曾平鎮(zhèn)

摘要：在建設工程項目中，傳統(tǒng)的進度和成本控制具有計劃靈活性差、資源配置不合理等問題，而BIM技術(shù)的應用，可以大大提高工程的生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、縮短工期。本文通過對比傳統(tǒng)技術(shù)和應用BIM技術(shù)在進度與成本方面的控制，結(jié)合某地下綜合管廊工程，進而闡述BIM技術(shù)在地下綜合管廊工程項目中對于進度和成本控制的應用研究。

Abstract： In construction engineering project， the traditional schedule and cost control has plans such as poor flexibility， unreasonable resource allocation problems， and the application of BIM technology， can greatly improve the production efficiency， saving of engineering cost， shorten the construction period.This paper compares the progress and cost control of traditional technology and applied BIM technology， cmbined with shuanghe lake underground comprehensive pipe gallery project， the application research of BIM technology in the progress and cost control of the underground comprehensive pipe gallery project is described.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地下綜合管廊工程;進度;成本

Key words： BIM technology;Underground comprehensive pipe corridor project;Progress;Cost

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）01-0277-03

0 ?引言

建設工程項目具有投資金額大、持續(xù)時間長、不可預見因素多、組織關(guān)系復雜等特點[1]，使得建筑業(yè)雖發(fā)展迅速但仍然存在著技術(shù)水平低、施工效率低下等問題。傳統(tǒng)的進度和成本控制都是在二維CAD圖紙的基礎(chǔ)上編制進度計劃并計算工程量，這也給施工管理人員帶來了巨大的負擔。建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為一種多維模型信息集成技術(shù)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，對工程項目實體與功能特性的數(shù)字化表達[2]，將BIM技術(shù)在4D進度和5D成本方面的控制與雙鶴湖地下綜合管廊工程進行嘗試性運用研究，進而消除建設工程項目施工管理過程中各專業(yè)溝通不足、信息孤島等問題。

1 ?傳統(tǒng)建筑進度與成本控制概述

1.1 施工進度控制

建設工程項目的實施不是一成不變的，進度管理作為四大控制之一，會隨項目管理進行動態(tài)調(diào)整的。進度計劃貫穿于工程項目建設的整個過程中，不同于一般工程項目，建筑工程規(guī)模大，需要耗費大量物資和人力資源，同時施工周期比較長，增加了其施工管理的難度。

進度管理作為施工管理的重要組成部分，是決定工程項目能否按照合同上規(guī)定日期按期交付成品的關(guān)鍵，否則可能會增加項目建設成本，降低施工單位經(jīng)濟效益[3]。傳統(tǒng)施工進度控制存在的問題如下：

①計劃靈活性差。

建設工程進度計劃的實施受多方面因素的影響，傳統(tǒng)進度管理雖然可以利用網(wǎng)絡圖以及進度管理軟件制訂出進度計劃，但是計劃缺乏靈活性，一旦施工環(huán)境發(fā)生變化，進度計劃無法做出及時調(diào)整，就可能導致工期目標無法實現(xiàn)。

②協(xié)調(diào)管理效率低。

無論是小型工程項目還是大型重點項目都要涉及多個參與主體，如承包、設計、監(jiān)理、采購等。由于參與主體眾多，各方管理者業(yè)務水平良莠不齊，這為各單位之間管理工作的搭接又增加了難度。因此，傳統(tǒng)的進度管理模式在協(xié)同方面處于劣勢。

③進度、成本不均衡。

進度和成本是工程項目管理的兩大目標，與質(zhì)量并稱為“黃金三角”。三者之間相互影響、相互制約。傳統(tǒng)進度管理方法只單純的考慮了進度對施工過程的影響，卻忽略了進度與成本之間的關(guān)聯(lián)，進度與成本之間是相輔相成的，但傳統(tǒng)方法卻無法實現(xiàn)兩者之間的均衡。

1.2 傳統(tǒng)成本控制概述

1.2.1 施工成本控制

成本管理，貫穿于建設項目實施的全過程，項目成本費用越高，相應的經(jīng)濟效益就會越低。傳統(tǒng)施工成本控制一般都是通過編制施工圖預算和施工過程中成本數(shù)據(jù)的收集，分析實際與計劃成本偏差，然后達到成本控制的目的。

1.2.2 傳統(tǒng)施工成本控制存在問題

大型建設工程項目實施的工程量一般較大，投資額也會隨之增加，如果項目成本脫離控制，資源配置無法到位，很可能會導致工程進度拖延或停工，甚至出現(xiàn)豆腐渣工程，工程質(zhì)量無法得到有效的保證，危害企業(yè)聲譽與利益。

①資源配置不合理。

對于建設工程的成本控制要注意資源的合理配置問題，杜絕由于資源的不合理配置而造成成本增加的現(xiàn)象。許多建設項目因為對于資源的不合理配置而使工程的進度也受到影響，甚至會導致成本最終無法控制的結(jié)果。

②成本管理體制不健全。

成本控制，歸根結(jié)底還是要落實在管理人員頭上，只有提高對管理人員的要求，做到權(quán)責統(tǒng)一[4]，才能更好的做到成本控制。但傳統(tǒng)的成本管理模式責、權(quán)、利并沒有落實到項目負責人處，各部門之間責任劃分不清，項目的經(jīng)濟成本與項目管理人員的利益沒有很好的聯(lián)系。因此，在進行管理活動的時候，工作遺漏、重復時有發(fā)生，效率低下。

2 ?基于BIM技術(shù)的進度與成本模型構(gòu)建

2.1 4D-BIM進度模型建立

2.1.1 WBS分解

WBS（Work Breakdown Structure）是工作結(jié)構(gòu)分解的有效方法，基于BIM技術(shù)正向建模前，首先需要對項目進行系統(tǒng)分解和任務分配。通過結(jié)構(gòu)圖的方式羅列出各個小項目的具體工作，可直觀反映出其中的內(nèi)在聯(lián)系。在進度計劃編制之前，制作出詳細的WBS分解圖，可有效減少漏洞錯誤的出現(xiàn)概率，從而依照項目結(jié)構(gòu)圖編制進度計劃，更加有效的提高工作效率。

WBS的應用十分廣泛，可針對不同的項目制定出適合此項目的分解結(jié)構(gòu)，可根據(jù)項目的從屬關(guān)系分級別構(gòu)件，也可根據(jù)業(yè)主的要求構(gòu)建或添加獨特的層級。但是，過于復雜的分類反而會導致工程項目變得零散、瑣碎，并不是層級越多的WBS分解就越有效，簡潔且富有概括性的結(jié)構(gòu)圖更具備實用性。

利用WBS的創(chuàng)建原則及流程，以某地下綜合管廊項目為例，進行項目進度分解如圖1所示。

2.1.2 進度模型構(gòu)建

在整個地下綜合管廊三維模型中，將傳統(tǒng)3D模型與時間軸相結(jié)合生成4D進度模型，將項目的進度模型化，可視化地展現(xiàn)出來。如此，可直觀地發(fā)現(xiàn)模型和進度中存在的漏洞，進而可對其進行進一步的優(yōu)化處理。

進度計劃是后續(xù)進度管理的基礎(chǔ)，目前應用于進度計劃編制的軟件有很多，例如Project、P6、斑馬等。其中P6主要利用關(guān)鍵路徑法，基于WBS進行進度計劃的編制。在P6中不僅涉及到項目進度管理，還與資源、成本相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)多方位的管理。

在3D模型以及進度計劃的基礎(chǔ)上，4D進度模型是基于BIM技術(shù)建立的。4D模型的建立，將傳統(tǒng)的雙代號網(wǎng)絡圖控制模式進行優(yōu)化，打破了傳統(tǒng)模式的局限性。將兩個原本獨立的模塊合二為一，使信息達到高度集中，能使工作人員更加直觀地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，將實時分析和協(xié)同控制同時進行，大幅度提高現(xiàn)場施工效率。（圖1）

2.1.3 基于BIM技術(shù)的進度優(yōu)化

在實際施工過程中，某一時間段所能提供的各種資源（勞動力、機械設備、材料等）往往具有一定的上限，過度的資源配置會引起成本的增加，而資源過少又會導致進度延遲。因此，資源配置的優(yōu)化是進度優(yōu)化調(diào)整中不可缺少的一環(huán)。進度優(yōu)化主要涉及工期優(yōu)化、工期-資源優(yōu)化兩個方面。

基于BIM技術(shù)的進度管理在三維模型的基礎(chǔ)上增加了時間的維度，創(chuàng)立了4D模型平臺，利用BIM的可視化功能對4D模型進行虛擬施工模擬和錯漏碰撞，收集進度數(shù)據(jù)，實時反饋，及時更新進度計劃和模型。當進度出現(xiàn)偏差的時候，還可以在Navisworks中調(diào)整工作邏輯關(guān)系和自由時差，然后重新進行模擬，得到最優(yōu)的施工順序，或者調(diào)整各工作的時間參數(shù)，重新輸入，在軟件中可以快速算出工期，直至得到符合要求的工期。

2.2 5D-BIM成本模型的構(gòu)建

若要想用BIM技術(shù)來進行成本控制，須先把施工進度與施工項目的成本信息關(guān)聯(lián)起來。通過WBS分解各個族、構(gòu)件、工作來實現(xiàn)進度與成本的關(guān)聯(lián)。將WBS分解得到的工作、進度計劃、各項工作的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，結(jié)合相關(guān)軟件生成的BIM模型工程量與事前編制好的施工進度計劃，二者相結(jié)合便形成進度-成本關(guān)聯(lián)模型。

將項目的資金鏈導入到已經(jīng)建好的4D-BIM進度模型中，把編制的工程量清單與施工成本計劃相結(jié)合，利用工程量清單，進而得出相應成本。5D-BIM模型中的多項數(shù)據(jù)為動態(tài)變化（例如施工進度數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)以及材料的消耗量），這些數(shù)據(jù)的動態(tài)變化能夠為成本控制提供實時的數(shù)據(jù)支持，根據(jù)工程實際施工情況、資源的需求量以及成本費用，在施工過程中進行實時調(diào)整、更改與優(yōu)化，從而保證三維信息模型在時間與資金和數(shù)據(jù)上具有協(xié)同性，滿足進度-成本控制需求。

在工程開工之前對工程項目進行施工成本預測，不僅要滿足施工單位和業(yè)主的需求，而且還要在效益與成本之上同樣最優(yōu)，通過這樣的成本預測選出來的方案才是最優(yōu)的。在管理者管理過程中，使用此方案可以快速有效的解決突發(fā)事件，從而提高了決策者的決策效率。從而保證了管理者可以有針對性的解決實現(xiàn)成本預測出來的一些弊端，在施工過程中有針對性的進行解決，進行成本控制。

在建安費的五項費用中，規(guī)費和稅金為非競爭性費用，間接費和企業(yè)利潤與企業(yè)相關(guān)技術(shù)與管理水平有關(guān)，為短時間無法降低的費用。由以上分析可得，成本預測的關(guān)鍵便是工程量與資源消耗量的預測。

3 ?案例分析

將某地下綜合管廊工程利用GIS技術(shù)得到航空港基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)和地上道路、建筑設施等數(shù)據(jù)整合，對綜合管廊及聯(lián)絡道進行設計時將三維數(shù)據(jù)模型導入為項目線路規(guī)劃提供參考，生成準確的管廊與周圍環(huán)境的航空港三維CIS模型，用Infraworks軟件做出航空港項目沙盤圖。

3.1 基于BIM的進度管理

3.1.1 進度計劃編制

項目進行進度計劃編制前，先根據(jù)項目施工方案與主要技術(shù)流程，確定施工關(guān)鍵路線。工作之間的邏輯關(guān)系由工藝關(guān)系和組織關(guān)系決定。

將地下管廊項目整個施工過程分為地下基礎(chǔ)工程施工、地下管道工程施工、竣工驗收等三個階段。其中，暖通、給排水、電氣等專業(yè)設備安裝在主體結(jié)構(gòu)施工完成之后即可插入土建專業(yè)施工，并隨土建施工的進度計劃交叉作業(yè)。在此基礎(chǔ)上進一步確定各階段的階段性目標，以此作為編制項目施工進度計劃的重要依據(jù)。根據(jù)施工原則和實際情況編制施工進度計劃表，綜合施工流程信息，依據(jù)計劃進度表及項目資料應用P6編制施工進度計劃。

3.1.2 進度協(xié)同平臺構(gòu)建

以Navisworks軟件為平臺，利用軟件工具模塊將建立的BIM三維模型及編制的進度計劃鏈接整合，其構(gòu)建步驟如下所示。

①3D模型導入Navisworks軟件。

把Revit建立的三維模型導入Navisworks中，將3D模型利用Revit自帶的軟件工具導出NWC文件，一般情況下，此方法用時較短，族與構(gòu)件不易丟失，有利于大型模型的導入。

②施工構(gòu)件劃分。

根據(jù)導入的3D模型中不同構(gòu)件類型及管理的需要，將其與進度計劃中的工作劃分為不同的集合，便于后續(xù)構(gòu)建信息與進度計劃的關(guān)聯(lián)。

③構(gòu)件信息與進度關(guān)聯(lián)。

通過將P6建好的進度計劃在Navisworks軟件中與3D模型的結(jié)合，使構(gòu)建信息與進度計劃相關(guān)聯(lián)，4D進度模型隨之創(chuàng)建完成，在Timeliner中數(shù)據(jù)源的任何變化都可以實時更新。通過虛擬施工對目標進度計劃進行驗證優(yōu)化，減少施工不可控因素的影響，得到最終的進度方案。

3.2 基于BIM的成本控制

3.2.1 編制成本計劃

①工程量的統(tǒng)計。

通過使用Revit中的橄欖山插件，可自動生成地下管廊項目的工程量清單。但需要注意：保證做到精細化建模，盡量避免出現(xiàn)構(gòu)件搭接的情況，使導出的工程量最大程度的適配定額中給出的施工凈量。

②資源配置。

資源限量與需求量都估算好之后，便需要在P6中根據(jù)資源計劃創(chuàng)建相應的資源，賦予名稱、限量等屬性，然后再根據(jù)施工的需要與施工進度計劃將資源調(diào)配給相應的工作，此時資源的配置便完成了。如果某個資源在某個時間點存在超限的現(xiàn)象，在P6中利用“削高峰法”便可以對其進行調(diào)整，實現(xiàn)工期固定、資源均衡的優(yōu)化。

③編制成本計劃。

根據(jù)工程量的統(tǒng)計結(jié)果與P6中的資源配置編制項目的成本計劃。

3.2.2 基于BIM進度成本優(yōu)化

①虛擬施工。

在構(gòu)建完成的進度協(xié)同平臺中對三維模型進行虛擬施工模擬，發(fā)現(xiàn)進度計劃出現(xiàn)的偏差及其原因，利用Navisworks軟件和P6軟件的聯(lián)動功能對新導入的P6進度計劃進行刷新并實時修改，避免了多次導入和重新匹配。施工進度動態(tài)的可視化管理降低了傳統(tǒng)進度的風險，保證了施工進度、節(jié)約了工期。

②錯漏碰撞檢查。

在Revit軟件中的工具模塊能幫助進行碰撞檢查，并能將碰撞部位生成報告，報告中清楚的顯示碰撞部位與碰撞狀態(tài)[5]，不僅可以在施工之前就發(fā)現(xiàn)設計圖紙中存在的問題，減少施工階段由設計變更、返工帶來的損失，還可以在工程施工過程中將問題反應給施工人員，進行反饋控制。

③可視化交底。

通過三維動畫演示，將項目關(guān)建節(jié)點、復雜節(jié)點放樣出來，利用簡短的動畫完整的體現(xiàn)節(jié)點的施工方案與工序，相比于文字描敘和二維圖紙更加的直觀、簡單易懂，避免施工人員因?qū)D紙和方案理解不到位產(chǎn)生返工和質(zhì)量問題，拖慢工程進度，增加工程成本。

4 ?結(jié)語

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展，工程項目對于信息的交流要求越來越高，導致以往的項目管理方法和軟件無法滿足項目管理人員的真正需求。本文通過實際工程項目，對前文提到的理論進行了實例論證，首先進行了項目組織構(gòu)架與三維模型的構(gòu)建，然后建立了基于BIM技術(shù)的進度與成本管理平臺，在項目施工之前便利用BIM技術(shù)對目標計劃進行初期優(yōu)化。最后，通過進行錯漏碰撞和可視化模擬，有效對工程成本進行控制，實現(xiàn)優(yōu)化項目進度成本的目的。本章將信息技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法有機的結(jié)合在一起應用于實際案例之中，為未來的項目管理開辟了新的思路。

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