浅谈BIM技术在市政施工企业成本管理中的应用

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　　摘 要 建筑施工行业长期以来重规模，对成本控制相对缺乏有效的管理和监控。随着我国经济的高速发展和市场化的激烈竞争以及“互联网+”时代的到来，我国建筑业正面临着行业重构，建筑信息化将迎来黄金发展期。2020年是“十三五”规划的收官之年，为了促进规划目标及目标的实现，大型国有施工企业不应只是做大，更要做强。如何努力通过技术革新、管理创新等多种方式降低成本，提升企业效益空间，应用科学技术加强成本管理、完善成本管理机制，使成本领先优势成为企业的核心竞争力是施工企业的管理目标。对成本进行合理的统计、预测、分析、控制，将成本控制的理念贯穿到施工整个周期，借助相关的评价机制，对消耗的财力、物力、资源进行整体的调配和把控，及时发现问题和纠正偏差，最终达到成本管理的目的。本文以实际案例论述BIM技术在市政施工企业施工过程中对成本控制的作用，分别从对工程直接费用的控制、项目现金流的控制、工程进度的控制、施工方案及施工工艺改进的影响以及成本费用合理化的廉政风险防控等方面进行论证，以供市政施工企业以及工程项目参与各方进行参考。
　　关键词 BIM 市政施工 成本管理
　　市政工程是指市政设施建设工程。城市生活配套的各种公共基础设施建设都属于市政工程范畴，比如常见的城市道路、桥梁、地铁，比如与生活紧密相关的各种管线：雨水、污水、上水、中水、电力（红线以外部分），电信、热力、燃气等，以及广场、城市绿化等的建设，都属于市政工程范疇。市政工程的收入来源基本来源于财政收入，工程的建造成本不仅对施工企业的利润实现至关重要，也直接关乎国家财政支出和能源消耗。本文试着阐述基于BIM技术的应用在施工环节对于目标成本控制的作用。
　　一、BIM技术原理及对于企业成本管理的意义
　　（一）BIM技术原理
　　所谓BIM，既建筑信息模型（building information model）。是指在建设工程及设施全生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称，是在建设项目的规划、设计、施工和运维过程中进行数据共享、优化、协同与管理的技术和方法。
　　（二）BIM技术对于企业成本管理的意义
　　经过二十多年的发展和论证，各大城市均认可BIM的技术优势，BIM作为基于可视化建筑信息模型的信息集成和管理技术，先天具有协同性、可视化、模拟性、优化性、节约成本、共建共享等优势。BIM所见即所得，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，各参建方在项目规划、设计、施工、运维全过程通过一个信息模型协同工作，有利于掌控和调配资源。BIM模型可精确提取工程量信息、实时模拟工程进度，通过比对验算减少错漏碰缺，协同管理提升工作效率，从而实现成本控制的目的。通过BIM信息化平台，建立更加公开、透明的核查与监督机制，对于企业内控以及廉政风险防控都有积极的作用。
　　二、市政施工企业的成本构成及影响因素分析
　　（一）市政施工企业的成本构成
　　市政施工企业的工程成本包括从建造合同签订开始至合同完成止所发生的、与执行合同有关的直接费用和间接费用。直接费用是指为完成合同所发生的、可以直接计入合同成本核算对象的各项费用支出，包括人工费、材料费、机械费和其他直接费用等。间接费用是企业为组织和管理施工生产活动所发生的费用。
　　（二）主要成本影响因素
　　影响市政施工企业的主要成本因素是直接费用中的材料费、人工费、机械费和专业分包费，其比重通常占合同成本的90%以上。因此我们在施工过程中需要着重对以上成本因素进行管控。
　　三、通过案例论述BIM技术在市政施工企业成本管理中的应用
　　（一）案例工程概述
　　项目一为北京大兴新机场临空经济区市政交通配套工程中某标段道路及综合管廊工程（以下简称新航城项目），其中综合管廊工程包括土建工程、电气工程（强电工程）、通风工程及给排水、再生水工程;配套道路工程包括道路工程、桥梁工程、雨水工程、污水工程。
　　本工程是北京市重点工程，社会关注度高、体量较大，工艺、质量、施工进度、安全、环保各项指标要求高，各类排风、吊装口、消防口、逃生口较多，路口分支结构比较复杂，为提高本工程的管理水平，在工程投标阶段开始就引入了BIM技术，并贯穿施工全过程，从工程准备期的施工组织设计、场地综合布置，生产进度计划编制、成本预测，到施工过程中进度计划的动态跟踪与管理、施工过程中利用BIM技术开展可视化的技术交底，并通过5D平台的引进，探索质量、进度、安全管理，通过BIM模型对综合管廊的钢筋、混凝土、防水、土方进行了计算，并以BIM模型算量和计算式算量互为印证，提高算量的准确性，为成本控制、与甲方交底核量提供了帮助。
　　项目二为石景山区衙门口棚户区改造土地开发项目某地块项目（以下简称衙门口项目），地上为27～28层，车库地下三层，地下结构形式为框架-抗震墙结构，地上为装配整体式结构，基础结构采用筏板基础。
　　本工程应用BIM技术完成了施工现场平面布置模型、基坑支护模型以及地下室结构等模型的建立，并在模型的基础上提供了临设优化，预应力锚索碰撞分析以及图纸会审等多项技术支持服务。
　　（二）通过搭建模型对成本费用发生的合理性、准确性进行控制
　　1.对材料费的控制。材料费用包括施工过程中耗用的构成工程实体的原材料、辅助材料、构配件、零件、半成品的费用和周转材料的摊销和租赁费用。材料费的控制影响因素主要考虑市场价格、运费、资金的时间价值、材料的保管、领用。市政工程相对主材种类不多，根据具体的工程内容，分阶段提取出对单个工程影响重大的材料因素，然后在控制上分价格控制和用量控制两部分。具体如将项目材料的控制划分为施工组织阶段的临建用料、施工阶段的主体工程用料和安全文明施工的用料等。 　　以新航城项目为例，该项目在施工组织阶段，运用BIM技术模拟优化了临建方案和施工场地部署。现场总平面布置是工程前期准备的关键工作，合理的布置能够从源头减少安全隐患，方便施工管理，提高施工效率，降低施工成本。而传统总平面布置中，通过二维图纸难以对复杂的现场状况考虑周全，容易导致平面布置不合理，造成施工不便。场地布置包括办公区、生活区、施工区域，主要材料为活动板房、移动厕所、围挡等。根据设计方案可以精准的计算出所需材料数量，从而合理安排资金使用和审批。
　　在施工阶段，该项目的主要材料因素为钢筋和混凝土，占材料总成本的70%，其中钢筋占比57%、商砼占比13%。在施工企业中钢材的采购受市场价格影响明显，且价格波动频繁。并且基本需要用现金结账，没有账期。在造价较大的工程项目中对钢材采购的管控直接影响项目的现金流。因此，该项目在管理中，根据施工进度安排和节点，提前用BIM搭建模型进行算量，同时实时关注兰格网的钢材价格走势，在材料采购中充分发挥财务的资金筹划和管控作用。而且，基于BIM模型的算量在和甲方核对工程进度、成果交付方面也起到了积极的作用，既控制了工程成本支出也对现金流的流入和流出都起到了筹划和安排。混凝土的耗用管理，利用BIM建立三维信息模型模拟出预计耗用量，不断跟踪实际用量，并进行模型量与实际使用量对比分析，对于误差值超出正常幅度的部位分析原因。使财务管理发挥在施工过程中的监督作用。
　　2.对人工费的控制。人工费的控制影响因素主要考虑施工组织计划、施工方案以及施工人员在工作时间内的有效工作量。在控制上分资源计划控制和工作量控制两部分。
　　以新航城项目为例，在资源计划控制方面，从确定施工方案开始，根据完整版管廊廊体设计施工图纸创建管廊主体结构、预埋件、附属设施包括消防设施、排水设施、通风设施、监控与报警系统、供配电系统、燃气管道舱室配套设施、道路、室外管线等BIM三维模型。这一过程不仅是建立管廊的三维模型，更是在建模过程中，检查图纸在二维设计过程中不易发现的问题，通过模型与设计院进行沟通，并根据反馈信息更新管廊廊体结构模型。通过施工图纸以及设计信息创建真实比例的复杂节点模型;本工程复杂节点大多在路口分支节点以及人员出入口处，二维图纸往往无法表达清楚三维的架构关系，利用BIM模型进行复杂节点深化，辅助施工。通过BIM模型做好现场的预留预埋工作和指导支吊架的加工。结构洞口预留，机电套管预留、预埋件细化节点，指导现场快速安装。
　　在施工进度管理中，该项目保通航施工段的关键施工节点遇到了困难，由于该节点处具有高程差，结构相对比较复杂，最终利用BIM技术对主管廊、连接点结构以及周边环境进行了模拟，对可能产生的问题进行了预判，保证了工程顺利进展。因此，通过BIM技术将空间信息与时间信息整合在一个可视的5D模型中，直观、精确地反映各个建筑部位的施工工序流程，可以有效地协调各专业的交叉施工。将施工进度计划导入Navisworks，录入实际施工进度，可进行计划进度模拟、实际进度模拟、计划与实际进度对比模拟，此外加入相关工程信息还可以进行人、材、机等模拟，能有效指导真实施工，大大降低返工成本和管理成本。
　　在工作量控制方面，新航城项目利用BIM技术做了监控摄像头布设优化，在重要节点利用BIM技术施工模拟对实际施工进度實施跟踪，将实际完成量与计划工作量进行对比、分析，及时进行工作与资源的协调，确保重点节点如期完成。
　　3.对机械费的控制。机械使用费包括施工工程中使用自有施工机械所发生的机械使用费和租用外单位施工机械的租赁费，以及施工机械安装、拆卸和进出场费等。机械费的控制和人工费的管理类似，主要通过合理的资源安排及有效的施工计划，达到施工过程中“零等待”的目标，避免施工过程中返工及重复工作。具体在控制上同样可以划分资源计划控制和工作量控制两部分。
　　以新航城项目为例，鉴于施工作业面大，沟槽较深的情况，有效解决垂直及水平运输问题是首要问题，为此，对大型吊车的选型、交叉作业的合理性，进行模拟与分析，解决防碰撞、管理、提升施工安全性，更大地发挥机械的工作效力等问题。重点对施工区大型塔吊的布设、选型、成本等，在BIM建模的基础上进行了分析，具体包括施工过程场地动态布置、吊装过程施工模拟、机械设备路径模拟。为最终施工方案的确定和资源调配提供了有力的依据。
　　（三）通过搭建模型对施工方案、施工工艺的改进对成本管理的影响
　　通过BIM集成成平台可以全面检查设计质量和设计过程中可能存在的问题。根据完成的施工设计图搭建三维信息模型，在搭建信息模型过程中可以检查出设计途中存在的问题和错误，并对此进行修改，避免发生延误、变更、返工等资源浪费，从而达到成本控制的目的。
　　以衙门口项目为例，搭建基坑支护模型的过程中，在模型创建完毕后，技术人员发现基坑阳角处（相对基坑内侧）预应力锚索存在相互碰撞问题。这个问题不仅影响了工人的钻孔安装，也相应地影响到了施工进度。在此问题基础上，主动提出运用三维可视化进行验证和深化，通过与项目部技术人员沟通，并得到项目部领导的积极响应，提供相关技术支持，对预应力锚杆进行深化设计，优化调整（调整前均为15°）。在模型上让锚索互相避开，并设置了安全间距。最后从模型导出施工图，指导现场施工。
　　通过对现场实际施工情况的调研，原设计碰撞点为60个，若按照原设计进行钻孔安装，则理论上将会出现30次钢绞线拌住锚杆的情况。按照利用BIM技术所出的理论图纸施工，在预应力锚索施工过程中，只发生了两次锚杆难打进土层的情况，通过了解是由于锚杆施工过程中，锚杆机位置移动造成的，其余锚杆顺利施工，通过预应力锚杆碰撞分析大大提高了锚杆施工的成功率和效率，很大程度上改善了盲打的效果，此BIM应用点的成功运用也得到了项目部领导的高度认可和赞许，为项目的顺利施工提供帮助。初步统计，此项技术改进节省工期7天，节约成本约20万元。
　　除了前面讲的基坑支护模型在预应力锚索施工过程中的应用外，本项目在地下结构模型深化过程中，BIM团队提出的问题将近有50条。传统二维图纸，包括平面图，立面图，剖面图以及更细化的详图，在图纸类型的基础上又单独包括梁、板、柱及其他构件的图纸。技术人员单纯的审查二维图纸，有许多问题是体现不出来的。而且很多情况下，有些复杂的结构是用二维图纸很难表达清楚的。机电管线综合过程中考虑整体设计理念，从建筑物的大局观出发，有效合理的处理给排水、暖通和电气各系统的综合排布，与建筑物模型相关联，为工程师提高更好的视觉效果，从而进行更加深入化、人性化的决策。
　　为了方便工作人员随时随地能查看BIM模型，该项目采用了Bimface平台。只需将模型上传，分享链接就可以在手机上随时查看模型。在模型中，我们也按照图纸内容输入模型信息，便于施工人员对照现场实际情况，最大限度利用网络便捷实时传递信息、调配资源以及管控。
　　四、结语
　　本文主要试着以实际案例介绍BIM技术在市政工程建设中对于成本管理的意义。利用BIM技术可以提高各部门间信息提取和共享的效率，打破部门信息壁垒，提升管理效率，深化设计、发现问题、规避风险，增强数据积累能力与分析能力，利用数据辅助项目管理从而达到精细化管理的目的。市政工程具有体量大、周期长，对周边环境影响大、施工组织复杂，对精品工程的需求加大的特点，BIM技术契合市政施工企业对项目成本管理的要求，将其应用到市政施工乃至整个施工行业的全周期管理中势在必行。
　　（作者单位为北京市中宣市政工程有限公司）
　　参考文献
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