BIM在医院建设项目施工成本控制中的应用分析

占 勇,唐汪柱,薛 猛

(1.中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，蚌埠 233010；2.安徽水利股份开发有限公司，蚌埠 233010)

建筑信息时代最显著的特点是高度发达的信息数据和以信息技术为重点的建筑发展模式创新。建筑业生产经营活动的成果增加值曲线表明，建筑业虽增长速度快，但经济波动大、恶性竞争激烈、利润率低、经济效益差等风险突出，特别在产生成本及消耗资源和形成利润及创造产品的施工阶段，必须特别重视施工阶段的成本控制[1]。建筑信息模型(BIM)作为信息时代的产物，在施工的各阶段都可以起到很大的效能，可为施工方节约成本、增加利润及优化资源等，同时为施工成本控制技术的进一步发展创造有利条件。BIM充分利用云端技术集成设计、建造、施工和造价等信息数据，可实现施工场景的快速展示和成本精细化实施，广泛应用在施工模拟、建筑仿真和成本控制等方面，促进了建筑施工的发展。BIM技术能够推动施工企业信息系统的普及应用，加快施工成本控制模式、构建成本技术模型等新技术的应用，推动施工成本控制的信息标准建设[2]，形成一批信息技术应用达到世界一流水平的施工企业。

在医院项目施工阶段研究与应用BIM技术，能够有效降低信息传输的失真与衰减，推进从投标阶段到竣工验收阶段的施工全过程应用。基于IFC标准的BIM是面向对象的参数化设计，可充分运用于建筑施工成本和目标工期的有效控制。BIM应用数字仿真技术的信息完整性、相关性、绝对性、兼容性、可见性、仿真性、改良性和可体验性等特点，可完成对医院项目施工过程的全动态监控，优化医院项目施工工艺，以提高施工效益和价值比。

1 BIM技术在医院项目中应用的重要优势

传统的医院项目成本控制大多是根据预算定额和平面图纸来计量施工成本，施工成本控制模式与应用技术满足不了建筑施工业对成本控制的需求。在施工过程中会出现较多变动及联系单，使得施工成本控制工作量较大，难以精细化，不能及时交互项目各参建方的意愿，难以实现共享信息和资源，进一步扩大项目成本计划和实际成本的偏差，更容易出现“三超”(结超预、预超概、概超估)现象。只有转变施工成本控制理念，才能实现建筑施工的持久成长。医院项目施工成本控制具有较强的特殊性、无案例参考，因此在施工过程中，从施工到保修成本的控制都存在较大的不确定性。

基于BIM工程的医院项目施工成本控制实际上是一个连续方案的进程，可以实现最低价格和最优资源创造最大价值的方针。应用BIM对建设项目的设计、施工等全过程进行管理与优化，构架数字应用平台弱化了多重故障，打破了真实建筑和虚拟建筑之间的模糊界定。在BIM平台中可以实现施工及验收阶段的成本控制事前分析，从而在一定程度上保证施工成本控制技术的完整性。

2 BIM技术在医院项目施工成本控制中的应用措施

医院项目施工成本控制是一个动态体系，其重点是对项目成本、进度、质量、安全、合同和信息等多方面的协调和实施。该工程为医院综合体(门诊部、急诊部、住院部及地下停车场等)项目，建筑面积2万m2，工期紧，任务重。医疗用途多样性，结构异形设计多，机电设备管线综合布置复杂，对建模精度要求高。为了更好地指导施工，施工方BIM小组针对地下室底板采用体量建模的方式，既便于准确提取底板各构件混凝土量，又能精确施工下柱墩基础定位与钢筋分布。地上部分根据施工图纸进行了精致建模，特别是非规则楼梯部分，结合施工经验针对梯梁与踏步衔接处作出合理调整。经模拟施工过程布局建模，BIM小组共查出图纸冲突49处，并实时在图纸预审会上向有关方提出并得到答复，真正实现了“BIM先行”，获得了相关单位的一致认可。

运用BIM建立5D可体验化模型，能够运用技术措施、信息协同及全程管理同项目的施工进度计划表及成本控制计划相关联，直接对医院项目的整体施工进度和成本进行控制。

2.1 技术措施

根据医院项目特点，针对整体项目采取全模型的创建，进行可视化分析，优化施工方案，合理配置资源，详细分解造价，解决施工中存在的重点、难点问题，施工过程中进行可视化交底、精确加工、安全管理等，以达到资源优化及成本控制的目标。

2.1.1 施工模拟

建立BIM模型，参考前期投标施工方案进行仿真施工，解释和优化施工方案，并及时分析重难点方案的可行性，从而查出施工中可能出现的冲突，在施工前预先采用调节办法，取得最好的施工方案，尽最大可能实现“零碰撞、零冲突、零返工”，从而降低施工成本，减少资源浪费、施工质量及安全问题。

2.1.2 图纸审核

中国工程质量事故统计资料表明，工程质量事故第一原因是因为设计图纸问题，施工过程当中具体操作失误的比例相对较小[3]，应用BIM技术的仿真性检查可避免工程中出现设计问题。BIM技术中的深化设计功能对设计图纸进行有效控制，提高二维图到三维可视化动画，降低设计误差。BIM模型碰撞检查可以利用模型自有信息包括三维几何信息及非几何信息，如构件的规格、空间定位、进度节点的信息，通过将设计图纸导入软件后自动完成构件空间关系的检查，以此发现设计中存在各个专业交叉施工的问题，然后导出问题报告，做到事前优化。

2.1.3 方案优化

多项目实施证明：合理优化施工方案能够有效降低施工成本[4]。传统模式必须制定多套方案并进行技术经济比选，工程量大且繁杂，方案的经济性与可行性很难到达完善的均衡。基于BIM应用信息的仿真制作和高效对比，结合工程量统计和实际施工数据的采集，直观地查出存在的问题，借助软件自动完成调节初始参数、进程参数和改善结果。以高大模板支撑体系为例，将施工条件、环境等数据导入软件后，由软件提供初始方案供选择，经确认后再由软件计算其安全性，并给出评估优化建议，根据建议调整初始参数，循环直至各种材料效率最大化及方案最优化。

2.2 信息协同

信息协同是指应用BIM平台能够将项目成本控制信息如合同、清单、预算、成本、市场价格等数据进行集成，利用特定的计算方法进行系统地解释和实施，如BIM系统的网络图、多维模拟和动态跟踪等。附带各种数字信息的BIM模型可与进度节点进行关联，以时间参数为变量进行信息数据的自动归类和汇总运算。

2.2.1 软件协同

在工程清单计量模式的发展下，BIM技术也能实现从定额计价到工程量清单的简单协作，并通过软件协同解决计算过程的文件或模型，极大地提高了工程金额的协同性和精准度[5]。医院项目施工特点具有功能复杂性、作业人员流动性及产品独特性，这使建设信息化平台难度更高[6]。BIM系统对成本控制建立统一的分类体系、编码原则和标识准则，符合不同专业间的数据交互原则。BIM技术的设计规范及计量规则能够与常规清单计价和实物定额价格相匹配关联，确保成本控制工作的连续性及精确性。

2.2.2 工程量细算

BIM模型自有大量的信息数据，包括施工图纸中材料规格、空间尺寸、市场价格等，应用软件可以快速对这些信息进行统计分析，输出生成工程量计算结果并提供性价比参数，可为项目施工过程中的工程量定额、资源优化等提供准确的数据支撑。

2.2.3 材料定额

材料费用是构成项目成本最直接、最主要的费用，运用BIM技术进行材料的精算与余料优化，有效避免施工现场的材料短缺或堆积，快速准确地统计任意时间、任意工序的材料实际用量，最大限度地节约材料费用。以钢筋为例，BIM模型基于智能连接技术可快速生成钢筋搭接施工图与用料统计表，对钢筋断料产生的余料进行针对性回收，实现对钢材等永久性材料的精细化控制。

2.3 全程控制

BIM的应用可贯穿建设项目施工的整个过程，从项目招投标开始至临时设施、施工模拟、节点深化设计、竣工验收终。BIM技术基于三维空间、时间维度及可视化维度的5D模型构建的施工阶段的成本控制体系，与施工阶段的进度、成本、质量、安全、合同等子项紧密结合，实现了项目各参建方成本信息与数据交互。

2.3.1 物料加工优化

根据构件、施工段、流水节拍等各个节点，并结合物料优化与结构云翻样等技术支持，借助5D平台多终端协同，可用于指导材料采购与物料加工优化。以部分工厂化预制、现场拼装组合的装配式结构为例，预制式构件在经云深化设计(如物料优化、考核、3D扫描等)后，将模型和装配图纸交由厂家进行生产，在生产过程中就能充分考虑施工过程中可能出现的问题(如钢材的防火喷涂、施工操作空间预留及机电公差配合等)，提高装配施工效率，节约施工成本。

2.3.2 智慧办公平台

基于BIM工程的智慧办公平台，可将项目实施方针精确地分化到构件级，借助智慧办公平台的技术部署和实施方案，在质检、安检等各个关键流程实现跟踪实施与优化建议，有效保证了施工成本的控制(如智能临设、劳务实名制管理、智能监控、绿色办公等)。

2.3.3 “云”安全工地

通过建立场容场貌、安全防护、文明施工、脚手架支撑、机械设备等BIM云端安全平台，在平台中让各个分包管理人员提前对作业环境中的危险源进行判断，并采取相应的预防措施以规避风险。利用BIM技术可体验化模型，提前对危险发生过程进行仿真，分析危险发生的原因及发生的伤害程度，制定相应的应急措施及救援方案等。管理人员通过智能芯片可直接关联作业行为到云服务器上检索类似的工程数据，进行云指标对比和大数据核对，实时查找危险行为并及时进行纠偏。

3 实际项目应用

在施工过程中，基于BIM模型的信息数据集成平台，医院项目各参建方可实现实时沟通、信息交互，及时掌握工程变更情况并作出决策，降低不可控因素的影响。同时，通过BIM动态化管理系统，实时对比实际完成情况与施工进度计划中产生的费用偏差，及时查找原因并纠正，适时调整施工过程中出现的费用偏差，有效降低施工变更造成的影响，保证施工成本的准确性。

具体的应用措施有：第一，精确工程量计量及市场价格、清单价格生成。将项目投标清单及图纸等数据导入BIM新建项目体系，按照自有的计算过程及关系模型，根据建筑、结构、水暖、机电工程等各专业构建可视化模型，自动生成工程量清单，并可关联合同约定所在地信息价及市场价等直接输出工程价款及进度款结算清单。第二，应用BIM系统数据模型优化施工成本控制。在项目施工过程当中，提前优化成本控制方案，同时对照施工预算及施工图预算的成本偏差，分析偏差原因，实时制定纠偏办法并执行。第三，细化物资供应及发料计划表。BIM软件可根据施工进度计划自动生成物料资源需求计划表、分包单位资源一览表等，完成物料领用复核及分包单位限额领料跟踪，从细节上控制项目成本。第四，工程款申请及支出结算。达到结算进度节点时，利用BIM技术可实时、精确地汇总该阶段的工程量，在系统内完成工程进度款的计量申请与审核审批、分包价款的结算、三算对照和竣工结算等工作。

4 结 论

a.引入BIM工程可以对施工成本计划进行及时高效监测与管控。基于BIM工程的成本控制模式，能实现施工过程当中成本的自动建模、动态跟踪及施工成本计划和实际成本对比，在事件发生的初始期就查出和纠正偏差，提高对施工成本计划的控制能力。

b.应用BIM工程可以实现医院项目施工全过程成本的可视化。经由过程仿真化和协同管控精细化，可以预测各种成本构成元素的发展趋势和生产成本的需求计划，提早发现问题并进行优化，为事先控制创造可能。

c.应用BIM技术提高施工成本控制精细化程度。建立成本分析模型，可以获得资源分配与施工效益的平衡点，嵌入BIM工程的全子集动态监测控制，为施工成本控制决策提供精准的数据支持，进而实现成本最优化和效益最大化。