BIM技术在决策设计阶段的工程造价管理研究

唐根丽，张 恒

(安徽财经大学 管理科学与工程学院，安徽 蚌埠 233030)

随着我国经济水平的不断提高，大量的资金被投入到了建筑行业，促进了建筑行业的飞速发展。然而，在实际工作中，由于对建设项目的工程造价控制管理不当，导致大量的建设投资失控现象。工程造价的控制贯穿工程建设的全过程。按照建设的进度和建设过程中活动的特点，建设过程可以分成五个阶段去实行，首先对工程进行决策，然后开始设计，紧接着实行招标投标，然后进入施工程序，最后施工完成进行验收。工程造价控制就是对这五个阶段进行管理，工程造价在每一个阶段都有上限且呈层层限制的关系。

建设项目造价管理的初始阶段就是对项目进行决策和设计，这也是对工程造价影响最大的阶段。有关统计分析表明，项目决策阶段对工程造价的影响达75%～95%，同时，设计阶段对工程造价的影响占了35%～75%。工程造价管理的核心应以项目工程的决策阶段和设计阶段为主，在项目决策通过以后，对设计阶段进行造价控制就变得非常重要，虽然设计费支出占全部工程造价的比例不到 1%，但对工程造价的影响却占 75%，因此，抓住设计阶段这个关键过程，对工程造价控制可以取得显著的成效。基于此，本文拟通过分析工程前期的两个重要阶段造价管理的具体内容，研究目前国内的造价管理问题，接着将BIM技术投入使用，根据存在的问题提出相应的工程造价管理的建议。

图1 各阶段的工程造价和造价控制限额

2 决策阶段和设计阶段对工程造价的影响

2.1 决策阶段对工程造价的影响

建设项目要想获得成功，必须有正确的决策作为保障。决策的好坏将会对建设项目后期产生非常大的影响，如果决策正确，那么建设项目后期节约资源和控制造价的可能性最大，效益也最好。

在建设项目的策划阶段，首先进行的是项目的立项，项目的立项成功与否直接关系到整个项目最终能否顺利实施，是否会导致整个建设项目的投资失败。图2显示了建设项目全生命周期内的各个阶段对项目费用投入的的影响程度。从图中可以看出，前期策划阶段是对整个项目的费用投入影响最大的阶段，在前期策划阶段所需要投入的资金量是整个项目建设过程中最少的，但是，前期策划阶段所决定的内容却是对整个项目的投资影响最大的部分，并且随着后期对项目资金投入的增加，后面几个阶段对项目总投资的影响程度却逐渐减小。所以，建设项目的前期策划阶段在项目的全生命周期中具有主导的地位，在此阶段的微小失误都有可能导致项目的失败，从而产生不可挽回的损失。

图2 项目生命周期内各阶段对工程造价的影响

2.2 设计阶段对工程造价的影响

决策阶段之后要进行工程设计。设计阶段是把决策和设想变成现实的阶段，直接决定了建筑产品造价的形成，是建设项目全过程中承上启下的重要阶段。设计阶段的投资控制就是在按要求设计的基础上以及规定的投资估算范围内做出最好的设计或者是最为节约资金的设计。由于设计阶段在造价管理过程中的重要性，一般将设计阶段分为几个阶段来控制建设项目的造价。

方案设计阶段是设计阶段的最初始阶段，即根据前期策划阶段拟定的要求对拟建工程项目周围的环境进行了解，初步解决工程项目与周围环境的关系，对工程项目进行布局，完成场地设计。方案设计阶段的造价为估算价，是最为接近但又不超过投资估算的价格，进行方案设计阶段的造价管理可以说是对投资估算价格的进一步优化。

初步设计阶段是对方案设计进一步深化的过程，在此阶段，整个项目的构思基本形成。需要确定设计的原则、标准以及重大的技术问题等，并同时考虑设计的经济合理性以及技术可行性。整个拟建项目的雏形基本出现，包含建筑、机电以及水电等各方面的因素都被考虑到设计过程中。所以，初步设计确定以后，其产生的设计概算将成为整个工程项目的最高限额。

图3 设计阶段的工程造价管理

技术设计阶段并不是每一个工程项目都具备的，一般会将技术比较复杂且比较重大的工程项目的技术方面提出进一步的讨论。技术设计就是将初步设计进行进一步的深化、修整并且最终定案，所以技术设计阶段的工程造价其实就是将初步设计阶段造价的修正，即为修正概算。

施工图设计是连接设计和施工的最后阶段，该阶段最终确定将项目如何从图纸向实体转化。施工图设计阶段的设计深度要求能满足按图施工的目标，在这个阶段需给出施工过程、用料以及工艺做法等各种具体施工的设计图纸。施工图设计阶段所做的最后的工程造价预算是最为接近最终工程花费的造价，是一个经过反复的论证、比较以及协调后的结果。随着设计进程和深度的不断加深，根据图纸所做的工程造价的控制也在不断的细化、深化。不同阶段的造价管理都是紧密衔接的，是一个由后者补充前者欠缺的内容，而前者却又牢牢的控制后者的造价所形成的一个有机联系的整体。

3 决策阶段和设计阶段存在的主要问题

3.1 决策阶段存在的主要问题

(1)不重视决策阶段的造价控制。长期以来，建筑行业管理者们严重缺乏全过程造价控制的思想，对各阶段的造价控制持偏见，重施工轻决策、轻设计的思想非常严重，导致建设项目的前期投资控制没有得到足够的重视。在进行可行性研究时，对市场的调查不充分、资料收集不全面、投资估算指标的选择不合理、没有建立科学的决策体系等等都容易造成项目决策阶段的工程造价难以控制。

(2)可行性研究不够充分。可行性研究是决策阶段的主要任务。在可行性研究阶段，需要对项目进行全面系统的分析，充分调查市场和资源情况，最终决定该项目是否值得投资。在实际项目决策过程中，很多工程由于时间紧迫忽略了对项目进行深入细致的可行性研究，编制可行性研究报告和投资估算的质量不高。

可行性研究阶段最重要的任务是对项目进行全方位的调查，主要包括市场调查和资源调查两方面。市场调查是对当前市场和潜在市场进行研究分析，收集市场信息、了解市场动态。资源调查需要分析并决定项目采用何种材料，选用的材料不同会对造价产生不同的影响，这在进行造价预估和控制时就需要充分考虑。

在可行性研究阶段，由于建设单位造价人员的素质不高，信息收集不全面，市场、资源调查地不充分就急于开展工作，对项目的客观条件了解不够，导致可行性研究的质量不高。

3.2 设计阶段存在的主要问题

(1)设计阶段技术与经济相分离。在设计阶段，设计人员根据业主的要求进行现场调查、设计，然后造价人员根据设计出来的图纸进行工程计量计价。设计人员设计时往往会因为注重建筑产品的质量或者只顾追求设计方案的新奇而忽略了设计的经济性。因为设计工作的技术性较强，造价人员也无法对设计工作中的不合理提出意见。这种技术与经济相分离的现象导致工程造价难以有效控制。同时目前所采用的 CAD 画图设计使各方面的设计人员在信息沟通上不够及时，在图纸做最后整合时出现各种管线碰撞以及错漏等情况，这些都将影响工程项目的进度以及项目的造价。

(2)对设计阶段的造价控制不够重视。设计阶段的工程造价没有受到重视。设计人员在进行设计时，往往更注重工程的质量而忽略了设计的经济性，这样做虽然可以保证工程的质量，但是并不是最优的设计方案，最优的设计方案是要做到技术与经济性结合，在保证工程质量的前提下进行设计。

4 BIM技术的特征

BIM是英文Building Information Modeling的缩写，作为建筑业使用的新工具，BIM 可以实现从二维平面绘图转向三维立体绘图，从各专业单独完成项目转向各专业协同完成项目，能够将工程项目在不同阶段的信息、资源集成在一个模型中，运用三维模拟技术来构建建设项目的确切情况，为项目在决策、设计及施工阶段提供协调一致的信息模型。

图4 BIM 技术信息共享模型

(1) 协同运作实现信息共享。建设项目通常由多方参与、多专业参与。在工程造价控制工作中，牵涉到各种各样的的信息且组织众多，应当精诚合作，使得工程项目的系统管理达到最优化。BIM 可以将各个不同专业所设计的不同部分以及相关的信息集合在一个模型之上，从项目参与方、建设过程、信息管理三个方面，实现项目的逻辑集成，通过信息平台与各参与方之间进行信息共享,保证沟通的及时性，通过3维模型可以查看专业间与非专业间是否存在冲突，有效降低了工程变更的发生。所以，BIM的协调性在很大程度上提高了信息的沟通，不但使工程的每个阶段有着更为详尽的造价管理，也使建设项目管理的系统化得到更加全面的改善。BIM 技术信息共享模型如图 4 所示。

(2) 建筑模式可视化。项目的施工图纸通常都是二维平面图，建筑物真正的构造无法直观地以空间立体的形式呈现。面对造型多变、日趋复杂的建筑，不但加大了认识上的偏差，同时给工程造价的正常控制带来了影响。BIM的可视化性能，将以往二维施工图纸转化为三维立体实物效果图展现出来，让项目各参与方可全方位、立体动态地观察建筑项目的整个过程，不仅可以全面透视建筑的效果图和各节点的处理，有利于全面准确地呈现建筑设计人员的真实想法，而且还可以模拟建筑项目全寿命周期的各阶段进展状况，为建设项目的决策、设计、施工以及竣工阶段的工程造价管理提供了重要参考。

图5 某教学楼土建模型

5 BIM技术在决策和设计阶段中的应用

5.1 BIM技术在决策阶段中的应用

投资决策直接影响着项目是否能正常实施，同时，投资人会不会参加招标取决于在这个工程中能否获得利润。在前期策划阶段利用BIM 技术协助分析，可以加快前期阶段的决策速度，节约时间，节省成本，提高资金的利用率。决策阶段的主要工作是进行方案的比选及确定投资估算指标。

(1)方案备选：项目决策阶段会存在多个备选投资方案，可以利用 BIM 技术建立各个方案相应的模型，则不同方案的工程量、造价等指标数据均可自动计算出，运用BIM技术比较不同方案的造价，从而选择经济较优的投资方案，确保投资决策的可靠性。

(2)投资预测：BIM 不仅能够将每个指标及数据进行储存、分析，同时还拥有大量的数据中心平台，可有效地对项目所需成本进行较为精准的预测。在对投资进行预测的过程中，从数据平台中选择与之大致相同的历史项目模型以及各个指标等，结合工程的实质作相关调动，BIM系统自动修正造价指标。除此之外，通过使用BIM技术解决工程建设过程中的细节问题，对方案在初始阶段不足的地方进行改进，使投资估算更加准确。

5.2 BIM技术在设计阶段的应用

合理的设计是降低成本的关键，BIM技术可以通过图纸设计并建立数据模型，将相应的造价信息与图纸模型相关联，通过主动调整设计，优化设计，保证投资的有效性。

(1)碰撞检查。土建专业和安装专业在施工图设计时是由不同专业设计人员分别设计的，施工也不是同时进行的，这就造成了土建和安装之间存在着非常多的矛盾，尤其是设备管道与结构之间的碰撞问题。

利用BIM 三维模拟技术，建筑、结构、管道等各专业之间的冲突问题可以在施工之前立体地展现出来并且能够被准确、快速地检查出来。针对出现碰撞的节点返回设计图纸进行修改，通过创建、引用、修改相关信息，完善、优化工程项目，直到碰撞检查结果最优。在设计阶段把调整过程中产生冲突的地方处理好，可以大大减少由此产生的工程变更，对于缩短工期、减少投资、加强质量管理、减少不确定因素等均有较大的促进作用。(2)限额设计。限额设计是按分配的投资限额进行设计，把上一阶段的投资额作为下一设计阶段的投资控制目标，以保证总投资限额不被突破。设计过程中，我们将总投资限额层层分解到各个专业作为每个专业设计的限额，设计人员根据分配的投资限额进行分块设计。这种自上而下的限额设计不仅能通过层层的设计限额来实现对总投资限额的控制，而且要求设计人员在设计的过程中必须把设计与造价相结合，考虑设计的经济性。

传统的工程计量和计价方法，很难做到合理的限额设计。不同专业间的设计任务是分开的，不同专业设计图纸的造价信息不充分，不容易让设计和造价询问工作实现同时进行，再加上设计人员技术水平的差异以及整体造价控制思维的缺乏，使得限额设计工作很难顺利进行。

在限额设计的要求下，BIM 技术在设计阶段可以利用三维动态模型方便进行设计交底，通过获取工程信息以及相应的工程量信息初步确定预估金额，紧接着检验确定设计指标是否合理，同时运用价值分析对建造成本进行控制，实现设计优化，降低工程成本。BIM可以精确地提取所需要的工程量，对工程造价进行实时同步的计算与分析，依据获取的信息来优化设计方案每个细节，使得工程造价更加贴近实际，很好地实现限额设计。