基于初步设计阶段的BIM造价协同管理模式研究

张 超 （山东博会工程造价咨询有限公司，山东 淄博 255000）

目前，BIM技术已经被广泛应用于工程施工碰撞检测和深化设计等阶段，相对来说，其在造价管理方面的应用较少，很少有相关人员将BIM 技术应用到初步设计阶段造价管理工作中。所以，如何实现BIM 技术与初步设计阶段造价管理共同发展是推动建筑行业发展的重要方向，具有较高的研究价值。

1 BIM技术的基本特征

近年来，BIM 在国内建筑领域得到广泛应用，相关学者在开展研究工作时充分证明了BIM 技术的优势，其优势主要体现在以下方面。

在BIM 模型方面，其具备参数化、共享性、可视化的特性。参数化建模方式可以真实、全面地展示出建筑工程各项参数，在同一个模型中聚集各种数据，形成具有参数的三维形状[1]。利用建筑模型相关人员可以快速全面地了解建筑工程实际情况，在参数化建模方法的支持下，可直接形成较为准确的工程量清单。而且，各建筑主体可通过共享工程模型和数据展开密切的交流与合作。

在BIM 技术管理方面开展分析，相关人员视角主要集中在整合及协同方面。实现管理工作和BIM技术有机结合，能实现各方有效参与管理工作的目标，不但包含各个专业人员同步设计工作，而且包含造价咨询、设计、施工等方面的协同管理。BIM技术能在极大程度上改变了传统工作方式，相关人员在整个工程管理工作中开始应用整合和协同的管理理念[2]。

2 协同工作模式的技术实现

2.1 提取模型参数值

相关人员在设计方案时可使用Revit 软件，使用BIM 建立工程模型，在这个过程中，软件可自动整合各构件工程量。但是，模型中只会标注参数信息，无法满足成本估算要求，自然也无法实行协同工作模式。为了有效解决此问题，相关人员可通过技术手段获取模型中的参数信息，借此支持相关人员展开估价工作，从而能同步运行设计与造价工作，该技术手段必须保证估价结果能随着参数数据的改变而产生相应变化。

Revit软件自身就具备可以导出各种格式数据的功能，其可选择的格式包含ODBC、IFC、CAD等。同时，其还可直接向Excel 表格中导入模型数据。编程人员可以从数据接口入手进一步开发Revit，从而满足提取数据的需求。当分析和比对多种参数数据提取方式后发现，协同工作中最适合的工具是以Revit 为基础的Dynamo插件。

在现有BIM 互操作性的方法中阐述了IFC 导出格式，经大量实践证明，该标准格式在互操作性方面的表现非常突出，其在模型中提取的参数信息非常完整，而且，相关信息可直接向各种设备管理和建筑施工程软件中输入，进而完成数据共享。然而，数据分析统计软件并不支持IFC格式，管理者也无法直观地了解模型参数数据，所以，此种方法在设计与造价协同管理模式中并不适用。其他格式的数据会面临与之相同的情况，在应用时需要配备相应的软件，无法满足后续统计计算工作的要求。若是在ODBC数据库中导出文件，可直接将参数数据输入Access 数据库或Excel 表格中实施分析计算工作，此种方法虽然可以使用，但是操作烦琐，而且在导出文件和设计模型方面表现迟缓[3]。与上述参数提取方法不同，Dynamo 插件可同时满足兼容和效率方面的需求，能够在设计与造价协同模式中使用。

Dynamo是Revit软件中的一种插件，其具备联通多个应用程序、探索设计选项、操作数据、创建几何体、自动工作等功能。其使用的脚本语言可满足可视化要求，相关人员综合运用定制节点或已有节点就可起到二次开发的效果，而且与二次开发相比，其操作流程明显更为精简，可满足动态联结多个应用程序的要求。

在建立初步设计阶段，BIM协同工作模式时，Dynamo最突出的优势就是能自动更新外部提取参数和设计模型。相关人员以其定制阶段和内部节点为依托，落实导出数据、提取参数、管理列表、设置参数等操作，当设计模型出现变化时，其可以实时带动与之连接的Excel 表运行，开始全新数据的运算工作。不仅如此，Dynamo 还配备了设置模型参数和数据导入功能，与设计空间布局方面的需求相符。

2.2 单位价格的形成机制

当完成提取模型参数值的工作后，相关人员应构建科学的单位价格形成机制，以此保证得到足够精确的估价结果，能为造价管理提供支持。想要得到足够精确的估价结果，在确定估价结果的过程中，必须使用大量真实的历史数据，相关人员最主要的工作就是建立符合BIM 的单价查询表单数据库系统，从而保证可在短时间内实现单位价格检索。

从技术实现方法方面展开分析，Revit 模型与三维数据库相似，其中存在很多数据信息，其可在结构化储存数据的同时共享数据。在操作过程中，造价人员也可从Microsoft Access、Analysis Services等外部数据库向Excel表中导入单位价格数据，之后就能够在Excel表中直接检索数据。在实施检索相关数据时，其能够以记录、表格名称、字段等作为检索条件，可非常精准地将相关数据自动导入Excel文件[4]。

2.3 技术实现流程

在实际操作中，上述协同管理模式会按照以下流程运行：借助BIM技术构建工程设计模型，Dynamo插件将有价值的参数导入到Excel 表中，之后Excel 能够搜索相关数据，确定各个构件的单价，之后在Excel 表统计计算功能的支持下形成估价分析结果。在落实空间布局设计工作时，可将表格中的数据输入Dynamo 中，以此设置新的BIM工具参数，形成新模型[5]。当因为各种原因需要设计方案做出改变时，将会同步更新Excel表中的数据，项目估价结果也会随之改变，详细数据提取流程如图1 所示。在以上协同管理模式流程中融入云计算技术，可使BIM协同工作模式变得更加全面。

图1 数据提取流程

3 案例分析

3.1 案例概述

某建筑工程中，相关人员在充分考虑当地水文地质条件的基础上，确定建筑为框架结构，包含4 层地上建筑和1层地下建筑，拥有5680m2建筑面积，在初步设计阶段，使用了设计与造价协同管理模式，完成了最初的建筑模型设计工作，并且实时完成了各种设计参数提取，在数据层面有效支持造价管理工作，实现了动态控制设计过程造价的目标，充分证明了该协同管理模式的可行性。

3.2 提取初步设计阶段参数

借助以上分析了解到Revit 并不具备提取数据的功能，而是需要借助Dynamo插件来执行这一操作。借助Dynamo实施可视化编程，其在构件参数提取工作中包含用提取类别阶段选取模型中需要的构件。使用图源参数值获取节点，完成体积、部件代码、面积等参数，但需要注意的是，仅依靠Dynamo自带节点是无法提取楼板、屋顶类型编号的，想要有效解决此问题，相关人员可在Pytgon Script 节点中使用Python 编程语言实施编程工作，进而达到提取所有有价值参数的目的。用List Join 节点整理输入并导入Excel 表中，最后由Excel表输出相关数据。

在执行提取数据的操作中，主要介绍窗、结构、门、建筑的数据提取，并根据构件数量、构件名称、部件代码等类别，在Excel 表格中详细列举相关参数，通过运用定制节点和已有节点，在Access 数据库搜索和导出各单位总成本，单位总成本由两部分构成，分别为单位安装成本和单位材料成本，之后在宏录制的子程序，利用单位总成本乘数量确定总成本，至此，动态提取初步设计阶段数据的工作已全部完成，相关人员可着手计算总成本和开展成本分析工作。

3.3 分析初步设计阶段成本

在实际操作中，相关人员借助限额设计理念分析了初步设计阶段成本，限额设计理念是目标成本管理概念的延伸，其有机结合了成本管理理论和目标管理。利用BIM 技术的优势，相关人员在充分考虑相似工程项目历史数据的基础上明确了本工程目标成本，这里所说目标成本不是简单的投资总额，而是细化到楼层结构、地下墙体等具体项目。在分析本项目初步设计阶段成本时，相关人员共设置了内部门、窗、外部门、结构框架、外部墙体、室内墙体、地下基础7 个功能单元，并整合了提取的数据。以目标成本管理法为依据，按照业主实现设定的目标成本，计算了成本偏差，详细情况见表1。根据相关要求，务必要将成本偏差控制在目标成本的10%以内。在Excel和Revit之间利用Dynamo开展逆向操作，Dynamo 能够自动提取不符合相关要求的构件功能代码，并开展参数选取和整合工作，借助高亮显示节点，将高过目标成本的构建突出显示在三维模型中。以此为依据，相关人员可以开展设计变更工作，也就是根据实际情况适当改变构件的类型、材质以及尺寸等。当设计变更工作完成后，循环以上过程，综合对比多种设计方案，从而达到动态控制成本的目标，确保最终确定的设计方案具备较高性价比。在本工程中，地下基础成本与目标成本相比提高了10%，相关人员最终决定使用阶形独立基础替代原设计方案中的坡形独立基础，之后在此开展了设计概算和经济评价。

相较于传统设计与造价的线性关系，以BIM 技术为依托，开展造价和设计协同管理工作效率明显更高。在开展工作效率评价工作时，速度属于重要指标，同时，速度也是体现造价协同管理模式的关键点。在本工程中，在确定造价协同管理模式优势的过程中，选取了时间这一指标，时间具体包含设计变更概算时间、初步设计概算时间、初步设计变更时间和初步设计时间。根据以往工程案例和经验，确定了在传统工作模式下初步设计和造价管理工作所需时间，同时根据以上工作执行情况，分析并统计了协同管理模式下设计及造价工作所需的时间，最终获得了如图2 所示的对比结果，相较于传统模式，虽然协同管理模式最终只能达到相同的工作质量，但是，通过分析各阶段工作实际花费时间可知，在设计与造价协同管理模式中各个工序所需时间明显更短，在工作效率方面展现出显著优势。

图2 协同模式与传统模式工作时间对比情况

3.4 结果分析

通过在实际工程中运用协同工作模式可，该模式较为合理，可基本满足在项目初步设计阶段控制成本的要求。在开展成本动态控制工作时，BIM扮演着纽带和桥梁的角色，其能够有效联结设计与造价工作，在提取模型构建参数时使用了Dynamo法，该方法在应用中实用性较高。构建基于BIM的设计与造价协同模式主要可取得以下几方面效果：首先，针对设计人员，其在开展设计工作时，不但可考虑到建筑标准、设计理念等内容，还能够实时了解设计方案的工程造价情况，进而不断调整设计方案，最终可达到提升工程价值的目的；其次，对于造价人员，当设计人员更改初步设计方案时，其无须反复开展成本估算工作，在实际工作中只需更新相关设计模型即可，不但能在很大程度上提升造价人员的工作效率，还能减轻造价人员的工作压力，有利于工程造价管理工作深入发展；最后，从业主方面考虑，其在选择设计方案时，可通过直接观察BIM三维模型了解设计方案的最终效果和需要支付的成本等情况，能支持其做出更为科学合理的决策。当然，在此过程中，业主也可以按照自身意愿要求相关人员调整模型，以此使项目管理阶段性审核变得更加主动。

4 结语

综上所述，为了在造价管理工作中充分发挥出BIM技术的作用，需要对传统造价管理方式做出改变，以BIM 技术为基础，建立设计与造价协同管理模式，该工作模式中，主要包含提取模型参数值和确定单位价格形成机制两个过程，在实际操作中，可在Revit 中安装Dynamo 插件用于提取数据，并有效连接外部数据库、Excel表格等，保证自动形成和更新单位价格，采取此种方式可有效缩短开展工作所需时间，提升设计和造价管理工作效率。