息平台。在国家和行业宏观管理层面，构建以工程造价管理的法规体系、工程造价管理的标准体系、工程计价定额体系和工程计价信息体系为核心的方法库和数据库，实施工程造价的宏观调控。在企业或项目管理的层面上，在国家和行业有关制度规范的约束之下，根据各种工程计价依据，使用信息技术开发的各种工具库和企业自身定额和计价信息的数据库，实现工程造价的信息化管理过程。工程造价信息化系统的具体架构如图1所示： 数据库 方法库 相关法律、法规体系工程造价标准体系工程定额工程计价信息工程管理软件工程计价软件企业定额企业计价信息工程造价信息化工具库数据库工具与手段制度与方法计价依据计价依据国家宏观调控 企业与项目造价管理 图1 工程造价信息化系统架构 4.2 工程造价信息化系统的建设的内容分析 4.2.1 工程造价信息建设的前提-方法库 方法库是对工程造价信息管理的前提，包括工程造价管理的制度和工程造价管理经验积累形成的统一标准等，是工程造价管理所要依据和应用的基本制度和方法。具体内容包括面向工程造价管理信息化的法律法规、标准规范、技术方法、质量要求、信息标准等。工程造价信息化方法库主要由国家或行业层面依据发展要求逐步建立，工程造价管理的法规体系，主要包括工程造价管理的制度设计和工作依据，也包括行政管理和业务管理的相关内容，它以国家或行业的法律、法规、规范性文件来表示。工程造价管理的标准体系是方法库中的核心内容，由基础标准、管理规范、操作规程、质量标准和信息标准的构成， 如图2 所示。 工程造价管理标准体系基础标准统一行业基础问题的有关标准、规定管理规范工程造价管理、项目划分和计算规则等操作规程各类工程造价成果文件编制质量标准造价咨询质量和档案质量信息标准工程造价指标、指数发布，信息交换标准 图2 工程造价管理标准体系 4.2.2 工程造价信息化的核心-数据库 数据库是工程造价管理所需的多用户共享、与应用程序彼此独立的数据、信息资源的集合，包括工程计价和实施造价管理必需的生产要素等的消耗量和价格信息，以及各类典型工程数据信息。工程造价管理信息化的数据库可以由国家（行业）和企业层面共同组织开发，国家和行业层面开发的应以工程计价定额（如图3 所示）为代表的数据库建设，工程计价定额从本质上讲是一个统一的集成各类建设项目人、材、机要素消耗量及其价格的标准化数据库，是工程计价依据的核心内容，也是广义的工程计价信息。此外，国家和行业还应开发工程计价信息体系（如图4 所示）的造价指数。企业层面开发的则是以企业定额为代表的生产要素消耗量标准化数据库，以及企业需要的价格信息为代表的企业计价信息数据库、典型工程数据库，企业层面的开发主体可以是施工企业、工程造价咨询企业， 也可以是专门从事建设工程造价信息开发的服务企业。 工程计价定额预算定额概算定额（指标） 投资估算指标 图3 工程计价定额体系 工程计价信息体系造价指数国家或地方的房屋工程、市政工程造价指数价格信息典型工程库各行业、各专业工程造价指数人工价格设备价格材料价格施工机械价格各类综合指标信息 图4 工程计价信息体系 4.2.3 工程造价信息化的手段-工具库。 工具库是工程造价管理应用信息技术而形成工具的集合，是进行工程计价和实施建设项目工程造价管理所要使用的现代化的技术手段和工具，它由各种通用性和灵活性较强的工具软件和信息系统组成，目前具体表现比较多的为工程计价软件和工程管理软件，还应包括为工程计价信息获取、积累、处理的信息管理软件（由图5 所示）。工程造价管理信息化的工具库应由企业层面组织开发，但工程计价信息管理所需要的规则等仍要符合国家颁布的相关规定和标准。工程造价管理工具库工程计价、计量软件信息管理系统工程造价管理软件 图5 工程造价管理工具库 5.中国工程造价信息化管理的展望 5.1 新技术对工程造价管理信息化的挑战 5.1.1BIM 技术的应用 近年来，建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）受到建筑技术、工程管理和信息技术研发和应用人员的高度重视，关于BIM 技术的应用价值，据斯坦福大学调研表明，BIM 可以减少设计变更40%，提高施工现场劳动率20%30%。工程人员除了对BIM 可以帮助更好的理解设计方面极其认可，对减少施工过程中的冲突以及减少施工变更方面也都普遍认同。但是，怎样去挖掘每个具体的应用价值点，真正能使BIM 技术解决施工的问题，是行业非常关注的问题。 BIM 是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，建立的数字化建筑模型。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图形五大特点，给工程建设信息化带来重大变革。首先，BIM 技术采用以数据为中心的协作方式，实现数据共享，大大提高了建筑行业工效；其次是能够提升建筑品质，实现绿色、模拟的设计和建造。尽管目前还没有满足设计阶段项目划分的技术标准和可应用的产品，还不能够实现设计信息、施工信息与工程造价信息的有效集成管理，但是，BIM 技术对工程造价信息化建设将带来巨大影响是行业的共识，它不仅能够使工程造价管理与设计工作关系更加密切， 交互的数据信息更加丰富，相互作用更加明显，而且可以实现施工过程中的可视化、可控化工程造价的动态管理，也就是集三维设计、动态可视施工、动态造价管理五维的5D 技术，这将引起以下变化： （1）BIM 技术将改变了工程计价方法，特别是工程量计算方法。实现由设计信息到工程造价信息的自动转换，使得工程量计算和工程计价更加快捷、准确和高效，同时，BIM 设计软件也能提供一些构件的“量”，但尚不是完全按“工程量计算规则” 的要求计算工程量。为此，仍需要工程量计算软件的配合使用，当然工程量计算规则也应适应BIM 技术的发展要求。与此同时，该工程量的计算不仅可以适用于工程计价和工程造价管理的计量要求，也可以适用于对建设工程碳计量或以及能效评价等方面的要求。 （2）BIM 助力工程项目各阶段工程造价集成管理。BIM 技术可应用与从项目的规划和方案的确定，到工程设计和施工，以及设施运维等环节。以互联网技术为支撑的多方协同管理平台，可以帮助业主实现全面、系统、动态和有效地控制工程投资。“全面”体现在集所有和造价相关的管理内容于一个平台；“系统”体现管理业务贯穿全过程；“动态”体现在工程造价管理资料伴随工程进度不断增加完善，过程中实际成本与预计总成本的动态统计便于尽早暴露问题，避免风险，这些均将使工程造价的动态管理更加“有效”。BIM技术的应用可让业主提早介入项目前期设计，对于减少设计变更、提升建筑功能（如净空优化，车位数量设计等）都更有利于达到最终的投资控制目标，即在有限的投资额度下，创造最有价值的工程。 （3）BIM使变更决策更加快捷。BIM技术的应用价值主要包括工程计量和动态计价，实现不同阶段间的数据传递，BIM模型的三维可视化特征不仅仅是建设方领导确定设计方案的有力帮助，在工程造价管理方面也有极其重要的作用。比如出现施工变更时，用BIM模型可以直观的进行该变更方案前后的比较，甚至可以直接展示出变更前后量价关系，方便决策者进行快速决策。 在广联达信息大厦的建设过程中，具有BIM技术研究者以及大厦建设方双重身份的项目团队从项目开始就从研发和示范的角度开发BIM技术在工程造价管理方面的应用，真正体会到了BIM技术所带来的益处。他们在建设项目的管理过程中，积极探索BIM技术的应用模式、应用点来辅助项目造价管理的进行，所以在项目的工程造价管理和BIM技术的关系上，始终把工程造价管理作为一条主线，贯彻于项目管理的全过程，而BIM技术目前更多是这条线上那些最重要的关键点，这些关键点能够更好的帮助项目的完成，控制工程造价，降低了项目成本。 5.1.2云计算等技术的应用 以新的网络和通讯技术、云技术、移动技术、物联网等新一代信息技术不断涌现，势必会给工程造价管理信息化发展带来新的动力和影响，首先将产生直接影响的是云计量和云询价。 （1）云计量。现代建设工程将更加注重分工的专业化、精细化和协作，一是由于建筑单体的体量大、复杂度高，其三维信息量非常巨大，在自动计算工程量时会消耗巨大的计算机资源，计算效率差；二是智能建筑、节能设施各类专业工程越来越复杂，其技术更新越来越快，可以通过协作来高速完成复杂工程的精细计量，如：可以通过云技术可以将钢筋计量、装饰工程计量、电气工程计量、智能工程计量、幕墙工程计量等分别放入“云端”，进行多方配合，协作来完成。将工程计量放入“云端”进行计算，协作完成，不仅可保证计量质量，提高计算速度，也能减少对本地资源的需求，显著提高计算的效率，降低成本。 （2）云询价。建筑技术的不断发展，以及新型建筑材料和设备的不断出现，瞬息万变的市场价格，使造价工程师准确掌握庞大的工程计价信息（包括工程计价定额）越来越难，今后，准确的要素消耗量和要素价格信息的获取将成为制约造价工程师工作成果质量的瓶颈。造价工程师、设备、材料供应商将工程计价所需的要素消耗量和要素价格信息置入“云端”，信息服务商集成和管理这些信息，又为需要的造价工程师提供云服务，如定额库，材价信息等，这将彻底解决这一瓶颈，也就是可以使多人协同完成工程计价活动。 随着云技术的不断推进和移动终端的不断创新，现在人们越来越多的开始关注基于云技术和移动终端的在工程造价信息化方面应用，工程造价信息服务商也将迎来更大的挑战和商机。试想一下，当别人还拿着U盘拷贝设计文件和预算文件，翻阅纸介信息资料时，你已经可以轻松通过网络，在项目管理平台上轻松下载这些文档、协同其他造价工程师完成工程量的计算与核算、搜素和获取类似工程信息、材价信息时，或者你已经拿着手中轻巧的ipad在现场或远程，快速完成进度款支付、变更计价等工作时，造价工程师的工程造价管理工作是不是也会变得很惬意了。 5.2工程造价信息化管理的发展趋势 5.2.1工程造价管理与信息技术会高度融合 随着我国经济的飞速发展, 工程造价行业的业务规模和业务需求开会扩大, 工程造价管理的数据处理量会越来越多。提升效率、降低成本、降低错误率、提升管理质量、加强工程造价信息的管理和利用等要求不断增加, 我国工程造价的信息技术应用将进入了快速发展期。BIM技术在建筑业推广和应用给我国工程造价信息化发展带来重大的挑战和机遇，结合我国工程造价管理的自身特点和不断涌现的新一代信息技术，完善与之配套的技术标准，使信息技术能更加方便、科学合理的为工程造价管理服务，促进工程造价管理与信息技术会高度融合。 5.2.2工程造价信息化系统会在发展中完善 （1）方法库的建设。不断推出新的技术标准，方便工程造价管理，为工程造价信息化提供强有力的保障。如需要制订满足方案设计等阶段编制方案估算和设计概算要求的项目划分技术标准（建筑元素分类标准），实现从设计信息到工程计价信息的转换，以及从估算到概算和预算之间的衔接，为工程造价数据分析和再利用，提供技术保障。为了实现工程项目各阶段工程计价信息的建立和标准化，还需要制订工程项目分类标准，推出各阶段造价信息交换标准，方便信息的共享，提高工程造价管理效率。具体参考标准参见表1。 表1工程项目各阶段信息技术标准内容 项目阶段 决策阶段 设计阶段 交易阶段 施工阶段 运维阶段 初步设计 扩初设计 施工图设计 招投标阶段 采购阶段 计价形式 投资估算 设计概算 修正概算 变更计价 工程结算 投资分析 信息标准 编制依据 估算指标 概算指标 概算定额 概算指标 概算定额 计价规范及预算定额 计价规范 预算定额 各类指标及定额 PAQS2013-P437 BIM技术在建设项目全生命周期的应用研究 Research on Application of BIM Technology to Building Projects Full Life Cycle 彭明、张立杰、武恒强 深圳市斯维尔科技有限公司 Peng Ming, Zhang Lijie, Wu Hengqiang Shenzhen Thsware Hi-Tech Co., Ltd, Shenzhen 518057 ;; 摘要：本文从建筑全生命周期的角度来分析BIM技术在建筑工程信息化的作用与发展，通过深刻挖掘工程周期的各个阶段所面临的现状问题，结合BIM技术提出斯维尔的解决方案。斯维尔致力于BIM软件供应商，自主研发的基于BIM技术的设计软件、第四代算量软件、项目管理软件等等，并在工程应用实践中不断寻求突破。 关键词：BIM，设计，算量，施工，虚拟建造，全生命周期，运维 Abstract: In this paper, from the point of view of the building life cycle analysis，the Building Information Modeling (BIM) technology act with the development of information technology in the construction works. The current problems faced by the various stages of a deep excavation cycle, combined with BIM technology solutions in THS (Thsware). THS committed to BIM software vendors of independent R & D design software based on BIM technology, the fourth generation cost Accounting software, project management software, etc., and continue to seek a breakthrough in engineering practice. KeyWords: BIM; Design; Calculate quantity; Construction; Virtual construction; the whole lifecycle; Operation and maintenance; 1. 引言 随着现代社会科学技术的迅猛发展，建筑技术的不断创新，曾经我们甩开图板步入计算机辅助绘图CAD的时代，紧接着平面CAD向3D设计转变，而现在迅速崛起的BIM技术又将引领一场新的技术革命。斯维尔作为国内BIM软件先锋，将在这场新的技术革命浪潮当中发挥自己的力量。 2. BIM的概念与革新 什么是BIM？BIM是Building Information Modeling（Model）的英文缩写，翻译为中文，建筑信息模型（建模）。因此，就字面意思理解BIM包括两个层面，一是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础进行模型的建立，另一方面是基于数字模型的工程实践应用。 BIM有什么用？打破信息孤岛。传统的建筑工程，专业与专业之间相互独立，“各自为政”，老死不相往来。结构柱、梁、剪力墙与设备管道发生碰撞的情况是司空见惯，结构工程师与暖通工程师的争吵没完没了。专业之间的分隔犹如一道海峡，设计信息就像一艘小船在海上漂流，遇到一点小风浪就沉没了，无法顺畅完整到达彼岸。BIM就像工程专业的环型高速路，信息在全生命周期环内，快速流转，完全打破了原有的孤岛障碍。 BIM改变3D模型的意义，一般的3D模型就是个白色的BOX，我们只知道多长、多高、多宽，可是它是个什么东西？不知道；它有什么用？不知道。BIM的出现，让3D模型从此有了身份证，长条的BOX是柱子、梁， 一块一块、薄薄的BOX是地板、房门，形形色色的3D模型构成了建筑的大千世界。在建筑的大千世界里面，建筑就像一个人一样，有生命周期，经历酝酿、设计、建造、运营、拆除多个阶段。BIM模型就像一份个人档案，详细记录了建筑的一生信息。BIM是一份电子档案，信息可以随时查找、参考借鉴。 下面我们来了解一下，在建筑的全生命周期中，BIM是怎么记录和发挥作用的？ 图 1全生命周期的BIM 首先是项目的决策阶段。在这个阶段，需要评价项目的可行性、工程费用的估算合理与否，做出科学决策。如果有几个类似的建筑BIM档案信息可以对比参考，那做出科学决策就比较容易了。设计阶段，建筑造型方案的BIM模型无缝传递给结构专业，经过结构师对建筑模型受力分析及完成结构设计，增加了结构模型后，再将包含有建筑、结构信息的BIM模型传递给设备安装专业进行给排水、暖通、电气等设计工作，增加安装工程模型信息，现在的BIM模型就包含了建筑、结构、安装的所有数字信息。 招投标阶段，利用BIM模型，可直接统计出建筑的实物工程量，根据清单计价规则套上清单信息，形成招标文件的工程量清单，快速完成招标控制价。投标单位按照招标文件要求自主报价，招投标变得简单快捷。 施工阶段，利用BIM模型，添加时间进度信息，就可以实现4D模拟建造，分析统计每阶段的成本费用，进行5D模拟，根据需要还可以进行nD模拟。甲乙双方可以根据同一个5D的BIM模型支付施工进度款，5D的款项信息表达准确直观，不再出现超付或者延付的情况。 运营阶段，利用BIM模型进行数字化管理。利用BIM模型可以合理布置监控摄像头的位置，科学安防；可以利用BIM模型进行建筑和设施维护；当发生火灾等灾害时，可以利用BIM模型，科学地指导人员快速疏散和营救。 拆除阶段，利用BIM模型分析拆除的最佳方案，确定爆破方案的炸药点设置是否合理，可以在BIM模型上模拟爆破的坍塌反应，评价爆破对本建筑及周边建筑的影响。利用BIM模型，可以方便计算建筑拆除残值，变废为宝。 一个个数字化的BIM模型，形成了数字城市，将来可以继续发展为智慧城市。 3. 建设单位 3.1 建设单位的烦恼 建设单位搞建设投资，建一栋建筑不是目的，实现投资收益最大化才是建设单位的真实目标。建设单位的业主们总在思考，建一栋楼真正需要花多少钱？委托造价咨询单位估算，估算的结果可信吗？为什么设计院给出的方案，总是打不到预先设想的效果？施工单位的变更单怎么会如此之多？建设项目应该怎样从源头抓起，减少变更，节省开销？以上的种种问题，业主们经常遇到，可是一直苦于没有很好的解决方案。 建设单位的业主们精于计算，建设投资资金很大，资金占用时间是有价的，账上的富余资金不用是会产生浪费的；巨额贷款趴在银行的账上，每天要支付惊人的利息。怎样才能节省利息、降低资金风险、投资收益最大化？这些问题困扰着每一个建设单位。 3.2 “建设单位的烦恼”的THS-BIM解决方案 通过斯维尔BIM技术算量软件，建立待建建筑的BIM模型，这样就可以清楚地知道每一根柱子、每一根梁花了多少钱。比如，这个柱子，支模板费用200块，混凝土费用400块，钢筋500块，人工机械费300块。通过BIM软件随意查询，每一分预算花得有理有据。 通过斯维尔基于BIM技术VR软件，建立待建建筑的精细VR模型，真实模拟出将来建筑建成的形象及所处的环境。建设单位随时可以从任意角度观看观察，在建筑里面虚拟漫步，查看建筑的每一处细节。一旦发现设计与建设单位的期望不相符合，随时都可以明确地给设计院指出来。通过VR的BIM模型，建设单位与设计单位能够进行反复交流，使得设计与建设单位的目标达成一致。下面是深圳的新地标京基金融中心，采用了基于BIM技术的斯维尔软件，精准控制预算造价。 图 2深圳京基金融中心 对变更的原因分析表明，大量的变更是由于设计错误引起的，不得不做的变更。因此问题出在设计院那里，设计人员再认真细心总难免有所疏漏。这主要是现阶段设计院的设计人员所普遍采用的设计工具和设计方法先天不足，才导致设计成果错漏很多，要完全消除所花代价过大，设计院不愿或难以承受。但是可以用BIM技术来改善设计，有两个途径，第一，直接采用基于BIM技术的设计软件进行设计，在设计过程中直接避免或减少设计错误；第二，对现有的设计成果采用基于BIM技术的设计软件进行BIM建模，通过BIM模型发现设计错误并及时纠正。经过BIM技术处理后的图纸是一份高质量的图纸，直接消除了在后期施工阶段引起大量变更的原因，减少了由于变更导致的建设费用增加和工期延误。 建设工程的巨大投资，资金需求并不是在项目一开始就必须完全到位，而是随着建设过程的进行，逐步完成投资的。因此，对投资资金按时间进度做出精细计划和管理就能降低资金财务费用，提高资金利用效益。在这点上，利用BIM技术的5D模型（3D+时间+费用），可以直观地确定在建设过程中，不同时间点的资金需求，可以模拟并优化资金筹措和使用分配，实现投资资金财务收益最大化。下面是斯维尔BIM软件的5D模拟的操作界面。 图 3 5D模拟操作界面 4. 设计院 4.1 设计院的痛苦 设计工作是智力密集型劳动，传统的二维图纸设计方法，无法直观的从图纸上看出所设计的实际建筑的效果，会产生大量的设计错误，设计错误主要有三类，第一类错误是设计绘图错误，第二类错误是设计不满足设计规范，第三类错误是专业间打架碰撞。虽然设计院采用了各种制度、方法和措施来做设计质量保证，但是错误率低的高质量设计成果对设计院仍然是一个巨大挑战。 图 4水管与风管碰撞 完成一栋建筑的设计工作，需要设计院的建筑、结构、设备、电气、暖通等多个专业设计人员分工合作，共同完成工作，但是传统的二维设计方法使得各专业之间工作协同配合难以有效展开，设计人员之间的争吵是家常便饭，影响心情，影响工作效率。 设计院的设计人员经常要处理大量设计变更工作，设计变更主要有三个原因，第一个原因是设计错误引起的设计变更，第二个原因是施工工艺引起的变更，第三个原因是建设单位的想法发生变化引起的设计变更。这些设计变更工作是设计院不得不承担的工作，但是大量设计变更工作并没有专门增加的费用，严重影响设计院经济效益。 4.2 设计院的THS-BIM解决方案 采用基于BIM技术的三维设计和协同设计技术是有效解决设计院三大困难的法宝。 通过斯维尔基于BIM技术的建筑设计软件，建筑师可以在不改变原来作业习惯的情况下，通过二维方式绘图，自动生成三维建筑模型，建筑模型传递给斯维尔节能设计软件及绿色建筑设计软件进行节能分析和绿色建筑设计工作，并为下游的结构、设备、暖通等专业提供含有BIM信息的建筑条件图。下图是BIM信息传递的路径图。 图 5 BIM信息传递路径 使用BIM技术的设计软件，进行三维设计，所见即所得，不需要经过二维图纸到三维建筑的空间想象转换，有效避免了二维设计的绘图错误；由于软件内置了设计规范，减少了设计不满足规范的错误；在三维设计模型中，很容易发现专业碰撞问题，减少了设计成果中专业碰撞错误。三维设计，可以显著提高设计质量。针对设计院的需求情况，斯维尔提出了设计院BIM软件体系解决方案，轻松解决设计的难题。 基于BIM的三维设计，由于设计质量比较高，由于设计错误引起的设计变更比较少。 另外在三维模型下做设计变更，平立剖的二维设计图可由三维模型自动生成，设计变更的工作效率也比较高。由于设计院在变更设计方面所需要投入的工作量显著减少，采用基于BIM技术的三维设计后，提高了设计院的经济效益。 5. 造价咨询单位 5.1 造价咨询单位的痛点 目前，造价咨询公司的工作由概预算造价控制向全过程造价控制转变，在全过程造价控制服务工作中，建设项目经济评价、财务评价，施工过程的索赔处理，工程造价方案的编制与比选等服务内容，都是造价咨询富有创造性、价值比较高的工作。但是当前的造价咨询服务工作，算量计价活动占了造价工程师的主要工作时间，按施工图进行工程量计算和造价计算是无创新、价值比较低而又不得不做的造价控制的基础工作。工程造价计算中， 因此如何改进算量计价的工作方法，提高算量计价的工作效率，大幅度减少造价从业人员用于工程量计算和造价计算的时间，是造价咨询公司由低层次概预算服务向高层次的建设项目全过程乃至全生命周期造价控制服务转型所必须要解决的难题。 在施工过程中，大量设计变更会产生大量工程量计算和工程造价计算的工作，手工算量或传统的算量方法在处理这些大量设计变更问题时，需要花很多时间计算变更工程量，对变更前后的差异进行分析处理，造价人员的工作很辛苦且无趣。 当前的工程量和造价计算方法，在施工过程中按进度准确计算出工程量和造价需要耗费造价人员大量的时间，很多情况下，人们不愿意花时间准确算量计价，只好提出按工程形象进度支付进度款。甲乙双方由于对形象进度工程量理解不同，会造成进度款支付时间拖延、超付或者少付的情况，增加了建设单位财务成本及风险。 5.2 造价咨询单位的THS-BIM的解决方案 斯维尔基于BIM技术的算量软件，可以有效利用设计院的BIM模型设计成果，做到一键识别快速算量建模，节约50%算量建模时间，大幅度提高工程量计算效率。 使用基于BIM技术的算量计价软件处理设计变更非常容易，可以轻而易举的完成变更前后工程量和工程造价的计算与差异比较分析，降低造价人员处理设计变更问题的工作量。 图6斯维尔基于BIM技术的计价软件界面 斯维尔算量计价软件通过BIM技术实现了无缝集成，算量成果可被计价软件直接使用，可以快速完成进度工程量和进度工程造价计算，在进行工程进度款的计量支付工作中避免超付现象发生，降低建设单位的财务成本和风险。 6. 施工单位 6.1 施工单位的痛点 基于2D设计的平面施工图，往往需要平、立、剖三份图纸才能表达出设计意图，对于一些非常复杂的节点，用二维图方式表达起来也非常困难，施工人员在进行图纸阅读，理解设计人员意图时，需要结合图纸与设计规范一起进行理解，很容易出现理解偏差，导致施工所做的成果不是设计师所期望的结果，由此引起的返工，给施工单位带来巨大的经济上损失以及管理上的麻烦。 基于2D设计的设计图纸往往存在大量设计错误，由于这些设计错误在施工过程中产生的设计变更会造成施工单位停工、窝工，也会给施工单位带来巨大的经济损失以，造成管理工作困难。工程索赔的计算复杂，既需要计算工期索赔，又要计算工程费用索赔，甲乙双方往往对索赔标准存在认识的差异，施工方在工程索赔方面，经常处于不利的地位，索赔的费用与实际到账的费用往往不一致。 施工单位在向甲方申请施工进度款时，需要提交有足够说服力的付款申请资料，用传统方式准确计算进度工程量和造价需要消耗造价人员大量时间，施工单位往往不会花太大代价去做进度款申请资料，建设单位或者所委托的造价咨询单位在审核施工单位所提交的进度款资料也存在着工作量大，不方便审核的问题，这样的结果造成了进度款不能足额支付或者滞后到账，会导致施工单位财务成本增加。大型建设项目施工周期往往比较长，施工单位合理按进度配置资源，安排材料采购和使用计划是施工单位向精细化管理要效益的关键管理工作。但是传统的工作方法很难做到按进度实现合理资源配给安排，这会造成采购成本的增加、材料损失浪费、仓储费用上升，给施工单位带来巨大的管理成本。 6.2 施工单位THS-BIM的解决方案 设计院完成的BIM设计模型，提交给施工单位，施工人员直接查看三维模型，并对照二维施工图纸进行理解确认，可大大提高读图的效率，避免设计