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基于BIM技术的建设工程业主生命周期项目管理研究
时间:2020-11-16 13:15 | 栏目:项目管理 | 浏览:次
硕士论文网第2020-11-16期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇项目管理文章《基于BIM技术的建设工程业主生命周期项目管理研究》，供大家在写论文时进行参考。
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本篇论文是一篇项目管理硕士论文范文，本篇论文阐述了传统项目管理中存在的不足之处，分析了基于 BIM 技术的项目管理的优势，探讨了业主方主导的 BIM 技术在项目管理全生命周期中的应用，BIM 模型对自营型项目的业主必将带来巨大的价值，传统的建筑工程项目管理模式将会随着 BIM 技术的引入而进行革新。BIM 技术与项目管理的结合是发展的必然趋势，也是业主进行项目管理的重要手段。
1 绪论
1.1 研究背景与目的
目前，建筑业已经成为我国的支柱型产业之一，我国建筑业得到前所未有的空前发展，但是随着建筑业在我国的蓬勃发展，建设工程项目体量愈来愈大，建筑业因效率低下、浪费严重等被广泛诟病。项目管理工作难度也越来越大。上世纪 50 年代国外即开始出现工程项目管理学科，而我国在工程项目管理研究方面起步较晚，在工程实践方面亦较为薄弱，虽然我国的工程项目管理多年来取得了一定的成绩，但随着建筑业的蓬勃发展以及长期以来因管理效率低下、成本控制、工期控制、质量问题而倍受诟病，业主作为项目全程参与方面临着前所未有的挑战和机遇。传统的管理手段、方法、技术以及模式所带来的管理效率已不足以满足人们的需求。建筑业史上共有两次革新，第一次是由手绘进入 CAD 时代，从此手绘板被弃之不用，绘图效率得到大大提升，第二次即是 BIM 技术的出现，是二维到三维甚至多维的变革，BIM 技术为建筑业的发展提供了有力的技术支撑，清扫了建筑业发展的部分障碍，未来 BIM 还将带动产业链的发展。BIM 技术作为信息时代的产物，它的出现为建筑业带来了一次全新的革命，使得建筑业进入全新的信息化时代，BIM 技术在建设工程各个阶段均能发挥很大效能，为业主方节约大量投资费用，提高业主方的管理效率，增加利润，为项目管理的发展提供了技术支撑。随后，BIM 技术在国内建筑业日益得到重视。2011 年 5 月我国住房城乡建设部印发了《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》，《纲要》的颁布拉开了 BIM 技术在我国全面推进的序幕。业主方的项目管理是建设工程的全生命周期管理，将 BIM 技术与项目管理相结合，那么 BIM 技术运用的最大收益者无疑是参与项目全过程管理的业主方。近年来，国内 BIM 技术的推广与运用均在持续增长，越来越多的业主已经率先在工程中探索、实践基于 BIM 技术的项目管理模式，处在这样一个 BIM 技术快速发展的时期，作为 BIM技术的最大受益者，对业主基于 BIM 技术的建设工程全生命周期项目管理这一课题进行研究，通过有效、充分的使用 BIM 技术，使得业主方的项目管理达到其预期的效益，是一个十分具有现实意义的研究课题。
1.2 国内外 BIM 技术应用研究现状
1.2 国内外 BIM 技术应用研究现状
查克伊士曼博士是提出 BIM 这一理念的第一人，他认为 BIM 的信息化模型综合了建设工程全生命周期内所有的数据信息、属性信息，对 BIM 技术的应用即建设项目全寿命周期过程的信息控制。这个概念究其本质，起源于制造业的产品数据模型。BIM技术作为管理工具自其理念诞生以来，已被西方发达国家广泛应用，BIM 技术使得在建筑业生产和管理过程中直接应用信息化技术提供了有效的技术支撑和庞大的数据资源，目前已引起了建筑行业的巨大变革，且已有很多成功案例。美国发布的 BIM 指南（1.0 版）在全行业领域范围内研究了 BIM 的运用情况，总结 BIM 主要的使用方面，包括：场地分析，日照分析，现状建模，设计方案论证，围护设计，LEED 评估，规范论证，规划文件编制，投资预算等等。同时，项目各参与方均可以将 BIM 技术运用于项目管理的多个阶段甚至运用在项目的整个寿命周期内。Evans 等对 BIM 技术的实际应用进行了初步探索和研究；Lachmi 对目前主流的BIM 系列软件性能进行了对比评估研究；David 结合 9 项指标分析了 35 个 BIM 技术的工程实例，论证了 BIM 技术在建设工程项目管理中的益处；Kim 等利用 BIM 技术对钢结构项目进行了管理；Golparvar-Fard 等利用 BIM 技术进行 3D 施工模拟；韩国《建筑领域 BIM 应用指南》于 2010 年 1 月发布；日本政府在全国范围内推广 BIM技术的应用；英国政治自 2011 年宣布英国所有政府工程五年内必须使用 BIM 模型，且必须采用 3D-BIM 模型；Bazjanac 运用 BIM 技术进行项目全生命周期管理，实现了建设工程全生命周期内信息共享和协同工作；Yabuki 等研究了基于 BIM 技术的 4D模型施工预算功能；Nour M 等开发了基于 IFC 标准动态建筑信息模型数据库，同时基于此数据库，有学者进一步开发了成本预算原型系统，可以准确地进行成本预算。在我国，BIM 技术的应用处于起步阶段，且全国并没有相应的 BIM 标准及指导实施办法，适合我国国情的 BIM 软件开发亦处于初级阶段。国家住房和城乡建设部颁发的《纲要》中九次提及了 BIM 技术的应用，为 BIM 技术在国内的推广和实施、飞速发展奠定了基础。《纲要》对十二五期间 BIM 技术的发展要求，在政策层面上，为 BIM技术的推广运用定下了指导性目标。李建成提出 BIM 技术的应用的情况和信息共享的数字信息管理方法以及精简整个过程中的无效工作以及不定风险的影响。杨宝明认为伴随着数字核心技术（3D 建模和 3D 计算技术）的不断成熟、实用，以建筑信息模型（BIM 技术）为交互对象的数字技术将逐渐受到更为广泛、深入的应用。陆惠民认为 BIM 技术将在项目管理信息化的道路上长期影响施工组织管理模式。刘晴、王建平提出必须创建适应 BIM 技术的新的工作方式、工作流程，甚至是新的组织结构。
2 工程项目管理及 BIM 技术概论
本章分别阐述了工程项目管理和 BIM 技术的内涵和外延，力求能够对项目管理和BIM 技术有更全面深入的了解，对 BIM 技术在项目管理中的应用更加全面。
2.1 工程项目管理概论
工程项目管理是指运用系统的理论和方法进行管理工作，使各类工程项目在规定的时限内用批准的费用预算实现预期的功能、使质量有所保证，其管理对象既可以是建设项目管理，又可以是设计项目管理和施工项目管理等。也就是说，工程项目管理具有独特性和一次性、全生命周期性、强约束性等特点，每个独立的建设工程项目和每个阶段都是通过对质量、进度、投资等进行控制从而达成管理目标。这些阶段是综合性的，并以投资回报为目标。工程项目管理的控制管理，明确的投资、进度和质量目标决定了必须控制有限的资源。投资、质量等的约束都有一次性的特点。但前者是从规划阶段，与图纸、科学的确定项目工序、进度时间三个方面的任务。其一是制定各项工作的质量要求及质量事故预防措施。对工程项目管理的要求也越来越高。建设工程参建各方的项目管理任务根据不同的项目进行阶段承担不同的任务。一般包括质量、进度、投资、费用、合同、信息以及组织协调等方面的项目管理任务。然而，一个项目的实施结果也有各种各样的因素，影响甚至恶化的环境。因此，在建设项目以加强项目管理的一项重要任务。项目管理根据环境保护工作的法律规定作为合同的重要内容。全生命周期的管理包括从规划设计到运营的整个生命周期，包括决策阶段、实施阶段、运营阶段，就业主方而言，不同的阶段对应不同的管理，其中决策阶段对应于开发管理，即 Development Management（DM），实施阶段对应于业主方项目管理，即 Project Management on Behalf of the Owner（OPM），运营管理对应于物业管理，即 Facility Management（FM）。在传统的项目管理中，上述三个阶段是相互独立的，三个阶段的管理也是相互独立的管理。但是在传统的项目管理中，以上三个阶段又是紧密联系，互为因果的。通常，在决策阶段（DM）中需要先明确定义项目，确定项目目标，在实施阶段（OPM）中根据决策阶段（DM）确定的项目目标进行针对性的目标控制。如果前者不能很好的处理该阶段的任务，就会造成后续阶段实施困难。通过把三个阶段的数据信息集成在一个数据模型中，即形成了项目全生命周期集成化管理，即 Life Cycle Integrated Management（LCIM），其核心思想在于将传统项管模式集成化，从全生命周期的角度进行项目管理，真正实现建设工程全生命周期管理目标。
工程项目管理是指运用系统的理论和方法进行管理工作，使各类工程项目在规定的时限内用批准的费用预算实现预期的功能、使质量有所保证，其管理对象既可以是建设项目管理，又可以是设计项目管理和施工项目管理等。也就是说，工程项目管理具有独特性和一次性、全生命周期性、强约束性等特点，每个独立的建设工程项目和每个阶段都是通过对质量、进度、投资等进行控制从而达成管理目标。这些阶段是综合性的，并以投资回报为目标。工程项目管理的控制管理，明确的投资、进度和质量目标决定了必须控制有限的资源。投资、质量等的约束都有一次性的特点。但前者是从规划阶段，与图纸、科学的确定项目工序、进度时间三个方面的任务。其一是制定各项工作的质量要求及质量事故预防措施。对工程项目管理的要求也越来越高。建设工程参建各方的项目管理任务根据不同的项目进行阶段承担不同的任务。一般包括质量、进度、投资、费用、合同、信息以及组织协调等方面的项目管理任务。然而，一个项目的实施结果也有各种各样的因素，影响甚至恶化的环境。因此，在建设项目以加强项目管理的一项重要任务。项目管理根据环境保护工作的法律规定作为合同的重要内容。全生命周期的管理包括从规划设计到运营的整个生命周期，包括决策阶段、实施阶段、运营阶段，就业主方而言，不同的阶段对应不同的管理，其中决策阶段对应于开发管理，即 Development Management（DM），实施阶段对应于业主方项目管理，即 Project Management on Behalf of the Owner（OPM），运营管理对应于物业管理，即 Facility Management（FM）。在传统的项目管理中，上述三个阶段是相互独立的，三个阶段的管理也是相互独立的管理。但是在传统的项目管理中，以上三个阶段又是紧密联系，互为因果的。通常，在决策阶段（DM）中需要先明确定义项目，确定项目目标，在实施阶段（OPM）中根据决策阶段（DM）确定的项目目标进行针对性的目标控制。如果前者不能很好的处理该阶段的任务，就会造成后续阶段实施困难。通过把三个阶段的数据信息集成在一个数据模型中，即形成了项目全生命周期集成化管理，即 Life Cycle Integrated Management（LCIM），其核心思想在于将传统项管模式集成化，从全生命周期的角度进行项目管理，真正实现建设工程全生命周期管理目标。
2.2 BIM 技术概论
本章阐述了 BIM 的内涵和外延，从项目参与各方的角度对 BIM 技术的概念进行剖析，力求能够对 BIM 技术有更全面的认识。BIM 的概念最早在国外提出，至今 BIM 的定义与解释仍在不断更新，但是无论国内外的学者、专家或者工程技术人员，均未能准确给出 BIM 的全部意义。因为 BIM 技术对于不同高度、不同参建方、不同深度的应用均有所应用。BIM 技术对物理和功能特性的结构元件的性能和相关建设项目的生命周期可以被认为是有效的决策支持。整个生命周期的建设，运营和维护，以实现共享和工程技术人员的共享，使正确理解和有效应对各种建筑信息，为设计团队，包括各方建设的主要经营单位，提供基础的协同工作，提高生产效率，节省投资，缩短建设周期发挥了重要作用。我们从不同的角度才能全面理解 BIM 的含义，即原理、方法论、战略。不同的从业人员对更加关注于 BIM 技术如何在具体项目中发挥作用、如何较好的发挥 BIM 的价值、如何提高 BIM技术的使用效率来创造利益等方面。对于一个大型建设工程而言，BIM 费用的投入仅仅占其总造价的一小部分，但是BIM 技术的应用却能通过质量、安全、进度等方面的精确控制为项目节省工期，从而带来巨大的经济效益。目前国内已有许多业主方意识到 BIM 技术能够带来的效益，并将BIM 技术引进项目管理的实际工作中。BIM 技术实施原理图如下，通过建筑、结构、水暖电、总图 BIM 模型的综合得到一个项目 BIM 的综合模型，该模型可以用来进行 3D 可视化展示，亦可直接输出二维图纸、文档作为施工图纸，BIM 综合模型同时还可以用来进行工程量统计、成本管理、碰撞检查生成碰撞报告以及交付使用后的运营维护工作，在施工过程中，采用引入进度计划的方式，结合 BIM 综合模型，可对项目进行 4D 动态模拟，从而实施精细化管理。基于 BIM 技术的建设工程项目管理除了能够进行传统的质量管理、进度控制、成本预算、安全管理等，还具有可视化、温度分析、环境分析、日照分析、声学计算、能耗模拟、系统协调、规范验证、碰撞检查、有限元、视频模拟、可加工性、设施维护、物业租赁、设备应急、运营评估等功能。BIM 技术具有集成化、职能化、数字化以及模型信息关联性等特点，所有项目参与方通过 BIM 技术可以实现更有效地协作。因此，BIM 技术自诞生以来，立即被西方发达国家广泛应用。
3 基于 BIM 技术的建设工程项目全寿命周期管理
3.1 传统项目管理存在的不足
3.2 基于 BIM 技术的项目管理的优势
3.3 业主主导的BIM全寿命周期运用
3.4 本章小结
4 业主基于 BIM 技术的项目管理内容
4.1 基于BIM技术的项目信息协同管理机制
4.2 基于BIM的建设项目投资控制研究
4.3 基于BIM技术的建设项目进度控制应用分析
4.4 本章小结
5 业主基于 BIM 技术的城市综合体项目管理实例分析
5.1 项目概况
5.2 项目难点介绍
5.3 业主基于 BIM 在项目全寿命周期的应用
5.4 业主基于 BIM 技术的项目管理效果分析
5.5 本章小结
6 业主基于 BIM 技术的大型桥梁项目管理实例分析
6.1 工程概况
6.2 BIM可视化模型的建立
6.3 BIM模型的分析与施工应用
6.4 大型桥梁构件安装 4D 动态精细化模拟4D 动态精细化管理
6.5 基于 BIM 软件的平台开发
6.6 本章小结
7 结论与展望
BIM 我国桥梁工程中的应用还不是特别成熟，尤其是在桥梁施工方面。由于我国BIM 、等基本理论体系尚未形成，关于 BIM 在国内外桥梁施工中应用的参考文献也较少，因此本文属于对 BIM 在桥梁工程施工中应用的探索性研究。通过研究 BIM 技术在桥梁施工管理中的应用，不难发现 BIM 技术对解决诸如此类大型复杂桥梁构件安装工程非常有帮助，BIM 高度可视化的模型、高度整合的数据信息能极大地简化施工管理工作，提高施工效率；通过施工模拟可以校核设计方案，并指导设计及施工，效益显著，值得推广。建筑业是我国经济发展的支柱产业之一，于我国国民经济发展有重要的意义。长久以来，国内的项目全寿命周期内的管理水平相较于发达的日本以及欧美市场落后，经济因而所产生的经济效益低下。此外，随着项目建设规模和难度的不断增加，以及将要面临越来越多来自高端市场的压力，国内项目管理水平的滞后等弊端将越来越被明显暴露，亟待提升国内项目全周期的管理水平和能力。此外，伴随着国家“一带一路”战略的提出，未来，我们国内的承包商会越来越多的“走出去”从事项目的运作，开发，施工等工作，快速打开并扎根站稳国外市场，取得盈利对我们项目管理水平也有较高的要求。因为，“走出去”，我们将面临更加严苛的挑战，首先我们会直接面临来自欧美或日韩企业的直接竞争；此外，国外市场往往采取的规范和标准更加严格。在此种大背景之下，国内相关企业项目管理的能力需要得到提高，以往由于自身管理水平低下所导致的包括质量问题、资源浪费、效率低下、盈利空间被大幅压缩等问题需要得到改正。建筑信息模型（BIM）技术的出现，为建筑业带来了一次全新的革命，基于信息化技术的新的建设工程项目管理模式为业主提供了新的项目管理理念、技术、方法和手段。建立以 BIM 应用为载体的项目管理信息化，可以进一步提升项目的生产效率、提高建筑质量、缩短工期降低建造投资。因此 BIM 的应用在项目管理中有举足轻重的作用。在一个项目的全寿命周期里，业主往往是一个项目的发起者，建设的参与者以及后期项目成果的使用者。在整个项目的全寿命周期内，业主方都有所参与，因此业主方项目管理的能力的提高对整个项目的提升都有着至关重要的意义。因此，本文从业主方的角度研究 BIM 在工程项目管理上的应用。目前，我国的 BIM 技术的运用刚刚处于起步阶段，业主对于如何运用 BIM 提高自身的项目管理能力的思考也刚刚开始，此外在整个行业中，BIM 的应用没有得到普遍的足够重视。本文选取“基于 BIM 技术的业主工程项目管理研究”这一论题进行针对性研究，希望一方面引起业主方以及整个行业的从业者的足够重视，另一方面希望通过对此问题的针对性的研究，一定程度上能够帮助业主掌握应用 BIM 技术，改进项目的管理方法和模式，提高项目的管理水平，进而提高业主的自身竞争力，孕育出优质的项目。本文通过参考大量文献资料，分析了目前 BIM 技术在国内外的研究现状，确立了BIM 研究的迫切性和意义。接着阐述了工程项目管理及 BIM 技术的概念、特点，并通过案例分析定性定量的分析了 BIM 给工程项目管理所带来的优势和便利。结合定性研究展开工作，建立从业主角度出发的基于BIM 技术的项目管理。最后进一步研究阐述了业主基于 BIM 技术的项目管理内容。更具体的本文主要通过四个章节的论述，展开研究了业主如何基于 BIM 技术而进行工程项目管理。主要研究内容如下（1）第一章开始通过研究背景和研究目的的阐述，确定此课题研究的必要性和意义。紧接着综述了业主使用 BIM 技术的国内外研究现状。本文阐述了国际 BIM 和 BIM研究和实践在我国的应用难点的发展趋势，并提出在建设工程项目管理的 BIM 环境下解决的主要问题。最后，本章还阐述了本研究的意义，以及本文的主要内容，并介绍了本文所采取的研究方法和技术路线。（2）第二章对工程项目管理进行了概论，主要包括工程项目管理的概念、特点以及目的的介绍，旨在深入了解工程项目管理的内涵与外延。系统讨论了 BIM 的涵义和不同建设参与方对 BIM 技术的应用情况，从业主的角度分析了 BIM 技术的项目管理全寿命周期运用情况。最后从案例出发，分析 BIM 的引入对工程项目的意义以及 BIM 在工程项目应用中目前所存在的问题。（3）第三章首先对比了基于 BIM 技术的项目管理相对于传统的项目管理所存在的优势，即在整个工程项目的设计、施工、运营及维护阶段都能够有效的实现建立资源优化配置、控制风险、节约资源等优势。最后从业主的角度出发，介绍了业主主导的 BIM全寿命周期运用，主要包括在不同项目阶段 BIM 技术的应用以及 BIM 技术在各个方面包括工期进度、工程算量、碰撞分析等方面的控制优势。（4）第四章主要研究了业主基于 BIM 技术所进行的项目管理内容，首先介绍了基于 BIM 技术的项目协同管理机制并进一步介绍了在不同时期，项目协同管理下 BIM 的价值。结合相关理论，选取业主方项目管理的四大工作方面：项目信息管理、项目组织管理、项目费用管理、项目进度管理，选择业主项目管理过程中主要涉及的工作内容，建立业主基于 BIM 技术的项目管理模型。重点介绍了基于 BIM 建设的项目施工投资控制研究以及基于 BIM 技术的项目进度控制应用。（5）第五章主要基于上海梦中心某地块项目业主应用 BIM 技术在项目全寿命周期中进行项目管理的案例分析，通过该案例可以看出业主应用 BIM 技术可以取得较好的项目管理效果，对于提高管理效率、缩短工期、节约投资取得了较好的效果。但同时也指出了业主应用 BIM 技术的不足。通过以上内容的研究，本论文主要得出的主要结论如下：（1）本绪论章节通过研究背景以及目的的阐述，确定 BIM 对当代工程项目管理所具有的意义，同时通过国内外的现状分析，进一步确立 BIM 技术对于业主方进行项目管理时候的意义，同时也清楚的看到目前国内 BIM 技术的发展与应用所面临的现实问题。通过确定合理的研究内容以及研究路线以保证业主基于 BIM 技术的项目管理能力有一定的提高。（2）工程项目管理贯穿于一个工程项目的全寿命周期，本章首先阐述了工程项目管理的概念、特点和任务，力求全面了解工程项目管理的内涵和外延。同时，本文系统阐述了 BIM 技术的含义及特点，力求作出对 BIM 更全面的认识，在此基础上本文总结了近年来 BIM 技术在我国典型应用案例，体现出 BIM 技术在建设工程项目管理中具有较强的优越性。（3）第三章在总结传统项目管理存在的不足的基础上，论述了基于 BIM 技术的项目管理的优势。业主方的项目管理工作是整个项目管理的核心，主导其他建设参与方工作的开展，在整个项目建设的不同阶段，围绕进度、投资、质量展开管理工作，实现整个工作的协调和统一。业主作为项目实施的龙头，从两个维度归纳了业主的项目管理工作，业主在项目建设的整个寿命周期内使用 BIM 技术，将带来巨大的变革。（4）第四章主要就业主基于 BIM 技术项目管理内容进行了研究，主要包括：项目协同管理机制,基于 BIM 技术的项目投资以及项目建设进度的分析。主要结论有以下四点：（a）在工程项目的实施过程中，涉及到各方的参与，主要包括业主，承包商以及监理方。此外，每一个参与方的内部也按专业分为不同的子部门。各方以及各个部门之间的工作存在着明显的界限，缺乏项目的协同管理，协同管理使项目过程总体达到最优。BIM 使得原先不存在的项目协同管理成为可能，在项目的方案规划、设计、施工以及运营阶段 BIM 都体现了其较为明显的优势。（b）BIM 环境下的项目管理实施路线，主要通过参与方任务和责任进行制定。BIM在工程项目全寿命周期中的工作流程可以划分为包括规划、组织和实施三个阶段。具体的，BIM 在项目中的实施流程如下：制定项目章程——确认 BIM 范围——组织实施团队——编制实施计划——跟踪实施过程——验收实施成果——项目总结。（c）施工投资控制是项目管理的基础和核心。目前建设项目施工投资控制的不足主要体现在轻视事前、事中控制，忽略数据共享和协同工作，缺少精细化管理，投资数据更新不及时，质量投资和工期投资增加等方面。本章首先分析了投资控制现状以及BIM 技术在投资控制方面的优势，构建基于 BIM 技术的投资控制体系用于事中控制，构建基于 BIM 技术的投资决策模型用于事前控制，构建了 5D BIM 模型作为系统的数据库，为投资控制功能各个模块提供基础数据信息。（d）在传统进度控制方法的基础上，采用 BIM 进度控制平台可以在项目实施的全寿命周期中对进度进行全面控制，包括对项目的进度计划进行编制，并实时进行全方位的事中控制以及事后评价。为实现以上基于 BIM 的进度控制，控制要点是需要支持 WBS工序节点的进度计划以形成 BIM 进度管理的数据基础；需要跟踪累计进度进展过程数据以对进度进行预测并提前采取相应措施；需要能够实现动态联动修改以便简化数据重复人工修改。本文虽然取得了一定的成果，但在研究的过程中由于各种原因还存在一些不足，具体如下：（1） 由于 BIM 的建模工作量大，故某些 BIM 模型的建立不是特别精细，且由于缺乏 BIM 建模标准，BIM 模型缺乏统一性；（2） 本文对 BIM 的桥梁施工方面应用的研究仅仅结合了某个工程实例，还有更多 BIM 应用有待深入研究和发掘；例如基于 BIM 的激光定位技术、基于 BIM的无线射频技术、三维激光扫描技术还有待研究；（3） 本文对 BIM 在大型桥梁构件安装控制关键技术的研究只能对类似工程提供一定参考，并不通用于所有的桥梁工程；（4）本文尚未研究基于 BIM 的成本控制，还有待下一步研究。
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