输变电工程初步设计技术经济评审风险点管理方法研究

康 朋，刘 瑜，朱 辉，彭光金

（1.国网重庆市电力公司，重庆400014；2.重庆市经济技术研究院，重庆401120；3.重庆大学，重庆400030）

输变电工程初步设计技术经济评审风险点管理方法研究

康 朋1，刘 瑜1，朱 辉2，彭光金3

（1.国网重庆市电力公司，重庆400014；2.重庆市经济技术研究院，重庆401120；3.重庆大学，重庆400030）

提出基于BIM的输变电工程LCC造价管理模型，基于BIM技术的输变电工程造价控制的评审风险分析和可施工性风险点分析方法，通过历史输变电工程案例进行验证。结果表明，本课题提出的方法具有较好的实施效果和操作性。

BIM；LCC；技术经济；可施工性

1 研究背景

1.1 国内外研究现状

随着现代通信、计算、网络和控制技术的发展，信息技术运用的领域不断开拓，信息与电网造价管理的结合成为一种发展趋势。

为了提高电网工程造价管理水平，应对进入智能电网时代所带来的巨大挑战，各国电网管理部门建立了一些工程造价信息平台，在电网工程造价管理信息平台建设方面已有较为成熟的体系和方法。

英国的电网工程造价信息平台建设体系分为3个层次：政府层次 （贸工部建筑市场情报局）、专业团体层次（英国皇家测量师学会）和企业层次 （测量师事务所、咨询公司和一些大型的工程承包商）。日本的工程造价信息每半年更新1次，相关经济数据的调查和收集由官方机构 “经济调查会”和 “建设物价调查会”专门负责，并在网络平台上登载。美国的工程造价信息管理平台的建设成本指标、最低工资标准等综合造价信息由政府部门发布；工料价格、建设造价指数、房屋造价指数等方面的造价信息由S－T、ENR等民间工程造价咨询公司发布；竣工项目的造价信息统计由专业工程造价咨询公司负责。加拿大由政府专门机构负责在平台上定期发布相关数据信息，这些数据信息均来源于参与建设的各单位和当时的市场询价［1］。

我国国家电网公司和各省电力公司也非常重视竣工工程造价信息的积累，在电网工程造价分析信息平台建设方面也取得了不错的成绩。如2014年，国网福建电力初步建成一体化信息集成平台。国家电网公司基建部每年都要认真组织开展年度输变电工程造价分析工作，为国网电力公司投资决策提供科学依据。

输变电工程造价分析工作虽然对电网工程的造价管理提供了重要依据。但是，由于工作周期较长和造价资料数据库不够完善，致使造价分析指标难以实时的对电网造价管理进行监控指导，造价分析效率尚有待提高。

BIM技术以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点，在建筑领域已经广泛应用。全寿命周期费用（LCC）是指从产品在有效使用期间所发生的与该产品有关的所有成本，LCC理论与方法在电网领域广泛应用并取得了大量成果。本研究中拟将它们引入输变电工程造价管理，促成多维度（时间、空间、WBS、部门）的协同管理。

1.2 研究必要性

输变电工程项目一般具有投资额较大、影响因素多、协调事项繁杂等特点。因此，管控输变电工程项目造价历来都是重庆公司重点关注的内容之一。初步设计阶段的技术经济评审对优化技术方案和控制整个工程造价起着非常重要的作用。

根据近两年重庆公司输变电工程项目的实施情况来看，设计方案调整、重大施工方案变动、拆迁赔偿超投资等情况还时有发生。究其原因，主要问题在于初设环节对方案的技术经济评审比较理想化，对项目的投资风险、可施工性等可能引发工程建设条件变动的因素未做系统考虑，导致项目实施期间重大变更的产生，进而造成增加工程成本、施工进度受阻、协调难度加大等后续问题。因此，有必要适时开展技术经济分析，及时总结、归纳初步设计阶段输变电工程技术经济评审的主要风险因素，指导后续工程设计方案再优化，有效管控建设风险，进一步提高初设评审的质量与效率。

1.3 研究目的与意义

拟利用输变电工程项目建设过程中积累的大量造价数据和其他相关信息，利用BIM和数据挖掘技术，建立一种快速、高效、科学合理的初步设计技术经济评审闭环管理方法。

拟基于BIM技术、LCC理论和数据处理技术，探索初步设计阶段输变电工程技术经济评审风险点管理方法，创建初步设计技术经济评审风险点数据库，科学跟踪项目设计、实施阶段输变电工程项目与社会经济发展水平的协调程度及潜在的风险因素，为进一步完善输变电工程初步设计评审提供依据和建议。

2 研究内容及技术路线

2.1 研究内容

本课题拟从初步设计阶段技术经济评审的风险点分析入手，主要研究以下两方面内容：基于BIM技术的输变电工程造价关联数据库设计；初步设计阶段的输变电工程技术经济评审风险点分析。

2.2 技术路线

本课题技术路线如图1所示。

图1 课题技术路线

首先，基于BIM技术与LCC理论，根据输变电工程实施情况设计和建立BIM输变电工程造价关联数据库，为后续风险点管理建立数据基础；其次，探索输变电工程初步设计技术经济评审风险点分析方法设计，通过竣工投产工程案例验证分析方法的可行性、合理性。

3 输变电工程造价数据管理

3.1 基于BIM的输变电工程LCC造价数据管理

由于完整的BIM模型信息平台包括3D图形信息、项目WBS构件信息、造价信息等多种类型数据信息，需要开发专门的BIM软件和硬件系统进行管理，本课题不进行展开研究。根据课题研究的主要内容和获得的实际数据，课题应用BIM技术，重点对基于BIM的输变电工程造价关联数据平台进行了深入分析，并且设计了结算概算数据的比较分析模型［6］。

1）关联数据平台设计

BIM数据库的开发基于IFC标准的格式，可以正确、完整地存储IFC文件，并且无信息缺失、错误的输出。进一步在BIM数据库的基础上开发各种BIM应用软件，从而真正实现建筑信息模型的共享与转换，这也是BIM技术实现必不可少的关键技术。

BIM数据库可以对多个项目的多个IFC文件进行存储。鉴于以上分析，本课题中BIM数据库的构建主要包含4张数据表如图2所示。它分别为：文件管理表，保存IFC文件的项目信息；语句管理表，保存IFC文件的语句信息；属性管理表，保存每条语句的属性信息；映射管理表，保存每条语句的映射信息。

图2 数据表的关系

关联数据库的设计为了得到输变电工程概算结算比较数据，本课题对输变电工程项目构件进行了WBS分解如表1所示，并按照国家电网公司造价收集表的格式进行相关数据的输入存储。

表1 输变电工程结构分解（WBS）

通用设计、通用造价数据的设计和存储方法类似，在此不详细列举。

造价数据查询：在工作中需要对输变电工程组件数据进行查询，以获取组件的基本信息。

在输变电工程BIM造价数据库中，组件的项目编号、文件编号、构件类型、属性以及映射关系都已被完整存储。所以，可以通过程序，在BIM数据库中查询所需的信息。

2）工程结算概算的比较分析方法

本方法的设计主要用于输变电工程造价控制的评审风险分析。因此，主要数据来源于2010～2014年重庆公司国家电网公司造价收集表，通过输变电工程BIM造价关联数据库查询实现结算概算数据的比较分析，具体流程如图3所示。

图3 输变电工程结算概算比较分析方法

输变电工程结算概算数据的比较分析只是基于BIM技术的输变电工程LCC造价管理的一个小模块，基本步骤大致是：

①收集输变电工程的技术经济参数（主要包括工程竣工结算、设计概算以及主要技术参数）；

②应用本节前面建立的输变电工程BIM造价关联数据库以及数据查询功能，比较工程竣工结算与设计概算的金额差距（即节余率），节余率理论上应该介于0～10%；

③如果节余率超过10%，需要进一步分析输变电工程造价项目分解组件的前后对比情况，找出原因，并进行节余率过大的合理性分析。

3.2 小结

结合传统的输变电LCC造价管理理论，设计了基于BIM的输变电工程造价关联数据库和结算概算数据的比较分析方法，为设计的初设技术经济评审风险点分析提供技术支持。

4 输变电工程初设技术经济评审风险点分析

4.1 输变电工程造价控制的评审风险分析

4.1.1 传统输变电工程造价风险管理存在的问题

传统的输变电造价管理具有较强的阶段性，在项目的规划、设计、施工等不同阶段的造价管理孤立化，造价风险管理职责不明确。因此，基于传统模式下的输变电工程造价风险管理难以满足当今输变电工程项目管理的要求。传统输变电工程造价风险管理存在以下弊端：

1）风险管理工作效率低；

2）分割式的造价风险管理；

3）阶段性的造价风险管理。

4.1.2 基于BIM技术LCC造价风险管理的优点

BIM技术涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各种建筑组件的性质及数量（例如供应商的详细信息）。建筑信息模型可以用来展示整个建筑生命周期，包括了兴建过程及营运过程，提取建筑内材料的信息十分方便，建筑内各个部分、各个系统都可以呈现出来［5］。

相对于传统输变电造价风险管理方法，基于BIM的LCC造价风险管理应用BIM技术，结合输变电工程LCC理论，能够在项目初设阶段全面评估项目实施、运行和维护阶段的造价风险。它具有以下几个优点：

1）BIM数据库信息时效性强；

2）造价控制一体化，提供项目决策依据；

3）更加合理安排项目资源；

4）工程量计算更加准确，快捷实现多算对比；

5）科学控制设计变更。

通过以上分析结果，不难看出，BIM技术完全适用于建设项目全寿命周期造价管理过程，并可发挥它的独特价值和优势。

4.1.3 概算投资及技术方案评审风险分析

上述构建的BIM造价关联数据库（3D图纸＋WBS结构分类＋造价信息），可以对历史输变电工程的设计图纸、技术参数数据、造价数据进行系统化管理。

首先，设计基于BIM技术的概算投资及技术方案评审方法，找出概算投资可能存在的问题。其流程如图4所示；

图4 基于BIM的概算投资及技术方案评审

其次，根据输变电工程的竣工结算数据和BIM造价关联数据库进行比较分析，分析初步设计技术经济，尤其是造价评审可能存在的风险点。其实施流程如图5所示。

图5 基于BIM和结算数据的初设造价评审风险点分析

4.2 输变电工程可施工性的评审风险分析

4.2.1 可施工性概述

可施工性的含义：可施工性是指在工程的规划、设计、采购、现场施工中最优地利用施工知识和经验以达到项目的整体目标。可施工性是一个系统，其目的是在施工过程中获得施工技能的最佳组合，协调各种项目实施过程中出现的问题及环境的制约因素，以使项目目标和建筑功能达到最优。可施工性延伸到实用阶段，要求项目的设计使整个生命周期内获得最大收益而最小限度消耗资源［7］。可施工性广泛地涉及到项目实施的各个阶段，进行可施工性研究，是全生命周期成本思想的体现。要考虑项目在它的寿命周期终了时，将其对资源的要求减少到最小，即可施工性是评估项目的设计以使在整个项目的寿命周期内，既与标准和限制条件相协调，又能够获得最大的收益而最小限度地消耗资源。

可施工性的分类：常常将建设项目的可施工性问题分为两类：第一类设计的可施工性问题和第二类设计的可施工性问题。

可施工性研究的实施：可施工性研究尽早实施；可施工性延伸至整个项目周期；项目多方有组织地参与。

可施工性研究的实施步骤：设计阶段开展可施工性研究的基本工作程序可分为7步，如图6所示［8］。

图6 设计阶段可施工性研究流程图

4.2.2 输变电工程的可施工性风险点分析

对输变电工程而言，设计的影响是全方位的。在设计阶段，虽然资源投入相对较少，但其工作的难度最大、智力要求最高，不仅对项目的投资、质量、进度有着直接的影响，而且对项目的运营管理效率、对项目全寿命周期效益都有着巨大的影响。

1）传统模式下的输变电工程可施工性现状

由于设计人员与施工人员分属于两个单位，使其相互交流受到障碍，信息流动不畅通。设计单位的设计方案不能考虑施工阶段可能遇到的种种需要和限制，施工承包商又无力影响设计单位的设计，这无疑制约了双方对于可施工性研究的积极性，导致设计的可施工性差。其造成的严重后果是：轻则施工中可以采用的先进方法无法及早反馈给设计人员，重则设计人员提出的设计方案难以施工甚至无法施工，不得不进行设计变更，延长整体建设工期。

2）输变电工程可施工性分析对策

在国内建筑工程行业，在提高可施工性研究采取的主要措施主要包括以下3种：

①推动设计、施工的一体化，提高项目的可施工性；

②促进设计、施工相互延伸，提高项目的可施工性；

③积极推行设计单位选择的制度改革。

3）基于BIM的输变电工程可施工性的评审风险点分析

在输变电工程初设评审时，应用BIM技术，结合3D设计软件和BIM关联数据库，评审输变电工程的“虚拟施工”过程，找出可能影响工程项目施工的潜在因素，如建设场地征用、施工组织方案、环境等。

本课题结合输变电工程通用设计和历史工程相关资料，提出了基于BIM的可施工性评审风险点分析方法，实施的主要步骤包括：

①收集拟评审输变电工程的主要设计参数，并根据相关参数查找BIM关联数据库的类似历史工程项目；

②评审项目采用通用设计的情况；

③对于没有采用通用设计的项目，从BIM关联数据库和可施工性风险点管理数据库，查找类似历史工程以及以前发生过的可施工性问题，然后分析拟评审项目的可施工性问题可能性；

④如果拟评审项目存在可施工性问题，则把该工程的主要设计参数、工程所在地区、设计单位以及可施工性问题等信息添加到BIM可施工性风险点管理数据库，为以后的输变电工程可施工性评审提供参考依据。

4）可施工性风险点分析案例

选取XXX110 kV输变电工程作为可施工性风险点分析案例。

①工程概况

该输变电工程包含XXX110 kV变电站新建工程及110 kV双回线路等分项工程。该工程建管单位为XXX供电局，设计单位为XXX电力设计院，施工单位为XXX电网建设公司，监理单位为XXX监理公司。

②可施工性问题

该工程初设批复后，项目所在地县政府致函XXX电力公司，由于新建的110 kV线路工程的线路径方案与该县规划建设的XXX工业园区和正在建设的XXX高速路建设方案均存在一定冲突，商请XXX电力公司对110 kV线路工程的73～86＃段路径方案进行调整，以避免高压线路穿越XXX高速公路的XXX道口及工业园区。该段线路路径的调整增加费用约154万元。

110 kV线路工程项目施工时，某军用机场人员到现场阻止，并提出“该段线路对机场测量雷达站直线距离为370 m左右，不满足军用机场《K／NGF－911A（B）中波导航机技术保障指导手册》规定（110 kV输电线路至测量雷达站直线距离应大于700 m），线路必须改道”。经多方协商，对110kV线路工程的3～22＃段路径进行调整，增加费用约173万。

③可施工性风险点记录

从上述可施工性分析，根据设计的BIM可施工性风险记录表，得到本工程的可施工性风险记录详细表。如表2所示。

5 结论与展望

5.1 结论

通过应用BIM技术和LCC理论，对目前输变电工程项目闭环管理，尤其是初步设计阶段的技术经济评审风险点分析方法进行了深入研究。

首先，根据BIM系统软件设计原理和国网输变电工程收集数据表的数据格式，设计了基于BIM的输变电工程造价关联数据库，提出了基于BIM的输变电工程LCC造价管理模型。

其次，分析目前输变电工程初步设计阶段造价管理和可施工性存在的问题，提出了基于BIM技术的输变电工程造价控制的评审风险分析和可施工性风险点分析方法。并通过历史输变电工程案例进行验证，结果表明，本课题提出的方法具有较好的实施性和操作性。

表2 可施工性风险点记录

5.2 展望

本课题在BIM技术应用中非常重要的可视化特点方面，没有进行具体深入的分析和研究，也没有开发专门的用于输变电工程管理的BIM应用软件和硬件系统，在以后的工作中，有必要做进一步的研究和探索。

［1］ 陈洪彦等.输变电工程造价分析信息平台建设研究［J］.工业技术经济，2016，270（4）：102－103.

［2］ 赵军毅等.变电工程LCC设计评价及其系统开发［J］.电力系统及其自动化学报，2014，26（2）：44－49.

［3］ 林东海.22 0kV变压器全寿命周期成本建模方法研究［D］.华侨大学硕士学位论文，2013.

［4］ 刘同明等.基于SPSS的电力工程造价BIM技术应用影响因素分析［J］.项目管理技术，2015，13（1）：122－126.

［5］ 谢尚佑.基于BIM技术全寿命周期造价管理研究及应用［D］.长安大学硕士学位论文，2013.

［6］ 刘畅.基于 BIM的建设工程全过程造价管理研究［D］.重庆：重庆大学硕士学位论文，2014.

［7］ 郭琦，徐仲平.EPC项目设计阶段可施工性分析应用初探［J］.水电能源科 学，2011，29（1）：101－103.

［8］ 郑龙飞.建设项目的可施工性研究［D］.长安大学硕士学位论文，2013.

A Study on the Risk Point Management of the Technology and Economics Review of the Preliminary Design of Transmission and Transformation Projects

KANG Peng1，LIU Yu1，ZHU Hui2，PENG Guangjin3
（1.State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 400014，P.R.China；2.Economics and Technology Research Instituteof State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401120，P.R.China；3.Chongqing University，Chongqing 400030，P.R.China）

This paper introduces the BIM-based LCCcost management model for transmission and transformation projects as well as BIM-based methods of the review risk analysis and the analysis of the risk points of constructability for the cost control.Previous transmission and transformation projects have verified the implementing effect and the maneuverability of the methods presented in this research project.

BIM；LCC；technology and economics；constructability

TM721

A

1008-8032（2017）04-0050-06

2016－10－19

康 朋（1973－），高级工程师，研究方向为技术经济管理。