基于BIM的5D技术在项目管理中的研究

 

  1975 年，被誉为 BIM 之父的佐治亚理工大学教授 Chuck Eastman本人，创建了 BIM 理念，从发展历程来看，BIM 技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段。1975 年BIM 之父 Eastman教 授 在 其 研 究 的 课 题 中 提 出 a  computer-based  description  of-a building，以便于实现在建筑项目中的可视化和量化分析，从而提高工程建设效率。基于 BIM 技术的项目设计过程包括资源利用、实施、交付三个基本维度，得出设计的实施标准、具体方法和其实践内容。在我们国家，首次运用 BIM（建筑信息模型）技术的项目是举世瞩目的 2008 年北京奥运会主会场鸟巢。鸟巢项目中 BIM 技术的运用不是简单地将数字信息进行组合，而是数字信息的应用，其属于可以运用于设计阶段、建造阶段、管理阶段的数字化方法。它在设计阶段运用可视化技术三维立体地展现了鸟巢的外在面貌。同时，如此复杂的建筑形式，也是利用 BIM 技术进行碰撞检查，从设计阶段规避了管道的重叠交叉，从而精确的交错，节省了造价，同时缩短工期。因此，被广泛推广应用，我们国家要求到 2020 年，国家投资建设的项目，95%以上必须运用 BIM 技术。 BIM 信息模型最初是三维化的，即在二维平面化的基础上增加一个维度，使其立体化，三维化，并且可视化。这一改变在项目设计阶段的作用是不容小视的，在设计阶段就可以利用可视化优化设计，回避管道穿主体的设计弊端等，从而节省成本。BIM 技术的四维化，简言之，就是在三维的基础上又增加了一个维度，即 4 维，又称为BIM4D。此时 BIM 技术的运用已经由设计阶段发展到了项目施工阶段，此时增加的时间维度，就是对项目的进度进行管理，使项目工期安排合理化，工期检查动态可视化，项目管理者可以通过动漫演示充分掌握工程进度实施。BIM 技术发展的下一步是在时间维度的基础上，增加成本控制的新维度，即 BIM5D。从项目管理的四大控制来看，四大控制分别指的是项目进度控制、成本控制、质量控制、安全控制。BIM 技术已经发展到了 5D。成本控制阶段，这个阶段从信息模型的组件中产生精确的成本估算，BIM 5D 代表了成本管理人员的工作，工作量更少。BIM 技术从 3D 到 4D 再到 5D，高效的组合，使程序数据和强大的合同金额，可以跟踪项目实际过程中的预测和实际花费，并且每月的成本报告和预算更精确。但是目前还没有 6D 的概念，以后 6D 是否是质量控制维度仍然没有定论，但是 BIM 技术一定会继续发展到 N 维度。 现在我们明白，BIM  5D 模型包含了最基本的 3D 模型，除此之外还包括了 4D 维度，BIM 的第五维度与 3D 和 4D（时间）相关联，对 BIM 5D 技术的使用可以获得更高的估算精度。BIM 5D 提供了提取数据和分析成本、评估方案和动态变化影响的方法。 目前国内 BIM 技术的发展可以找到 5D 信息共享，BIM 技术继4D 添加元素的成本对现有的时间管理及信息共享建设组件图。 但是实现 BIM 技术的前提是：在建设项目全寿命周期的各个阶段，项目参与的五大家，即：建设单位、勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位。通过在 BIM 建模过程反映各参与方的职责。BIM是基于标准化协同作业的共享数字化模型。基于 BIM 技术，建立成本的 5D 关系数据库，以各 WBS 单位工程量人工、机械、材料单价为主要数据进入成本 BIM 中，能够快速实行多维度成本分析，从而达到对项目成本进行动态控制。 

  项目成本控制工作是项目管理工作之一。项目成本控制达到对于能够引起项目成本变化因素的控制。项目企业内部控制，是指企业为了能够推动项目的有效进行和保障资产的安全，发现并且纠正错误，确保成本核算资料的正确、合法、完整从而制定的措施及流程。 目前，项目成本核算困难。一是数据量大。我们在进行项目成本核算时，首先是要将建设项目进行划分，建设项目一般划分为单项工程，即：有独立且完整的设计文件，完工后可以满足正常的生活和使用要求。一个建设项目可以是由一个单项工程构成，也可以是多个单项工程构成，它们是包含关系。继续划分成单位工程，即：将单项工程划分成单位工程，单位工程有独立且完整的设计文件，但是完工后，不能单独满足正常的生活使用要求，例如一个单项工程是一栋教学楼，那么单位工程指的是这栋教学楼的土建部分、安装部分、装饰工程部分。又继续划分，可以将单位工程按照构件位置不同等，划分成为分部工程，例如：土建部分里的土石方工程、桩基础工程、钢筋混凝土工程、楼地面工程、屋面工程等。再继续划分，又可以将分部工程划分成分项工程，这是按施工的工艺及工序的不同等划分得到的。我们的项目在进行成本控制时，是要将每一分钱都细化出来的，所以计算的工程量，实际上就是分项工程的工程量。通过计算分项工程的工程量，再套取价格，汇总后得到项目的造价，相应的组合措施费、规费等，得到项目的总造价。每个单项工程施工阶段都有大量材料、机械、消耗量等费用产生，因此把所有人工费、材料费、机械费和消耗量都计算清楚，数据量巨大。二是涉及部门班组和岗位众多。三是相应分解困难。同种周转材料、人工、机械设备，分解对应到相应专业难度非常高。四是消耗量和资金支付情况复杂。材料供应方面，有的材料进库未付款，有的材料先预付款未进货，有的材料用了未出库，有的材料出了库未用掉的；人工方面，出现先干未付等情况；机械设备周转租赁也有类似情况；专业分包方面，有的项目未签约先干，完工后再谈判确定费用。情况如此复杂，成本项目和数据归集必须要有一个平台支撑，才能做到不重不漏项。BIM 是一个强大的工程信息数据库。建立包含成本数据的 BIM5D 关系数据库，成本数据及时进入 5D 相关数据库，进行成本汇总核算、统计分析及拆分对应立马可得。进行 BIM 建模所完成的数据模型包含的二维图所有位置坐标长度等信息，并包含了二维施工图纸，图纸中不包含的材料等信息，计算机通过识别不同构件及模型的几何信息（时间维度，空间维度等），对各种构件的数量进行统计，并且以各自 WBS 单位工程量为主要数据进行成本核算。 

  一般项目从决策到建成，需要很多个阶段，这些阶段的造价的价格种类总的有 6 种，也可以细化成 9 种。分别是可行性研究阶段估算价格、初步设计概算价格、施工图预算价格、招投标环节合同价、施工阶段结算价和竣工决算价格，这样 6 种价格。也可以细化，例如概算价格可以细化成初步设计概算和修正概算两种。基于 BIM 技术，模型可直接生成所需材料的子目名称、数量和尺寸等信息，并且这些信息将始终与设计保持一致，在设计出现变更时，该变更将直接反映到所有相关的材料明细表中，使得预算工程量动态查询与审计工程师使用的所有构件信息也会随之变化。如某工程采用 BIM 模型所显示的不同构件的子目信息。在动态结算过程中，动态实际工程量得出动态结算的重要参考数据，系统动态计算实际工程量也可以为施工阶段工程款结算及决算提供数据支持，但是，由于 BIM 技术人员的问题，存在设置漏洞，使得 BIM5D 的作用并没有按上述科学化的运用，甚至存在错误，造价的数据可靠性不如传统方式统计的可靠性高，因此，对 BIM5D 的从业人员水平还需要提升，以便发挥大数据时代的优势。 

  作为成本控制的方法主要有两类，一类是分析和预测项目影响要素的变更的成本控制方法，另一类是控制其各种要素变动成本管理目标的方法。其具体措施是：项目的成本变更控制体系；  项目的成本绩效核定度量方法；  项目的赢得值管理方法；  项目成本其附加计划法；  项目成本控制的数据工具。另外，项目不确定性成本控制，通过对其确定性成本分析、以及风险性成本分析和完全不确定性成本分析，使得工程造价可靠。项目不确定性成本的成因有三个方面：  一是项目具体活动本身的不确定性；  二是材料耗量的不确定性； 项目活动价格的不确定性（涨价预备费）。传统计价模式下，工程价款的申请和支付结算工程款程序烦琐，基于 BIM 能够减少预算的工作量，又可快速地完成工程量的拆分和重新汇总得出数据，为工程价款动态结算工作提供技术支持。BIM 技术的应用还将不断扩展，BIM 时将改变项目从设计、施工到运维，全寿命周期的管理方式。 

  随着社会的快速发展，该项技术带给各类项目的有益之处逐渐得到广泛认可，同时其应用范围还将继续快速扩展。建筑行业五大家，将期待更精确的成本、进度计划以及质量的优化控制。大数据可以在各管理部门进行协同和共享，为项目决策者制订工程造价项目群管理等全方位的决策提供依据。从而更好控制项目成本，使项目管理更加便捷，高效，科学，达到提高收益。BIM 技术的运用，将有利促进行业之间的交融发展。 

 

[1]许丽芳，BIM 技术对工程造价管理的作用[J].中国招标，2015. 

[2]张帅，工程施工管理中的成本控制分析[J].建材发展导向，2014.