浅谈基于BIM 的港口工程项目精细化造价管理

陈宏伟，杨 琳，沈国华

（1.武汉交通职业学院，武汉 430065；2.武汉电力职业技术学院，武汉 430073）

1 引言

随着我国国际贸易的快速发展，水路交通物流货运量逐年攀升。我国提出的“一带一路”倡议使沿线各国通过合作加强了基础设施建设，推动了经济社会发展。基础设施联通则是“一带一路”建设的优先领域，港口码头作为水路运输的重要枢纽，其建设规模和建设投资也随之不断扩大和提高。目前我国港口已与世界200 多个国家、600多个主要港口建立航线联系，海运互联互通指数保持全球第一。[1]

港口工程自身具有联接水路运输和地面运输的特殊性，具有施工技术难度较为复杂，投资成本相对较高的特征。因此着眼于港口建设工程的造价控制，提高投资资金的有效利用率有助于促进港口工程建设的发展，带动港口城市当地的就业，更好的完善港口周边的配套设施服务品质，助力水路交通运输的协调发展，也为国家一带一路政策的水上丝绸之路建设提供支撑作用。目前工程建设行业在重点项目中逐步在推广使用信息化技术，本文拟从港口工程全过程造价控制研究入手，阐述和探讨使用BIM 信息化手段提升港口工程全过程造价管理的若干方法，以提升港口工程精细化造价管理水平。

2 全寿命周期信息化技术手段

港口工程建设项目大多是政府或国有企事业单位作为投资主体。由于代理人制度的先天不足，加之在港口工程造价管理中过于注重投标报价、工程结算和决算等事前和事后控制而缺乏体系化的事中造价管理，估算编制缺乏详实可靠的数据支撑等原因，屡屡出现竣工决算超预算、预算超概算、概算超估算的“三超”现象。随着精细化造价管理概念的提出，加上近年来BIM 技术的推广应用，这些问题得到了一定程度的改善，给港口工程建设项目全寿命周期成本控制提供了新的思路。

2.1 精细化造价管理概念

工程建设领域造价管理工作提倡的“精细化造价管理”理念，即以“精、准、细、严”为条件，将造价管理衍生细化至项目的各个阶段，强化阶段性的成本造价管理[2]。建设项目工程造价精细化管理活动覆盖建设工程的前期决策及实施的各个阶段，包括施工图设计、招投标、合同实施和竣工验收交付等阶段[3]。根据从项目立项到竣工验收各阶段造价管理参与主体与工程造价的形成框图（图1），在建设工程全过程造价控制过程中，涉及到建设、投资、设计、施工、咨询、监理等多方主体，建设周期长。工程造价的影响因素和不确定因素较多，其中需要重复调用和不断修正更新的项目信息资料，可以采用信息化技术手段达到实时、完整、准确的记录、分析和调用，从而有助于降低项目各方的沟通成本，实现动态控制建设项目工程造价的目的。

图1 工程造价管理的内容及造价的形成

2.2 BIM 技术

目前关于BIM（Building Information Modeling）的定义有很多，一般认为美国国家BIM标准给出的定义更为准确。BIM技术使用标准化的设备可读的信息模型为每个建筑部件和设备建模，该模型包含各种数字化信息：如独立创建和收集的能够在建筑的全生命周期使用的建筑部件及设备信息[4]，包括构件的空间位置信息、材质材料信息、物理力学性能、相关部位的关联性、成品半成品预制构件的供应信息等。

根据BIM技术特征（表1），对接标准的BIM模型可以在最大程度上保证建设项目信息的完整性，建模中对不同的抽象层次上的产品信息进行描述和组织，应用时根据不同的需要提取所需的信息，生成相应的应用模型，且能灵活添加新的信息到模型中，保证信息的可重复调用和建模标准的一致性。BIM技术使工程管理各阶段的数据实现无缝对接，在一定程度上打破了之前由于实施主体多样化造成的各阶段数据不连续，各环节之间协同共享存在障碍，导致得工程信息不对称、管理要求与市场脱节、精细化管理瓶颈、数据维护滞后等弊端，在建设项目精细化管理中的应用值得推广。

表1 BIM 技术特征

2.3 港口工程BIM 模型构建

目前利用Revit、Bentley Power Civil等BIM建模软件已基本能实现港口工程的三维参数化设计，表现成果为三维线框模型，包含点、线、面及基本属性信息。要想形成可供全生命周期信息流转的有效信息则需建立一套包含几何模型转换与对应构件信息相匹配的建模体系（图2），在此基础上建立的BIM 模型可以方便的在应用和项目推进过程中添加材质、施工、管理等附加信息。

图2 港口工程BIM 模型构建体系框图

3 基于BIM 信息技术的港口工程精细化造价控制

3.1 设计阶段造价控制

目前我国港口工程项目的建设要求更加专业，施工范围趋向综合化、大型化发展，作业深度也日趋深水化，岸线利用率越来越高，港口建设面临不得不转入自然条件更加复杂多变的水域范围，所以在项目设计阶段，需要认真细致评估港口工程施工环境、水上作业风险、不确定性影响因素，同时物理自然条件、地貌、地质基础对港口工程造价影响颇大，它决定了港口码头的结构形式和位置，应针对性做出科学合理的港口工程设计。

港口工程设计阶段的主要内容包含初步设计、技术设计及施工图设计三个阶段。此阶段控制工程造价的主要手段有：优选比较设计方案、推广限额设计、强化设计概算和施工图预算的管理、审批等。

BIM 作为数字形式的设计产品，具有可视性及参数化的特征，可采用以港口工程对象为基础的建筑模型，在建筑模型中包含丰富的对象属性数据，能实现三维立体空间的工程设计内容表现。在项目动工前，作为业主的建设单位即可了解港口工程的整体虚拟形态，这样也有助于建设单位向设计单位沟通项目的建设意图，同时也使得招投标阶段造价控制工作重心前移成为可能。将BIM 模型应用于优选比较设计方案，可以更好的多方案比选设计方案，同时将各个设计方案用3D 空间设计的方式，采用建筑漫游的形式可以直观的感受、分析、比较各方案的优劣，通过BIM 模型及时检查并发现冲突和不合理的构件，不同单位和专业设计人员可及时通过网络共享平台协调、沟通、确认，以参数驱动的方式修改项目数字化模型，从而在很大程度上规避后期的设计变更风险。项目动工前，BIM 信息模型能使多方实现信息对称，为估计和预测后期的施工实施状态打下坚实的基础，是实现精细化工程造价管理的重要基石。经过BIM 建模的港口工程项目设计方案确定后，其设计概算更趋于精细化，可以较好地保证项目建设成本受控于投资估算。当然，对施工图预算金额的控制则需要依据施工图纸及有关合同文件、工程规范等深入细化确定，利用标准化数据接口建立的BIM 模型可以较为方便的输出对应的工程量，可以快速确定预算价格。

3.2 招投标阶段造价控制

此阶段是投标单位结合技术和经济实力综合投标的过程。建设单位宜自己或委托相关造价专业机构先编制标底，设置适宜的投标控制价。投标控制价主要取决于清单工程量、材料价格、施工方案等。

针对清单工程量，BIM 信息模型技术有天然的优势。建设单位可直接依据设计单位的BIM 建筑信息模型调出实物工程量信息（建议在此前支持虚拟建造/ 冲突检测等，有效规避设计错误、施工方案选择、工程量错项和漏项）并列出实物工程量清单，作为招标文件的组成部分。建设单位在发售招标文件之时，将BIM 模型（含实物工程量清单）一并提供给投标单位。投标单位更易于在此基础上进行投标报价。建设单位可依设计单位确认的BIM 建筑信息模型导出实物工程量信息，依照导出的实物工程量清单，计算错误与漏项等状况可被有效规避，从而有助于招标工作顺利展开。

BIM 作为数字形式的设计产品，在建筑模型中包含丰富的对象属性数据，每一条实物工程量清单的信息都与相应的BIM 模型的建筑构件、空间位置等一一对应。因此投标单位共享了BIM 建筑信息模型的数据，可以依据该模型迅速确定和核实招标文件内工程量清单的精准性、选择适宜的施工规划大纲。在后续的评标过程中，商务组评标专家不仅可以比较投标总价，还可以更进一步的比较各投标方的分部工程的投标价和差异，做出更加深入的方案比选。技术组专家可结合BIM 建筑信息模型的虚拟建造评估各投标单位的施工方案。从而更有助于招标单位和投标单位关于竞标项目的信息对称，减少项目征询、答疑、解释等工作量，有效控制招投标工作的进度。

3.3 合同实施阶段造价控制

港口工程具有一般水运建设工程的建设周期长、规模大、投资额度高、水中施工作业难度大等特征。其中施工阶段是投入资金最多的阶段，约占投资的70%左右，同时该阶段也是各种状况发生最多的阶段，这是由于两点原因决定的：其一，港口建设区多选址在濒海或江河口处，自然环境较普通房屋建筑周边环境更为复杂多变，需要考虑港口地区土质、海陆交界处因气候而产生的温度应力变化、海水侵袭等诸多因素；其二，港口建设工程包含室内外作业，施工工种繁多，船舶机械复杂，需要兼顾海运河运的需求，进行科学设计和整体规划。

合同实施阶段即施工阶段的BIM 建筑信息模型的造价控制手段主要有：围绕建筑模型提供智能化功能、建筑模型用于建筑设备的管理、维护并更新BIM 模型、数据信息化管理提供工程计量、工程变更、索赔管理、工程月进度款支付等费用管理、支持虚拟建造、冲突检测等信息化技术手段。针对工程变更管理，BIM 建筑信息模型可以按照实际工程进度，考虑已经发生的设计变更、施工变更，调整变更后的实际数据，及时更新BIM建筑信息模型的数据库，并实现项目多方数据共享，省却大量的变更管理的协调、确认、签收、档案整理等工作，从而大幅降低管理成本。针对工程月进度款支付等工作，可选取已经完成的施工面或者某一时间节点的工程量信息编写工程量汇总表，并通过网络平台实现BIM 建筑信息模型的数据共享，可提升月结算支付的工作效率，减轻施工方的现金流压力，从而更好地保证施工进度和质量，各方工程师也可以及时全面的掌握项目的工程进度。

3.4 竣工验收阶段造价控制

工程造价管理进入竣工收尾阶段，其主要工作是确定建设项目的实际造价，即确定项目的结算和决算价格，编写竣工决算文件、按时移交项目，港口项目因含有设备的运营，还需要加入试运行等工作。

在最后的工程竣工验收阶段，就项目的工程质量标准、经济利益等问题，建设单位和施工单位极有可能会集中多种矛盾和冲突，增加了项目工程总造价的不可控性，因此需要从以下两个方面着手。

其一，加强合同的动态管理。合同是甲乙双方约定权利和义务的重要依据，据合同处理纠纷可极大的降低建设方、设计方、施工方、咨询方纠纷发生的概率，因此需要委派专人以专业的态度开展合同文件的管理工作，并建立连续的全生命周期的技术档案，动态分析合同执行情况，采用主动控制的方式对合同的执行情况进行跟踪管理。BIM 建筑信息模型可采用3D 和视角鸟瞰的方式，检查和核算工程量。较之前的2D 图纸不断的进行纸质图纸的变更、盖章，签字这样繁琐的手续节约了时间。并可以从空间、时间、施工方案等角度出发，动态掌握合同的执行情况。而在传统模式下，工程量的核算工作，建设单位和施工承包单位的造价工程师需要依据各自的工程量计算书逐条进行比对、核算，无疑需要占用更多的资源，消耗更长的时间。

其二，注重动态成本控制，竣工结算时基于一致的BIM 建筑模型共享数据。BIM 模型中包含丰富的对象属性数据，针对标准化的BIM 模型所具有的参数化特质，让每个构件在具有几何属性的同时，还具有物理属性，比如“空间关系、工程量数据、地理信息、成本信息、材料详细清单信息、建筑元素信息、项目进度信息、成品半成品供应商信息”等。随着项目建设不断推进，标准化的BIM 模型不断完善，设计变更与现场签证等信息的持续更新、录入，至竣工交付时，其信息量已然补充完整，能准确的展现实际竣工工程的所有信息。再基于此，逐一的进行核对工程量，针对出入偏差较大的部分，可使用" 搜索构件信息" 的工程量的方式，直观进行比对，快速便捷，提升了工程结算的效率与正确率。

4 结束语

BIM 技术是科技进步的产物，同时它又反过来推动着建设行业的科技进步和发展。港口工程设计、施工具有自身的特点和难度，控制港口工程造价，需要结合BIM 建筑信息模型的技术特征，分别从设计阶段、招标阶段、合同实施阶段及竣工验收阶段等全过程进行精细化造价管理，迅速提升企业的管理水平和技术水平，将工程造价控制在合理水平，以实现技术与经济的最优配置组合，提高工程质量和效率，增强港口建设企业在国际上的竞争力。