BIM技術(shù)在鐵路工程計(jì)價(jià)系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳 軍

（中鐵建設(shè)集團(tuán)南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。BIM 技術(shù)通過整合建筑項(xiàng)目的各個(gè)方面，包括設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等環(huán)節(jié)的信息，以三維數(shù)字模型的形式進(jìn)行綜合管理和協(xié)同工作［1-4］。這一技術(shù)的出現(xiàn)不僅為傳統(tǒng)建筑行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革，同時(shí)也為其他行業(yè)的管理和決策提供了新的思路和方法。

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，鐵路作為一種重要的運(yùn)輸方式，扮演著關(guān)鍵的角色。鐵路工程計(jì)價(jià)系統(tǒng)作為鐵路運(yùn)輸中的核心管理系統(tǒng)之一，對(duì)于確保運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)確計(jì)價(jià)和高效運(yùn)營(yíng)具有至關(guān)重要的意義［5-6］。然而，傳統(tǒng)的鐵路工程計(jì)價(jià)系統(tǒng)存在一些問題，例如信息不一致、數(shù)據(jù)冗余和處理效率低下等。這些問題嚴(yán)重影響了計(jì)價(jià)系統(tǒng)的精確性、可視化和自動(dòng)化程度，進(jìn)而阻礙了鐵路運(yùn)輸?shù)挠行Ч芾砗蜎Q策［7］。

本文旨在研究和探討B(tài)IM 技術(shù)在鐵路工程計(jì)價(jià)系統(tǒng)中的應(yīng)用，以新建福廈高鐵廈門北站工程為依托，應(yīng)用基于BIM 技術(shù)的鐵路工程計(jì)價(jià)系統(tǒng)，以提高計(jì)價(jià)系統(tǒng)的精確性、可視化和自動(dòng)化程度。這將為鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域的管理和決策提供更準(zhǔn)確、高效的支持，進(jìn)一步提升鐵路運(yùn)輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力［8］。

1 項(xiàng)目概況

新建廈門北站建筑面積為25 萬(wàn)m2，位于既有車站北側(cè)，建成后，新老車站相加總體規(guī)模將達(dá)到13 臺(tái)27 線，年旅客發(fā)送量達(dá)5 000 萬(wàn)人次。新建車站站房最高點(diǎn)55.5 m，屋檐高27.0 m，屋面采用東西向、南北向雙曲結(jié)構(gòu)，南北向彎弧半徑達(dá)56 m，屋面最高點(diǎn)與最低點(diǎn)相差24 m，是國(guó)內(nèi)首條跨海高鐵全線施工難度最大的車站。

本項(xiàng)目的計(jì)價(jià)難點(diǎn)在于：

⑴項(xiàng)目體量大，工期緊，材料種類多，非常規(guī)構(gòu)件數(shù)量較多，傳統(tǒng)計(jì)價(jià)方法效率低且準(zhǔn)確率不高；

⑵項(xiàng)目參建單位較多，信息傳遞路徑較長(zhǎng)，溝通和協(xié)調(diào)成本較高，項(xiàng)目信息變更管理困難。

2 BIM計(jì)價(jià)系統(tǒng)下企業(yè)自主定額模式探索

為確保BIM 模型和計(jì)價(jià)數(shù)據(jù)的高效整合，建立了一個(gè)BIM 數(shù)據(jù)管理體系，如圖1 所示。這個(gè)體系應(yīng)包括確定數(shù)據(jù)的輸入、導(dǎo)入和導(dǎo)出方式，以保證BIM 模型和計(jì)價(jià)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。在考慮數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和命名規(guī)范時(shí)，應(yīng)涵蓋構(gòu)件、材料、定額分類等信息。

圖1 BIM計(jì)價(jià)系統(tǒng)構(gòu)成模塊Fig.1 Modules of BIM Cost Estimation System

基于實(shí)際項(xiàng)目和企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)自主的定額模板和計(jì)價(jià)規(guī)程是關(guān)鍵。首先，需要建立定額數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括常見構(gòu)件、材料和工程項(xiàng)的定額計(jì)算公式和參數(shù)。其次，制定計(jì)價(jià)規(guī)程，明確計(jì)價(jià)過程、數(shù)據(jù)輸入和輸出要求。

在開發(fā)自主定額模板和計(jì)價(jià)規(guī)程之后，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證和審查。這可以通過實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用和對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)完成，以評(píng)估模式的準(zhǔn)確性和可行性。根據(jù)反饋和驗(yàn)證結(jié)果，可以進(jìn)行迭代和優(yōu)化定額模板和計(jì)價(jià)規(guī)程，確保其符合實(shí)際情況和工程需求。

在構(gòu)建以BIM 為基礎(chǔ)的計(jì)價(jià)系統(tǒng)下的企業(yè)自主定額模式時(shí)，靈活性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性是關(guān)鍵考慮因素。通過深入理解企業(yè)需求和目標(biāo)，合理管理和整合數(shù)據(jù)，制定定額標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，開發(fā)定額模板和計(jì)價(jià)規(guī)程，驗(yàn)證和優(yōu)化模式，企業(yè)可以構(gòu)建出適合自身情況的自主定額模式，提升計(jì)價(jià)效率和準(zhǔn)確性。

3 基于BIM的工程計(jì)價(jià)應(yīng)用

3.1 計(jì)價(jià)模型建立

BIM計(jì)價(jià)模型的建立以Revit為基礎(chǔ)，配合企業(yè)自主定額的數(shù)據(jù)庫(kù)。如表1 所示，建立項(xiàng)目的BIM 模型后，可準(zhǔn)確輸出項(xiàng)目工程量，然后根據(jù)本項(xiàng)目需求和計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定計(jì)價(jià)模型所需的參數(shù)。根據(jù)構(gòu)件的類型、材料、工序等設(shè)定適當(dāng)?shù)挠?jì)價(jià)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目和計(jì)價(jià)需求，建立BIM 計(jì)價(jià)模板，在計(jì)價(jià)模板中按照項(xiàng)目的構(gòu)件分類，設(shè)定合理的計(jì)價(jià)參數(shù)和計(jì)算公式［9］。

表1 應(yīng)用實(shí)例局部工程量輸出Tab.1 Partial Engineering Quantity Output

利用BIM 計(jì)價(jià)模型進(jìn)行計(jì)價(jià)模擬和分析。如表2所示，根據(jù)BIM 模型中的構(gòu)件信息和計(jì)價(jià)參數(shù)，可自動(dòng)生成計(jì)價(jià)結(jié)果?？梢赃M(jìn)行各種計(jì)價(jià)分析，如材料成本、人工成本、工期成本等。根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的計(jì)價(jià)結(jié)果和反饋意見，對(duì)BIM 計(jì)價(jià)模型進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。檢查計(jì)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性，根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和模板優(yōu)化。

表2 應(yīng)用實(shí)例局部構(gòu)件價(jià)格輸出Tab.2 Partial Component Price Output

建立BIM 計(jì)價(jià)模型時(shí)需要綜合考慮多個(gè)因素，包括項(xiàng)目要求、BIM 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備與整合、計(jì)價(jià)參數(shù)的設(shè)定以及模型的驗(yàn)證與調(diào)整。通過合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，充分利用BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)以下好處：提高計(jì)價(jià)效率、降低成本，并支持更準(zhǔn)確和可靠的項(xiàng)目預(yù)算和決策［10］。

3.2 計(jì)價(jià)模型管理

確保BIM 模型和計(jì)價(jià)模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性和一致性是非常重要的。為了實(shí)現(xiàn)BIM 造價(jià)管理模型的生成，可以將按樓層或施工工序輸出的價(jià)格信息匹配到構(gòu)件中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工流程的價(jià)格控制。在這個(gè)過程中，需要借助BIM的施工模擬軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)［11］。

在本案例中，選擇使用Revit 軟件進(jìn)行施工模擬。案例中將工程段劃分為樓層（例如，將模型中的承軌層作為一個(gè)工程段），實(shí)際的模擬情況應(yīng)根據(jù)造價(jià)管理要求的精度來(lái)劃分施工段。在實(shí)際應(yīng)用中，可以簡(jiǎn)化每個(gè)樓層的構(gòu)件。在Revit 軟件中，可以導(dǎo)入包含價(jià)格信息的Excel 表，生成量?jī)r(jià)合一的表格，并隨時(shí)查看某個(gè)構(gòu)建元素的量和價(jià)情況。通過BIM 模擬軟件，可以得到構(gòu)件與價(jià)格相互關(guān)聯(lián)的模型，也即是所謂的BIM計(jì)價(jià)管理模型，本項(xiàng)目的BIM計(jì)價(jià)管理模型如圖2所示。

圖2 BIM計(jì)價(jià)管理模型Fig.2 BIM Cost Management Model

BIM 造價(jià)管理模型的生成的具體過程如下：首先，在Revit 軟件中建立完整的BIM 模型，包含各種構(gòu)件和相關(guān)的幾何、材料等信息。然后，通過導(dǎo)入包含價(jià)格信息的Excel 表格，將價(jià)格數(shù)據(jù)與構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保每個(gè)構(gòu)件都有對(duì)應(yīng)的價(jià)格信息。接下來(lái)，根據(jù)工程段的劃分，可以根據(jù)需要在模型中簡(jiǎn)化構(gòu)件。通過Revit 軟件的功能，可以快速生成量?jī)r(jià)合一的表格，展示構(gòu)件的數(shù)量和對(duì)應(yīng)的價(jià)格信息。

為了有效管理BIM 計(jì)價(jià)模型，需要建立一個(gè)模型文檔和相關(guān)文檔的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)該包括以下方面的內(nèi)容：

⑴分類、歸檔和備份：對(duì)BIM 模型和計(jì)價(jià)模型的文檔進(jìn)行分類和歸檔，確保文件的組織和結(jié)構(gòu)清晰。同時(shí)，進(jìn)行定期的備份，以防止數(shù)據(jù)丟失和意外情況發(fā)生。這樣可以確保文檔的可追溯性和安全性。

⑵文檔版本控制：進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈臋n版本控制，記錄文檔的修改歷史和變更記錄。通過版本控制系統(tǒng)，可以跟蹤每個(gè)文檔的不同版本，并查看文檔的修改細(xì)節(jié)。這有助于維護(hù)文檔的完整性和一致性，并提供審計(jì)和回溯的能力。

⑶及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題：建立反饋機(jī)制，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員主動(dòng)報(bào)告問題，并采取適當(dāng)?shù)募m正措施。定期進(jìn)行模型的檢查和審核，以發(fā)現(xiàn)和解決BIM 計(jì)價(jià)模型中的問題和錯(cuò)誤。同時(shí)，對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行分析和總結(jié)，以避免類似問題的再次發(fā)生。

⑷跟蹤使用情況和變更歷史：跟蹤BIM 計(jì)價(jià)模型的使用情況和變更歷史。記錄模型的修改和更新，包括變更的原因、時(shí)間和責(zé)任人。這樣可以方便追溯和回溯模型的變更歷史，也便于后續(xù)的審計(jì)和分析。

通過以上的管理措施，可以確保BIM 計(jì)價(jià)模型的數(shù)據(jù)質(zhì)量、模型的準(zhǔn)確性和可靠性。有效的管理系統(tǒng)不僅可以提高項(xiàng)目的管理效率，還能提高決策的質(zhì)量。同時(shí)，記錄模型的變更歷史和使用情況有助于提供項(xiàng)目的全面信息，為項(xiàng)目評(píng)估、審計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù)。

3.3 BIM計(jì)價(jià)系統(tǒng)綜合優(yōu)勢(shì)

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)具有許多綜合優(yōu)勢(shì)，對(duì)于鐵路項(xiàng)目的計(jì)價(jià)和成本控制非常有價(jià)值。下文重點(diǎn)闡述BIM計(jì)價(jià)模型的一些綜合優(yōu)勢(shì)：

3.3.1 數(shù)據(jù)一致性和準(zhǔn)確性

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)將設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)階段的各種數(shù)據(jù)整合在一個(gè)統(tǒng)一的模型中。這種綜合性的數(shù)據(jù)管理確保了數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性，避免了傳統(tǒng)計(jì)價(jià)方法中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)沖突和錯(cuò)誤。

3.3.2 可視化和溝通

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)提供了三維可視化的效果，使得成本管理團(tuán)隊(duì)能夠更直觀地理解設(shè)計(jì)和施工方案。這種可視化功能有助于溝通和協(xié)調(diào)各個(gè)利益相關(guān)者之間的理念和期望，提高了合作和決策效率。

3.3.3 實(shí)時(shí)成本控制

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)可以與實(shí)時(shí)成本數(shù)據(jù)集成，使得成本管理團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的成本狀況。通過與實(shí)際成本數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決成本超支或潛在的風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)更精確的成本控制。

3.3.4 變更管理和影響評(píng)估

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)可以追蹤和管理項(xiàng)目的變更歷史，記錄設(shè)計(jì)和施工變更對(duì)成本的影響。這有助于識(shí)別變更導(dǎo)致的成本增加或減少，并評(píng)估變更對(duì)整體項(xiàng)目預(yù)算的影響。通過綜合考慮變更和其影響，可以更好地管理和控制項(xiàng)目的成本。

3.3.5 預(yù)測(cè)和優(yōu)化

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)分析和模擬功能，可以進(jìn)行成本預(yù)測(cè)和優(yōu)化。利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)成本信息，可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性分析，估計(jì)項(xiàng)目未來(lái)的成本趨勢(shì)和可能的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過模擬不同設(shè)計(jì)方案或施工策略的成本，可以優(yōu)化方案以實(shí)現(xiàn)成本效益的最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集成化的計(jì)價(jià)流程，減少了繁瑣的手工操作和數(shù)據(jù)輸入。并結(jié)合預(yù)設(shè)的價(jià)格參數(shù)和定額庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了高度準(zhǔn)確的計(jì)價(jià)結(jié)果。通過在模型中顯示工程量和價(jià)格信息，可以直觀地展示每個(gè)構(gòu)件的成本和費(fèi)用分布。BIM 計(jì)價(jià)系統(tǒng)將計(jì)價(jià)信息與BIM 模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)和集成，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和協(xié)作。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的各個(gè)成員可以同時(shí)訪問和更新計(jì)價(jià)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同工作，減少了信息傳遞的時(shí)間和錯(cuò)誤。通過對(duì)BIM 模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和更新，可以自動(dòng)重新計(jì)算工程量和成本。以BIM為基礎(chǔ)的計(jì)價(jià)系統(tǒng)相比傳統(tǒng)計(jì)價(jià)具有效率提升、準(zhǔn)確性提高、可視化展示、數(shù)據(jù)共享與協(xié)作、變更管理和綜合管理等多個(gè)優(yōu)勢(shì)，有助于提高項(xiàng)目的成本控制和管理效果。