（1：中國二十二冶集團有限公司，江蘇 南京 221100；2：江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑管理學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

摘要：常規(guī)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法以竣工結(jié)算階段的造價偏差預(yù)警為主，忽略了累積造價偏差，導(dǎo)致造價偏差預(yù)警存在明顯差異。因此，設(shè)計了基于BIM技術(shù)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法。動態(tài)測算建筑群施工階段工程造價偏差，將不確定性問題的造價價值信息提取出來，為造價偏差預(yù)警行為提供正確描述?；贐IM技術(shù)構(gòu)建建筑群施工造價偏差預(yù)警模型，利用IFC描述BIM造價偏差預(yù)警的標準格式，為建筑群施工各階段的造價偏差提供預(yù)警決策。約束建筑群施工造價階段性預(yù)警變量，針對不同的施工階段進行預(yù)警條件優(yōu)化，將各預(yù)警變量進行均衡約束，確保施工造價偏差預(yù)警效果。采用實例分析，驗證了該預(yù)警方法的效果更佳，能夠應(yīng)用于實際生活中。

關(guān)鍵詞：動態(tài)測算；預(yù)警模型；施工階段；均衡約束；預(yù)警條件

中圖分類號：TU723.3" " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " 文章編號：

BIM Based Construction Cost Deviation Warning for Building Clusters

ZHANG Gai 1， SHENG Bo 1， WEI Jing 2

（1：China MCC22 Group Corportion Ltd.， Nanjing Jiangsu221100，China;2：School of Construction Management， Jiangsu Vocational Institute of Architecture Technology， Xuzhou Jiangsu 221116，China）

Abstract：The conventional cost deviation warning method for building complex construction mainly focuses on the cost deviation warning during the completion settlement stage， ignoring the cumulative cost deviation， resulting in significant differences in cost deviation warning. Therefore， a construction cost deviation warning method for building clusters based on BIM technology was designed. Dynamically calculating the construction cost deviation of building clusters during the construction phase， extracting the cost value information of uncertainty issues， and providing a correct description for cost deviation warning behavior. Building a construction cost deviation warning model for building clusters based on BIM technology， using IFC to describe the standard format of BIM cost deviation warning， and providing warning decisions for cost deviations in various stages of building cluster construction. Constrain the phased warning variables of construction cost for building clusters， optimize the warning conditions for different construction stages， balance the constraints of each warning variable， and ensure the effectiveness of construction cost deviation warning.Through case analysis， it was verified that the warning method has better effectiveness and can be applied in practical life.

Keywords： dynamic calculation;early warning model;construction phase;equilibrium constraint;warning conditions

0 引言

建筑群施工造價管理方法受到傳統(tǒng)定額管理的影響，存在造價偏差的問題。建筑行業(yè)需要適應(yīng)建筑市場經(jīng)濟的發(fā)展要求，摒棄不符合現(xiàn)階段施工要求的定額管理體制，向開放性、融合性更強的造價管理模式轉(zhuǎn)變。針對現(xiàn)有的建筑群施工造價偏差問題，研究人員設(shè)計了多種預(yù)警方法。其中，基于歷史數(shù)據(jù)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法，與基于層次分析法的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法的應(yīng)用較為廣泛。

基于歷史數(shù)據(jù)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法，主要是將建筑施工分成多個模板，并以每個模板的歷史造價數(shù)據(jù)作為造價偏差預(yù)警管理數(shù)據(jù)，針對施工造價偏差原因，展開歷史大數(shù)據(jù)對比分析，從而得到最佳的施工造價偏差預(yù)警等級，減小施工造價偏差[1]。基于層次分析法的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法，主要是將建筑群施工造價偏差分解成多個層次目標，在完成各個目標的造價偏差分析之后，對每個目標構(gòu)建權(quán)重因子，以一致性檢驗為偏差判斷指標，通過一致性檢驗之后，再與偏差預(yù)警等級一一對應(yīng)，從而實現(xiàn)建筑群施工造價偏差的精準預(yù)警[2]。無論是哪一種偏差預(yù)警方法，其面向的均是施工造價的結(jié)算階段，因施工過程中面臨的主、客觀原因均未被考慮到，以至于影響最終的施工造價偏差預(yù)警效果[3]。因此，本文利用BIM技術(shù)，設(shè)計了建筑群施工造價偏差預(yù)警方法。

1 建筑群施工造價偏差的BIM預(yù)警方法設(shè)計

1.1 動態(tài)測算建筑群施工階段工程造價偏差

在建筑群施工造價偏差預(yù)警的過程中，結(jié)合建筑市場信息的變動情況，以材料價格、施工單價等數(shù)據(jù)作為主導(dǎo)元素，對施工階段的工程人力、物力資源進行實時跟蹤，以此建立緊密的、可循環(huán)的偏差預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，更加精確地測算全面而真實的施工造價偏差數(shù)據(jù)[4]。本文對月度、季度、年度施工階段的造價偏差數(shù)據(jù)進行分析，將不確定性問題的造價價值信息提取出來，為造價偏差預(yù)警行為提供正確描述。在建筑群施工階段，施工實際造價與造價預(yù)算之間的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，本文根據(jù)目標造價與實際造價的對比分析情況，確定單個施工階段的造價偏差。并以月度、季度、年度為造價偏差分析單位，確定不同時段、不同狀況的造價偏差變化情況[5]。通過分析單個施工計算造價偏差，調(diào)整造價偏差預(yù)警網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。在預(yù)警網(wǎng)絡(luò)中，在保證建筑群施工材料質(zhì)量的前提下，堅持采購材料節(jié)約的原則，運用ABC造價偏差分析法[6]。將比重較大的施工材料劃分為A類，比重低于A類的施工材料劃分為B類，比重較小的施工材料劃分為C類。A類材料的造價以集中測算為主，B類材料的造價以批量測算為主，C類材料的造價以零星測算為主。將單個施工計算的施工造價偏差進行動態(tài)測算，找出原始造價偏差的數(shù)據(jù)列規(guī)律[7]。建筑群施工階段工程造價動態(tài)測算偏差數(shù)列，公式如下：（1）

式（1）中：為建筑群施工階段工程造價動態(tài)測算偏差數(shù)列，列；，，為動態(tài)測算的造價偏差數(shù)據(jù)，元。將該數(shù)據(jù)調(diào)整為單調(diào)遞增的曲線，消除原始序列的不穩(wěn)定性，此時得出原始數(shù)列的離散偏差，公式如下：（2）（3）

式（2）～（3）中：為新生成的偏差序列；為第i個動態(tài)測算偏差數(shù)據(jù)，元；為白化形式微分方程式；，為待定離散參數(shù)。根據(jù)具體的施工技術(shù)與，等參數(shù)，將施工過程中用到的材料、設(shè)備、勞動力等參數(shù)進行量價計算，從根本上解決累積造價偏差的問題。

1.2 基于BIM技術(shù)構(gòu)建建筑群施工造價偏差預(yù)警模型

本文將BIM技術(shù)融合在建筑群施工造價偏差預(yù)警模型中，結(jié)合了BIM技術(shù)完備的建筑信息數(shù)據(jù)庫優(yōu)勢，將建筑施工的各生命周期進行施工造價偏差預(yù)警。利用IFC描述BIM造價偏差預(yù)警的標準格式，向施工階段的各參與方提供實時建筑模型，從而滿足各階段的造價偏差預(yù)警需求[8]。BIM技術(shù)將各建筑樓體的數(shù)據(jù)信息組成三維模型，并將建筑樓體施工區(qū)域進行可視化分析，為建筑群施工各階段的造價偏差提供預(yù)警決策。BIM可視化預(yù)警模型如圖2所示。

如圖2所示，感嘆號的位置是存在施工造價偏差的位置，造價預(yù)算與實際造價之間存在5萬元的偏差，預(yù)警模型上顯示為III預(yù)警等級?？梢暬A(yù)警模型是結(jié)合BIM數(shù)據(jù)庫的三維模型，以簡單的線條描繪出建筑群施工階段的復(fù)雜構(gòu)造，再以三維立體圖形展示建筑施工階段、材料種類、造價預(yù)算、造價偏差、預(yù)警等級等數(shù)據(jù)。IFC則是BIM可視化模型中進行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵架構(gòu)，將建筑群施工造價偏差劃分在資源層、核心層、共享層、領(lǐng)域?qū)覽9]。根據(jù)造價偏差的大小與類別，定義相互獨立的偏差對象，再通過相互關(guān)聯(lián)引用的方式，描述建筑群施工造價偏差層次。將施工造價的預(yù)算數(shù)據(jù)作為歷史資料數(shù)據(jù)，輸入到BIM模型中，結(jié)合施工階段的造價偏差情況，確定整體造價偏差，公式如下：（4）

式（4）中：為整體造價偏差；為第i個造價偏差數(shù)據(jù)，元；，為第i個待定離散參數(shù)；為底數(shù)。本文將施工階段的造價偏差設(shè)定為，人工費為，材料費為，施工機械使用費為，對，，作一次累加，生成，，。的累積偏差，公式如下：（5）

式（5）中：為的累積偏差；，，為各個施工階段的人工費造價偏差，元；的累積偏差，公式如下：（6）

式（6）中：為累積偏差；，，為施工各個階段的材料造價偏差，元。的累積偏差，公式如下：（7）

式（7）中：為累積偏差；，，為施工各個階段的機械使用造價偏差，元。當(dāng)=++時，在可視化預(yù)警模型中顯示的預(yù)警等級為“/”；當(dāng)＞++時，在可視化預(yù)警模型中顯示的預(yù)警等級為“I，II，III”。越大，偏差預(yù)警等級越高。針對預(yù)警等級變化情況，調(diào)整施工造價，以此確保施工造價的有效性。

1.3 約束建筑群施工造價階段性預(yù)警變量

在工期一定和確保施工質(zhì)量的條件下，完成一定量的主體工程[10]。針對不同的施工階段進行預(yù)警條件優(yōu)化，將各個預(yù)警變量進行均衡約束，確保施工造價偏差預(yù)警效果。本文將施工造價偏差預(yù)警變量進行階段性分析，將工種類別、材料種類、每階段造價偏差、成本工時比較平衡系數(shù)、成本權(quán)重系數(shù)、完成施工階段所需工期等數(shù)據(jù)作為變量。參照建筑群施工項目預(yù)算計劃值、已完成施工工作量的預(yù)算成本、已完成施工工作量的實際值、實際施工質(zhì)量值等造價參數(shù)，確定進度偏差與成本偏差，并對已完成工程的實際造價進行偏差計量，公式如下：（8）

式（8）中：為已完成工程的實際造價，元；為實際工程量；為實際單價，元。已完成工程的計劃造價，公式如下：（9）

式（9）中：為已完成工程的造價預(yù)算，元；為計劃單價，元。與的差值就是整個施工階段的造價偏差。本文將作為施工造價偏差的約束變量，gt;時，對此階段的施工情況進行造價偏差預(yù)警；lt;時，此階段的施工造價得到約束，不予預(yù)警。根據(jù)與的變化情況，調(diào)整施工造價的階段性變量，壓縮工期、工人數(shù)量。預(yù)警變量為了追求施工造價最小化，同時兼顧人力資源增加幅度，在BIM模型中與歷史造價數(shù)據(jù)進行對比分析。在滿足實際施工質(zhì)量的條件下，約束材料、成本等預(yù)警變量，為建筑群施工造價偏差預(yù)警的精準度提供保障。

2 實例分析

2.1 工程概況

為了驗證本文設(shè)計的造價偏差預(yù)警方法是否滿足建筑群施工預(yù)警需求，本文以江蘇省南京市X建筑群為例，對上述方法進行了實例分析。X建筑群為回遷安置經(jīng)濟適用房，園區(qū)內(nèi)包括了1#～10#，共10棟單體建筑樓體。該建筑群的規(guī)劃占地面積約為8.440×105 m2，可用面積約為4.755×105 m2，規(guī)劃總建筑面積約為1.629×106 m2，住宅建筑面積約為1.075×106 m2。其中，X建筑群地下車庫的建筑面積約為3.695×105 m2，配套非經(jīng)營性公共建筑面積約為3.94×104 m2，經(jīng)營性公共建筑面積約為1.526×106 m2。該建筑群安置了回遷居民約12 000戶，建筑質(zhì)量驗收符合國家標準。X建筑群的施工是在開發(fā)期內(nèi)完成建設(shè)，施工造價包括土地造價、前期工程造價、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造價、建筑安裝工程造價、管理造價、銷售造價、財務(wù)造價、開發(fā)期稅費造價、其他不可預(yù)見造價等。本文根據(jù)建筑群施工情況，確定施工造價偏差的成因，如圖3所示。

由圖3可知，本文將選料不規(guī)范、工程造價較低、施工進度不合理等原因作為主要偏差；將施工工序錯誤、施工管理混亂等原因作為次要偏差。根據(jù)施工造價偏差原因調(diào)整施工情況，集中施工優(yōu)勢按時完成工作，以工人的能力為主要條件，合理規(guī)劃建筑群施工的關(guān)鍵工作，提升X建筑群的施工質(zhì)量。在X建筑群施工的過程中，存在客觀原因的造價偏差、業(yè)主原因的造價偏差、設(shè)計原因的造價偏差、施工原因的造價偏差，無論是哪一種偏差，均會對建筑群造成一定的施工造價偏差影響。從施工各階段對造價偏差進行深入分析，在確保施工質(zhì)量不受影響的前提下，對穩(wěn)定階段的施工工期進行合理調(diào)整。將人工、材料、機械設(shè)備等容易出現(xiàn)造價偏差的變量進行分析，通過約束相應(yīng)的變量，降低施工造價偏差。在施工階段，利用BIM模型進行全周期的偏差監(jiān)控，設(shè)置重要工序的預(yù)警參數(shù)，注重施工前期的造價規(guī)劃，降低施工階段的造價偏差，完善竣工階段的偏差預(yù)警，達到施工造價偏差預(yù)警均衡共優(yōu)的目的。本文根據(jù)偏差值設(shè)定相應(yīng)的預(yù)警等級，偏差達到相應(yīng)的等級后，在BIM模型上顯示相應(yīng)的預(yù)警等級，以此確保施工造價偏差預(yù)警效果。

2.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述條件下，本文選取出DBCWS，DBCWP，DACWP，DACZW，LBCWS，LBCWP，LACWP，LACZW等建筑群施工造價類別，并對建筑群施工中1月—3月的造價偏差進行分析。DBCWS為當(dāng)月建筑群施工項目預(yù)算計劃值；DBCWP為當(dāng)月已完成施工工作量的預(yù)算成本；DACWP為當(dāng)月已完成施工工作量的實際值；DACZW為當(dāng)月實際施工質(zhì)量價值；LBCWS為累積建筑群施工項目預(yù)算計劃值；LBCWP為累積已完成施工工作量的預(yù)算成本；LACWP為累積實際施工質(zhì)量價值；LACZW為累積實際施工質(zhì)量價值。

預(yù)警等級與造價偏差的預(yù)警情況保持一致，則可以判定偏差預(yù)警效果較佳。在其他條件均一致的情況下，使用本文設(shè)計的基于BIM技術(shù)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法后，預(yù)警結(jié)果見表1。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，本文設(shè)計的基于BIM技術(shù)的建筑群施工造價偏差預(yù)警方法能夠準確有效地根據(jù)真實施工造價與造價預(yù)算之間的偏差進行預(yù)警。預(yù)警等級與偏差值緊密相關(guān)，當(dāng)造價偏差相對較大時，預(yù)警等級為I，偏差范圍在50萬元至80萬元；當(dāng)偏差有所降低時，預(yù)警等級為II，偏差在10萬元至50萬元；而偏差較低時，預(yù)警等級為III，偏差在1萬元至10萬元。值得注意的是，當(dāng)真實施工造價與造價預(yù)算完全一致時，不存在造價偏差，此時不進行預(yù)警。通過這種方法，我們能夠準確判斷建筑群施工造價的偏差預(yù)警情況，確保施工造價預(yù)警的有效性。在LBCWS造價類別中，建筑群的真實施工造價與施工造價預(yù)算保持了高度一致，因此預(yù)警等級顯示為“/”。綜上所述，本文設(shè)計的預(yù)警方法在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了良好的偏差預(yù)警效果，達到了預(yù)期的研究目的。

3 結(jié)語

近年來，建筑工程的重點放在施工質(zhì)量、施工造價等方面，建筑單位對工程項目質(zhì)量的監(jiān)管方面，存在人才缺口，導(dǎo)致施工階段工程造價失控，影響最終的施工質(zhì)量。針對此類問題，管理者將工程造價控制放在了竣工驗收階段，忽略了施工累積造價的重要性，不利于建筑群施工造價管理。因此，本文結(jié)合BIM技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計了建筑群施工造價偏差預(yù)警方法。從測算造價偏差、預(yù)警模型、預(yù)警變量等方面，將施工造價的偏差進行合理預(yù)警，并將其劃分出多個預(yù)警等級，根據(jù)偏差量進行針對性地預(yù)警，最大限度地提升了施工造價偏差預(yù)警的精準度，為建筑群的高質(zhì)量施工提供保障。

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編輯：劉 巖

基金項目：江蘇省科技廳2022年第二批江蘇省產(chǎn)學(xué)研合作項目：公共衛(wèi)生臨床中心（阜陽）項目BIM技術(shù)應(yīng)用開發(fā)（BY20221231）

2020年度江蘇省建設(shè)系統(tǒng)科技指導(dǎo)項目：基于BIM相關(guān)信息技術(shù)的建設(shè)項目安全風(fēng)險管理平臺設(shè)計與研究（2020ZD27）

作者簡介：1.張蓋（1985-）男（漢族），江蘇徐州人，本科，工程師，主要研究方向建筑工程

2.盛博（1989-）男（漢族），江蘇連云港人，本科，工程師，主要研究方向為建筑工程

3.魏靜（1973-）男（漢族），江蘇徐州人，研究生，教授，主要研究方向為BIM技術(shù)應(yīng)用

聯(lián)系方式：江蘇省徐州市泉山區(qū)學(xué)苑路26號，18260715645

基金項目：江蘇省科技廳2022年第二批江蘇省產(chǎn)學(xué)研合作項目（BY20221231）；2020年度江蘇省建設(shè)系統(tǒng)科技指導(dǎo)項目（2020ZD27）

作者簡介：張 蓋（1985～）男，江蘇省徐州市人，工程師，研究方向：建筑工程。