馮遠(yuǎn)鵬 鄭開錦 陳栩炯

摘要 目前，BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注，但BIM技術(shù)推廣阻力較大，究其原因是BIM技術(shù)應(yīng)用的成本效益難以衡量。因此，文章采用文獻(xiàn)分析法，對建設(shè)項(xiàng)目BIM應(yīng)用的成本效益進(jìn)行深入剖析，從人員、技術(shù)和管理角度對BIM技術(shù)應(yīng)用成本進(jìn)行分解，并從直接效益和間接效益兩個方面討論BIM技術(shù)應(yīng)用對企業(yè)效益影響，在此基礎(chǔ)上提出BIM技術(shù)應(yīng)用成本效益的優(yōu)化方案。研究為工程建設(shè)企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供參考，有助于促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的推廣。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù)；成本效益；對策

中圖分類號 TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）06-0062-04

0 引言

BIM技術(shù)是一種集成建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理的數(shù)字化建模技術(shù)，在建筑行業(yè)、城市規(guī)劃和交通領(lǐng)域、教育和培訓(xùn)等方面都得到了積極發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政府的政策支持，BIM技術(shù)將在我國建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目中的運(yùn)用，能夠加快項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，提高質(zhì)量管理水平，節(jié)約成本，在完善項(xiàng)目功能和節(jié)能環(huán)保等方面產(chǎn)生一定價值。但是目前關(guān)于BIM技術(shù)在上述各方面的實(shí)際增值難以衡量，制約了BIM技術(shù)在建設(shè)工程中的推廣。

由于BIM應(yīng)用效益全面評估較為困難，從而使得BIM技術(shù)在推廣普及應(yīng)用過程中面臨不少的挑戰(zhàn)與阻礙。因此，近些年來國內(nèi)外專家學(xué)者針對BIM價值評估問題開展了大量的研究。對于BIM應(yīng)用效益識別，McGraw Hil針對美國的BIM從業(yè)人員展開了一次問卷調(diào)查，通過對該技術(shù)的應(yīng)用，在項(xiàng)目建設(shè)過程中減少了返工，減少了投資和爭議，最終得出結(jié)論：該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是減少了圖紙錯誤和設(shè)計(jì)錯誤，減少了返工，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[1]。針對BIM應(yīng)用效益評估，吳蔚[2]系統(tǒng)地研究了BIM技術(shù)的應(yīng)用效益，構(gòu)建了一個完整的BIM技術(shù)應(yīng)用效益評估指標(biāo)體系，并結(jié)合工程實(shí)例對BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)證分析。在促進(jìn)BIM應(yīng)用的對策研究中，申玲等[3]學(xué)者以交易費(fèi)用理論為基礎(chǔ)，從BIM的市場與行業(yè)維度、BIM技術(shù)與流程維度、政府維度識別BIM應(yīng)用效益的影響因素，并利用DEMATEL模型分析各因素之間相關(guān)影響關(guān)系，找出了主要的影響因素，并在此基礎(chǔ)上，針對BIM應(yīng)用中存在的問題，從提高BIM應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)能力、加強(qiáng)多企業(yè)之間的協(xié)同合作、加強(qiáng)員工的BIM技術(shù)培訓(xùn)、加強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)的互用性等四個角度，給出了相應(yīng)的政策建議。

根據(jù)以上的研究情況可知，BIM技術(shù)的成本效益研究仍然面臨一些挑戰(zhàn)和限制，其中包括數(shù)據(jù)的獲取和統(tǒng)計(jì)、不同項(xiàng)目的差異性、實(shí)際項(xiàng)目中的建模和實(shí)施問題等。因此，目前仍需要通過進(jìn)一步研究來深入探索BIM技術(shù)應(yīng)用的成本效益，以更好地評估其對建筑行業(yè)的價值和潛力。該文通過文獻(xiàn)分析法，厘清BIM應(yīng)用的成本、評價可能產(chǎn)生的效益，以期為建設(shè)企業(yè)和有關(guān)部門在該類型項(xiàng)目是否采用BIM技術(shù)的問題上，提供決策依據(jù)。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用成本效益構(gòu)成要素

通過文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，在項(xiàng)目全壽命周期使用BIM技術(shù)，引發(fā)的增量成本有BIM建模費(fèi)用、員工培訓(xùn)費(fèi)用、BIM項(xiàng)目全過程指導(dǎo)以及協(xié)調(diào)管理費(fèi)用等，與此同時也帶來了財(cái)務(wù)、產(chǎn)品、組織、管理多方面效益。通過研究分析，該文明確了建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)所產(chǎn)生的成本和效益。

1.1 BIM應(yīng)用成本

BIM技術(shù)的應(yīng)用會在企業(yè)和項(xiàng)目層面產(chǎn)生成本，例如，采購BIM相關(guān)軟件和設(shè)備、培訓(xùn)企業(yè)員工、招聘掌握BIM技術(shù)的人才等。如果企業(yè)將BIM服務(wù)外包給設(shè)計(jì)單位，那么外包合同的價格也被算在BIM技術(shù)應(yīng)用所需的成本中[4-5]。因此，BIM應(yīng)用的成本應(yīng)該包括直接成本和間接成本兩個方面，其中直接成本是指與BIM技術(shù)和人員培訓(xùn)相關(guān)的成本，間接成本是指與管理相關(guān)的成本。

（1）與技術(shù)相關(guān)的成本。應(yīng)用BIM技術(shù)時，需要考慮以下技術(shù)相關(guān)的成本：首先，軟件和硬件的購買和維護(hù)成本。BIM技術(shù)需要特定的軟件和硬件設(shè)備來支持建模、協(xié)作和數(shù)據(jù)管理等功能，因此購買和維護(hù)這些軟件和硬件設(shè)備需要一定的成本投入。其次，數(shù)據(jù)管理和存儲也是一個重要的成本考慮因素。BIM技術(shù)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括建筑模型、材料信息、時間表等。有效地管理和存儲這些數(shù)據(jù)可能需要投入一定的成本，例如購買數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)管理人員的費(fèi)用。此外，實(shí)施和維護(hù)協(xié)作平臺也需要一定的成本。BIM技術(shù)可以促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作和溝通，但購買和配置協(xié)作軟件、培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)成員使用協(xié)作工具以及維護(hù)協(xié)作平臺都需要一定的成本投入。最后，軟件和硬件設(shè)備的更新和維護(hù)成本也需要考慮。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和演進(jìn)，軟件和硬件設(shè)備需要定期更新和維護(hù)以保持其性能和功能。這需要投入一定的成本，包括軟件許可證更新費(fèi)用、硬件設(shè)備維護(hù)費(fèi)用以及技術(shù)支持費(fèi)用。

（2）與人員相關(guān)的成本。為了能夠有效地使用BIM技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成員需要接受相應(yīng)的培訓(xùn)。培訓(xùn)成本包括培訓(xùn)課程的費(fèi)用、培訓(xùn)師的費(fèi)用，以及員工參與培訓(xùn)所需的時間成本。此外，為了支持BIM技術(shù)的應(yīng)用，可能需要增加或重新配置人員。例如，可能需要雇傭?qū)ｉT的BIM技術(shù)人員或者培訓(xùn)現(xiàn)有的員工掌握相關(guān)技能。這些人員的工資、福利和培訓(xùn)成本都應(yīng)納入考慮范圍。

（3）與管理相關(guān)的成本。在BIM項(xiàng)目中，需要指定專門的BIM管理人員，負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理BIM模型、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和協(xié)作。這些管理人員的工資和福利需要計(jì)入成本。

雖然已經(jīng)明確了解BIM技術(shù)的使用會帶來哪些增量成本，但是關(guān)于增量成本的具體計(jì)算在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中較少提及。Ham等[6]研究發(fā)現(xiàn)，BIM投入的成本包括基于BIM的設(shè)計(jì)管理投入成本（2 685 195美元）和BIM應(yīng)用性能分析的研發(fā)成本（58 739美元），共計(jì)2 743 934美元，占總造價的0.23%。由于BIM成本均為承包商承擔(dān)，加之我國工程承包市場競爭加劇，導(dǎo)致建筑公司盈利空間下降，若不能在合同中明確規(guī)定承包商的BIM成本，許多承包商并不愿在BIM成本上進(jìn)行額外投資。

1.2 BIM應(yīng)用效益

BIM應(yīng)用給企業(yè)帶來有形和無形的效益，或直接與間接的效益。間接效益主要包括項(xiàng)目績效的改善、設(shè)計(jì)變更的減少、項(xiàng)目不同參與方之間信息交流的便利，以及運(yùn)營維護(hù)效率的提高[7]。直接利益則主要是節(jié)省了工程建設(shè)費(fèi)用，或減少了工程返工費(fèi)用的增加。

1.2.1 直接效益

直接效益表現(xiàn)為降低成本。BIM技術(shù)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地預(yù)測和控制成本，通過BIM模型，可以模擬不同設(shè)計(jì)方案的成本，并根據(jù)實(shí)時的材料和勞動力價格變動進(jìn)行調(diào)整。此外，BIM技術(shù)還可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地管理和優(yōu)化資源的使用，從而降低成本。Sacks等[8]研究表明，對于預(yù)制混凝土公司而言，應(yīng)用BIM可以節(jié)約2.3%～4.2%的成本。Giel[9]對6個項(xiàng)目BIM應(yīng)用的投資回報率進(jìn)行測算，表明無論項(xiàng)目大小，使用BIM都有較好的收益，最低16.2%，最高1 653.9%。

1.2.2 間接效益

（1）提高項(xiàng)目效率。BIM技術(shù)可以在建筑設(shè)計(jì)和施工過程中提供更準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地協(xié)調(diào)和合作。通過BIM模型，可以實(shí)時查看設(shè)計(jì)變更、施工進(jìn)度和資源分配等信息，從而減少溝通和協(xié)調(diào)的時間，提高項(xiàng)目的效率[10-11]。

（2）提高質(zhì)量。BIM技術(shù)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地識別和解決設(shè)計(jì)和施工中的問題。通過BIM模型，可以檢查設(shè)計(jì)的一致性和沖突，并及時進(jìn)行修正。此外，BIM技術(shù)還可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行模擬和測試，以確保設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量。Bryde等[12]研究表明，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠提高項(xiàng)目管理人員對工期、成本、質(zhì)量的管理水平，便于項(xiàng)目參與方之間的交流與協(xié)作。在設(shè)計(jì)上，采用BIM技術(shù)對施工圖進(jìn)行可視化描述，可以輔助設(shè)計(jì)人員識別施工過程中可能存在的沖突問題[13]。

（3）提高安全性。BIM技術(shù)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地識別和管理施工中的安全風(fēng)險。通過BIM模型，可以模擬和分析施工過程中的安全問題，并提供相應(yīng)的解決方案。此外，BIM技術(shù)還可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行施工現(xiàn)場的可視化和監(jiān)控，并培訓(xùn)工人和員工的安全意識和技能[14]。劉少武等[15]研究表明，利用BIM虛擬技術(shù)的輔助應(yīng)用，對建筑工程施工進(jìn)行模擬，針對構(gòu)件進(jìn)行立體碰撞檢查，及時識別隱患并進(jìn)行處理，將安全管理工作從平面躍升到空間立體層面，賦予施工安全管理全面性和可視化特征。

（4）提高可持續(xù)性。BIM技術(shù)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地評估和優(yōu)化建筑的能源效率和環(huán)境影響。通過BIM模型，可以模擬和分析建筑的能耗和碳排放，并提供相應(yīng)的改進(jìn)方案。此外，BIM技術(shù)還可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更好地選擇和使用可持續(xù)材料和技術(shù)，以減少建筑對環(huán)境的影響，推動建筑的可持續(xù)發(fā)展[16]。

與增量成本相同，雖然BIM技術(shù)的使用對建設(shè)工程帶來的效益可以在項(xiàng)目的不同階段、不同的角度體現(xiàn)，但是在實(shí)際工程建設(shè)中BIM技術(shù)應(yīng)用的增量效益也難以量化，這也是阻礙BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中大力發(fā)展的因素之一。

2 BIM應(yīng)用推進(jìn)對策研究

目前，BIM在我國建筑業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比較為緩慢，究其原因，主要是BIM技術(shù)不能很好地與建筑系統(tǒng)相融合。所以，必須針對BIM在我國發(fā)展中所面臨的問題，提出一些對策和建議，才能更好地促進(jìn)BIM的發(fā)展，充分發(fā)揮BIM技術(shù)對建筑業(yè)的重要作用。

2.1 BIM技術(shù)推進(jìn)障礙因素

通過文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)推廣的障礙因素主要包括技術(shù)操作難題、經(jīng)濟(jì)成本、人員素質(zhì)與傳統(tǒng)認(rèn)知和法律法規(guī)等方面，詳見表1。

2.2 BIM技術(shù)推進(jìn)對策

針對上述BIM技術(shù)推廣的障礙因素分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，為工程建設(shè)項(xiàng)目管理者提供參考，促進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用的推廣。

2.2.1 對現(xiàn)有的專業(yè)BIM軟件進(jìn)行改進(jìn)和本土化利用

隨著BIM技術(shù)在我國的普及，如何提升BIM軟件的應(yīng)用，并加速BIM軟件與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施工圖及其他非結(jié)構(gòu)化資料的融合，已成為迫切需要解決的問題。通過對BIM軟件的本土化利用，可以把構(gòu)建一個復(fù)雜的建筑模型所需要的多種信息進(jìn)行整合，從而使BIM在各個環(huán)節(jié)發(fā)揮出相應(yīng)的功能。這樣，BIM技術(shù)就可以更好地應(yīng)用于我國的項(xiàng)目建設(shè)之中。

2.2.2 加強(qiáng)政府的引導(dǎo)

BIM技術(shù)的運(yùn)用涉及很多領(lǐng)域，為了使其得到更好的運(yùn)用，就必須加強(qiáng)對BIM的管理。主要內(nèi)容：制定BIM應(yīng)用指南，頒布指導(dǎo)意見等，引導(dǎo)企業(yè)正確認(rèn)識BIM技術(shù)；加快相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定，以減少界面費(fèi)用，提升BIM應(yīng)用的層次；積極推廣BIM技術(shù)在政府項(xiàng)目建設(shè)中的運(yùn)用，加速項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程。

2.2.3 整合參與各方力量

BIM技術(shù)的推廣不僅是技術(shù)問題，更是管理問題和社會問題。為有效地推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)行政主管部門、協(xié)會、科研機(jī)構(gòu)、業(yè)主、設(shè)計(jì)院、軟件開發(fā)機(jī)構(gòu)等都需要加大投入，出臺相應(yīng)的指導(dǎo)意見、應(yīng)用指南、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)應(yīng)用效益的提升都離不開BIM軟件的研發(fā)，而對應(yīng)用軟件的研發(fā)，離不開大量的資源投入。

2.2.4 提高BIM技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)

BIM技術(shù)的推廣離不開專業(yè)人才的培養(yǎng)，要從根本上改變BIM技術(shù)人才的思維模式。對于設(shè)計(jì)師來說，要清楚理解BIM的意義和協(xié)同設(shè)計(jì)的概念。對于工程師來說，要加強(qiáng)BIM技術(shù)的運(yùn)用，通過培訓(xùn)提高工程師的專業(yè)素質(zhì)和現(xiàn)場項(xiàng)目管理水平。最關(guān)鍵的是理念的轉(zhuǎn)變，要讓項(xiàng)目管理人員和設(shè)計(jì)師接受BIM技術(shù)，克服對新技術(shù)的抵觸情緒，推動其積極轉(zhuǎn)型并持續(xù)學(xué)習(xí)。

建設(shè)行業(yè)主管部門應(yīng)該加大宣傳力度，組織開展BIM技術(shù)的培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流活動，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研之間的交流與合作，鼓勵企業(yè)加大對BIM技術(shù)應(yīng)用的投入，建立與企業(yè)文化相適應(yīng)的培訓(xùn)體系。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用是建筑業(yè)信息化發(fā)展的重要趨勢，在建筑項(xiàng)目管理中發(fā)揮著舉足輕重的作用，BIM技術(shù)的發(fā)展要求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的深度融合。該研究從技術(shù)、人員、管理三個維度對BIM技術(shù)應(yīng)用成本進(jìn)行深入分析，從直接效益與間接效益兩個層面分析應(yīng)用BIM技術(shù)為建設(shè)工程帶來的增量效益。在此基礎(chǔ)上，利用文獻(xiàn)資料，對BIM技術(shù)在我國開展推廣的障礙進(jìn)行分析，并針對這些障礙提出了相應(yīng)的對策和建議。以期為業(yè)主方的成本優(yōu)化和政府的產(chǎn)業(yè)政策制定提供依據(jù)，促進(jìn)BIM技術(shù)在我國建筑項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]Young N W， Jones S A， Bernstein H M， et al. The business value of BIM： Getting building information modeling to the bottom line[R]. Bedford， MA： McGraw-Hill Construction， 2009.

[2]吳蔚. BIM效益評價方法及應(yīng)用研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)， 2014.

[3]申玲， 宋家仁， 錢經(jīng). 基于DEMATEL的BIM應(yīng)用效益關(guān)鍵影響因素及對策[J]. 土木工程與管理學(xué)報， 2018（2）： 45-51.

[4]Seyis S. Pros and cons of using building information modeling in the AEC industry[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2019（8）： 04019046.

[5]Lee G， Lee J， Jones S A. Smart market report–The business value of BIM in South Korea[R]. SmartMarket Rep， 2012.

[6]Ham N， Moon S， Kim J H， et al. Economic analysis of design errors in BIM-based high-rise construction projects： Case study of Haeundae L project[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2018（6）： 05018006.

[7]Jin R， Hancock C M， Tang L， et al. BIM investment， returns， and risks in Chinas AEC industries[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2017（12）： 04017089.

[8]Sacks R， Eastman C M， Lee G， et al. A target benchmark of the impact of three-dimensional parametric modeling in precast construction[J]. PCI Journal， 2005（4）： 126-139.

[9]Giel B K， Issa R R A. Return on investment analysis of using building information modeling in construction[J]. Journal of Computing in Civil Engineering， 2013（5）： 511-521.

[10]Chan D W M， Olawumi T O， Ho A M L. Perceived benefits of and barriers to Building Information Modelling （BIM） implementation in construction： The case of Hong Kong[J]. Journal of Building Engineering， 2019， 25： 100764.

[11]Lu W， Peng Y， Shen Q， et al. Generic model for measuring benefits of BIM as a learning tool in construction tasks[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2013（2）： 195-203.

[12]Bryde D， Broquetas M， Volm J M. The project benefits of building information modelling （BIM）[J]. International Journal of Project Management， 2013（7）： 971-980.

[13]Chau K W， Anson M， Zhang J P. Four-dimensional visualization of construction scheduling and site utilization[J]. Journal of Construction Engineering and Management， 2004（4）： 598-606.

[14]郭紅領(lǐng)， 劉文平， 張偉勝. 集成BIM和PT的工人不安全行為預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報， 2014（4）： 104-109.

[15]劉少武. BIM技術(shù)在建筑工程安全管理中的應(yīng)用[J]. 四川建材， 2023（5）： 247-249.

[16]李雪梅， 姚雨竹. BIM技術(shù)在建筑物全生命周期碳排放中的應(yīng)用[J]. 建筑技術(shù)， 2016（5）： 407-411.