高東東 尹宗勝 龔 嘯

(深圳高速工程顧問有限公司，深圳 518000)

引言

建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)，相較于其他行業(yè)，建筑業(yè)的管理效率相當(dāng)?shù)拖?，尤其是在工程造價管理方面。而工程量清單編制作為工程造價管理的基礎(chǔ)性工作，目前無論是采用手工還是軟件輔助進(jìn)行編制，都會存在耗時、精確度不高、易漏項等問題。隨著建筑信息模型技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用，BIM的出現(xiàn)為工程量清單編制提供了新的思路和解決途徑[1-2]。建筑信息模型(Building Information Modeling， BIM)作為一個建設(shè)項目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是一個共享知識資源，項目各利益相關(guān)方在不同階段可通過插入、提取、更新和修改BIM模型信息，以支持和反映各自職責(zé)范圍內(nèi)的協(xié)同作業(yè)[3]。

在傳統(tǒng)模式下，預(yù)算人員依據(jù)二維圖紙計算工程量并完成清單編制，該過程將花費預(yù)算人員大量的時間和精力，根據(jù)相關(guān)研究表明，工程量計算在整個工程造價工作中大約占50%～80%的時間[4]，而且由于人為誤差往往造成工程量計算不精確等問題。隨著建筑信息化的快速發(fā)展，雖然主流設(shè)計建模軟件(如Revit)能夠自動計算生成工程量明細(xì)表，但明細(xì)表是以模型構(gòu)件作為獨立單元分項列出的，項目過細(xì)且雜亂無序[5]，并沒有對同一種類型的模型構(gòu)件進(jìn)行合并匯總，與我國清單計價規(guī)范要求的工程量清單表不符，不利于后續(xù)套取定額進(jìn)行工程計價工作[6]。因此國內(nèi)軟件廠商通過應(yīng)用程序接口API將BIM模型導(dǎo)入到算量軟件中[7]，并為模型構(gòu)件匹配掛接清單定額，計算符合清單定額計算規(guī)范的工程量，最后導(dǎo)出工程量清單表，該方式雖能夠基于BIM模型輸出符合我國清單規(guī)范要求的工程量清單，但是模型在不同軟件之間導(dǎo)入導(dǎo)出的過程中，往往造成模型信息的丟失，需要花費預(yù)算人員大量的時間進(jìn)行二次建模，另外模型構(gòu)件與清單子目的匹配同樣需要花費預(yù)算人員大量的時間和精力[8]。

因此本研究以主流設(shè)計建模軟件Revit為平臺構(gòu)建基于BIM的工程量清單編制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過提取模型構(gòu)件的屬性信息，實現(xiàn)模型構(gòu)件與清單子目的自動匹配關(guān)聯(lián)，同時根據(jù)我國清單工程量的計算規(guī)范，直接在Revit平臺上完成工程量自動計算[9-10]，最終輸出符合我國清單規(guī)范要求的工程量清單，避免模型在不同軟件之間導(dǎo)入導(dǎo)出造成模型信息丟失風(fēng)險，提高工程量計算的效率和精確性，推動工程造價管理信息化及自動化建設(shè)。

1 系統(tǒng)功能需求分析

功能需求是系統(tǒng)研發(fā)的源動力，針對目前國內(nèi)軟件廠商通過應(yīng)用程序接口API將BIM模型導(dǎo)入到算量軟件中實現(xiàn)工程量清單的編制，該過程往往造成模型信息丟失，需要預(yù)算人員進(jìn)行模型檢查及二次建模處理，需要花費預(yù)算人員大量的時間和精力。因此基于BIM的工程量清單編制系統(tǒng)在主流設(shè)計建模軟件Revit平臺上進(jìn)行研發(fā)實施，該系統(tǒng)應(yīng)包括如下功能：

(1)模型構(gòu)件與清單子目匹配關(guān)聯(lián)。通過手動或自動建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)，為生成符合我國清單規(guī)范要求的工程量清單提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

(2)自動獲取項目特征描述。模型構(gòu)件豐富的參數(shù)屬性信息為自動獲取項目特征描述提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，根據(jù)獲取的項目特征描述不同，自動生成三位清單細(xì)化分類碼，與清單庫中提供的九位編碼共同構(gòu)成項目編碼，形成不同的清單項，同時與項目特征描述相匹配的模型構(gòu)件自動建立關(guān)聯(lián)。

(3)工程量自動計算且數(shù)據(jù)可追溯查詢。通過提取清單項關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的參數(shù)屬性信息，根據(jù)計算公式計算獲取符合工程量計算規(guī)范要求的清單工程量，由于清單項與模型構(gòu)件已建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此基于BIM可視化可追溯查詢清單數(shù)據(jù)，避免清單編制過程中的漏項問題。

2 工程量清單編制系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)方案框架如圖1所示，系統(tǒng)方案以Visual Studio為集成開發(fā)環(huán)境，構(gòu)建了基于Revit的Bill of Quantity(簡稱BOQ)工程量清單編制系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)首先通過數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)讀取清單庫，然后通過自動或手工選擇同類型模型構(gòu)件，建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)，建立關(guān)聯(lián)之后，一方面提取清單子目所關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的參數(shù)屬性信息(包括基本參數(shù)和擴充參數(shù))獲取符合清單子目項目特征的特征描述，根據(jù)清單子目特征描述的不同自動生成清單細(xì)化分類碼，并與清單庫中提供的前九位編碼共同生成項目編碼，形成不同的清單項目； 另一方面提取清單項目所關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的幾何屬性參數(shù)，通過公式計算獲取符合清單子目計量規(guī)則的工程量，最后BOQ系統(tǒng)導(dǎo)出符合我國清單規(guī)范要求的工程量清單報表，有利于縮短招投標(biāo)及合同管理相關(guān)進(jìn)程，提高工作效率。

圖1 BOQ系統(tǒng)方案框架

2.1 建筑信息模型

信息的完備性體現(xiàn)在將各階段產(chǎn)生的信息存儲到BIM模型中，使BIM模型作為信息的單一工程數(shù)據(jù)源，從而在可視化條件下支持各種優(yōu)化分析，如成本分析。在工程量清單編制過程中，根據(jù)項目特征描述不同列項統(tǒng)計工程量，因此前期在BIM模型建立時，應(yīng)結(jié)合我國工程量計算規(guī)范，擴展能夠反映構(gòu)件不同特征的相關(guān)屬性信息，實現(xiàn)模型構(gòu)件的完備性表達(dá)，便于后期模型構(gòu)件篩選及清單工程量計算，以防遺漏構(gòu)件而造成漏項、工程量計算不準(zhǔn)確等問題，如在編制混凝土承臺清單項時，按照混凝土強度等級不同需列項統(tǒng)計清單工程量，因此在建模過程中應(yīng)將混凝土強度等級作為擴展屬性添加到模型中。

另一方面，為建立模型構(gòu)件與清單子目匹配關(guān)聯(lián)，本研究按照清單子目的命名規(guī)范對構(gòu)件類型進(jìn)行命名，參照國標(biāo)清單2013市政橋涵工程，模型構(gòu)件類型名稱表(部分)見表1。通過規(guī)范化的命名規(guī)則能夠快速建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)，解決分部分項工程項目的劃分問題。

表1 模型構(gòu)件類型名稱表(部分)

2.2 模型構(gòu)件與清單子目匹配關(guān)聯(lián)

模型構(gòu)件匹配關(guān)聯(lián)清單子目是生成符合我國清單規(guī)范要求的工程量清單報表的關(guān)鍵，并且通過關(guān)聯(lián)關(guān)系使得清單數(shù)據(jù)可追溯查詢，本研究通過手動和自動兩種方式建立模型構(gòu)件與清單子目匹配關(guān)聯(lián)。

(1)手動關(guān)聯(lián)?；贐IM模型人工手動選擇同種類型的模型構(gòu)件，并獲取選中模型構(gòu)件的類型名稱和構(gòu)件ID，一方面便于查詢清單庫中對應(yīng)的清單子目與模型構(gòu)件建立匹配關(guān)聯(lián)，另一方面在關(guān)聯(lián)檢查或設(shè)計變更時，根據(jù)構(gòu)件ID便于數(shù)據(jù)的追溯查詢和同步更新。

(2)自動關(guān)聯(lián)。標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)自動化的前提，在建筑信息模型建立時，已參照國標(biāo)清單2013對模型構(gòu)件的類型名稱進(jìn)行規(guī)范化處理，因此根據(jù)獲取的模型構(gòu)件的類型名稱，自動判斷匹配模型構(gòu)件所屬的清單子目，并且系統(tǒng)自動將清單子目的九位編碼賦予獲取的模型構(gòu)件。

2.3 項目編碼及項目特征生成機制

通過手動或自動建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)，由于獲取的模型構(gòu)件的特征屬性參數(shù)可能不同，如混凝土承臺，反映構(gòu)件特征屬性參數(shù)的混凝土強度等級可能是C40或 C35，因此對于同種類型不同特征屬性參數(shù)的模型構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行細(xì)化分類并列項統(tǒng)計工程量。由于在建筑信息模型建立時，已根據(jù)工程量計算規(guī)范添加反映構(gòu)件不同特征的屬性參數(shù)信息，因此根據(jù)清單子目對應(yīng)的項目特征遍歷關(guān)聯(lián)的模型構(gòu)件，獲取清單項目特征描述，根據(jù)項目特征描述的不同再次進(jìn)行細(xì)化分類，同時自動生成清單細(xì)化分類碼，并與清單庫中清單子目的九位編碼共同構(gòu)成項目編碼。

2.4 獲取符合清單計價規(guī)范的工程量

BIM模型中含有的如體積、面積、長寬高等幾何屬性信息為獲取符合清單計價規(guī)范要求的工程量奠定了基礎(chǔ)。建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)之后，根據(jù)清單子目的計算規(guī)則對工程量計算公式進(jìn)行編輯，然后通過提取關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的幾何屬性信息根據(jù)計算公式進(jìn)行自動計算，從而獲取符合清單計價規(guī)范要求的工程量[7]。

3 案例應(yīng)用

基于系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，以Visual Studio為開發(fā)環(huán)境，C#為開發(fā)語言進(jìn)行程序開發(fā)，構(gòu)建基于BIM的工程量清單編制系統(tǒng)，最后以深圳市寶安區(qū)沙江西路延伸段沙井河特大橋項目驗證該系統(tǒng)的可行性及有效性。

在基于BIM的工程量清單編制系統(tǒng)中，以混凝土承臺為例，在創(chuàng)建BIM模型時，按照工程量計算規(guī)范對模型構(gòu)件類型命名為“混凝土承臺”，并將混凝土強度等級作為擴展屬性添加到混凝土承臺模型中，通過自動關(guān)聯(lián)建立模型構(gòu)件與清單子目的匹配關(guān)聯(lián)，根據(jù)清單子目的計算規(guī)則對工程量計算公式進(jìn)行編輯，然后根據(jù)清單子目對應(yīng)的項目特征遍歷關(guān)聯(lián)的模型構(gòu)件，并獲取清單項目的特征描述，根據(jù)項目特征描述不同進(jìn)行細(xì)化分類，同時自動生成清單細(xì)化分類碼，然后提取清單項目所關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的幾何屬性參數(shù)，根據(jù)計算公式自動計算工程量，如圖2所示； 最后將獲取的工程量清單及構(gòu)件工程量清單導(dǎo)出Excel表格中，如圖3和圖4。

圖2 BOQ系統(tǒng)界面

圖3 工程量清單表

圖4 構(gòu)件工程量清單表

4 結(jié)語

驗證結(jié)果表明，集成BIM技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用Revit二次開發(fā)構(gòu)建的工程量清單編制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程量清單精確快速編制，提高工程量計算的效率和精確性，為建設(shè)項目工程預(yù)算提供了參考途徑。但工程預(yù)算包括工程計量和工程計價兩部分工作，未來研究通過模型屬性參數(shù)自動套取定額子目進(jìn)行組價，完成工程計價工作，實現(xiàn)基于BIM的工程造價管理，推動我國工程造價管理信息化與自動化建設(shè)。