基于BIM的地铁车站水系统价值工程研究

彭军

摘要：建筑业的蓬勃发展，离不开新技术的引入，价值工程和BIM正是其中的代表。价值工程从顾客角度出发，在保证建造过程中实现顾客需要的价值，再借助BIM庞大的数据信息处理能力，为未来建筑业发展提供了重要的研究方向。本文以南昌某地铁车站为例，研究二者协同作用在其水系统中的实时成本控制。

Abstract： The flourish development of the construction industry cannot be separated from the introduction of new technologies. Value engineering and BIM technology are the representatives. Value engineering starts from the customer's point of view， to achieve the value that customer needs in the construction process. Then with the help of BIM's huge data information processing ability， it provides an important research direction for the future construction industry. This paper takes a subway station in Nanchang as an example， studying cooperative function of value engineering and BIM in the real-time cost control of water system.

關键词：BIM;价值工程;地铁车站;水系统

Key words： BIM;value engineering;subway station;water system

中图分类号：U231                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）34-0007-03

0  引言

随着全世界经济的高速发展，人们的社会生活水平也随之提高，进而导致资源消耗也在不断地增长。对于建筑业来说，人们对建筑的功能与外观要求也大大提高，既要求建筑功能齐全，又要建筑满足人们对视觉的要求，所以建筑业中大型复杂的项目应运而生且数量急剧增多，这对项目的建造来说无疑都是一个巨大的挑战。在工程项目实际建造中，复杂的项目往往会出现识图难度大、施工困难、协同困难、项目管理难度大等问题[1]。地铁的出现为人们提供了便利的出行方式，但是其建造的复杂程度是很大的，特别是其内部具有的复杂机电系统。其中变化较多的是水系统部分，其系统类型多且管径相对于其他系统偏小，所以在实际建造过程中是最不可控的系统。

上世纪70年代，1992年，芬兰Lauris Koskela首次提出将精益思想引入到工程建设生产领域，进而将价值工程概念一并引入工程建设领域[2]。2002年，Autodesk公司提出建筑信息模型（BIM）的概念，发展至今，已被公认为继CAD技术之后建筑业的二次科技革命。BIM技术与精益建造的共同点都是作用于建筑物的全生命周期，BIM技术侧重于建筑物加强整个周期的信息交流，精益建造侧重于减少整个周期的资源浪费，因此，在现阶段研究BIM技术与价值工程在地铁水系统中的协同应用对提高地铁水系统建造过程中的相对价值具有重大意义的。

1  理论概述

BIM是英文Building Information Modeling的缩写，中文含义是指建筑信息模型。其最早由乔治亚理工大学的Chuck Eastman教授在1975年提出“Building Description System”概念，直至2002年由主要的CAD软件开发商之一的Autodesk公司改名为BIM。美国国家标准技术研究院（NBIMS）对BIM定义：认为BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，此说法在国内普遍被认可[3]。BIM是一种技术，是利用数字模型进行建设项目设计、施工、运营管理的过程，而不仅仅是我们要生产的那个产品（建筑物）的数字模型，BIM模型只是该过程中的成果之一[4]。

价值工程VE（Value Engineering）是技术与经济相结合的产物，在我国国家标准中的定义为：价值工程是通过相关领域的协作，对所研究对象的功能与成本进行系统分析，不断地创新，旨在提高所研究对象价值的思想和现代管理技术[5]。价值工程中的“价值”则是一种比较而来的相对价值，即研究对象的功能与成本的比值。

对于建筑业中的工程项目来说，项目的总投资都比较大，不仅占用的资源多，而且能源的消耗量也大，所以在建筑业中应用价值工程将是一件具有实际意义的举措[5]。价值工程追求的是价值最大化，基本原则是从顾客角度出发，在保证建造过程中实现顾客需要的价值，且在最短时间内提高建筑物的质量，使顾客价值最大化。价值工程尽管在项目实施和运营的全生命周期都可以开展研究，但研究和实践表明，就价值工程的效益和效果来说，其研究是越早介入越好，由于价值工程的应用范围很广，所以其活动形式也不尽相同，其在建筑业中应用价值工程需要的工作流程如图1。

2 基于BIM技术的价值提升

BIM技术可以向业主展示虚拟现实技术生成的模型，根据客户需求制作符合客户要求的物品，而价值工程也重点强调客户的需求，将工程项目的价值体现在满足客户需求上。因此，BIM技术服务于项目全生命周期的理念与价值工程的指导思想是一致的，信息数量、质量和对信息数据的理解直接影响价值工程的效果，所以在工程项目中应用BIM技术，使价值工程的实现成为了可能。

把项目模型与相应的造价信息关联，可以方便造价人员快速精准计算，还可以利用价值工程理论从项目全寿命周期的角度来控制地铁车站项目的成本，。BIM模型中构件的联动性使信息数据也可以随时变更，并且能自动生产详细的布局，快速生成多方案进行比选。利用BIM技术的可视化、模拟性和优化性的特点挑选出符合业主需求，满足使价值最大化的方案，为价值工程工作流程中的方案评选和决策工作提供可靠的数据支撑。

BIM技术有着强大的大数据信息处理能力，在BIM模型上提取需要的信息数据配合其他分析软件对工程项目的一些功能进行模拟分析，将结果交于各参与方审阅与决策，若是对结果有异议，及时反馈意见并修改模型上的参数，再进行功能模拟分析，这样的一套流程快速紧凑而且可将过程中的信息数据完美保存，在此过程中的成本花费可谓是微乎其微，这样既提高功能，又降低成本，大幅度的提高相对价值，这也正是提高价值途径中最为理想的一种方式，即运用高新技术，进行产品创新。如图2表示价值工程与BIM技术结合可进行的工作。

随着BIM技术的发展，使实现顾客价值最大化有了坚实的技术支持，价值工程直接影响在项目的成本，出于对项目投资方的价值考虑，以最低成本、最优质量在短期内交付项目。在传统层面上是造价人员将图纸进行二次翻模，再用算量计价软件对项目进行成本估算，再由造价人员参与至项目的全生命周期，但是模型的寿命止步于此，并不能参与至项目的全生命周期。但BIM模型不同，它将参与项目全生命周期，造价人员可以BIM模型为基础进行全生命周期的管理，只需添加需要的信息就可获取到需要的成本信息。利用BIM模型的海量信息进行成本估算，并及时对成本进行快速反馈，针对不合理的地方进行调整。BIM技术建立的三维模型具有联动性，在进行方案修改后的成本对比时，可以重复使用模型，这样既节省时间又节约成本。不仅如此，与并行工程中的设计施工一体化模式进行联动，将“虚拟变更”后的方案进行快速成本估算，在设计阶段形成并行工程—价值工程联动。

在工程项目施工阶段，对项目成本的控制也是项目参与者的重点工作。在施工过程中会因种种原因发生设计变更，然此时以传统造价方式来说，首先需要设计人员根据变更意见修改图纸，再交由造价人员对修改地方进行成本变更估算，若严格把控每个过程，那该流程所占用的时间无疑是很长的，对施工单位以及业主实时掌握成本变化具有一定的影响。利用BIM技术对施工过程中的设计变更进行成本估算，模型的联动性可以实时了解项目的变更成本以及变更区域的可视化浏览，有助于业主及时了解项目情况。

3  BIM技术与价值工程协同案例

在施工过程中因设计变更的发生而导致造价人员在项目实施过程中不能动态实时掌握造价成本变化。项目团队利用BIM技术处理在施工阶段产生的变更，使模型中的任何修改都会体现在数据库中，相应的成本数据也会联动变更，不需要从源头再进行重复工作。使造价人员可动态分析施工过程中水系统变更导致的成本变化，即通过价值管理，运用3D模型，可以实现基于模型的成本控制。

成本控制是建设项目过程中的一个重要手段，贯穿建设项目的全生命周期，而通过Revit软件模型建立完成后，再利用其他BIM算量软件计算地铁水系统的工程量。BIM算量软件延续了BIM技术共用一个模型的优势，同时用于工程设计、施工管理、成本控制，避免了在过程中的重复建模，实现了“一模多用”，从而消除了不同软件之间模型数据互导而产生的数据不一致问题，大幅度提高了工作效率以及工程量计算的精度。

对于施工过程中发生的设计变更，在计价时就会会出现三种情况，第一个是需要拆除的部分需要计价，第二个未安装的部分需要统计计价，第三个是发生变更后需新建的部分计价，对于以上三类构件，利用BIM模型中的“阶段化”功能可以快速反映，并作出相应的变更成本报告。

本节案例以江西省南昌市某地铁车站为例，站厅层B端走廊处，由于消防系统先进场，所以在此区域安装完一部分的消防管道之后才发现有一个组合式消火栓因风管的原因导致安装位置需要变更，如图3，且干管也需要从原来的2900的标高调整为4300的标高，在征得业主方和设计方同意的情况下发生变更，将处变更情况反映至模型中，如图4。（其中灰色表示不修改部分，紫色表示需拆除部分，青色表示消除部分，红色表示新建部分）

对于此次变更的调整，在软件中计算工程量时，调整相应的参数设置后对模型进行工程量计算，计算完成后得到的工程量如表1，将此表同样导入计价软件就可得到该变更的成本变化。

将上述得到的Excel表格同样导入计价软件进行计价后统计，得到的设计变更成本变化如表2，这样就可以计算出该设计变更需要增加805.39元的成本。

4  结论

随着时代的发展，BIM技术与价值工程的协同是新世纪可持续发展的的重要手段，解决了传统方式利用价值工程理论实施过程中的信息流不稳定的情况。BIM技术的发展是未来建筑领域发展的趋势，价值工程理论需要和BIM技术相结合才能使二者相辅相成，走向更加高层次的领域。

现有的BIM技术实现所需的功能主要还是依靠很多其他软件商的二次开发软件，而且目前国内的BIM技术水平有限，在进行实际案例研究的时候不同软件之间的数据互导性还有待提高，而且对硬件的要求也比较高，不适合大范围的应用。本文结合的地铁工程项目在实际运用BIM技术与价值工程理论协同时会受较多的现场人为、环境等因素，为达到理想的效果应尽量避免不稳定因素的产生。

参考文献：

[1]徐伶荟.BIM技术在复杂项目施工中的应用研究[D].南昌大學，2015.

[2]韩美贵，王卓甫，金德智.面向精益建造的最后计划者系统研究综述[J].系统工程理论与实践，2012（04）：721-730.

[3]纪博雅，戚振强.国内BIM技术研究现状[J].科技管理研究，2015（06）：184-190.

[4]李刚（Elvis） 何关培.那个叫BIM的东西究竟是什么[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5]苑东亮，王智佳.浅谈BIM在建设价值工程中的应用[J].价值工程，2013（30）：20-22.