基于BIM+云技术的市政工程施工全过程成本控制研究*

摘要：施工企业传统的成本控制方式数字化程度低、管理集成度差，以BIM技术为基础，搭建高效的数字化成本控制体系是行业发展的必然趋势。以Rhino+Grasshopper+云平台搭建整体成本管控模型，解决成本相关信息的收集和BIM可视化、信息集成云计算、成本管控自动分析及计算输出等问题，实现完整可行的施工阶段成本控制体系。以宁波市轨道交通7号线土建工程TJ7018标段项目为例进行验证，取得较好的效果，可为市政工程BIM成本控制应用提供借鉴。

关键词：成本控制；BIM；云技术；数字化；市政工程

0引言

我国经济发展进入新常态和“数字+”时代[1]，作为国民经济的支柱产业，建筑业迎来全新的挑战。建筑业市场竞争日益激烈，对成本精细化管控提出了更高要求。建筑业传统成本控制方式存在信息协同有限、成本数据动态更新困难，以及成本、进度、资源管理关联弱等问题，导致数字化程度低、效费比低[2]，已不能适应企业高质量发展要求。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[3]技术可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全生命周期终结，各种信息始终整合于一个模型信息数据库中，各关联主体可基于BIM技术进行协同工作，可有效提高工作效率、节省资源、降低成本，实现可持续发展。因此，BIM技术成为工程生产管理的重要工具，应用于建设工程项目的各个方面[4]。国内BIM技术应用具有代表性的项目有国家体育场“鸟巢”等。

BIM技术作为集可视化、信息化、协同化为一体的新技术，为解决施工成本控制中管理协同难、信息断层、效率低下等问题提供了新思路[5]。通过增加时间和成本两个维度，BIM技术能将工程进度、成本、资源和管理等信息综合起来，有助于成本监督、物资控制和施工进度管理，增强企业竞争力。

本文以BIM技术为基础，结合云平台的完备信息库资源，整合基础成本信息运算，探索出一套适合市政工程施工企业成本管控的有效解决方案，并通过对宁波市轨道交通7号线土建工程TJ7018标段项目工程实测，验证了其对市政工程项目施工全过程成本数字化动态控制具有可行性，实现了成本三算动态自动对比和人料机法精细化管控，摸索出BIM+云技术成本管控的具体应用流程。

1基于BIM+云技术的成本数字化解决方案

市政工程施工全过程成本管控的难点主要有4点：一是信息采集智能化程度低、现场人员素质参差不齐，导致信息输入不能与进度动态匹配；二是成本管理缺乏人料机全过程动态核算与控制，只强调事前和事后节点控制，从而累积风险；三是企业数据标准化尚未建立，应对不同产品通用性较差；四是协同管理部门分散，人料机合同主体众多，项目数据集约、智能化程度低[6]。

针对上述难点，通过对施工项目和行业数字化企业的深度调研，结合企业自身云平台，构建出一套基于BIM+云技术的施工全过程成本控制解决方案，以实现线上和线下深度融合运用。BIM+云技术成本控制解决方案如图1所示。该方案的核心思路是：首先，搭建BIM（对不同的产品类型，如道路、桥梁等，分别建立标准化族与挂接明细），对于无法用实体表达的技术措施清单用非BIM虚拟节点表达，便于现场施工人员快捷输入进度计划、人料机合同、预算清单及目标成本等信843a3cbb19088917cf349c4aa419d59ca6936d89935ffe48eedb4325d2059a58息于同一个BIM，实现数据集成，减少现场人员素质参差不齐对原始数据采集的影响；其次，通过云平台，将输入的信息进行动态、自动关联，根据实时进度信息智能生成产值、成本、合约支付信息，并进行对比核算；最后，根据云平台核算数据，结合OA审核流程，对人料机供应商全过程动态审核控制，对项目整体“三算对比”把控风险，并通过OA联审，实现管理部门协同管理。

为实现数字化、轻显化和可推广性，本文搭建的解决方案采用了多个成熟软件系统云集成[7]，以降低企业运营成本，BIM+云技术成本控制解决方案所用数字工具见表1。

2案例分析

宁波市轨道交通7号线土建工程TJ7018标段项目由腾达建设集团股份有限公司（以下简称“腾达集团”）承建，该项目的施工内容包括3个盾构隧道区间，分别为东钱湖北站—诚信路站、诚信路站—富强东路站、富强东路站—百丈东路站，并分别包括3座、1座、2座联络通道，除富强东路站—百丈东路站区间1#联络通道采用盾构法外，其余均采用顶管法。区间隧道均为地下双线单圆盾构隧道，结构采用预制钢筋混凝土管片衬砌，衬砌环全环由封顶块、两块邻接块、三块标准块构成。

项目沿线建构筑物众多，地下管线复杂，共设有三个施工工区，现场隧道管片数量多，且成本管理难度大。为有效控制成本，腾达集团将该项目作为BIM+云技术成本控制方案应用试点项目。本文根据该项目实际情况，从BIM模型建立、数据信息处理、数据分析控制等方面进行深入剖析，总结较为完整的施工成本控制方案，为后续市政工程项目BIM+云技术成本控制的应用提供借鉴。

为实现线上线下融合，该项目在施工策划时对成本管控流程和岗位职能进行交底，明确项目技术岗、成本合约岗、财务岗、项目经理岗和公司平台BIM技术岗、云平台开发岗等的职责分工和贯标操作手册。

21成本控制过程分析

211BIM及信息采集模块

（1）BIM需求。依据施工图样建立BIM。首先，模型精度要符合要求；其次，模型划分要贴合实际施工情况，避免模型返工；最后，上传云平台的模型需实现轻量化。

（2）模型划分。该项目的模型精度为LOD300，且数量较多。以隧道管片模型为例，一个管环模型由6块管片组成，项目共有5万多片管片模型，这为现场施工进度录入带来巨大工作量。与项目技术负责人和造价工程师详细沟通后，在保证模型精度的情况下，以环为单位对模型重新划分，形成分部分项表。信息由各方确认无误后开始建模，最终管环模型仅为8000多环，大大减轻了现场施工进度录入的工作量，优化后的管环模型如图2所示。

（3）模型轻量化。经软件测试，最终选择Rhino完成工程主体结构建模[8]，其中，对规则性模型使用Grasshopper插件辅助完成[9]，极大地提升了工作效率，并根据现场需求，提取所需的工程量信息；将模型布线优化后，导出FBX格式文件上传至云平台，项目文件大小仅为33M，实现了模型轻量化，管环的BIM参数化建模如图3所示。

（4）模型交底。模型完成进行现场交底时，为方便现场工作人员充分理解模型的划分和命名规则，开发了Rhino物件图层名称显示功能，保证三维视图中模型名称明晰，BIM 3D模型交底如图4所示。

（5）数据信息整理。根据不同部门的工作职责，对线上数据处理制定对应的云平台操作手册，并开展线下交底会议，使各部门工作顺利进行。保证云平台中的清单、目标定额、合同、物资、模型等信息互通联系，为后续各类成本报表分析及审核提供真实可靠的依据。

212云平台信息处理模块

（1）BIM模型关联预算清单。对项目各项清单内容进行整理，划分BIM产值与非BIM产值，数据处理后，导入数字化云平台。需要注意的是，一个模型对应多项清单，对应的各项清单即归为BIM产值，其余清单则为非BIM产值。清单与模型整理后，形成电子文件，交由造价工程师审核，确认无误后，在云平台中与模型挂接。

（2）清单关联定额。各项清单包含项目目标成本定额，在云平台中进行数据关联，为保证数据关联的准确性，此项工作由造价工程师完成。

（3）定额关联合同信息。云平台对施工现场所签订的各类合同（人料机合同）设置合同登记明细功能，录入合同各项基本信息并上传合同扫描件。在合同登记明细中，采购内容明细对应的清单和定额与输入云平台的清单和目标定额科目保持一致。

（4）人料机成本信息处理。云平台中登记了项目下所有物资资料当月收料和发料情况，且收发料登记明细与合同登记内定额明细一致，保证数据统一，便于信息传递关联。同时，录入劳务及专业分包、机械的各项信息，与清单或定额关联。

（5）财务信息处理。云平台中登记了项目下所有人料机供应合同财务支付数据，与合同金额进行关联比对。

（6）进度、成本、财务信息动态更新。现场管理人员每日在云平台中选择BIM录入实际完成进度，云平台实时统计，形成各项清单的预算产值报表和目标成本产值报表，与实际成本实现三算动态对比。

213数据分析及流程审批模块

项目数据动态分析采用的管理工具是改进挣得值法，确定比对参数和评价指标[10]，挣得值法参数及计算方法见表2。在云平台中分别审核单价、工作量和总额指标来进行精细化管理。

计划利润（SP）

实际利润（AP）

成本偏差（CV）

成本偏差系数（DPI）

（1） 项目成本整体动态核算。根据云平台动态计算项目的验工计价产值、进度产值和成本归集、结算、支付数据，对项目整体成本营收实现动态核算。

（2）项目人料机成本动态核算。在云平台中，项目发起结算申请后，对当期结算中各项定额的实际消耗量和BIM实际完成进度的理论消耗量进行审核，分别对比当月量、价，以及累计、合约总量和总价，通过成本允许范围（一般DPI系数为01以内）后，方能进入结算。

（3）财务OA流程风控。在结算数据审核通过后，结合进度、质安及合约、财务情况，通过OA流程[11]进行财务环节审核支付，各管理部门集约审核，提高效率。对于财务支付超过阈值的（合同约定支付上限及成本超支、资金缺口等），云平台自动报警，终止流程。

（4）项目成本数据集成驾驶舱。BIM、数据、表格规则、权限流程等信息互通后，项目只需在云平台中按时录入现场进度、合同、人料机信息，即能在电子沙盘[12]中通过BIM开展各期实时动态控制，实现成本管控可视化。管理驾驶舱架构如图5所示。

214成本动态过程管控效果

BIM+云技术融入了进度和成本维度，实现了实时动态信息自动分析。根据2023年10月的进度计划，对该月盾构施工劳务合同的改进挣得值法进行参数分析，证明效果较好。当月计划完成1200m工程量，实际完成1150m，预算单价为2000元/m，实际合同单价1850元/m，成本偏差系数在允许范围

3结语

通过研发基于BIM+云技术的市政工程施工全过程成本控制解决方案，且通过对宁波市轨道交通7号线土建工程TJ7018项目的工程实测，得出如下结论：

（1）BIM成本控制以模型为载体，以数据信息为核心，通过BIM，实现各层面的信息互通及现场信息透明化、规范化；Rhino+Grasshopper+云平台工作体系建模效率高，模型轻量化效果明显。

（2）基于云平台计算，可实现成本数据动态、智能计算，大幅提升各部门沟通效率，降低管理成本。

（3）对宁波市轨道交通7号线土建工程TJ7018项目的工程实测，验证了成本管控解决方案的可行性，对数据的动态分析达到了成本管理的要求。

（4）本文的成本控制方法对于施工现场的主体BIM结构效果卓著，但是对非BIM成本控制仍待优化，因此，实现线上BIM与非BIM成本控制的结合是下一步的研究方向。

参考文献

[1]张洋．建筑施工企业工程项目成本管理的问题与对策[J]．山西财经大学学报，2018，40（S2）：2829．

[2]蔺文虎．建筑企业项目成本控制中的问题及防范对策[J]．山西财经大学学报，2019，41（S2）：6970，73．

[3]张建平，李丁，林佳瑞，等．BIM在工程施工中的应用[J]．施工技术，2012，41（16）：1017．

[4]张毅．土木工程中的绿色施工和可持续发展探究[J]．科技资讯，2023，21（12）：113116

[5]李骏．基于BIM技术的建设项目成本控制应用研究[D]．重庆：重庆大学，2019．

[6]伏玉，李伟民．基于BIM5D技术的施工项目成本动态控制研究[J]．建筑经济， 2023， 44（3）：6271．

[7]王领．BIM技术在工程项目施工成本控制的应用[J]．建筑经济，2020，41（12）：6973．

[8]张雨滋．中文版Rhino 5．0完全实战技术手册[M]．北京：清华大学出版社，2016．

[9]王奕修．Grasshopper入门＆晋级必备手册[M]．北京：清华大学出版社，2013．

[10]王帅．基于BIM技术的施工成本动态管控研究[D]．长春：吉林建筑大学，2019．

[11]柳海燕．基于Python的企业微信审批数据获取及应用研究[J]．电脑知识与技术， 2023， 19，（22）：7880．

[12]吴洁．成本核算在建筑施工企业工程项目管理中重要性分析[J]．价值工程，2014，33（3）：9192．

收稿日期：20240428

作者简介：

樊烽（1981—），男，高级工程师，研究方向：云计算技术、成本管理。

吴昊（通信作者）（1997—），男，助理工程师，研究方向：BIM轻显及参数化技术。

徐怡红（1983—），女，讲师，研究方向：BIM图形技术。

*项目基金：浙江理工大学科艺学院省级一流课程资助项目“《建筑结构A》线上线下混合式一流课程”（2020sy1kc10）。