BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)及管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

王春偉，孫玉慧，張 勇，王永明

(黑龍江大學(xué)，哈爾濱 150080)

0 引 言

BIM技術(shù)的到來，加快了建筑領(lǐng)域各個行業(yè)的發(fā)展，得到國際工程各個行業(yè)的一致認(rèn)可，在造價(jià)行業(yè)也逐漸被應(yīng)用，但由于工程造價(jià)行業(yè)最近面臨不少問題，如部分工程項(xiàng)目因重復(fù)、漏報(bào)等原因造成工期延長、工程造價(jià)估算不合理、工程量統(tǒng)計(jì)十分繁瑣等，想要做到預(yù)算精細(xì)化，進(jìn)行高效施工還面臨著不少挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，能匯集建筑工程項(xiàng)目模型各相關(guān)信息數(shù)據(jù)，詳細(xì)表述該工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息，更好解決上述問題[1]。BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)在工程建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)方面占有優(yōu)勢地位，在提升建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)管理信息化水平的同時(shí)又提高工程造價(jià)整個行業(yè)效率[2]。

1 水利工程造價(jià)行業(yè)存在的問題

水利建設(shè)行業(yè)相較于一般建筑工程具有特殊性，施工現(xiàn)場條件復(fù)雜，對技術(shù)要求高，有的項(xiàng)目不僅跨越多個區(qū)域，還需要同步施工；而且在建設(shè)過程中會遇到難以預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)因素和突發(fā)事件，各流程和環(huán)節(jié)極其復(fù)雜，工程量統(tǒng)計(jì)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力才能完成。往往由于缺乏先進(jìn)的技術(shù)手段，不能在施工前對項(xiàng)目進(jìn)行模擬分析，以至于在水利工程造價(jià)方面，造價(jià)人員無法有足夠的精力對項(xiàng)目分析對比，導(dǎo)致造價(jià)人員對成果編制時(shí)間長，效率低，錯誤率高。且概預(yù)算、估算與決算之間常常出現(xiàn)超支現(xiàn)象，造成無法挽回的局面[3]。

水利建設(shè)行業(yè)不僅要求與周圍環(huán)境需要緊密結(jié)合，而且在項(xiàng)目的全生命周期過程中，需要前后數(shù)據(jù)共享化、信息化、流程化，工程造價(jià)管理面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，水利工程項(xiàng)目投資巨大且參與各方眾多，在工程計(jì)量和計(jì)價(jià)方面各階段出現(xiàn)相對獨(dú)立性。

2 BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 BIM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

BIM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①BIM技術(shù)的基礎(chǔ)是三維建模，是根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況建立的數(shù)據(jù)庫，對工程項(xiàng)目實(shí)體動態(tài)模擬，利用模型具有可視化特點(diǎn)，可以把建筑項(xiàng)目中的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)和隱蔽工程進(jìn)行全方位展示；②根據(jù)BIM協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)，可以將項(xiàng)目各個階段和各個專業(yè)銜接起來，在項(xiàng)目前期就能很好檢測解決碰撞問題，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，優(yōu)化效果；③BIM的模擬性，可以達(dá)到仿真的效果，通過日照光線、節(jié)能模擬能，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；④BIM還具有參數(shù)化和可出圖性，BIM模型中的每一個構(gòu)件都是根據(jù)輸入?yún)?shù)來實(shí)現(xiàn)的，這有利于造價(jià)數(shù)據(jù)共享，待模型檢查無誤后，可直接輸出平面圖紙，快捷方便。

BIM技術(shù)還強(qiáng)調(diào)水利工程的生命周期信息集成與持續(xù)性運(yùn)用、幾何與類型實(shí)例信息的結(jié)合、靜態(tài)與動態(tài)過程的實(shí)時(shí)掌握、三維可視化技術(shù)、跨領(lǐng)域跨專業(yè)的協(xié)同作業(yè)、時(shí)間與空間信息的整合等[4]。

2.2 BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)中的應(yīng)用

水利工程專業(yè)性強(qiáng)，涉及范圍廣，像水電站、水庫、泵站的水工建筑結(jié)構(gòu)難且復(fù)雜，各種管線交叉密集，機(jī)電設(shè)備種類多，利用BIM展現(xiàn)的動態(tài)信息模型，使得各專業(yè)和工程造價(jià)之間緊密相連，需要匯總大量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)技術(shù)手段在巨大的信息量面前已顯得力不從心，使用BIM技術(shù)，可以增進(jìn)各專業(yè)之間交流合作，降低各專業(yè)之間溝通環(huán)節(jié)，使復(fù)雜問題簡單化，彌補(bǔ)傳統(tǒng)算量過程中由于突發(fā)因素導(dǎo)致工程量發(fā)生變化而需重新計(jì)算工程量，重復(fù)錄入計(jì)算軟件的不足，通過BIM技術(shù)建立的三維模型可以自動識別各類構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)工程量自動更新，提高統(tǒng)計(jì)效率。目前，BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)中還未得到普遍應(yīng)用，基于BIM的核心建模軟件Autodesk Revit，通過其豐富的API接口，實(shí)現(xiàn)BIM的二次開發(fā)技術(shù)，不僅可以參數(shù)化建族，快速構(gòu)建水利工程模型，還可以通過C#語言對REVIT進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)工程量統(tǒng)計(jì)，使造價(jià)控制既精準(zhǔn)又高效。BIM技術(shù)通過存儲的電子資料，既便捷又直觀，所有參與方可時(shí)時(shí)刻刻調(diào)用分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和經(jīng)驗(yàn)交流。

楊淇、劉夢琪[5]等人通過利用BIM技術(shù)創(chuàng)建族方式建立水閘動態(tài)模型，水閘三維模型圖，見圖1。在已建立好的標(biāo)高和軸網(wǎng)中將利用創(chuàng)建族方式載入建好的各個構(gòu)件，得到三維模型，利用C#語言對REVIT二次開發(fā)，將visualstudio軟件與excel相關(guān)聯(lián)，自動導(dǎo)入工程量，根據(jù)工程量的變化使水閘工程概算自動更新，迅速準(zhǔn)確計(jì)算造價(jià)，驗(yàn)證了BIM技術(shù)的高效性。韓濤[6]以水利工程建筑物溢洪道為案例，溢洪道三維視圖，見圖2。通過載入族和運(yùn)用C#語言編程，實(shí)現(xiàn)BIM模型與工程量清單緊密相連，充分說明利用BIM技術(shù)編制工程量清單是可行的。BIM技術(shù)具體應(yīng)用，見表1。

圖1 水閘三維模型圖

圖2 溢洪道三維視圖

表1 BIM技術(shù)具體應(yīng)用

2.3 BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)管理的應(yīng)用

水利工程項(xiàng)目的全生命周期，從項(xiàng)目建議書到最后竣工驗(yàn)收，其中決策、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工階段和竣工驗(yàn)收對水利工程造價(jià)影響較深，因此，要把控好這幾個階段的費(fèi)用管理，避免出現(xiàn)超支現(xiàn)象，造成無法挽回的局面。

在決策階段，需要對水利工程造價(jià)不同的投資方案進(jìn)行估算和比較，判斷是否可行，這時(shí)可以利用BIM技術(shù)。在確定水利項(xiàng)目建設(shè)方案能夠滿足質(zhì)量、效能、類別等情況下還要考慮方案是否具有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性，選取適合的方案。如果想要得到最優(yōu)的方案，需要投入大量的精力和時(shí)間以及金錢。采用BIM技術(shù)預(yù)先對項(xiàng)目方案進(jìn)行估算，模擬，進(jìn)而為整個水利項(xiàng)目的建設(shè)選取最優(yōu)方案。BIM技術(shù)具有存儲功能，存儲了大量的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可總結(jié)出關(guān)鍵水利造價(jià)指標(biāo)，能夠較為準(zhǔn)確的分析出決策階段的工程造價(jià)。同時(shí)，還可以根據(jù)工程的特點(diǎn)，利用BIM模型圖進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而估算出新的水利項(xiàng)目造價(jià)，為造價(jià)人員節(jié)省很多瑣碎的工作，提高工作效率。因此可知，BIM技術(shù)提高了水利工程造價(jià)便捷性，彌補(bǔ)了水利傳統(tǒng)造價(jià)上的不足。

在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)階段影響造價(jià)的因素占了70%，因此，要牢牢抓住設(shè)計(jì)這個環(huán)節(jié)[7]。設(shè)計(jì)單位為確定合理的設(shè)計(jì)方案，在保證施工先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的前提下，對水利造價(jià)進(jìn)行把控和管理，能夠具體化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文件和建造形式，對提升工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，選擇最優(yōu)，最科學(xué)經(jīng)濟(jì)的方案十分重要。而且由于建筑物隨科技發(fā)展日益增大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此在建筑項(xiàng)目的生命周期中，規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段對整個項(xiàng)目有著重要的影響[8]。設(shè)計(jì)階段的初步估算不僅決定了項(xiàng)目的可行性還決定了項(xiàng)目的總成本，政府通常將初步成本估算視為項(xiàng)目的成本上限。利用BIM具有優(yōu)化性的特點(diǎn)，在某些時(shí)間緊迫，工程量大的復(fù)雜水利建筑物中，由于缺乏能力較強(qiáng)的參與人員，會出現(xiàn)某些設(shè)計(jì)部位考慮不周的情況，設(shè)計(jì)人員可以通過BIM對多種方案模擬且添加構(gòu)件，通過修改前后形象對比，大大優(yōu)化了項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)間。

在招投標(biāo)階段，為了能夠獲得有效的投標(biāo)報(bào)價(jià)，通常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力去計(jì)算工程量，并且還可能產(chǎn)生計(jì)算誤差較大的情況，影響合同談判與簽訂。各個相關(guān)單位可以通過BIM軟件和傳統(tǒng)算量軟件進(jìn)行對比，減少計(jì)算錯誤而引起的成本費(fèi)用。工程項(xiàng)目承發(fā)包是利用招投標(biāo)基于市場競價(jià)形式實(shí)現(xiàn)的，以此選出最優(yōu)的水利項(xiàng)目實(shí)施主體。工程量清單計(jì)價(jià)模式是必然趨勢，根據(jù)招標(biāo)人提供的工程量清單來確定投標(biāo)報(bào)價(jià)。招標(biāo)人可利用BIM模型，在較短的時(shí)間內(nèi)編制招標(biāo)控制價(jià)和工程量清單。

在施工階段，該階段的成本支出占據(jù)了很大的比例，所以要實(shí)時(shí)監(jiān)控該階段成本，重視該階段的成本控制。在水利工程施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)用BIM技術(shù)模擬項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)、施工進(jìn)度、現(xiàn)場情況，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)。水利工程管線密集，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查、查看是否在空間上存在沖突，把一些細(xì)節(jié)問題進(jìn)行優(yōu)化，節(jié)省施工時(shí)間。BIM技術(shù)還可以與各進(jìn)度信息、成本信息關(guān)聯(lián)起來形成5D模型，指導(dǎo)施工成本計(jì)劃的編制[9]。在施工實(shí)施階段，需要確定工程量和價(jià)款，利用BIM模型參數(shù)化特性構(gòu)建五維模型，造價(jià)人員利用BIM技術(shù)能后及時(shí)根據(jù)施工現(xiàn)場進(jìn)度更新數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)，幫助建設(shè)人員方便合理控制成本和安排時(shí)間，有利于編寫該階段的工程計(jì)量申報(bào)表。并且施工企業(yè)和建設(shè)單位可以對水利工程造價(jià)實(shí)施動態(tài)監(jiān)控，項(xiàng)目簽證如果在實(shí)施過程中發(fā)生了變更，只需要及時(shí)錄入相關(guān)信息在BIM信息中心，使項(xiàng)目各參與方的具體使用需求得到滿足，費(fèi)用會隨簽證變更而產(chǎn)生相應(yīng)變化。

在竣工階段，作為該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的最后階段，需要進(jìn)行結(jié)算資料，竣工結(jié)算工程量，竣工結(jié)算費(fèi)用的審核，BIM中央數(shù)據(jù)庫當(dāng)中存儲了從工程實(shí)施以來所有的數(shù)據(jù)，參與方，從業(yè)人員，審查人員可以隨時(shí)調(diào)取共享并直接訪問，可以避免由于責(zé)任分工，質(zhì)量問題，經(jīng)濟(jì)糾紛而發(fā)生沖突，提高竣工交付的質(zhì)量和效率。

3 BIM技術(shù)在水利工程造價(jià)中的局限及展望

3.1 BIM技術(shù)的局限

BIM技術(shù)在國內(nèi)尚處于發(fā)展階段，許多軟件還不完善，用于水利行業(yè)的軟件很少，要用于水利造價(jià)行業(yè)，還要與其他造價(jià)軟件相結(jié)合，而多個軟件要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互就需要統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，軟件之間相互導(dǎo)入常常會丟失重要構(gòu)件，這是BIM技術(shù)目前面臨的一項(xiàng)難題。且BIM軟件對計(jì)算機(jī)的硬件要求高，加上培養(yǎng)BIM人才需要一定的資源，因此BIM技術(shù)成本問題有待解決。

3.2 BIM技術(shù)的展望

BIM技術(shù)在中國工程理論研究方面進(jìn)行了10a之久，但能成功應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域的十分少見。因此，BIM技術(shù)在中國工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。未來BIM技術(shù)將有可能與更多應(yīng)用科技相結(jié)合。如BIM與人工智能的結(jié)合，將BIM設(shè)計(jì)好的模型應(yīng)用到人工智能系統(tǒng)中，利用智能機(jī)器人可進(jìn)行每日的工程施工及數(shù)據(jù)分析、整理報(bào)表等。BIM技術(shù)在定位、地理信息的把控以及展示周邊整體環(huán)境存在不足，而GIS可以彌足這些問題，而BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)可用于智慧城市，智慧水務(wù)的發(fā)展。

4 結(jié) 論

BIM技術(shù)是大勢所趨，根據(jù)水利工程造價(jià)面臨的問題，介紹BIM的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢，BIM技術(shù)根據(jù)它的三維優(yōu)勢以及信息共享的能力，解決了以往工程造價(jià)面臨的由于缺乏事前模擬而造成的工程量計(jì)算誤差大，不能多維度多角度對比，造價(jià)效率低下等問題，也解決了在造價(jià)信息化管理中協(xié)調(diào)性，共享性差的問題，但是由于BIM軟件處于發(fā)展階段，在水利造價(jià)應(yīng)用中很少，且BIM技術(shù)主要用于模型的模擬，所以要結(jié)合其他造價(jià)軟件使用，BIM軟件也需要二次開發(fā)其他軟件以更好的應(yīng)用于水利造價(jià)中。BIM軟件發(fā)展空間很大，對水利造價(jià)人員而言，應(yīng)該把握這一機(jī)會，掌握好BIM技術(shù)，才能更好發(fā)展。