段 瑾，陸 華，華志宇

(1.云南建投安裝股份有限公司，云南 昆明 650000；2.昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明 650231)

0 引 言

BIM是目前建筑行業(yè)最為牛氣的詞語，從大家對其抵觸逐步發(fā)展到認真接受，由沿海向內(nèi)地逐步推廣，到招投標(biāo)不提BIM，標(biāo)都可以不要招了，風(fēng)頭早就超過了風(fēng)及一時的“蒜你狠”。不管如何，BIM確確實實對設(shè)計、施工、工程造價、用戶使用具有實實際際的作用。隨著目前大數(shù)據(jù)、云計算的飛速發(fā)展，BIM必將融入每一個建筑當(dāng)中，不管你是民用還是工業(yè)，不管你是橋梁還是管道，不管你是建筑承包商還是開發(fā)業(yè)主。

1 BIM的概念和在國內(nèi)的由來

按360百科的解釋：BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內(nèi)較為一致的中文翻譯為：建筑信息模型。按美國BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)的定義，由三部分組成：

(1)BIM是一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達；

(2)BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；

(3)在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。

按照國內(nèi)建筑業(yè)的定義：BIM是一個完備的信息模型，能夠?qū)⒐こ添椖吭谌芷谥懈鱾€不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，供業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位、項目管理單位、監(jiān)理單位使用。工程設(shè)計及施工過程需要的詳細、準(zhǔn)確的信息模型可以通過大數(shù)據(jù)當(dāng)中的三維數(shù)字化技術(shù)進行模擬，使設(shè)計與施工實現(xiàn)一致化、一體化，各專業(yè)協(xié)同工作，從而降低工程生產(chǎn)成本，保障工程按期按質(zhì)按量完成。

對建筑單位而言，BIM是數(shù)字技術(shù)在施工過程中的直接應(yīng)用，以解決設(shè)計在軟件中的描述問題，如梁柱樓板的布筋問題，又如管道口徑、材質(zhì)、焊接問題，使工程技術(shù)人員能夠?qū)κ┕D信息作出應(yīng)對；對業(yè)主而言，是數(shù)字技術(shù)的總結(jié)應(yīng)用，并為建筑功能、設(shè)備功能、人員協(xié)同各種提供堅實的基礎(chǔ)。

BIM技術(shù)最早是使用計算機三維技術(shù)應(yīng)用于解決管道和主體結(jié)構(gòu)碰撞問題：因為結(jié)構(gòu)設(shè)計把主體框架的柱和梁都設(shè)想為一根線，管道設(shè)計師也把管道想成一根線來布置，到了施工單位肯定就打了架。如果是單層廠房及其管道，相對簡單，但如果是復(fù)雜的化工多層廠房及工藝項目，那就非常困難了。例如：云南磷肥基地磷爐車間項目，廠房長度280 m，寬度90 m，共計12個層面，各類工藝管線30余Km，至今無人精確知曉使用了多少管道、閥門。

后期建筑承包商為提高中標(biāo)率，使業(yè)主能直觀、快速了解項目情況，使用經(jīng)過三維渲染效果的BIM模型，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，以真實感和視覺沖擊獲得好評。

在2007年以前，國內(nèi)最成功最經(jīng)典的利用三維技術(shù)建造實施的案例，系廣州小蠻腰，即廣州新電視塔，昵稱小蠻腰或水蛇腰(粵)。小蠻腰由荷蘭IBA事務(wù)所設(shè)計師馬克·海默爾和芭芭拉·庫伊特夫婦設(shè)計，于2005年11月奠基動工修建，于2009年9月建成完工。其外框筒由24根鋼柱和46個鋼制橢圓環(huán)梁交叉構(gòu)成，形成鏤空、開放、協(xié)調(diào)的獨特藝術(shù)美體，在三維空間中扭轉(zhuǎn)變換，系目前世界上建筑物徑高比腰身最細、空間結(jié)構(gòu)形狀最具動感的建筑，由10 000多個空間傾斜角度不一、且大小規(guī)格完全不相同的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成，因其難度，由當(dāng)時國內(nèi)最強的上海建工集團總公司與廣州市建筑集團有限公司聯(lián)合施工，制作了時長3 000 min的FLASH動畫，全方位的描述了每一個鋼構(gòu)件、每一段通風(fēng)管道、每一臺公用設(shè)備的立體幾何尺寸，以及其制作偏差、進場時間、安裝時間、轉(zhuǎn)運通道、吊裝設(shè)備等等內(nèi)容。最終成為國內(nèi)21世紀(jì)挺拔高聳的建筑經(jīng)典作品，見圖1。

隨著北京鳥巢、上海大廈、首都T3航站樓、上海虹橋樞紐等超級建筑工程的建成，賦予了國內(nèi)BIM更多的內(nèi)涵，時至今日，BIM的內(nèi)涵，尤其是應(yīng)用于超高層建筑、大型公用建筑已經(jīng)日趨完善；隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，亦已擴展到大型冶金項目，如寶鋼湛江基地的無人操作原料庫，利用BIM、三維可視化、機器人技術(shù)，真正意義上實現(xiàn)了無人操作。

2 BIM在建筑業(yè)的主要用途

目前，BIM信息系統(tǒng)涵蓋了由項目立項初期的投資決策，到設(shè)計、施工、驗收，直至運行、維修等全生命過程，就像一臺黑匣子，記錄了飛機飛行期間的全部信息。

(1)基礎(chǔ)BIM是經(jīng)過渲染的三維建筑信息模型，通過三維繪圖以立體空間視覺給人以直觀的感覺，解決了施工企業(yè)技術(shù)人員先要克服二維施工圖的技術(shù)問題，使一個低學(xué)歷的農(nóng)民工也可以根據(jù)模型把復(fù)雜的管道像模像樣的完成。

(2)目前，5D BIM已經(jīng)由3D基礎(chǔ)的三維建筑信息模型，加入了時效性質(zhì)，成為4D BIM，現(xiàn)加入了WBS(工作分解結(jié)構(gòu))，發(fā)展成為5D BIM。3D BIM僅僅對三維進行了考慮，如小到一個閥門，在信息系統(tǒng)當(dāng)中，有這個閥門的全部信息，包括但不限于閥門的規(guī)格、型號、螺栓墊片規(guī)格數(shù)量、流量、工作壓力等等信息；4D BIM則加入了時間要素，又加入了閥門采購當(dāng)時價款、數(shù)量、采購時間、安裝時間等內(nèi)容；當(dāng)WBS要素的加入，成為5D BIM，對工作進行了細致的分解，定義了里程碑事件，清晰地表示各項目工作之間的相互聯(lián)系，展現(xiàn)了項目全貌，即又加入了閥門價款變化信息、人工價格變化信息、閥門檢驗質(zhì)量、安裝人員信息等，而業(yè)主又加入了閥門的使用時間、使用情況、負責(zé)人員、維修信息等等。

(3)BIM目前由施工單位單一進行三維建模的工作，前移至設(shè)計單位，由設(shè)計單位將可研報告的信息注入5D BIM當(dāng)中。如項目當(dāng)?shù)氐捻椖吭牧蟽r格、人工價格、電力水利設(shè)施、環(huán)保要求等，便于業(yè)主單位進行投資決策。當(dāng)然，因為信息當(dāng)中包含了建筑材料價格、當(dāng)?shù)厝斯r格，施工單位也可以利用這些信息，進行投標(biāo)活動。

(4)5D BIM使用大數(shù)據(jù)、云計算和CAD精確制圖，故此可以利用計算機迅速、準(zhǔn)確的進行工程量自動生成，此時大幅的降低了工程造價的工作量，并提高了工程項目算量的精度。當(dāng)然，工程算量的精確度取決于設(shè)計精度與細度。

(5)通過BIM信息模型的建立，在BIM上附加自動化算量功能，可及時的將設(shè)計方案的真實成本及動態(tài)成本反饋給設(shè)計師，使之在設(shè)計前期階段、施工階段對成本進行控制。

(6)通過5D BIM，可檢查管線與梁柱的碰撞，減少機電項目的返工量。

(7)基于5D BIM，按照實際施工經(jīng)驗，項目部進行模擬施工，可確定各部位施工節(jié)點時間，合理設(shè)置安全施工通道，設(shè)備運輸通道，合理布置各類施工機具，進行成品、半成品的保護等工作，便于業(yè)主編制一級、二級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計劃，同時，施工單位也可精準(zhǔn)確定三級施工網(wǎng)絡(luò)節(jié)點計劃。

3 BIM對工程造價的影響

工程造價是建筑施工行業(yè)中不可或缺的一部分，在建筑、市政、交通、冶金、鐵路、電力、水利、道路、園林、礦山等行業(yè)都有應(yīng)用環(huán)節(jié)，無非分為甲方乙方單位而已。

事實上，BIM肯定對工程造價具有極大的影響，尤其是對施工企業(yè)和設(shè)計企業(yè)影響巨大。

3.1 BIM是建筑技術(shù)

一個建筑公司的技術(shù)底蘊成就了一個公司，而不是BIM成就了這個建筑公司的技術(shù)聲譽。BIM首先是一個具有系統(tǒng)性質(zhì)的工具，它不會影響造價的本質(zhì)，即工程量的計算、簽證辦理和成本計算。BIM不會教你配管、布筋、安裝設(shè)備、計算起重量、計算流量，正如同再高明的結(jié)構(gòu)設(shè)計師也不敢直接把PKPM軟件自動生成的布筋圖直接給施工單位。

一個單位的工程造價人員及技術(shù)人員掌握BIM技術(shù)的好壞，在當(dāng)前市場競爭當(dāng)中具有重要的權(quán)重，無論是施工單位還是設(shè)計單位。

3.2 工程造價環(huán)節(jié)前移

設(shè)計單位一般是掌握項目信息最領(lǐng)先、最全面的單位，同時也是掌握技術(shù)最先進的單位，一個項目的實施基本上是由設(shè)計單位牽頭進行，從項目可研→技術(shù)經(jīng)濟→概算→投資決策→項目立項→初步設(shè)計(模型建立)→施工圖設(shè)計→預(yù)算→招標(biāo)→施工→驗收、結(jié)算→運營維護，直至項目終結(jié)。

目前的發(fā)展趨勢較為明顯，設(shè)計企業(yè)向總承包企業(yè)延伸，EPC類業(yè)務(wù)成為主導(dǎo)，市場分工越來越細化，基于大數(shù)據(jù)因素，施工單位變成純粹的勞務(wù)分包，工程造價單位前移至設(shè)計單位，項目技術(shù)管理人員由設(shè)計單位提供，施工單位提供安全員和材料員。當(dāng)然，施工企業(yè)也有可能成為主導(dǎo)，但是目前國內(nèi)大多的施工企業(yè)仍以施工技術(shù)為主，而設(shè)計技術(shù)實力不足。

但目前設(shè)計單位的造價人員有很大缺陷，最關(guān)鍵的是造價師的技術(shù)水平基本上都是閉門造車，沒有太多的實際施工經(jīng)驗，他們的經(jīng)驗基本基于設(shè)計院的不太切合實際的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致工程造價偏頗過多，在他們的腦袋里是造價數(shù)字，而不是造價經(jīng)濟，所以目前國內(nèi)較多的以設(shè)計院進行的EPC項目大多不是很成功。

3.3 BIM可快速、精準(zhǔn)進行工程算量，有效進行造價編制

5D BIM通過大數(shù)據(jù)、云計算的基礎(chǔ)可創(chuàng)建相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，可以準(zhǔn)確快速計算甚至自動生成工程量，提升施工造價編制的精度與效率，同時為項目施工管理所需的經(jīng)驗數(shù)據(jù)信息和真實數(shù)據(jù)信息提供支撐，提升施工安全經(jīng)濟管理效率。

因5D BIM各條施工路線管理所需的數(shù)據(jù)信息真實可靠，故此在各施工環(huán)節(jié)制定精確的人員、機具、材料計劃，有了有效、強大的支撐，減少了資源在物流、倉儲、利用等環(huán)節(jié)的浪費，減少了人員窩工可能，真正實現(xiàn)工程造價對實際施工的相關(guān)指導(dǎo)。

BIM可以實現(xiàn)不同時間工程基礎(chǔ)造價信息的快速反饋，通過概算計劃與實際施工的材料消耗量、材料損耗率、子項單價、分項合價等全數(shù)據(jù)的多算對比，可以有效了解該項目實際實施的盈虧狀態(tài)，損耗率有無超標(biāo)，分包單價有無超標(biāo)失控等等問題，實現(xiàn)項目成本風(fēng)險的有效管控、優(yōu)化管理。

建立5D BIM數(shù)據(jù)模型，可大幅減少了造價員詢價調(diào)價的基本工作量。通過數(shù)據(jù)庫設(shè)備供貨商或者制造廠、分包商分別負責(zé)的內(nèi)容價款與及時調(diào)整，總包單位則可通過BIM自動生成工程量及造價編制。

3.4 成本核算的精確進行

BIM技術(shù)在實際成本與計劃成本核算中非常便捷，并且準(zhǔn)確。利用5D關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以比對與實際成本相關(guān)的時間、空間、工序、人員、機具、質(zhì)量的數(shù)據(jù)關(guān)系，進行實際成本數(shù)據(jù)高效比對與處理分析。

每個項目現(xiàn)場情況都會較為復(fù)雜，尤其是材料、人工方面。先干未付、合同未定就干、材料不清、人員多用等現(xiàn)象非常多見。運用BIM技術(shù)可以把所有施工信息記錄在案，使成本核算可以非常精確的進行。

3.5 壓縮施工企業(yè)的利潤空間

在5D BIM系統(tǒng)模型提供給業(yè)主后，所有的工程量、工作量、經(jīng)濟數(shù)據(jù)將一目了然，包括建筑承包商的經(jīng)濟效益。這當(dāng)中，比較模糊的是設(shè)備制造商的各類數(shù)據(jù)，一般難于在5D BIM系統(tǒng)模型中體現(xiàn)。

在招投標(biāo)時，因系統(tǒng)模型包括了各種設(shè)備、材料、人工、機械、輔助材料、水電費用、稅收等齊全信息，業(yè)主單位或總承包單位可以相對簡單的設(shè)計、采購與施工管理，這樣，施工單位變成了單純的勞務(wù)輸出。

高精準(zhǔn)的設(shè)計，使以往施工當(dāng)中的延長米、施工損耗等概念喪失，進一步的壓縮了施工企業(yè)的利潤空間。

4 BIM的正確用途及融入對策

基于5D BIM的強大功能，目前想要規(guī)避BIM對施工企業(yè)或總承包企業(yè)的沖擊是不可能的，利用信息不對稱賺錢的時代已經(jīng)過去，想要從設(shè)備采購賺取差價幾無可能。既然如此，就依靠自有的專有技術(shù)，利用專有技術(shù)實現(xiàn)利潤，同時認真的完善5D BIM模型，讓業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位、設(shè)備廠家的實際成本數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確的進入5D BIM模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

4.1 全力推進EPC、BOT項目

真真實實的推進EPC、BOT項目是建筑承包商或者問題解決供貨商的出路之一。在5D BIM實施以后，除了專有技術(shù)、專利技術(shù)，其他都是透明的，法律是支持技術(shù)保密的，而且專利法會給于專利進行法律保護，所以，運用自有專有技術(shù)進行EPC項目的市場競爭，是合法獲利手段之一。

當(dāng)然，在實施EPC項目過程當(dāng)中，依然需要全方位的技術(shù)支持，尤其是企業(yè)自有技術(shù)的支持，利用5D BIM，把實際成本數(shù)據(jù)及時進入數(shù)據(jù)庫，并與企業(yè)自有定額消耗量進行人工日、材料消耗量、周轉(zhuǎn)料消耗、輔助材料、機械臺班等實際比對。

4.2 正確運用BIM技術(shù)，提高工程造價分析能力

目前大多數(shù)企業(yè)工程造價分析的方法是使用對算對比進行操作，在比對過程發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并依據(jù)企業(yè)專有技術(shù)降低工程成本。但在實際實施過程當(dāng)中，因需要人工比對的信息量極大，故一般很難從單純的角度發(fā)現(xiàn)問題。5D BIM的全方位信息收集可以將不同階段、不同工序、不同專業(yè)、不同角度進行分析、比對、判斷，包括投標(biāo)報價、物資采購、設(shè)備訂貨、施工、人員使用、材料消耗、資金回收等方面進行信息比對，從而發(fā)現(xiàn)問題的結(jié)癥所在，從而提高工程造價的分析能力。

4.3 讓BIM技術(shù)參與EPC項目造價全過程管理，獲得最佳性價比

在項目建議階段，由項目設(shè)計師向造價師提供BIM模型和粗略的工程量數(shù)量，通過技術(shù)經(jīng)濟分析手段，精明的造價師可計算出相對準(zhǔn)確的估算價格，為業(yè)主提供投資回報方面的決策基礎(chǔ)。

在項目可研階段，可將項目設(shè)計參數(shù)與產(chǎn)量、市場價格與生產(chǎn)成本價格、專有技術(shù)與工程量結(jié)合起來，查詢指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，就可以計算出精準(zhǔn)的概算價格與投資回報率，為EPC項目談判做經(jīng)濟準(zhǔn)備。通過BIM模型可進行多種設(shè)計方案論證，造價師針對不同設(shè)計方案測算經(jīng)濟指標(biāo)與投資回報率等財務(wù)指標(biāo)，從而指導(dǎo)設(shè)計價值工程和限額設(shè)計。

在施工圖設(shè)計階段需要建立更加準(zhǔn)確詳盡的原始BIM模型，為編制準(zhǔn)確的施工圖預(yù)算提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)工程量，如梁柱的準(zhǔn)確幾何尺寸和使用材質(zhì)、工藝管道的口徑與長度、閥門的類型與技術(shù)參數(shù)；造價人員根據(jù)詳細的施工圖進行準(zhǔn)確的工程量清單編制，用于專業(yè)分包單位的招投標(biāo)使用。

在施工階段，由施工技術(shù)人員、設(shè)備采購人員、監(jiān)理人員等填充BIM模型不同工作的各種信息，如模板安裝內(nèi)容及質(zhì)量檢查、梁柱的施工質(zhì)量情況、隱蔽工程的質(zhì)量狀態(tài)，當(dāng)然，亦必須使用BIM模型記錄不同階段的變更內(nèi)容、時間、緣由等信息，為計算、審批變更工程量提供基礎(chǔ)信息，項目部亦按施工進度時間提取工程量，為向業(yè)主申報進度款、專業(yè)分包的月結(jié)支付提供工程量數(shù)據(jù)支撐。

到結(jié)算階段的時候，BIM模型已經(jīng)與實際完成工程實體一模一樣，為結(jié)算提供準(zhǔn)確的結(jié)算工程量，避免長久難以結(jié)算驗收。

4.4 建立企業(yè)專有的特色BIM數(shù)據(jù)庫、造價指標(biāo)庫

企業(yè)專有BIM數(shù)據(jù)庫的充實，有利于施工總承包企業(yè)項目技術(shù)與經(jīng)濟數(shù)據(jù)積累，及企業(yè)開拓市場信心的加強?；谑┕た偝邪髽I(yè)利用造價人員、技術(shù)人員、采購人員根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗及市場調(diào)查資料建立的項目信息模型，快速生成業(yè)主、施工企業(yè)管理需要的進度報表(周、月)、月結(jié)算清單、項目結(jié)算單、資金計劃，避免施工單位與業(yè)主每月均需花費大量時間核實施工進度情況。

施工總承包企業(yè)的BIM數(shù)據(jù)模型庫與造價指標(biāo)庫應(yīng)當(dāng)成為一個動態(tài)的、全面的大數(shù)據(jù)模型庫，其各類數(shù)據(jù)具有一定的時效性。

施工企業(yè)自己的專有BIM數(shù)據(jù)模型庫，可以為企業(yè)在同類型工程的投標(biāo)、實施過程中提供對比參考指標(biāo)，在編制項目的投標(biāo)文件時更加便捷、精準(zhǔn)地進行報價；在設(shè)計施工項目實施過程中，施工企業(yè)必須對BIM模型錄入具有時效性的各類信息，按特定時間、特定工序、特定區(qū)域編制相關(guān)的工程造價，做到精細化、時效化管理。

4.5 培養(yǎng)全面的施工技術(shù)管理人才

減員增效是應(yīng)對BIM對施工企業(yè)負面影響的措施之一。既然BIM方便、快捷的進行造價、資料、施工管理等工作，那么，削減冗員就成為了施工企業(yè)當(dāng)務(wù)之急。

培養(yǎng)全面的施工技術(shù)管理人才應(yīng)當(dāng)迅速提上日程，一個優(yōu)秀的項目經(jīng)理，也應(yīng)當(dāng)是一個BIM操作員，合格的施工員既是技術(shù)員，也是一個精明的預(yù)算員，在施工過程積累BIM的基本數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

基于當(dāng)今大數(shù)據(jù)、云計算一統(tǒng)天下之時，應(yīng)當(dāng)讓BIM技術(shù)貫穿融合在每個項目的全生命周期內(nèi)，而不是去抵觸?？偝邪髽I(yè)不能再依靠傳統(tǒng)的材料采購、勞務(wù)分包進行生存，應(yīng)當(dāng)全面研發(fā)自有專有技術(shù)去實施例如EPC項目獲得經(jīng)濟效益。