基于BIM与PLM技术的建设项目投资管理研究

谢 颖 　 王 哲

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨　150040)



基于BIM与PLM技术的建设项目投资管理研究

谢 颖 王 哲

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨150040)

通过分析传统建设项目投资控制缺点，提出BLM理念在工程项目投资管理中的优势与可行性，介绍了基于BLM的建设项目投资控制模式，从导入环路、参与方环路、功能环路和建设阶段环路四方面阐述了该模式的构建方式，并设计了模式的功能模块，指出模式运行中采用“导入对接法”，可避免信息重复输入，提高投资管理效率。

建设项目，BIM，PLM，投资控制模式

0　引言

由于项目建设中参与单位、风险因素及建筑信息量的增多，项目投资管理难度不断增大。业主如何有效控制工程投资，以减少建设成本，成为项目管理的核心目标。《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》明确要求：“加快建筑信息模型(BIM)等新技术在工程中的应用，积极探索项目全生命周期(PLM)技术的研究和应用”。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)具有智能化、三维化、可视化等特点，在工程造价领域发挥着巨大作用。

许多学者从不同角度进行了研究，如张树捷从BIM不同功能分析其在工程造价管理中的应用[1]；汪茵等从前期造价管理角度分析BIM价值[2]；陈祥赟等通过实例工程分析BIM技术对工程进度和成本控制的实际价值[3]。但在已有研究中，以BIM技术为核心、以项目全生命周期(Project Lifecycle Management，PLM)技术为辅助的建设工程生命周期管理理念(Building Lifecycle Management，BLM)，在项目投资管理中的应用分析却很少，因此有必要对其进行研究。

1　建设项目投资管理现状及发展趋势

1.1传统建设项目投资管理存在的问题

1)精细化程度低，投资管理粗放。传统建设项目投资管理注重经验，决策阶段投资估算准确性偏低，导致估算不能很好地起到控制工程总投资的作用；设计阶段设计深度往往不够；招投标阶段易出现工程量计算偏差；施工及竣工验收阶段易产生工程量重复计算问题，较难保证审核结算质量。在二维显示下，建筑物中的空间信息、设备信息与人员信息得不到充分的显示[4]，投资管理达不到精细化要求。

2)信息化水平差，数据易丢失。建设项目生命周期管理常被分成彼此独立的前期策划管理阶段(Development Management，DM)、实施期项目管理阶段(Project Management，PM)及使用期设施管理(Facility Management，FM)阶段。项目参与方在各阶段只能创建局部共享信息，彼此易形成“信息孤岛”， 阶段控制连贯性差，且数据由电子形式转变成纸质过程中极易丢失。

3)动态化应用少，管理缺乏预见性。传统投资管理依赖被动式控制，当项目资金流出现问题后才采取控制措施，资金管理缺乏预见性。多数投资控制以固定参数和静态图(如成本偏差分析、限额设计、标有资金使用情况的网络计划图等)的形式体现资金使用过程，无法满足当前投资管理动态、高效化的要求。

1.2基于BLM的建设项目投资管理理念的提出

基于BIM与PLM技术的BLM理念是目前建筑业信息化发展方向之一。BLM理念是PLM与BIM技术的创新结合，要求项目各阶段数据、不同参与方所掌握的工程信息等均在同一数字化平台中交换与流转。建设工程生命周期贯穿建设项目全过程，即从概念设计到拆除或拆除后再利用，通过数字化方法创建、管理和共享所建造资本资产的信息[5]。BLM理念的核心是建立虚拟的建筑信息模型并管理模型信息，使项目各阶段有效集成，最大化项目价值。

BIM是BLM理念的技术核心，应用BIM技术可为BLM理念的实施提供数字化模型与技术支撑。BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字化表达；是一个共享的知识资源，是分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业[6]。因此，BIM技术可使项目投资动态化，为可视化控制项目投资提供技术平台。

2　BICM模式的构建

2.1BICM模式的结构

针对目前项目投资管理出现的问题，本文提出了基于BLM的建设项目投资控制模式(Building Investment Control Mode，BICM)。在模式建立中，引入BIM与PLM技术。BICM模式通过创建5D参数化模型(3D模型+时间维度+成本信息)，加强工程信息在项目各阶段、各参与方间的共享程度，减少信息在流转时的损失，从而提高项目前期投资估算精度，加快项目建造期信息处理速度，减少项目后期运营管理难度。本文通过Revit，Navisworks及Excel软件，构建了基于BLM的建设项目投资控制模式应用框架，该模式由四个环路构成，如图1所示。

1)导入环路。在导入环路中，图纸信息、模型信息、进度信息和成本信息得以充分流转、共享，数据间互操作性增强，减少信息流失。该环路具体实现方法以Revit软件为核心数据库，对建筑物进行三维建模。通过导入法使外围兼容软件Navisworks对模型进行识别并再创建，最终在Excel软件中形成建设项目随时间进度的资金流曲线图。

2)参与方环路。在参与方环路中，业主、设计方或施工方通过功能环路及阶段环路反馈的信息，持续监控项目投资或成本。业主主要承担项目总投资监控和管理工作，施工方则配合业主进行投资管理，并最大限度地节约使用资金。

3)功能环路。BICM模式的功能环路由五大功能模块构成，分别是精细化建模、建立信息平台、制订资金使用计划、可视化跟踪和动态化管理。五大功能模块保证该管理模式有效运行，并连接参与方和建设阶段环路，以增强模式的功能性、整体性。

4)建设阶段环路。建设阶段环路由DM,PM,FM阶段构成。DM阶段投资控制方为业主；PM阶段投资控制方包括业主、设计方、施工方及监理方等；FM阶段投资控制方为项目最终使用者。该环路充分体现PLM思想，可实现项目投资全生命周期管理，即实现项目决策、设计、施工、运营管理等过程的集成。

该投资控制模式四个环路的构建，符合全生命周期项目管理的思想，即建立系统化的管理体系。该模式可实现业主、设计方及施工方对项目投资或成本实时控制，并从项目不同阶段全面反馈资金管理效果。基于BLM的投资控制模式也可结合Microsoft project项目管理软件、鲁班PDS系统及基于BIM的广联达等扩展性软件来实现。

2.2BICM模式功能模块分析

1)精细化建模。BIM三维模型以图元构件或族的形式搭建实例化建筑物数字模型，模型综合包括建筑物各部位尺寸、材料、定价等信息，克服传统CAD图形建模技术只以点、线、面等几何图元表达建筑物信息的缺点。

2)建立信息共享平台。以往专业人员只能在项目各个阶段采取独立的设计和建造方法，但BIM技术则注重信息共享，在建筑全生命周期中形成一个共有的数据知识库，在建筑行业中许多复杂项目也需要一个包含多数据和交换规则的大型建筑信息系统[7,8]。因此建立基于BIM的信息共享平台，将项目不同阶段的投资信息输入BIM模型及基于互联网的局部服务器中，形成BICM信息数据库，改变传统投资控制信息重复输入情况，提高项目投资管控水平。

3)制订资金使用计划。在编制资金计划时，根据综合了建筑信息、时间信息、成本信息的5D参数化模型，将投资计划不断细化，利用模型高效的计算分析能力，快速计算项目工程量并实时查看任意时间节点的成本费用，以最低的总成本达到工程预期建设目标。

4)可视化跟踪。项目各参与方通过模型接口，随时获取一致的工程信息，最终实现网上交流与协同工作。业主可随时查看共享平台中项目资金运用情况，监控施工方预算；设计方可在平台中输入建筑设计信息，供业主与施工方参考；施工方则根据平台中资金流信息及时调整施工方案，避免费用超支。

5)动态化管理。由于BICM信息数据库具有完备性、易用性等特点，能及时发现项目投资超支环节，分析产生的原因并采取预防措施，在资金流出现状况前予以解决。BICM数据库利于人员在共享平台中交流沟通，例如现场管理人员可每周召开例会，比对BICM共享平台中的信息与工程实际投资情况，衡量投资管理效果，动态分析资金使用情况。

2.3BICM模式的实施步骤

BICM模式实施的关键是构建5D参数化模型，即三维实例化模型附加时间维度和成本信息，最终得到项目工程量和成本等数据。根据项目实际情况，通常有3种方法计算工程量和成本数据：利用应用程序界面(Application Programming Interface，API)在BIM软件和成本预算软件间建立连接；利用开放数据库互联(Open Database Connectivity，ODBC)直接访问BIM软件数据库；将计算结果输出到Excel。

针对目前已开发的从Revit设计软件导入BIM模型的API，在实际应用中仍存在信息利用障碍；应用ODBC直接读取BIM模型信息前需进行复杂的构件编码，并重新设计工程量计算规范等问题。本文采用第3种方法，将5D模型资金信息直接输出到Excel软件。此方法不需二次开发相应软件系统，节省软件开发成本。BIM 5D模型创建及BICM模式的实施分为以下几个步骤：

1)将兼容的CAD图纸导入Revit软件中，在图纸基础上创建BIM 3D模型；

2)根据已计算的工程量、定额、工作逻辑顺序等信息，编制工程初始进度计划；

3)将创建的BIM3D模型导入Navisworks软件中，并在Timeliner界面对模型各构件添加初始进度计划信息，设置任务性质(构造、拆除、临时)；

4)提取阶段成本信息，编制工程初始投资计划，将投资计划信息导入Excel软件中，绘制项目实际资金流与计划资金流对比曲线图。

建立在Navisworks软件模拟施工进度计划基础上的资金流对比曲线图，可作为项目投资管理的工具之一。本文提出的投资控制模式采用“导入对接法”，使项目信息在软件输入与输出端实现对接，体现BLM理念中“一次输入，多次利用”思想。

3　结语

本文针对目前建设项目投资管理出现的问题，将基于BIM与PLM技术的BLM理念引入建设项目投资管理中，构建基于BLM的建设项目投资控制模式，将Revit,Navisworks及Excel软件相互搭接，可视化呈现项目资金流。在保证工程质量和工期前提下，投资可控制在合同限额内，解决了建设项目传统投资管理方法存在的问题。目前，随着建筑业广泛应用BIM技术，以其为核心的BLM理念在建设项目投资控制中将具有更大的应用价值。

[1]张树捷.BIM在工程造价管理中的应用研究[J].建筑经济，2012(2):20-24.

[2]汪茵，高平，宋蓉.BIM在工程前期造价管理中的应用研究[J].建筑经济，2014(8):64-67.

[3]陈祥赟，董娜，熊峰.基于BIM的某项目进度与成本控制研究[J].施工技术，2014(43):580-583.

[4]林天扬，王佳，周小平.基于BIM的可视化消防管理平台研究[J].建筑科学，2015，31(6):152-155.

[5]丁士昭，马继伟，陈建国.建设工程信息化导论[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

[6]何关培，应宇垦，王轶群.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[7]Franco K.T. Cheung，Jothan Rihan，Joseph Tah，et al.Early stage multi-level cost estimation for schematic BIM models[J]. Automation in Construction,2012,27(7):67-77.

[8]Vishal Singh，Ning Gu，Xiangyu Wang. A theoretical framework of a BIM-based multi-disciplinary collaboration platform[J]. Automation in Construction，2011，20(2):134-144.

Study on construction project investment management based on BIM and PLM

Xie YingWang Zhe

(SchoolofCivilEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China)

Analysing the shortcomings of the traditional investment control, indicating that the advantages and feasibility of BLM in the investment management of the construction project, and introduce the pattern of the project investment control that based on BLM. Elaborating the foundation of the mode in four areas, including import circurt, participant circurt, function circurt and construction phase circurt, and designing the function module of the mode, point out using “the method of importing butt joint” when the pattern is run, and it can avoid information input repeatly and increase the managerial efficiency of investment management.

construction project， BIM， PLM， investment control mode

1009-6825(2016)08-0240-03

2016-01-09

谢颖(1970- )，女，博士后，副教授；王哲(1991- )，女，在读硕士

F283

A