【《基于BIM的新建M镇07地块成本控制研究》17000字（论文）】

基于BIM的新建M镇07地块成本控制研究1绪论1.1研究背景近年来，随着我国经济技术水平不断提高，建筑企业工程管理逐步规范化，许多企业慢慢把目光转移到施工管理上。在成本控制方面，国家利用修正清单和更新定额等方式进行监督和把控，使我国建筑行业造价招投标模式更符合当前激烈竞争的市场。随着政府的一系列举措，建筑企业认识到，要重点关注成本的控制才能让企业在市场中有占有更有利的位置，进一步达到高利润高收益的目标。《2020年建筑业发展统计分析》中显示，2020年建筑企业签订工程合同总额为59.56万亿元，新签合同额为32.52万亿元，合同总额较去年提升了12.43%，新签合同额提升了9.27%。自2011年来，全国建筑业企业签订合同总额持续上升，虽然17年开始增速放缓，但乐观来看2021年合同总额依旧会继续上升，趋势良好。图1.12011～2020年全国建筑业企业签订合同总额、新签合同额及增速2007年至今，我国建筑行业的产值利润率始终处于较低水平[1]。我国大多数的建筑企业成本管理，都是以消耗大量资源为前提的，实现相应的工程目标任务，造成许多不必要的资源浪费。在清算数据中呈现出开发成本高、盈利能力低、“性价比”低的不合理情况。大多数建筑施工企业不关注企业优化整合资源,许多企业业务人员都有预算数据和实际工程量不符,导致严重的成本损耗,成本超出预算等其他后果。在我国，建筑业几十年来一直采用一种以“大包干”为基础的成本管理模式。许多中小型企业的成本竞争意识薄弱，需要消耗高成本，然而又只能创造低利润。为了适应未来的经济发展浪潮，建筑公司必须适应市场经济条件，并通过低成本的成本管理和高质量的生产模式在建筑市场上站稳脚跟。成本竞争的前提是，建筑公司采用一种有效的管理方法，降低项目成本，特别是通过BIM前瞻性地解决设计成本的实际问题，从而提高建筑公司在市场上的整体竞争力。BIM技术现在是建筑业中使用最广泛的术语，最终也将为建筑业生产力的提升带来革命性改变。研究BIM技术在项目中的实际应用，这本身对项目发展有一定的实际性，对未来前景也有一定必要性。工程成本控制一直都是项目建设的重要任务，成本控制是规划初步项目的一个重要数据指标，因此研究BIM技术在工程项目早期成本控制有何作用就格外重要。如果将建筑业与其他行业进行比较，就会发现建筑业的劳动生产率一直比较低迷，许多建筑企业出现了劳动力断层。许多年轻人愿意从事较为轻松的脑力工作，而不是从事体力劳动强度较高的建筑业。这导致每年进入建筑行业的生产工人数量急剧下降，许多建筑公司出现劳动力短缺现象。与其他工业产业不同的是，其他工业产业可以通过机械化来取代目前在建筑业不可能的人力资源，人力劳动导致生产力下降，这严重阻碍了建筑业生产力的发展。中国建筑市场在国内和国际市场都有良好的发展前景[2]。许多国内基础设施仍然处于紧缺状态，许多旧建筑需要紧急拆除，建筑市场近年来合同额持续增加，国际建筑承包总额也在逐渐增加。国内劳动力的缺乏，反过来又导致劳动力成本上升，间接导致工程成本上升，影响了国内建筑市场的积极发展。在未来，如何解决建筑业的低生产率和缺乏生产力的问题是值得的我们思考的。为了提高建筑业在经济和生产方面的效率，建筑业必须面向信息化和智能化。工程信息化是建筑业的必然追求,通过信息化能够实时控制建筑材料、设备的价格以及其他费用,从建筑业源头改善资源的浪费问题，有序发展良性的工程项目成本管理模式。为了使得论证更有实际性，选择上海建工一建集团有限公司所承包的新建M镇项目作为例子。一建集团是一家具有建筑工程施工总承包特级资质和建筑行业（建筑工程）甲级设计资质的大型建筑企业，隶属于上海建工集团，但是即使是国内建筑业巨头，在实际面对具体的工程项目成本控制时还是会有所疏忽，工程项目成本控制体系和制度仍然不够完善。公司项目经理和员工成本控制意识淡薄，导致公司的利润空间不断缩小，不利于公司的良好发展。建筑企业要想在市场经济中占有一席之地，就必须高度重视成本管理，以达到节约资源、合理配置的目的。1.2研究方法和框架本研究的主要目的是采用实际工程案例法、定性与定量分析结合法、学科交叉等方法，对新建M市07地块的成本控制进行研究。运用当前先进的BIM技术处理项目前期数据，并在项目实施过程中收集相关数据进行比较。后期对成本数据进行分析，以确定和改进成本管理问题，从而提高项目的施工和生产效率。工程项目管理涉及多维管理，而成本管理对整个项目的影响非常大[3]。成本管理可以整合资源管理、劳动力管理和技术管理等，提高建筑工程施工工作效率，从而提高施工企业的管理水平和建筑企业的施工效率。加强工程项目的成本管理，可以提高经济效益、成本控制和项目管理水平，最终使公司获得巨大的利润。为了建立这种关系，还必须分析具体的工程项目。在本文研究中，比较采用BIM技术与未采用BIM技术在项目成本方面的差异，分析BIM技术对项目成本管理的实际意义，进而评估了将BIM技术应用于项目成本管理的必要性。对于建筑企业来说，在量化考核建设项目的成果时，成本控制水平是首要的考核指标。项目成本管理水平的高低同时也反映了施工企业的管理水平[4]。通过对前期成本预算和后期结算成本的比较，分析建筑企业项目管理的水平，提升建筑施工企业在建筑市场中的竞争力。BIM技术在工程项目成本管理中的理论意义是，从设计开始，原始的二维CAD设计以三维模型显示，能够准确表达和计算构件的属性信息，为施工提高工作效率。BIM模型不仅对施工过程有很大影响，而且对施工前设计以及施工后运营维护也有广泛深远的影响。建设项目的主要特点是每个项目都有自己的特点，设计、数据、属性等各类数据都有不同，在投资、设计、施工和运营维护的重点上也存在重大偏差，这导致建筑产品不可能形成批量生产和统一的规范管理。建筑产品的特性意味着每个项目必须制定专门的施工管理计划和成本预算数据，这项工作必须从项目的前端到末端收集信息，在许多情况下，管理人员本身无法实现这一效果。尽管建筑产品的形式差异很大，影响建筑施工的因素也在在随时变化，但不同项目之间也存在一些互通性，许多管理方法可以通过相互借鉴来分析和解决共性问题，借助BIM技术形成新的项目管理方法。对于未来的建筑市场，建筑公司应通过数据收集，形成全面建筑信息化平台，共享内部数据资源，允许各方员工在信息平台上共同工作，完成工程项目施工管理。通过共享各施工单位的数据，社会市场可以通过对数据的分析，制定更加合理的工程管理方法，提高公司以及社会的整体生产水平。本论文主要通过收集具体项目的各项数据，并将其与前期BIM成本预算数据进行比较，增强各项费用的管控能力，形成收集配额和管理采购的系统方法，并根据项目的每一个分项成本信息进行动态管理。2BIM技术在项目成本控制中的应用成本控制出现在工程建设的各个阶段，是影响企业盈利能力和市场地位的主要数据指标之一。BIM技术在项目施工的各个阶段都非常重要，尤其是在施工阶段的成本控制中[5]。施工成本控制中提到的全寿命周期成本控制理念，实际上反映了成本控制体现在施工的各个阶段，制定合理科学的预算制度，加强施工过程的成本控制，在收尾阶段严格控制工作结算，节约资源，为企业的长期发展奠定基础。2.1设计阶段BIM技术在设计阶段的作用主要是合理优化设计方案[6]。虽然设计成本占项目总投资成本的一小部分，一般约占3%，但是设计方案的好坏对工程成本、质量、施工难易程度影响非常大。许多成本数据无法通过施工进行节约和优化，只有在设计阶段充分考虑，才能通过BIM技术的三维模型和各专业的纵向比较，进行多学科碰撞检查。使用三维模型，可以导出工程造价，同时进行多方案的横向比较。BIM建模可以尽可能真实地模拟项目完成后的模型和数据，通过这些接近真实的信息，可以改进设计方案中存在的问题，以避免出现诸如梁压窗、安装管道设备空洞预留等先前二维图纸中无法发现问题[7]。设计师在设计过程中往往过于注重功能设计，忽视了成本节约，很多设计功能的性价比不高。BIM技术与项目造价系统相结合，项目造价信息和其他各个部门信息可以协同作业，比较功能和成本，选择最佳方案。此外，BIM技术还可以提高项目成本预算的准确性，避免在施工初期出现许多不可预见的实际问题，考虑成本预算中的各种因素，避免项目后续合同变更引起的变动。BIM技术不仅可以在设计中形成三维模型，还可以显示模拟施工现场周围的地理环境和其他影响因素（人口、交通流量、基础设施等）。连接市政管线，通过局部设计对接城市整体规划布局。模拟建筑物周围的日照和绿化，使景观设计更加合理。在设计阶段，BIM技术也对土方开挖产生积极影响[8]。BIM技术的三维可视化功能可用于勘察当前施工地形，通过测量和三维成像技术点形成模型数据，然后将其导入数据处理软件Revit，形成原始地貌模型。还可以模拟土地周围的光照、水、电、采暖和消防，选择资源最好、功能最强的方案。2.2招投标阶段目前，工程承包和发包主要通过工程项目招投标达成协议,招标和投标本身是一种双向选择的博弈[9]。招标方应从市场中选择优质的施工单位，而投标方应从甲方获得最大的利益，双方需要反复讨论工程项目的合同价格。双方利益对立的同时又存在一个很容易忽视的盲区，在招标人追求低价的过程中，会出现“偷工减料”的质量问题，出现高质量、低成本无法同时实现的情况。施工单位则通过“不平衡报价”和工程变更等方式，对抗甲方的预算控制和监管，许多项目的竣工结算超过初始合同预算价格，这主要是由于设计变更。事实上，招投标阶段对招标方非常不利，因为施工单位在投标过程中对项目的总体控制比业主更为明确。投标人提交的投标文件大多是一堆报表和数据，整个项目涉及的分项项目数量巨大，因此基本上不可能逐一仔细审查错误。如果不是很有经验的专业人士很难理解这一点，那么这时施工单位对数据进行不平衡报价，甲方是非常被动的。在工程项目施工的准备阶段，主要任务是通过招标确定项目的施工单位，在这一阶段，作为一个施工单位，应积极准备投标造价文件，期望在众多投标竞争中中标。由于BIM技术的可预测性，项目合同更加透明化，各分项工程的成本细则是明确的，因此招标方和投标方都可以清楚地了解各项成本费用，以避免后期出现扯皮现象。BIM技术投标可以在投标时实现现场的三维布局，放弃原有的二维CAD施工结构，更好地向业主表达现场布局情况，提前实现下一个施工场地的三维布局，避免后期施工现场拥堵的问题。BIMSD技术在投标时还能形成三维模拟动画，并使用动画形式显示施工过程。BIM的这些优点对投标阶段的施工方非常有利。2.3施工准备阶段项目施工总包确定后，分包商进入现场。项目经理应根据具体情况开始统一协调物资。通过BIM技术，可以对合同材料进行精细管理。对于施工现场的分配，可指定分包商分批进入现场；必要的设备和材料可以按需进购，以避免材料短缺，并避免因设备和材料堆积占用现场场地而产生额外管理费用。施工前，项目经理必须确定设计组织中的管理人员、施工人员及其各自的职责，避免出现人员不足或窝工的情况，并尽量“人尽其才，物尽其用”。在人员配置方面，在施工中主要实施“项目经理负责制”，项目经理负责现场的整体配置，下属分为工程部、技术部、质检部、物资部、安全部、采购部及各种分包单位等。在项目经理的协调下，项目管理层应执行各自任务，以完成目标、施工进度计划、确保充沛的物资、确保施工质量和安全，并使施工过程更加精细和高质量。在项目施工现场，主要由项目经理负责现场整体的管理和负责。下设商务部负责核算现场分包的工程量以及甲方审计工程量核算；施工技术服务部门负责现场的质量控制和进度控制；安全部应负责现场的安全；采购部应负责材料采购[10]。项目组织各人员的工作分配如表2.1所示：表2.1施工组织人员职责分工序号人员职位工作内容1项目经理负责施工现场整体把控，对进度、质量、成本进行控制和负责2商务部主要负责现场成本核算和成本分析，与审计部门对接进行成本报审3施工技术部负责现场施工进度和技术，保证工程质量符合规范和甲方要求4安全部负责施工现场安全，落实国家安全生产和环境管理的政策，监督现场安全5采购部负责项目物资设备采购工作，严格把控材料设备质量2.4施工阶段在建设项目的过程中，项目管理占用很长的时间和很大的资金比例，如何在施工过程中节约成本是目前项目管理的一个关键问题。许多项目管理者表示，不同的改革方法在实际管理过程中收效甚微，甚至出现了“上有监督，下有对策”的局面。在施工中项目管理出现成本浪费现象的主要原因是有：①施工方盲目追求利益，忽视成本节约；②在图纸会审中发现问题却没有提出，在施工期间要求进行工程变更追求索赔；③二维施工图不清晰，施工出现错误、返工，造成人材机的浪费；④工程成本控制意识淡薄，施工管理人员缺乏主观能动性，不受约束；⑤成本控制的责任和权力不平等的，想要实现成本管理的人没有控制施工的权力[11]。项目施工阶段的成本控制主要通过BIM5D数据的显示，BIM5D技术主要基于三维模型添加施工进度和成本等因素，它是通过数据虚拟展示建设项目的各种属性信息，为施工建设提供相应的数据支持。质量改进、可持续施工和降低施工成本是建筑项目施工阶段BIM应用的三大关键绩效指标[12]。BIM5D平台把项目各专业集合，关联施工过程中的成本、进度、质量、安全、资源等信息，为项目后期施工提供数据支撑。施工阶段的BIM5D模型是基于BIM的一个项目管理工具、一种管理手段和方法[13]。在具体的施工安排中，主要集中在人工、材料、机械、施工进度管理等一些方面的研究。(1)人工现在劳动力的单价越来越高，引起了施工管理者的注意，如果工作计划安排不合理，人工成本将增加。在工程规划和项目人工安排中，目前工程量主要根据图纸计算，工日根据企业的劳动定额计算，施工技术管理人员根据经验组织施工队伍人数，确定施工工期和进度。劳动力成本的降低主要靠接近实际天数的工作日数，如果无法估计确切的人工数量，很容易导致进度迟缓或人工不足的现象，人工的不合理配置将直接导致人工成本的增加。在工作组织方面，工人可根据进度计划分批进场，以避免窝工或施工交叉拥挤；对于现场设施、通电和通水等方面，都可以进行较为真实的模拟，并根据模拟合理组织现场施工安排。BIM通过图纸准确计算人工工程量，合理分析施工过程中的各种因素，制定准确的人工用工计划。(2)材料材料通常占项目成本的70%左右，这对项目成本有重大影响,现代建筑施工管理企业也更加重视材料的控制，但仍存在材料浪费等问题[14]。工程建设涉及的材料种类很多，很多材料是新兴材料，对材料数量和单价的控制通常是有心无力的。如何实现实动态的管理和控制便非常重要。BIM技术由本身的可视化和可模拟的特性决定，建筑信息模型可以通过数字仿真的形式建立，与信息模型相对比，可以对物料的数量和单价进行动态管理。此外，BIM技术可以在施工阶段形成动态的双向信息沟通，不仅乙方可以向甲方报告材料消耗和单价，而且甲方可以实时反馈材料数量和单价的信息，对有问题的部分及时地提出质疑，并让乙方提出改善建议。实时提供动态信息可使双方对建筑施工过程中的成本信息达成共识，从而避免在最终项目结算时甲方因超过预算而造成工程款的拖欠。(3）进度在施工进度方面，BIM技术主要通过前期进度方案对施工方案进行管理[15]。目前，有很多软件可以组织施工进度计划安排，如Project、广联达公司的斑马计划等。斑马进度计划2019程序可执行“一表两图”的操作，可以在每个进程前后输入逻辑关系，以自动形成程序和图形，并在关联资源后形成资源图。进度管理的BIM流程如图2.1所示。图2.1基于BIM的进度管理流程2.5结算阶段在结算阶段，由于项目建设规模较大，之前的各项资料数据掌握在各部门工作人员手中，给数据资料收集和成本计算带来很大困难。同时，部分项目建设周期是比较长的，也会出现数据丢失的情况，导致结算阶段效率低下。BIM模型的应用，可以实时收集和解析工程信息。在结算阶段，经过之前的持续更新和改进，已然建立了完整的BIM模型，能够提供详细准确的工程信息资料，从而得出工程量和相关成本信息，帮助员工进行统计、分析和计算项目的实际成本，提高项目验收的效率。在成本审核过程中，可即时通过BIM数据库恢复相关数据，以获得十分准确、客观的评估。另外，如果将结果与定额进行比较，我们可以清晰地看到项目中存在的问题，追究相关人员的责任，通过索赔降低经济上的损失，同时也可以改进项目管理措施，确保后续项目的建设能够实现更好的成本管理。2.6BIM应用中存在的问题BIM技术必然是未来建筑管理的新趋势，政府也大力支持这项技术，希望将BIM技术应用于项目管理。尽管BIM技术将对未来的建筑行业有重大影响，但在国内应用BIM技术仍然存在许多障碍。首先，很多参与者对BIM没有完全的了解，导致BIM技术在中国的实施缓慢，特别是主要建筑施工单位在BIM技术中扮演了被动角色，未积极将该技术应用于工程实践，未积极探索BIM的适用性，严重阻碍了BIM技术的发展；二是国内BIM技术软件不成熟，一直采用国外Auto公司的相关软件，许多操作与其他国内建筑软件不对应，导致无法实现软件交互等。BIM技术主要需要技术人才[16]。首先，具有全局设计概念的设计建模人员，可以推进正向三维建模设计。目前，建筑市场充斥着纯粹的BIM软件开发人员，但能够从建筑管理的角度实现软件开发的人才非常有限。大多数BIM造价人才能够进行算量和套用价格，但不擅长全过程成本控制。市场上参与BIM运营维护的人才也很少。行业对采用不同BIM技术的人员的技能有不同的要求，如模型设计工程师对建模设计的需求，建筑施工人员对数据信息整理收集应用的技能，软件开发人员的项目管理知识的需求。市场对BIM人才的技能要求具体如表2.2所示。表2.2BIM人才需求技能BIM人才类型技能要求需求量和当前情况BIM建模设计人才能够正向建设三维数据模型非常欠缺。现有设计师都不习惯使用三维建模，习惯用CADBIM管理运维人员能够进行信息数据的前期后期运营维护非常欠缺，拥有对项目整体把控和对数据信息熟练熟悉的人员较少BIM软件开发人员开发相关BIM软件软件开发人员过于饱和，但是许多软件开发人员仅仅能进行软件开发，不能根据实际需要编写软件BIM造价人员利用BIM造价软件进行算量套价等造价工作能满足造价要求,但是人员素质仅限于预算，无法达到全过程造价和全费用造价的要求其次，BIM技术的应用还涉及到软件交互问题。目前国内很多软件都是模仿国外相关软件，国外的软件更适合国外的管理运营模式习惯，完全模仿国外软件将导致与国内管理模式不兼容的结果。特别是，当前的许多设计师和施工方不习惯使用BIM相关软件和系统，这项技术相对被排除在外[17]。许多工程管理者认为，BIM技术在初始阶段投入很多，但其在施工阶段的作用并不明显，其在实践中的应用性价比不高。BIM技术要求应用计算机技术，许多经验丰富的老管理者不是计算机技术专家，无法熟练操作，也不愿意推广和使用这项技术。许多国内的管理者对BIM技术的理解和研究停留在表面，认为BIM技术是三维建模，忽视了BIM技术的集成化综合管理优势。虽然政府已经认识到BIM技术的长期好处，并积极制定了相应的BIM标准，但在推广这项技术时仍遇到许多困难，主要是受到管理人员当前管理意识的限制，没有深层次地认识到BIM技术的本质，对BIM技术的应用理解还停留在表面。BIM技术存在的问题和障碍必须通过几代人的努力逐步解决。但是在国内，BIM技术的发展前景是十分广阔的。毕竟，我们的建筑业正在全面蓬勃发展，基础设施建设仍有很大的空间。我们还需要从实际项目开始，积极探索BIM技术施工管理的新方法。2.7BIM5D技术的应用在BIM技术模型中，可以直接包含每个组件的信息，相关软件都可以直接导出基于模型的数量，甚至可以导出单个组件的数量[18]。可以将时间添加到现有的5D软件中，即通过BIM技术，我们不仅可以知道一些同类型的构件的数量、同层构件的工程量以及给定时间段内所需完成的工程量，还可以将其进行汇总、计算和导出，利用相关的功能可以直接完成成本预算。这样，便于操作人员计算资源的消耗，提高工作效率，降低准确管理的难度，提高全面成本控制。BIM技术可以直接精确控制到点，对于一个构件可单独计算信息，对于施工过程中同时进行的不同工作，可同时计算工程量。在设计过程中准确计算工程量的具体数据收集也是为了加快生产效率，包括在给定施工期内完成的工作量的综合有很高的控制功能[19]。由于目前的精确管理以软件为基础，因此在项目预算中提前采用了基于BIM的精确成本管理，如图3.11所示。此功能可显著减少造价人员的工作量。当设计发生变更时，造价人员不需要重新计算项目，只需增加或减少相应的修改部分，即可更快地完成相关的造价计算。通过提高效率，既可以减少资源消耗，也能够对成本进行降低。BIM技术的精准化功能可以在成本控制中发挥相当大的作用。BIM技术凭借其5D关系数据库，可以有效地比较、处理和分析与实际成本相关的时间、空间、过程、人工、材料和机械等方面的实际成本数据，并记录所有信息，以便更准确地进行成本核算。图2.2广联达工程量导出功能3基于BIM技术的成本控制实例分析3.1项目概况新建M镇07地块位于上海市闵行区M镇，北至苏家港，西至沙溪河，南至M中心河，东至中青路。建设用地近似长方形，项目总建筑面积56344.5m2，其中地上19817.13m2，地下36445.37m2。项目建筑包括：地下3B-B（07）地块地下室，地上3B-7-1、3B-7-2、3B-7-3、3B-7-4、3B-7-5、3B-7-6、3B-7-7、3B-7-8、3B-7-9、3B-7-W1等10个单体和3W-7-F1、3W-7-F2、3W-7-F3、3W-7-F4等4个配套用房。表3.107地块各项目面积表序号子项地下一层建筑面积(平方米)一层建筑面积(平方米)二层建筑面积(平方米)总建筑面积(平方米)建筑高度（米）13B-7-1-1541.73902.362444.099.2023B-7-2-1568.83920.662489.499.2033B-7-3-1829.561065.362894.929.2043B-7-4-1044.96655.621700.589.2053B-7-5-1572.43920.662493.099.2063B-7-6-1476.52877.022353.549.2073B-7-7-740.31517.591257.909.2083B-7-8-887.04628.591515.639.2093B-7-9-1067.64700.251767.899.20103B-7-W1-503.05-503.0510.50113B-7-F1-38.37-38.374.40123B-7-F2-215.70-215.704.50133B-7-F3-16.13-16.134.95143B-7-F4-126.75-126.754.50153B-7-B36445.3736445.37该工程地下室为钢筋混凝土剪力墙结构，地上部分为混凝土框架结构和钢框架结构。3B-7-W1为木结构。该工程桩基为PHC预应力管桩，桩型号为PHC-AB400（95）的抗压和抗拔桩，桩长6米、7米、8米、9米，未注明桩顶标高为-7.450米。沉桩采用静压法，沉桩以设计标高控制为主，终压力值作参考。该工程所有施工图范围内的新建M镇06B-06/07地块内07地块剩余范围的10个办公项目（3B-7-1～3B-7-9、3B-7-W1）、4个配套用房（3B-7-F1～3B-7-F4）和地下一层车库及设备用房（3B-7-B）。涉及土建、安装、消防、室外总体景观绿化、机电安装、弱电系统、AV系统、设备安装、标志标线及木结构号房。图3.106/07地块总平面图图3.2墙柱平面图及节点大样3.2BIM造价信息模型构建由于新建M镇07地块项目较大，在此次研究选取其中的3B-7-8项目（以下简称7-8项目）中的土建模型单独拿出来分析。本次建模主要以设计院设计的CAD图纸为基础，然后将建立的数据模型导入广联达GTJ造价软件中进行清单工程量的计算，然后导入GCCP进行组价，确定项目的成本预算。通过BIM模型反复检查图纸中是否存在技术问题，检查计算工程量的准确性，减少后续施工中可能发生的工程变更。在前期设计和后续施工中，通过项目模型的三维可视化，管理人员可以形象地与所有参与施工的人员进行沟通，从而更快、更优地解决施工中沟通不畅的问题[20]。BIM技术解决了人脑三维想象的不完整性，通过数字模型将建筑模型的不同资源信息直观地展示给人们，为设计和施工提供更便利的服务[21]。前期建模，首先使用Revit软件执行三维土建建模。土建建模如图3.3所示。图3.33B-7-8结构Revit模型为了计算投标造价，将Revit模型导入到广联达GTJ软件中。根据本工程的设计资料，在GTJ中设置混凝土构件的不同属性，并建立数据的模型。根据其数字模型和信息数据，通过软件中自带的计算规则计算工程造价，并获得相关的数据。将造价数据导入GCCP进行组价，并汇总项目的总成本。广联达的BIM造价技术可以在成本计算中实现快速CAD导图出量功能。目前，广联达CAD图纸的导图精度已达到99%，许多构件可以通过多种方式导入。在7-8项目的建模信息过程中，可以使用CAD导图实现快速梁构件识别。在构件识别的基础上，进行信息检查、更改和添加，以确保结构数据的准确性，并实现快速、高效和准确的建模过程。尽管此功能强大，但仍需要造价管理人员检查详细数据，因为很多时候导图会由于设计图纸的问题而出现无法识别的错误或问题，这需要造价人员人工检查。与之前的广联达造价软件相比，广联达GTJ软件集钢筋和土建于一体。该模型可以方便、高效地计算钢筋和土建的工程量。此外，GTJ可以实现与Revit的交互，可以将Revit模型直接导入GTJ成本软件，该软件可以根据计算规则计算出造价结果。图3.4Revit模型导入广联达GTJ软件图3.57-8广联达三维模型在套用定额和清单的过程中，调整软件中信息的价格，验证每个分项工程的价格信息是否存在更新，并对某些信息价进行适当的预测性变更，以确保预期数据尽可能接近未来建设的实际情况[22]。通过现场观察和对比，发现BIM技术对当前突发事件具有较强的预测能力。在项目7-8的设计审查期间，发现了几个设计错误，通过对三维图的仔细审查，对这些问题进行了相应的设计变更。7-8项目实施了清单招标，很难分析和确定综合单价。使用该模型计算每个分项的工程量后，测算出分项的综合单价。除了理论上的计算外，造价工程师还根据自己的经验进行适当的风险预测，使预算的造价更接近实际的施工成本。造价工程师还具体分析了当地经济的发展情况，并估算了三种主要材料的价格、人工费用和施工风险，以确保预期成本的准确性。3.3碰撞检查“碰撞检查"工具可以发现项目中图元之间的冲突。这些图元可能是模型中的一组选定图元，也可能是所有图元，利用BIM软件的碰撞检查功能，可以提高效率，发现墙体与设备管道的碰撞点，提前发现需要开洞的位置或者需要移动位置的管道设备，减少返工[23]。同时也可以降低成本，对设备各专业工程管线的材质、长度和连接头等进行优化，还可以调整管线的路径，进行管线综合平衡设计，以此作为指南，减少部分管线的长度和多余的附件，节省材料[24]。同时，可以在建模阶段，利用Revit自带的碰撞检查功能可以实时查看模型信息，操作方便快捷。在此项目中我们利用碰撞检查功能，抽取门与墙的碰撞，可以清晰的找出其碰撞点，点击其中一个碰撞点可以模型中醒目显示出来，从而对其尺寸长度加以更改，或者采用其他方案更改设计。同时，还可以将冲突报告导出，更直观的审查碰撞数据。具体操作如下图所示。图3.6选取墙与门的碰撞图3.7显示碰撞的构件图3.8墙与门冲突报告3.4项目漫游效果图在7-8项目的施工中，为了实现高效施工，避免由于工人无法理解CAD图纸而进行返工，可以对施工工人基于BIM漫游效果进行3D技术交底。例如，在土建施工中，可以向工人展示三维漫游和一些详细的构造。技术交底工作将大幅提高施工人员的施工效率，减少了工作量，间接节约了成本[25]。7-8项目漫游如图3.9所示。图3.97-8项目漫游效果图4基于BIM技术的成本控制实例分析4.1项目施工人员的配置为了让BIM技术在项目成本管理中的作用更加明显，对人员配置进行了许多的考虑。7-8项目的管理和组织机构主要分为工程部、技术部、商务合同部、物资部和综合后勤部。为了加入BIM技术，我们必须在原有造价管理人员的基础上，联合BIM技术专业人员。传统的管理人员主要包括项目经理下各专业的技术负责人，负责管理现场专业人员的各个方面。在BIM员工方面，BIM中心主任下设立建模组，主要负责读图、Revit、GTJ建模等，动画组负责制作施工的动画制作，后期组负责项目的后续运营和维护。各施工人员通过现场和云端进行沟通，相互配合完成工作。项目具体人员分配如图4.1所示。图4.1项目人员分配4.2成本造价信息汇总7-8项目包括基础工程、梁板构件、剪力墙构件、建筑屋面、安装工程和装饰装修等这些部分的成本造价计算。通过广联达云计价软件套价算出总造价为49264830.4元，其中土建部分的预算造价为22184354.4元。具体造价如下表所示。表4.17-8项目总承包工程土建报价汇总表项目名称分部分项费用（元）整体措施费（元）模板费用（元）脚手架费用（元）垂直运输费（元）其他项目清单（元）含税价（元）建筑面积单价（元/㎡）7-8项目7649535368446167950136165442684971246105572311505项目施工前，项目经理指导商务部对实际成本进行详细分析，制定施工成本计划和材料用料计划。7-8在项目成本控制方面，在计算工程量的过程中需要进行详细的控制和比较。许多分项工程都需要人工核算，以确保人工、材料和机械数量的准确性。项目7-8的成本计划如表4.2所示。表4.27-8项目成本汇总表序号费用名称金额（元）占总成本比例1人工费8986452.21%2材料费1154649528.38%3机械费9214612.26%4周转材料费16895724.15%5现场经费28130456.91%6分包工程费1793240044.07%7税金488784612.01%合计成本40689464100.00%例如，2020年3月，7-8项目计划金额为392723元，实际金额为156446元，实际金额-计划金额为-2361770元。虽然资金的实际数额没有超过预期值，但发现由于各项检查导致项目停工，预期工作量没有完成。施工管理人员决定加快施工进度，完成项目目标。在成本报审的过程中，工程量和审计单位之间存在差额。在20年12月报告的审计工程量中，工程软件计算的墙体抹灰面积为672.25平方米，而施工单位报告的工程量为812.33平方米，相差140平方米。在后续对三维模型进行仔细比较后发现，墙面抹灰的设备层中的工程量重复计算，同时也存在施工单位上报工程量重复计算的情况，导致实际工程量增加。而后与施工单位和审计单位一起核查，最终结果为423.21平方米。使用造价软件，可以快速计算变更后的成本差值，在合同价的前提下，了解设计变更引起的成本变化，提醒施工单位避免相应错误变更造成的损失[26]。或者，如果发现管理方法的改变节省了成本，施工单位将记录经验，并为今后的施工提供管理方法。4.3施工阶段挣值法分析和评价在传统的工程管理中，成本控制最困难的部分是施工过程中的工程变更[27]。项目再出现工程变更后，对总体成本和后续施工计划有很大的影响。在分析工程变更以后，成本变更在正常计划范围内或超过预付款，则应使用挣值法进行分析。在7-8项目中，2020年10月，ACWP是1605200元，BCWS是1219100元，BCWP是1496700元。根据实际数据，2020年10月工程造价偏差结果如下：CV=BCWP-ACWP=149.67-160.52=-10.85（万元)SV=BCWP-BCWS=149.67-121.91=27.76(万元)CPI-BCWP/ACWP=0.93SPI-BCWP/BCWS=1.2经计算，7-8项目10月份超支10.85万元，进度提前。业主方要求将工期提前至2021年5月前。施工单位接到业主工期要求后，制定了新的进度计划，10月份成本超支，进度提前。施工单位根据业主的需要调整进度来应对工期的变化，并制定了新的成本预算方案。在制定新的施工方案时，必须在优先考虑进度的前提下合理控制成本。为了分析BIM技术对项目成本控制的影响，项目中后期对7-8项目进行了挣值法综合分析。根据7-8的施工实际情况，项目以2-3个季度为节点进行成本综合分析。从开始到2020年3月为第一阶段，第二阶段为2020年3月至2020年6月，第三阶段为2020年6月至2020年9月，第四阶段为2020年9月至2021年3月。为了让BIM技术的价值更好地体现，在第三阶段增加了BIM技术来对成本进行控制。在施工管理方面,通过对造价数据的收集和整理,，将挣值法分析用于分析项目成本和进度的偏差，并根据偏差范围制定下一阶段的施工管理计划和方案。在施工过程中，进行了详细的数据收集和整理，以确保数据的准确性。管理者应及时对数据进行整理和分析，对超出偏差范围的原因和因素进行审查，对造成成本超支的因素进行改进，将施工成本管理保持在合理的范围之内[28]。第一阶段分析表4.3第一阶段挣值法数据费用BCWS（元）ACWP（元）BCWP（元）CV（元）SV（元）CPISPI人工费127865213653801320034-45346413820.971.03材料费17518071522199170021178012-515961.050.97机械费118165118931121972304138071.031.03周转材料费349486397480337013-60467-124730.850.97现场费用58877739388859234519845735681.501.01分包工程费360346927879882509514-278474-939550.900.96税金1932811932811932810011成本汇总688363767791476774370本阶段出现负值的费用和原因如下。由于春假后很多工人没有返回，造成人员短缺，人工费超支；由于管理人员的物资计划不周全以及材料供应不及时，导致材料费进度延误；周转材料费过高，进度延误，是由于脚手架的租赁价格上涨，运输成本增加；分包工程费进度延误，费用超支，主要是由于施工过程的政治影响，导致分包商的决策出现延误。CPI=1.00，成本超支为3699元。就总成本而言，本阶段的成本基本控制在合理的范围；SPI=0.98<1.00，进度上延迟了685703元。这主要是由于一阶段土方开挖存在的问题，7-7的土壤外部运输操作不当，影响了地面开挖的科技建设，延误了进度。在第一阶段的成本控制中，有多项费用出现了超支的情况，值得管理人员引起重视。需要根据具体的施工情况，分析造成成本超支的具体原因，并加以改进。第二阶段分析表4.4第二阶段挣值法数据费用BCWS（元）ACWP（元）BCWP（元）CV（元）SV（元）CPISPI人工费4506586449128245932934144165867071.01.02材料费514130650155204831749-183771-3095571.020.94机械费224136234931207299-27632-168370.880.92现场费用595946600337592147-8190-37990.990.99分包工程费310199133048103218321-864891163300.971.04税金2798152798152798150011成本汇总138497801392669513722624这一阶段的人工费得到了很好的控制，但材料和机械费用过高，进度延迟。随着施工的全面实施，施工中出现了各种问题，如机械市场租赁费用的提高和机械进场的缓慢，导致机械成本的超支和延误。随着施工的不断进行，业主也在设计上提出了许多新的变更和要求。施工进入第二阶段后，随着施工管理方面的人员和劳动力的逐渐增加，相关建设资金也随之增加，超过了计划。由于原分包商之前的工作尚未完成，因此更换了该项目的分包商，从而克服了分包项目的成本超支和延误。CPI=1.02>1.00，节约了178588元；SPI=1.05>1.00，提前517102元。本阶段为保证工程进度，建设单位安排了数量合理的管理人员，工作效率远高于第一阶段工程。第二阶段数据中，导致机械成本的偏差较大主要是由于一些机械的租赁价格突然上涨。然而，施工管理人员并没有对租赁价格随着时间的推移而增加作出反应，这最终导致第二阶段的机械费用大大偏离预算。第三阶段分析表4.5第三阶段挣值法数据费用BCWS（元）ACWP（元）BCWP（元）CV（元）SV（元）CPISPI人工费450658644912854593293102008867071.021.02材料费4141306401552048317498162296904431.21.17机械费311729321966321375-59196461.001.03现场费用83413576356377591112348-582241.020.93分包工程费372314439992443685835-313409-373090.990.99税金4010374010374010370011成本汇总139179371399261514609200这一阶段的人工和材料费用都得到了很好的控制，主要是因为从第三阶段开始，本项目增加了BIM技术，并制定了详细的用工和材料计划，并根据资源图和曲线图进行实时动态监控，从而预测和控制劳动力、材料和机械的消耗。由于在这一阶段加入了新的分包团队，使得分包工程费的增加，超过了原分包费用计划预期。CPI=0.99<1.00，成本超出205082元；SPI=1.00，进度延误了58015元。本阶段费用的增加是由于工作人员的增加和机械市场的租赁费用增加。由于设备没有及时进场，进度也略有延误。在第三阶段，除了分包工程费用超出预算外，其他成本都在合理的偏差范围内，一些成本也得到了合理节约。添加BIM技术后的成本控制效果理想，实现了成本的节约和资源的优化[29]。第四阶段分析表4.6第四阶段挣值法数据费用BCWS（元）ACWP（元）BCWP（元）CV（元）SV（元）CPISPI人工费450658644912874593293102006867071.021.02材料费494130647155204831749116229-1095571.030.98机械费4488164812134842333020354171.011.08周转材料费10270871085021108602710065894011.06现场费用1054207104211510532999490184-9081.011分包工程费626740666103016398947-2113541315410.971.02税金5496995496995496990011成本汇总187951071807515618997247本阶段各项成本得到较好控制，人工、材料、机械等支出得到节约，劳动力基本稳定。虽然受国家政策影响，钢筋价格有所上涨，但本项目为避免材料成本增加，提前采购钢筋，因此整体偏差在可控范围内。由于现场管理人员流动频繁，导致进度延误，对本阶段进度和成本产生了一些影响。CPI=0.99<1.00，成本超出318901元；SPI=1.00，进度提前2454元。为了满足业主要求的工期目标，施工单位在本阶段采用了赶工计划，因此本阶段费用过高，进度提前。总的来说，第四阶段的成本控制比较理想。加入BIM技术后，成本呈现良好趋势。人材机成本在计划的范围内，甚至部分还有结余。加入BIM技术后，成本控制效果明显提高。5BIM应用前景随着建筑业对BIM技术的日益重视，越来越多的国家开始推广BIM技术的应用和总体战略。各个国家对规范BIM技术使用的实施方法各不相同，其中包括制定国家标准规程、BIM使用协议、法律合同、指导文件、公共试点项目、强制性政府项目、开发项目采购系统、项目数据库和图书馆、BIM教育计划、BIM基金、BIM奖项、BIM网络开发[30]。在未来的城市建设中，政府必须与BIM行业紧密合作，实现数字化转型。5.1城市信息模型(CIM)城市信息建模（CIM）是近年来国家大力推进新城市信息系统建设的主要平台之一，可以将BIM技术的信息成果应用在城市的未来规划和发展中。CIM平台可以为城市管理者和规划者提供大量的城市监测数据，以规划和改善社区生活质量，提高社会和经济效益[31]。同时，可以通过该平台对城市实施实时的可视化管理，从而更好地分析和管理区域内资源，优化城市结构，减少建筑环境中的资源需求，减少城市垃圾的产生。CIM技术将会集成在公共服务和基础设施等城市规划建设中，对城市区域内的物理属性进行监管调度，包括噪声、风速变化、交通流量，道路拥堵情况，城市电力、燃气、水和废弃物等系统，以及日照、噪声增加、通风等对城市的影响[32]。在宏观层面，我们还可以分析风暴、洪水、地震等自然灾害对城市的影响，模拟城市应对灾害的能力，从而更好地制定应急保护计划。CIM平台为城市中的不同管理系统提供信息互连，以便城市运营商可以通过软件进行监控和控制。5.2现阶段BIM应用面临的挑战世界各地的国家和城市正在通过各种的方式来整合BIM技术应用的原则，反映出各自截然不同的挑战和独特的政治、行政和法律文化。然而，对于大部分国家来说，全面普及BIM应用仍然是许多国家设定的一个探索目标[33]。当前，成熟的BIM实施准则都已在国内外许多城市制定。例如，新加坡作为较早推进BIM技术的国家，能够把国家的指导方针和法规与城市发展联系起来，而在国内，湖南、四川、广州等省市也已经出台较为全面的BIM应用规范[34]。遗憾的是，尽管许多国家在城市发展领域都推动城市中CIM的发展，但很少有城市积极参与BIM的战略建设、推广和使用。一个原因是建设部门忽视了BIM技术作为支持整个城市计算机化的基础，并且缺乏BIM发展的规划和实施[35]。隔行如隔山，由于城市管理者可能不具备对BIM技术的理解和应用，也不具备探索BIM技术的远见。因此，建议当地建设部门在制定发展政策和方针时，从当地建筑企业和专业BIM技术人员那里获得技术上的帮助，并推广适用于当地城市发展的BIM应用策略和示范项目。近年来，随着地BIM政策的出台，越来越多的建筑主管部门要求指定的公共建筑项目在法规中采用整个生命周期过程中的BIM应用，这有利于促进BIM应用在城市中的推广。另一个角度的问题是，B