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BIM的建設(shè)項(xiàng)目成本管理系統(tǒng)論文
0.引言
在建設(shè)項(xiàng)目成本管理中存在著非常普遍的預(yù)算超支現(xiàn)象。研究表明，建筑業(yè)有多達(dá)2/3的建設(shè)項(xiàng)目在竣工決算時(shí)超過預(yù)算。傳統(tǒng)的成本數(shù)據(jù)主要來源于成本從業(yè)人員對造價(jià)信息的掌握和對建設(shè)項(xiàng)目工程量的計(jì)算。工程量計(jì)算方面往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且經(jīng)常會因?yàn)槿藶殄e(cuò)誤造成工程量的漏算、重算，降低了成本數(shù)據(jù)的精確性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工程量計(jì)算的時(shí)間在整個(gè)造價(jià)計(jì)算過程中大約占到了50%~80%,在計(jì)算過程中難以跟上工程進(jìn)度，造成很多成本管控流程難以實(shí)現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。對于價(jià)格信息的了解，造價(jià)工程師主要的依據(jù)是定額、清單計(jì)價(jià)規(guī)范或企業(yè)定額。然而定額站、建材信息網(wǎng)以及一些企業(yè)對價(jià)格信息的收集處理方法，還停留在人工處理的階段：以信息員的名義向各供應(yīng)商要數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，放網(wǎng)上或印成冊子供查詢。由于供應(yīng)商并不會如實(shí)地回應(yīng)，使用這種方法得到的價(jià)格數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性、及時(shí)性、全面性與實(shí)際需求差距甚大。
建筑信息模型（BIM)是一個(gè)包含豐富數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮摹⒕哂兄悄芑蛥?shù)化特點(diǎn)的建筑設(shè)施的數(shù)字化表示。它不僅含有建筑構(gòu)件的幾何數(shù)據(jù)，更有大量可擴(kuò)展的工程數(shù)據(jù)。建筑信息模型本身的特征及屬性的描述，如幾何特征、物理特性、功能特點(diǎn)等構(gòu)成核心信息數(shù)據(jù)，而其他方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和其他信息則成為核心信息的附屬數(shù)據(jù)[5]。參數(shù)化建筑信息模型中的構(gòu)件信息是可計(jì)算的信息，借助這些信息數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以自動生成不同構(gòu)件的幾何信息數(shù)據(jù)，如體積、面積、長度等工程量成本數(shù)據(jù)，并可以以擴(kuò)展數(shù)據(jù)的形式賦予構(gòu)件人工定額、材料價(jià)格等成本數(shù)據(jù)，為基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目成本管理奠定了基礎(chǔ)。
1.基于BIM的建設(shè)成本管理系統(tǒng)
建設(shè)項(xiàng)目的成本管理是一個(gè)動態(tài)的過程。在建造過程中，已完工程量在變化，市場價(jià)格在變動，引起從量到價(jià)的變化，期中付款、過程中簽證等成本控制分析，都需要一個(gè)成本全過程分析控制解決方案。本文基于BIM的建設(shè)成本管理系統(tǒng)正好提供了這樣一個(gè)解決方案。
基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目成本管理系統(tǒng)見圖1。它由三部分組成，包括用來存儲成本資源知識數(shù)據(jù)的MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫，用來構(gòu)建建筑信息模型的AutodeskRevit軟件以及用來接收數(shù)據(jù)輸出并進(jìn)行成本管理的MSProject項(xiàng)目管理軟件。三者通過Revit軟件的應(yīng)用程序編程接口(API)進(jìn)行集成。數(shù)據(jù)庫中存儲的成本資源知識數(shù)據(jù)是企業(yè)定額和人工、材料、機(jī)械資源價(jià)格數(shù)據(jù)。這里的企業(yè)定額主要以政府定額為依據(jù)，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況對不合適的定額條目重新測量和改進(jìn)后在定額庫中進(jìn)行更新。人工、材料、機(jī)械資源價(jià)格數(shù)據(jù)主要是資源信息的單價(jià)，可以根據(jù)市場價(jià)格的變動進(jìn)行不斷更新、不斷完善，從而有效應(yīng)對成本管理過程中的價(jià)格變動。Au?todeskRevit是BIM的一款設(shè)計(jì)軟件，它不僅可以自動生成模型構(gòu)件的幾何數(shù)據(jù)，還能根據(jù)設(shè)計(jì)的變更自動改變相應(yīng)關(guān)聯(lián)模型構(gòu)件的幾何數(shù)據(jù)，這為解決成本管理中設(shè)計(jì)變更引起的工程量變化提供了一種有效的方法。MSProject項(xiàng)目管理軟件對施工項(xiàng)目進(jìn)行工作分解結(jié)構(gòu)（WBS)分解并獲得相應(yīng)任務(wù)的成本數(shù)據(jù)后可對項(xiàng)目成本進(jìn)行動態(tài)管理。
該系統(tǒng)的成本資源知識數(shù)據(jù)單獨(dú)存放于數(shù)據(jù)庫中，建筑信息模型從數(shù)據(jù)庫中獲取成本資源數(shù)據(jù)后以共享參數(shù)的形式存在于模型構(gòu)件的屬性中形成自己的模型項(xiàng)目數(shù)據(jù)。MSProject項(xiàng)目管理軟件從建筑信息模型中獲取成本資源數(shù)據(jù)以及工程量后形成自己的成本計(jì)劃數(shù)據(jù)。隨著項(xiàng)目階段的不斷推進(jìn)，MSProject項(xiàng)目管理軟件中獲得的實(shí)際成本資源數(shù)據(jù)將會反饋到知識數(shù)據(jù)中去，使成本資源知識數(shù)據(jù)不斷完善、豐富，從而完成自我進(jìn)化、不斷積累的過程。
1.1施工項(xiàng)目的工作分解結(jié)構(gòu)
項(xiàng)目管理協(xié)會的項(xiàng)目管理知識體系（PM-B0K)把創(chuàng)建WBS闡述為，將項(xiàng)目中可交付成果以及項(xiàng)目的工作分解成細(xì)小的、易于管理控制的組成部分的過程。WBS的編制方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)，一般根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)或工作需要來編制。成本管理系統(tǒng)的WBS是由MSProject項(xiàng)目管理軟件完成的。總體將建設(shè)項(xiàng)目分為三個(gè)層次，見圖2。第一層次是根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的分部分項(xiàng)工程進(jìn)行分解。第二層次是根據(jù)施工組件進(jìn)行分解，使之能一一對應(yīng)建筑信息模型中的構(gòu)件，方便數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。這里的施工組件是一大類別，比如柱子里面包括了預(yù)制柱和現(xiàn)澆柱，預(yù)制柱和現(xiàn)澆柱又分別包含了矩形柱和異形柱。之所以沒有再一一細(xì)分，是由于在構(gòu)建建筑信息模型時(shí)已經(jīng)通過構(gòu)件的屬性值進(jìn)行了說明。第三層次是根據(jù)施工工序進(jìn)行分解，如現(xiàn)澆柱的施工包括模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)三個(gè)工序，這樣能很好地匹配定額信息子目，把定額子目資源投人到工序中去，每個(gè)投人的資源在成本資源知識數(shù)據(jù)庫中獲得單價(jià)，在建筑信息模型中獲得工程量。
1.2系統(tǒng)中成本數(shù)據(jù)的形成
成本數(shù)據(jù)主要由工程量、資源價(jià)格以及資源消耗量指標(biāo)構(gòu)成。其中工程量屬于間接數(shù)據(jù)，完全取決于工程構(gòu)件實(shí)物，與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)來源是建筑信息模型中構(gòu)件對象的幾何信息數(shù)據(jù)。資源價(jià)格以及資源消耗量指標(biāo)屬于直接數(shù)據(jù)，與市場和社會生產(chǎn)力水平密切相關(guān)，存儲于成本資源知識數(shù)據(jù)庫中。它們的數(shù)據(jù)特征見表1。
1.2.1成本資源知識數(shù)據(jù)的形成
知識數(shù)據(jù)通常是指總結(jié)行業(yè)長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)形成的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、手冊等所包含的參考數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中存儲的工程定額信息主要以政府定額信息為依據(jù)，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況對不合適的定額條目重新測量和改進(jìn)后在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行更新。人工、材料、機(jī)械資源價(jià)格主要來源市場并可以隨著市場的變化進(jìn)行更新。在進(jìn)行成本管理的過程中，當(dāng)市場價(jià)格變動時(shí)，通過修改MSProject項(xiàng)目管理軟件對應(yīng)的資源價(jià)格，然后反饋到數(shù)據(jù)庫中去完成數(shù)據(jù)庫知識數(shù)據(jù)的不斷豐富、自我完善過程。它們都是以表格的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，并產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
系統(tǒng)中成本資源知識數(shù)據(jù)的傳輸過程見圖3。數(shù)據(jù)從成本資源知識數(shù)據(jù)庫存儲到模型構(gòu)件的屬性中去，再被讀取到MSProject軟件對應(yīng)工作任務(wù)的資源域，都是通過Revit軟件的API接口實(shí)現(xiàn)的。在Revit軟件中點(diǎn)選信息模型的構(gòu)件，彈出數(shù)據(jù)庫中的成本資源知識數(shù)據(jù)，人員根據(jù)模型構(gòu)件的類型賦予其相應(yīng)的定額和人材機(jī)資源數(shù)據(jù)并存儲到構(gòu)件的屬性中，與此同時(shí)，MSProject軟件中相應(yīng)工作任務(wù)獲得資源數(shù)據(jù)。
1.2.2成本工程量數(shù)據(jù)的形成
系統(tǒng)中的成本工程量數(shù)據(jù)來源于建筑信息模型中構(gòu)件的幾何信息數(shù)據(jù)，所以建筑信息模型搭建得越精準(zhǔn)，獲得的工程量數(shù)據(jù)就越精準(zhǔn)，這對模型的構(gòu)建者要求比較高。成本工程量的提取過程見圖4。以參數(shù)化、數(shù)字化為特點(diǎn)的建筑信息模型中的各部分都是相互關(guān)聯(lián)的，一處改動、處處改動。因此當(dāng)設(shè)計(jì)變更時(shí)，模型構(gòu)件的改變會引起對象屬性值的改變，工程量也會相應(yīng)地跟著改變。在生成工程量過程中碰到的幾個(gè)問題及解決方法總結(jié)見表2。其中關(guān)于自動生成的工程量不符合計(jì)算規(guī)則的，可通過套用定額計(jì)算規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2.基于BIM的建設(shè)成本管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
基于BIM的成本管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)是以Revit軟件為二次開發(fā)，通過其應(yīng)用程序編程接口（API),連接數(shù)據(jù)庫和項(xiàng)目管理軟件。系統(tǒng)開發(fā)平臺為MicrosoftVisualStudio2013，開發(fā)語言為C,數(shù)據(jù)庫為MicrosoftSQLServer2012,項(xiàng)目管理軟件為MicrosoftProject2013。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式使用了經(jīng)典的三層架構(gòu)模式：表現(xiàn)層（UI)、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL)、數(shù)據(jù)訪問層（DAL)。使用三層架構(gòu)模式，可以增強(qiáng)應(yīng)用程序的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和可移植性。
表現(xiàn)層主要接收來自使用者輸人的數(shù)據(jù)并顯示業(yè)務(wù)邏輯層處理使用者輸入數(shù)據(jù)的結(jié)果。該成本管理系統(tǒng)的表現(xiàn)層主要功能有：①建筑信息模型以及成本數(shù)據(jù)的展示；②用戶選取模型構(gòu)件后，顯示成本資源知識數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，如定額信息；③賦予構(gòu)件對應(yīng)定額信息；④構(gòu)件存儲成本數(shù)據(jù)后顏色顯示改變。業(yè)務(wù)邏輯層則涵蓋一切數(shù)據(jù)驗(yàn)證、業(yè)務(wù)規(guī)則以及控制處理數(shù)據(jù)和程序的安全性。該成本管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層主要功能有：①將用戶選取的定額信息存儲到構(gòu)件的項(xiàng)目參數(shù)中去；②判斷用戶所選取的構(gòu)件類型，根據(jù)定額計(jì)算規(guī)則生成工程量；③獲取構(gòu)件工程量及定額信息輸出到項(xiàng)目管理軟件；④關(guān)聯(lián)定額信息與人工、材料、機(jī)械資源信息，匹配定額信息跟項(xiàng)目管理軟件中的工作任務(wù)。該成本管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問層主要負(fù)責(zé)對成本資源知識數(shù)據(jù)庫的訪問，包括資源知識數(shù)據(jù)的增添、刪除、修改，并且可以根據(jù)市場價(jià)格及工程所在區(qū)域的不同，實(shí)現(xiàn)成本資源知識數(shù)據(jù)的自我更新。
在基于B1M的成本管理系統(tǒng)中，打開Revit軟件進(jìn)行建模以后，單擊如圖5所示的Revit軟件附件模塊丁-具欄中的知識數(shù)據(jù)庫按鈕，系統(tǒng)就會通過應(yīng)用程序編程接口讀取成本資源知識數(shù)據(jù)庫中的定額信息并顯示在Revit軟件的界面上，見閣6。根據(jù)構(gòu)件的類型和特征描述選擇構(gòu)件對應(yīng)的定額信息，點(diǎn)擊添加按鈕，定額信息就會以項(xiàng)目參數(shù)的形式存儲到構(gòu)件的屬性中去并自動生成工程量，見圖7:為建筑信息模型所有構(gòu)件添加完定額信息后，單擊圖5工具欄中的輸出成本數(shù)據(jù)按鈕，數(shù)據(jù)就會輸出到MSProject軟件并存儲到對應(yīng)的實(shí)際成本和資源名稱域名中去，見圖8，為后期成本人員進(jìn)行成本管理、資源配置提供可靠數(shù)據(jù)。
3.結(jié)語
雖然BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用已有十幾年歷史，BIM技術(shù)已能為建筑行業(yè)創(chuàng)造一定的價(jià)值,但相對于BIM技術(shù)的巨大潛力來說，其應(yīng)用和研究還處于初級階段。本文提出的基于BIM的成本管理系統(tǒng)不僅能使成本管理人員從煩瑣的勞動中解放出來，而且能將更多的時(shí)間和精力用于成本控制等更有價(jià)值的工作，同時(shí)可以避免人為錯(cuò)誤影響成本數(shù)據(jù)的精確性，提高建設(shè)成本管理的高效性和可靠性。
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