周 敏，陳百會(huì)，丘 奇（.上海軌道交通十八號(hào)線發(fā)展有限公司，上海 000；.上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 005；.上海建科造價(jià)咨詢有限公司，上海 000）

0 引 言

2016年9月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（以下簡(jiǎn)稱《綱要》），旨在增強(qiáng)建筑業(yè)信息化發(fā)展能力，優(yōu)化建筑業(yè)信息化發(fā)展環(huán)境，加快推動(dòng)信息技術(shù)與建筑業(yè)發(fā)展深度融合?！毒V要》提出，“十三五”時(shí)期，全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng) BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)通訊、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化取得突破性進(jìn)展，初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務(wù)能力明顯提升，形成一批具有較強(qiáng)信息技術(shù)創(chuàng)新能力和信息化應(yīng)用達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)及具有關(guān)鍵自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑業(yè)信息技術(shù)企業(yè)。2018年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《城市軌道交通工程 BIM 應(yīng)用指南》，進(jìn)一步明確了軌道交通的建設(shè)單位應(yīng)用 BIM 技術(shù)的必要性和應(yīng)用要求。

由此可見(jiàn)，BIM 技術(shù)的推廣與應(yīng)用已經(jīng)得到政策上的大力扶持，軌道交通行業(yè)也應(yīng)抓住 BIM 技術(shù)大力發(fā)展的機(jī)遇，加快 BIM 技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣與應(yīng)用。開(kāi)展符合軌道交通項(xiàng)目 BIM 應(yīng)用需求的 Revit 插件的開(kāi)發(fā)工作，可以有效減少軌道交通項(xiàng)目 BIM 模型創(chuàng)建過(guò)程中的重復(fù)工作，提高 Revit 模型工程量提取的效率和準(zhǔn)確率，保證 BIM 模型數(shù)據(jù)的規(guī)范性和統(tǒng)一性，并且為后續(xù) BIM 技術(shù)在軌道交通各階段的造價(jià)管理應(yīng)用奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 BIM 技術(shù)在上海軌道交通工程造價(jià)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

上海申通地鐵集團(tuán)有限公司積極響應(yīng)國(guó)家及上海市政府的號(hào)召，不遺余力地推進(jìn) BIM 技術(shù)在軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用，并于 2013年印發(fā)《軌道交通項(xiàng)目 BIM 工作相關(guān)事宜的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確了對(duì) BIM 工作的要求，提出了應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)提升管理水平和以新技術(shù)驅(qū)動(dòng)管理改革等具體方案。貫穿整個(gè)項(xiàng)目管理過(guò)程的工程造價(jià)管理，是項(xiàng)目管理的重中之重。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目造價(jià)管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化，是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息化管理的關(guān)鍵所在，而 BIM 技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工程造價(jià)管理有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

從目前上海軌道交通新建線路的開(kāi)展情況來(lái)看，BIM技術(shù)在上海軌道交通工程造價(jià)中的應(yīng)用，尚未涉及投資估算、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算和工程結(jié)算等方面。目前，在軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中，造價(jià)管理人員尚未能根據(jù)項(xiàng)目實(shí)時(shí)形象進(jìn)度提供完成的投資比例，傳統(tǒng)的月度資金支付仍依賴于施工監(jiān)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)完成實(shí)物工作量的統(tǒng)計(jì)，致使實(shí)際支付與項(xiàng)目進(jìn)度存在一定的偏差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)造價(jià)管理工作的精細(xì)化和協(xié)同化管理。

2 上海市軌道交通項(xiàng)目造價(jià)應(yīng)用插件開(kāi)發(fā)

筆者針對(duì)適合于軌道交通行業(yè)的驗(yàn)工計(jì)價(jià)信息化技術(shù)進(jìn)行了理論研究和初期開(kāi)發(fā)。將軌道交通項(xiàng)目在驗(yàn)工計(jì)價(jià)過(guò)程中常用的各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)與模型相關(guān)聯(lián)，不但可以自動(dòng)算量和計(jì)價(jià)，還可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位、施工單位和監(jiān)理單位的多方協(xié)同工作，滿足工程造價(jià)的管理要求。通過(guò)基于BIM 的算量插件研究，探索信息化在地鐵建設(shè)管理方面的實(shí)踐，最終形成市場(chǎng)認(rèn)可的行業(yè)實(shí)施模式。

2.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)用于上海軌道交通的基于 Revit 模型的算量應(yīng)用插件，導(dǎo)出可用于輔助工程設(shè)計(jì)、招標(biāo)算量和成本控制等多個(gè)環(huán)節(jié)的信息報(bào)表，有效避免了針對(duì)工程量計(jì)算的重復(fù)建模工作，大幅度提高了工作效率和工程量計(jì)算的精度。插件導(dǎo)出的工程量信息還可為項(xiàng)目的造價(jià)管理提供精確的數(shù)據(jù)支撐，并在造價(jià)管理過(guò)程中提供輔助決策，實(shí)現(xiàn)造價(jià)管理的數(shù)據(jù)化、透明化和精細(xì)化。

插件采用模型輕量化技術(shù)，去除模型冗余數(shù)據(jù)，通過(guò)構(gòu)建“模型流”、幾何參數(shù)化和唯一性表達(dá)等技術(shù)，大大縮小了輕量化后模型文件的大小，有利于網(wǎng)絡(luò)傳輸和物理空間存儲(chǔ)。輕量化采用數(shù)模分離的方式，將模型數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分離，可單獨(dú)通過(guò)屬性數(shù)據(jù)文件進(jìn)行工程量的提取及各種數(shù)據(jù)的分析。

2.2 需求調(diào)研

在研發(fā)初期，對(duì)“魯班”“廣聯(lián)達(dá)”等市面上主流的算量工具軟件進(jìn)行功能分析，歸納出一些市場(chǎng)需求，繼而對(duì)插件開(kāi)發(fā)進(jìn)行了可行性分析。

（1）傳統(tǒng)算量插件雖然具有通用性，但主要用于民用建筑，缺乏專門(mén)應(yīng)用于軌道交通工程的插件。

（2）傳統(tǒng)算量插件使用工程量提取的前提是，必須滿足專門(mén)匹配的建模規(guī)則。

（3）插件成果在軌道交通 BIM 模型工程量統(tǒng)計(jì)等方面精確度更高，今后也可符合軌道交通的建模規(guī)則。

（4）傳統(tǒng)算量插件導(dǎo)出的表單雖然具有通用性，但是本插件可導(dǎo)出的表單與造價(jià)管理流程的內(nèi)容更加匹配。

（5）本插件具有模型輕量化功能，可將 BIM 模型和信息延續(xù)到協(xié)同管理平臺(tái)。

（6）本插件具有獨(dú)立運(yùn)行界面，無(wú)需直接打開(kāi)Revit，提高了使用效率。

根據(jù)插件研發(fā)的特點(diǎn)和可行性進(jìn)行調(diào)研，得出了上述市場(chǎng)需求，明確了導(dǎo)出的表單樣式、工程量提取需求、現(xiàn)有的相關(guān)工作流程和提資要求等。

2.3 研究方法

2.3.1 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和功能的設(shè)計(jì)方法

（1）需求分析：對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析，確定算量清單格式和建模規(guī)則，編寫(xiě)需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)，并設(shè)計(jì)原型畫(huà)面。

（2）概要設(shè)計(jì)：對(duì) Revit 2016—2018 版本的開(kāi)發(fā)代碼進(jìn)行研究和梳理，劃分模塊，定義插件功能模塊的數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和獨(dú)立運(yùn)行方式。

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)：確定具體的功能模塊，設(shè)計(jì)插件功能界面，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算邏輯，編寫(xiě)詳細(xì)開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)。

（4）開(kāi)發(fā)工具：根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行編碼，使用 C#（.net）語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，使用 Git 進(jìn)行版本管理，采用 NPOI 框架實(shí)現(xiàn) Excel 的讀寫(xiě)。

（5）單元測(cè)試：以白盒測(cè)試為主，保證每個(gè)模塊的所有功能分支都被覆蓋到。

（6）集成測(cè)試：以黑盒測(cè)試為主，保證每個(gè)模塊之間能正確調(diào)用，數(shù)據(jù)傳輸無(wú)誤，如輕量化模塊生成的模型屬性文件能被工程提量模塊正確讀取。

（7）成果驗(yàn)收：在示范項(xiàng)目中進(jìn)行試運(yùn)行，使用項(xiàng)目中實(shí)際的模型進(jìn)行輕量化和工程量提取的測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便立即進(jìn)行版本優(yōu)化更新。

2.3.2 工程量提取功能的研究方法

工程量提取功能是指基于軌道交通用 Revit 軟件繪制的BIM 模型，通過(guò)編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)件工程量一鍵快速提取和導(dǎo)出表單。具體方法如下。

（1）直接選擇運(yùn)用招標(biāo)建模規(guī)則的 Revit 模型，通過(guò)輕量化工具實(shí)現(xiàn)輕量化。

（2）在輕量化的同時(shí)，對(duì)模型進(jìn)行全界面的屬性信息檢索，找到符合 GB 50500—2013《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《計(jì)價(jià)規(guī)范》）對(duì)應(yīng)規(guī)則的構(gòu)件屬性信息。信息內(nèi)容包含族文件命名、實(shí)例參數(shù)、類型參數(shù)和其他參數(shù)等。

（3）通過(guò)插件編程開(kāi)發(fā)，這些信息能自動(dòng)匹配 9 位《計(jì)價(jià)規(guī)范》編碼，同時(shí)找到對(duì)應(yīng)構(gòu)件的尺寸信息，包含長(zhǎng)度、表面積、體積及材質(zhì)等在內(nèi)的符合清單規(guī)范和項(xiàng)目特征要求的計(jì)量數(shù)據(jù)。

（4）生成符合《計(jì)價(jià)規(guī)范》要求的報(bào)表，內(nèi)容包含清單編碼、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目特征、工程量、單位、綜合單價(jià)和合價(jià)等信息。

（5）插件可提取的工程量包含建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電安裝（動(dòng)力照明、暖通）等專業(yè)的構(gòu)件工程量。

（6）對(duì)于提取結(jié)果存在較大差異或與清單項(xiàng)存在映射問(wèn)題的，應(yīng)判斷其根源所在，并且在過(guò)程中不斷優(yōu)化。

（7）對(duì)于不同專業(yè)的對(duì)應(yīng)規(guī)則，可在插件中定制按鈕來(lái)區(qū)分。

2.3.3 輕量化功能的研究方法

（1）研究市面上主流平臺(tái)都支持哪些文件格式，判斷該項(xiàng)目的插件導(dǎo)出的文件格式。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，Revit 均被目前市面上主流平臺(tái)所支持；其數(shù)據(jù)接口具有可開(kāi)發(fā)性，各主流平臺(tái)對(duì)其文件格式?jīng)]有嚴(yán)格要求。因此，本插件導(dǎo)出的文件格式為獨(dú)立的“?.pr”格式。該格式可以被一些 BIM協(xié)同管理平臺(tái)直接讀取。

（2）考慮輕量化的壓縮比，對(duì)市場(chǎng)上的輕量化插件進(jìn)行調(diào)研分析，判斷其壓縮比。經(jīng)綜合分析發(fā)現(xiàn)，目前模型輕量化的壓縮比約為 1/200（即輕量化模型與原模型的對(duì)比比例）?；诖吮壤?，對(duì)該插件的輕量化模型壓縮比進(jìn)行研究。

（3）對(duì)輕量化后保留的數(shù)據(jù)量進(jìn)行研究。一般模型在輕量化后會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，本項(xiàng)目的插件開(kāi)發(fā)過(guò)程需要考慮保留構(gòu)件信息中與《計(jì)價(jià)規(guī)范》對(duì)應(yīng)的尺寸和材質(zhì)等參數(shù)。

（4）對(duì)多版本的 Revit 支持進(jìn)行開(kāi)發(fā)。對(duì) 2016－2018 版本的 Revit 進(jìn)行輕量化開(kāi)發(fā)；通過(guò)測(cè)試后，再對(duì)其他的版本進(jìn)行測(cè)試，對(duì)壓縮比和數(shù)據(jù)保留部分等指標(biāo)作綜合比較。

（5）在對(duì) Revit 中的鏈接文件進(jìn)行輕量化轉(zhuǎn)換時(shí)，務(wù)必考慮鏈接文件的版本和參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.3.4 其他功能的研究方法

（1）用圖表的形式展示不同版本模型的工程量對(duì)比樣式。在插件開(kāi)發(fā)工程中，嘗試用柱狀和線形等圖表表達(dá)方法展現(xiàn)，最終用最合理和人性化的方式表達(dá)工程量的指標(biāo)及其對(duì)比情況。

（2）多表單的定制需要結(jié)合某線路的造價(jià)管理要求，進(jìn)行相關(guān)調(diào)研和數(shù)據(jù)提資；同時(shí)要考慮表單是否能導(dǎo)入到原有線上平臺(tái)的因素。

（3）考慮成果的多種格式導(dǎo)出方式，包含表單的Excel 格式、獨(dú)立的“?.pr”輕量化模型格式和對(duì)比分析報(bào)告的 Word 格式等。

2.4 插件實(shí)際工程應(yīng)用

2.4.1 前期調(diào)研

插件開(kāi)發(fā)完成 V1.0 版本后，選用某站臺(tái)作為試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)初步調(diào)研，了解了該站臺(tái)的建設(shè)現(xiàn)狀，具體如下：現(xiàn)場(chǎng)缺少信息化造價(jià)管理手段，以線下流程為主；對(duì)于施工單位上報(bào)的工程量缺少驗(yàn)證其正確性的手段，間接造成管理上的不合理和進(jìn)度的拖延；BIM 模型的建模標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成構(gòu)件命名多樣化；BIM 技術(shù)更多地用于展示，未涉及造價(jià)管理。前期的調(diào)研結(jié)果表明，開(kāi)發(fā)插件的一個(gè)重要目標(biāo)是，能夠方便地統(tǒng)一施工過(guò)程某階段的構(gòu)件工程量，為進(jìn)度款支付和工程量校核等提供快速高效的輔助手段，確保插件導(dǎo)出的表單能契合造價(jià)管理的需求，最終提高造價(jià)流程管理的效率。

2.4.2 對(duì)某站臺(tái)模型數(shù)據(jù)的梳理

由于該站臺(tái)的建模規(guī)則未完全統(tǒng)一，在開(kāi)發(fā)插件的工程量提取功能之前，需要重新梳理構(gòu)件的命名規(guī)則，將BIM 模型（見(jiàn)圖1）的構(gòu)件名與清單編碼一一對(duì)應(yīng)，生成構(gòu)件名對(duì)應(yīng)表（見(jiàn)圖2）；隨后與 BIM 設(shè)計(jì)單位溝通，確認(rèn)構(gòu)建命名規(guī)則；確認(rèn)后，先進(jìn)行一對(duì)多的對(duì)應(yīng)，即一個(gè)清單項(xiàng)對(duì)應(yīng)多個(gè)構(gòu)件名，進(jìn)行工程量提取功能的開(kāi)發(fā)；后續(xù)根據(jù)建模規(guī)則的制定情況，及時(shí)更改模型中的構(gòu)件名（見(jiàn)圖3），再進(jìn)行插件功能的測(cè)試。

2.4.3 對(duì)插件功能的測(cè)試

（1）功能測(cè)試。插件 V1.0 版本開(kāi)發(fā)完成后，進(jìn)行工程量提取、表單輸出和智能分析等功能的測(cè)試。打開(kāi)插件界面，選擇處理后的某站臺(tái)的模型，生成相關(guān)報(bào)表（如圖4所示）。導(dǎo)出的表單樣式為符合國(guó)家清單規(guī)范要求的工程量清單樣式表單（見(jiàn)圖5）。導(dǎo)出的工程量與傳統(tǒng)算量軟件的分部分項(xiàng)工程量誤差在 3% 以內(nèi)。

圖1 站臺(tái) BIM 模型

圖2 插件與模型數(shù)據(jù)來(lái)源對(duì)應(yīng)位置梳理

圖3 模型構(gòu)件名的更改

圖4 插件界面

圖5 機(jī)電安裝專業(yè)提取結(jié)果

（2）施工圖校核?；?Revit 模型的算量，應(yīng)用插件提取施工圖模型屬性數(shù)據(jù)的工程量信息，生成滿足招標(biāo)要求的工程量清單，在此過(guò)程中校核施工圖，包括復(fù)核施工圖材料表的準(zhǔn)確性，以提高施工圖的設(shè)計(jì)質(zhì)量。與此同時(shí)，利用已生成的滿足要求的工程量清單，結(jié)合工程量指標(biāo)分析，對(duì)總投資進(jìn)行初步預(yù)判，輔助施工圖限額設(shè)計(jì)優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目投資控制目標(biāo)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用。分析對(duì)比某站臺(tái)的清單表格中的工程量，判斷插件提取成果的準(zhǔn)確性。對(duì)插件提取出的工程量信息和投資監(jiān)理的工程量信息進(jìn)行分析對(duì)比，將導(dǎo)出的結(jié)果對(duì)應(yīng)相應(yīng)的流程管理表單，并反饋給現(xiàn)場(chǎng)的施工單位和監(jiān)理單位。這些成果也為項(xiàng)目進(jìn)度款的支付和造價(jià)管理提供了有效的信息化手段和主要輔助數(shù)據(jù)。施工單位每月上報(bào)進(jìn)度款工程量時(shí)，通過(guò)與插件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可有效檢驗(yàn)上報(bào)量的準(zhǔn)確性。監(jiān)理單位和業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理在校驗(yàn)施工單位的上報(bào)量時(shí)，也可用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，若發(fā)現(xiàn)量差較大的分部分項(xiàng)，則可及時(shí)與施工單位進(jìn)行反饋和協(xié)調(diào)。

插件的功能主要是運(yùn)用插件對(duì)模型進(jìn)行工程量的快速提取和導(dǎo)出匹配造價(jià)管理流程的表單。在運(yùn)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由插件導(dǎo)出的成果還需要結(jié)合一些造價(jià)管理流程進(jìn)度和不同項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，繼續(xù)運(yùn)用于其他造價(jià)管理流程；而由插件導(dǎo)出的表單樣式只有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，并且基于BIM工程量的快速提取，才能更好地服務(wù)于項(xiàng)目造價(jià)管理。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文以上海地鐵某車(chē)站工程為例，通過(guò)調(diào)研插件開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)需求，制定出各功能設(shè)計(jì)的研究方法，并且對(duì)某站臺(tái)的 BIM 模型成果進(jìn)行了插件示范應(yīng)用。插件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使得工程量的統(tǒng)計(jì)工作更快、更準(zhǔn)確，效率也更高，但模型的質(zhì)量對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大影響。隨著 BIM 技術(shù)的日趨成熟，各種工具和軟件也將逐漸得到完善，模型的自動(dòng)化程度也將有進(jìn)一步的提高，通過(guò)插件進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)也必將得到更廣泛的應(yīng)用。