牛立軍 趙儀 周錦安

(華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450046)

0 引言

當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)建筑物的功能和質(zhì)量要求越來越高，施工管理難度隨之增加。隨著建筑行業(yè)信息化水平的提升，BIM 4D技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。BIM 4D技術(shù)不僅包括傳統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃管理，而且集成了建筑工程造價(jià)成本等信息。一方面，有助于實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的施工管理，提升項(xiàng)目管理水平；另一方面，能夠節(jié)約項(xiàng)目成本、提高項(xiàng)目利潤(rùn)。但是，在實(shí)際操作中仍存在較多問題。例如，從BIM模型中自動(dòng)讀取所需參數(shù)信息較為困難，需要技術(shù)人員通過工程進(jìn)行計(jì)量、套取定額、匯總等步驟手動(dòng)輸入，工作量巨大且存在一定誤差。為了解決這一問題，本文設(shè)計(jì)了基于BIM 4D技術(shù)的建筑工程計(jì)劃成本信息參數(shù)自動(dòng)提取系統(tǒng)，可為其他項(xiàng)目的計(jì)劃成本管理提供參考。

1 建模前期準(zhǔn)備

1.1 建筑工程構(gòu)件分解

BIM模型在軟件中通常以族的集合形式展現(xiàn)。建筑工程主要包括土建和設(shè)備兩大部分。其中，土建部分是指建筑和結(jié)構(gòu)兩個(gè)專業(yè)，設(shè)備部分通常包括給排水、采暖通風(fēng)與空調(diào)、電氣等專業(yè)。因此，建筑工程圖樣也代表著各個(gè)構(gòu)件的集合，以構(gòu)件的形式對(duì)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行劃分，同時(shí)在BIM軟件中以族的形式體現(xiàn)，即通過分解建筑構(gòu)件的方法與BIM模型建立聯(lián)系。建筑工程構(gòu)件分解如圖1所示。

圖1 建筑工程構(gòu)件分解

1.2 工作計(jì)劃任務(wù)分解

為了實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化和后續(xù)的工作區(qū)分，首先需要進(jìn)行工作任務(wù)分解。分解對(duì)象是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終結(jié)果所需要的工作。通過依次分解，形成更詳細(xì)的層級(jí)，并對(duì)大小不同的項(xiàng)目單元進(jìn)行編碼。在實(shí)際的建筑工程中，通常以施工層為節(jié)點(diǎn)，將鋼筋工程、混凝土工程、木工工程等層級(jí)從下向上分解，通過一系列交叉工程，實(shí)現(xiàn)各工程節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)。BIM技術(shù)的最終目的是指導(dǎo)實(shí)際施工，因此，將鋼筋工程、混凝土工程、木工工程等作為任務(wù)分解目標(biāo)更加有利于后續(xù)工作的開展。建筑工程工作任務(wù)分解如圖2所示。

圖2 建筑工程工作任務(wù)分解

1.3 成本參數(shù)分析

在BIM構(gòu)件族的設(shè)計(jì)階段，為了能夠從不同的建筑構(gòu)件上成功提取成本信息，依據(jù)建筑工程定額標(biāo)準(zhǔn)和清單工程量計(jì)算規(guī)則，詳細(xì)分析各個(gè)構(gòu)件所需的信息，為BIM模型添加相關(guān)的材料種類、性質(zhì)、尺寸、施工工藝等參數(shù)。

2 設(shè)計(jì)基于BIM 4D技術(shù)的計(jì)劃成本自動(dòng)化提取系統(tǒng)

2.1 成本參數(shù)自動(dòng)化提取系統(tǒng)架構(gòu)

當(dāng)前，建筑行業(yè)常用的4D計(jì)劃軟件包括Fuzor、Ynchro、Navisworks、Lumion等。相較于其他軟件，F(xiàn)uzor的功能性更強(qiáng)，能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行4D計(jì)劃的施工模擬，展示人、料、機(jī)等資源的消耗等。此外，F(xiàn)uzor還可以添加二次開發(fā)的插件。為了實(shí)現(xiàn)基于BIM 4D技術(shù)的建筑工程計(jì)劃成本自動(dòng)化提取，對(duì)Revit進(jìn)行二次開發(fā)成為必要條件。該系統(tǒng)采用Visual Studio 2012開發(fā)工具、Office 2013辦公軟件、NET Frameweork 4.5.2開發(fā)環(huán)境、Fuzor 2018 4D項(xiàng)目軟件。通過對(duì)設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件的分析，構(gòu)建將建筑工程作業(yè)任務(wù)及部件分解而參數(shù)化的BIM模型，通過提取Revit二次開發(fā)的檢索模型參數(shù)將必要的工程信息自動(dòng)導(dǎo)入Excel，計(jì)算得出建筑工程的人、料、機(jī)等成本信息。建筑工程成本自動(dòng)化提取系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 建筑工程成本自動(dòng)化提取系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 BIM模型構(gòu)建

以某商業(yè)樓項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目為地上4層，采用獨(dú)立基礎(chǔ)形式和框架結(jié)構(gòu)，主要包括墻、柱、梁、板、樓梯等構(gòu)件。根據(jù)項(xiàng)目圖樣、施工技術(shù)、項(xiàng)目工期的具體要求，建立該項(xiàng)目Revit模型，如圖4所示。

圖4 某商業(yè)樓項(xiàng)目Revit模型

2.3 BIM模型參數(shù)化

在BIM軟件中，建筑模型往往由大量構(gòu)件族組合而成。這些構(gòu)件族的作用各不相同，若不能將參數(shù)附加在構(gòu)件模型上，那么信息提取將難以符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求?；诠ぷ魅蝿?wù)的分解，在Revit軟件中分別設(shè)置項(xiàng)目的全局參數(shù)、各個(gè)構(gòu)件屬性模塊的標(biāo)記和注釋等，進(jìn)行模型參數(shù)化設(shè)計(jì)，將具體構(gòu)件對(duì)應(yīng)的施工順序、施工部位等進(jìn)行描述。基于該模型，能夠自動(dòng)提取所需信息，并通過參數(shù)化的三維模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面管控。模型參數(shù)化示意圖如圖5所示。

圖5 模型參數(shù)化示意圖(截圖)

2.4 BIM模型參數(shù)信息的提取

為了在IE Visual Stdio平臺(tái)上進(jìn)行Revit的二次開發(fā)，首先，調(diào)用Revit API.dll和Revit API.dll的程序組；其次，通過Add-In Manager將用戶開發(fā)的插件加載至Revit平臺(tái)，以提取構(gòu)件的材質(zhì)、體積、密度等主要計(jì)量信息以及用戶對(duì)構(gòu)件本身的標(biāo)識(shí)和注釋等；最后，根據(jù)Revit外部命令，將必要的工程部位、材料的特征、工程量、施工任務(wù)等信息直接輸入Excel表格。

2.5 基于Excel的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)算

該系統(tǒng)采用的Excel的主要功能包括：①對(duì)成本計(jì)算所需的定額、單價(jià)分析表等信息建庫并進(jìn)行存儲(chǔ)；②基于Excel的強(qiáng)大計(jì)算能力，建立程序的計(jì)算規(guī)則；③將BIM模型中的參數(shù)信息按要求提取至Excel表格進(jìn)行程式化計(jì)算。

3 構(gòu)建基于BIM 4D技術(shù)的計(jì)劃成本參數(shù)自動(dòng)化提取系統(tǒng)

3.1 成本參數(shù)自動(dòng)化提取系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用C#語言開發(fā)，利用Visual Studio 2012軟件的Windows form窗體擴(kuò)展UI界面。UI界面主要包括將模型中的混凝土、鋼筋、砌筑等工程導(dǎo)入Excel表格等功能，能夠?qū)⒎弦蟮墓こ滩课?、材料特征、工程量、施工任?wù)等參數(shù)信息統(tǒng)計(jì)至自動(dòng)打開的Excel表格，由其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取的數(shù)據(jù)可由開發(fā)人員進(jìn)行驗(yàn)證和核算。成本自動(dòng)化提取系統(tǒng)界面如圖6所示，自動(dòng)提取的工程量數(shù)據(jù)示意圖如圖7所示。

圖6 成本自動(dòng)化提取系統(tǒng)界面(截圖)

圖7 自動(dòng)提取的工程量數(shù)據(jù)示意圖(截圖)

3.2 成本核算

在系統(tǒng)自動(dòng)提取模型工程量后，按照相應(yīng)的清單計(jì)價(jià)規(guī)則，套取相應(yīng)的定額形成清單工程量。同時(shí)，按照該工程對(duì)成本核算的要求，對(duì)各個(gè)單項(xiàng)工程的人、材、機(jī)、管、利進(jìn)行單價(jià)分析，再通過清單工程量及單價(jià)信息進(jìn)行計(jì)算，得到該4D計(jì)劃所需的各個(gè)單項(xiàng)工程的人、料、機(jī)、管、利等成本信息。

本文將《工程量清單項(xiàng)目計(jì)量規(guī)范》(2013版)、《河南省房屋建筑裝飾工程預(yù)算定額》(2016版)作為工程量清單定額的編制依據(jù)，按照工程部位與結(jié)構(gòu)的劃分及計(jì)價(jià)的要求分別設(shè)置獨(dú)立基礎(chǔ)C30(基礎(chǔ)層)、基礎(chǔ)梁C30(基礎(chǔ)層)、矩形柱C30(一層)等單項(xiàng)工程，并對(duì)其進(jìn)行單價(jià)分析，最后對(duì)項(xiàng)目的混凝土工程成本進(jìn)行核算。綜合單價(jià)分析表如圖8所示，成本信息匯總表如圖9所示。

圖8 綜合單價(jià)分析表(截圖)

圖9 成本信息匯總表(截圖)

3.3 成本信息導(dǎo)入

將各單項(xiàng)工程的人、材、機(jī)等成本數(shù)據(jù)與項(xiàng)目計(jì)劃相結(jié)合，形成符合要求的數(shù)據(jù)文本，通過CSV格式導(dǎo)入Fuzor軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程計(jì)劃成本信息的自動(dòng)化提取。

4 結(jié)語

本文以某商業(yè)樓項(xiàng)目混凝土工程為例，通過建立三維模型、模型參數(shù)化、獲取模型參數(shù)、自動(dòng)計(jì)算成本信息等步驟生成Fuzor所識(shí)別的計(jì)劃文件，實(shí)現(xiàn)了基于BIM 4D技術(shù)的建筑工程計(jì)劃成本的自動(dòng)化提取。主要研究結(jié)論如下：

(1)針對(duì)建筑工程計(jì)劃成本參數(shù)提取不便的問題，利用C#語言對(duì)Revit進(jìn)行二次開發(fā)，參照建筑工程成本計(jì)算規(guī)則，建立建筑工程單價(jià)分析表，實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃成本參數(shù)的自動(dòng)化提取，提高了成本管理效率。

(2)該系統(tǒng)采用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，適用性較強(qiáng)。提取的工程信息還可以應(yīng)用于項(xiàng)目的成本計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)成本管理等方面。

(3)通過構(gòu)建基于BIM 4D技術(shù)的建筑工程計(jì)劃成本參數(shù)自動(dòng)提取系統(tǒng)，可為BIM 4D技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。