張 靜

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方式，裝配式建筑存在施工周期短、建造品質(zhì)高、環(huán)境保護(hù)好等優(yōu)勢(shì)，但由于受多方因素約束，預(yù)制裝配式建設(shè)的生產(chǎn)成本普遍偏高。近年來(lái)，BIM技術(shù)已具備可視化、虛擬仿真模擬等新特性，尤其是BIM 5D技術(shù)的運(yùn)用，在傳統(tǒng)的三維模型中融入進(jìn)度與成本形成五維項(xiàng)目管理模式，其問(wèn)世也給人們研究裝配式施工建設(shè)成本控制帶來(lái)了機(jī)會(huì)。本文從裝配式施工建設(shè)成本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要影響因素入手，研究BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段中成本控制的有效運(yùn)用。

1 裝配式建筑的特點(diǎn)

預(yù)制裝配式建筑有著建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化、結(jié)構(gòu)裝修一體化和過(guò)程管理信息化等特點(diǎn)，是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。從設(shè)計(jì)到施工，裝配式建筑構(gòu)件在車間實(shí)行流水加工、機(jī)械化制造，更易于進(jìn)行有效管理，可避免部分工程質(zhì)量通病。另外，裝配式建筑物通過(guò)預(yù)制的鋼結(jié)構(gòu)或水泥構(gòu)件進(jìn)行建筑主體安裝，并輔以輕型建筑材料，可使之具有優(yōu)異的保溫、隔熱、耐火、防蟲(chóng)、節(jié)能、抗震和防水等功能。傳統(tǒng)施工作業(yè)效率低下、廢棄物多，浪費(fèi)資源；工人夜班較頻繁，光污染嚴(yán)重。預(yù)制裝配式建筑憑借自身優(yōu)勢(shì)有效地改善了以上問(wèn)題，也可以說(shuō)其是綠色建筑施工的一部分[1]，以高科技制造業(yè)模式引領(lǐng)傳統(tǒng)建筑的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2 裝配式建筑和BIM技術(shù)融合的必要性

BIM技術(shù)是一種將建筑信息數(shù)字化處理的應(yīng)用技術(shù)，其具有可視、可模擬、可調(diào)節(jié)和可優(yōu)化的特點(diǎn)，在裝配式項(xiàng)目建設(shè)各階段中發(fā)揮重要作用。其中，在施工建設(shè)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用確保了整體裝配式建筑施工安裝過(guò)程的有序進(jìn)展，降低施工偏差，為施工經(jīng)濟(jì)性提供依據(jù)。借助BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬施工分析，為后續(xù)安裝掃清障礙[2]。另外，在施工組織方案的優(yōu)化中也可借助BIM技術(shù)，有效減少可能出現(xiàn)的返工和資金浪費(fèi)問(wèn)題。項(xiàng)目各參建方共用同一個(gè)工作平臺(tái)，可提高交流和溝通的效率，保證施工質(zhì)量的同時(shí)也為后期降低施工成本奠定了基礎(chǔ)。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工成本管控中的應(yīng)用

3.1 合理規(guī)劃平面布置，減少庫(kù)存成本

利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場(chǎng)地平面布置，實(shí)現(xiàn)可視化管理。模擬現(xiàn)場(chǎng)道路交通狀況，對(duì)預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸路線、大型施工機(jī)械吊裝設(shè)備的作業(yè)范圍進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析。確定現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路的寬度、回轉(zhuǎn)半徑，運(yùn)輸車輛尺寸及型號(hào)，吊裝設(shè)備參數(shù)選型等具體信息，形成最優(yōu)平面布局。

預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)塔吊選型、道路規(guī)劃、構(gòu)件堆放場(chǎng)地等因素。利用BIM建筑信息模型與RFID射頻識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，將芯片植入構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件可追溯，構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)的時(shí)間和采購(gòu)數(shù)量均可精確管控[3]。精確定位構(gòu)件運(yùn)輸車輛與構(gòu)件參數(shù)，合理安排運(yùn)輸時(shí)間，可解決現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地緊張、儲(chǔ)存保管難的問(wèn)題，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存的目標(biāo)，減少庫(kù)存成本。

3.2 優(yōu)化施工技術(shù)方案，避免返工成本

利用工況模擬預(yù)先熟悉和掌握后期安裝環(huán)節(jié)的時(shí)間和工序節(jié)點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆放、配送、安裝、倉(cāng)儲(chǔ)保管等相關(guān)工作提供參考依據(jù)。通過(guò)三維模擬、動(dòng)畫(huà)演示技術(shù)交底至現(xiàn)場(chǎng)施工安裝班組人員，定位重要節(jié)點(diǎn)制作動(dòng)態(tài)樣板，利用碰撞檢查提前解決潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患，優(yōu)化吊裝方案[4]。并通過(guò)RFID芯片建立預(yù)制構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)，可隨時(shí)調(diào)取構(gòu)件相關(guān)信息，在施工安裝過(guò)程中校驗(yàn)復(fù)核構(gòu)件參數(shù)及安裝位置，提高構(gòu)件的吊裝和拼接效率，大大降低了施工過(guò)程中的損耗、返工成本。

3.3 動(dòng)態(tài)跟蹤現(xiàn)場(chǎng)情況，提高管理質(zhì)量

結(jié)合裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)工廠化的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)利用BIM技術(shù)與RFID技術(shù)，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)、配送、倉(cāng)儲(chǔ)、安裝等過(guò)程中出現(xiàn)異常情況導(dǎo)致構(gòu)件無(wú)法正常使用時(shí)，構(gòu)件生產(chǎn)廠商可第一時(shí)間提取芯片信息定向加工生產(chǎn)，避免影響工期進(jìn)度和成本的浪費(fèi)。另外，運(yùn)用BIM技術(shù)關(guān)聯(lián)3D實(shí)體模型、導(dǎo)入進(jìn)度計(jì)劃，可視化模擬現(xiàn)場(chǎng)施工方案，實(shí)時(shí)調(diào)整、優(yōu)化、跟蹤現(xiàn)場(chǎng)施工狀況[5]。技術(shù)人員可遠(yuǎn)程指導(dǎo)施工，亦可實(shí)時(shí)查看構(gòu)件參數(shù)信息、完成質(zhì)量等現(xiàn)場(chǎng)情況，上傳施工質(zhì)量記錄、整合竣工資料。

利用BIM技術(shù)的可模擬功能，預(yù)先檢查施工方案的合理性，識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，有針對(duì)性地提供應(yīng)急預(yù)案。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)攝像監(jiān)控可動(dòng)態(tài)觀察施工人員所在位置及施工效果，有效識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素、提高現(xiàn)場(chǎng)安全管理質(zhì)量，進(jìn)而減少不必要的損失。

3.4 四維模擬進(jìn)度計(jì)劃，優(yōu)化資源配置

運(yùn)用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目模型，使得現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件參數(shù)化。通過(guò)模型可提取相對(duì)準(zhǔn)確的工程量，為招采部門制定采購(gòu)計(jì)劃提供依據(jù)。招采專員可根據(jù)實(shí)際需求選擇按照實(shí)體樓層或相應(yīng)流水段的工序進(jìn)展，依次調(diào)取周、月、季、年等階段的材料用量，生成物資需求計(jì)劃表，配合預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)施工[6]。此外，BIM技術(shù)的3D模型結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃形成的4D模型，可模擬協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度計(jì)劃，推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展、優(yōu)化管理模式、提高管理效率。關(guān)注項(xiàng)目重要節(jié)點(diǎn)及里程碑事件的進(jìn)展情況，與進(jìn)度計(jì)劃模型相對(duì)比，做到物盡其用、合理規(guī)劃?，F(xiàn)場(chǎng)如遇突發(fā)情況，造成工程停滯等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)結(jié)合實(shí)際狀況基于BIM模型多方案調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資金、人員、物料重新規(guī)劃，最大限度地減少工程停滯帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

3.5 協(xié)同平臺(tái)統(tǒng)一管理，降低管理成本

BIM技術(shù)的問(wèn)世，讓項(xiàng)目各參建方的組織管理工作得到了較大改善?；趥鹘y(tǒng)的BIM三維模型，關(guān)聯(lián)進(jìn)度與成本信息形成5D模型，集成土建、鋼筋、給排水、機(jī)電和供暖通風(fēng)等多專業(yè)的實(shí)體模型，以其為載體，以WBS項(xiàng)目結(jié)構(gòu)分解為依托，運(yùn)用BIM 5D數(shù)據(jù)信息協(xié)同平臺(tái)項(xiàng)目各參建方管理及技術(shù)人員通過(guò)權(quán)限設(shè)置可隨時(shí)掌控項(xiàng)目的全過(guò)程查看及管理工作，了解項(xiàng)目實(shí)時(shí)進(jìn)度、成本支出、物資采購(gòu)及運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞯倪M(jìn)展情況，及時(shí)有效地調(diào)整前期策劃，對(duì)目前項(xiàng)目成本進(jìn)行偏差分析、三算對(duì)比，運(yùn)用項(xiàng)目資金曲線與資源曲線分析現(xiàn)階段成本管控情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并有針對(duì)性地采取糾偏措施多方案解決問(wèn)題[7]。同時(shí)，也為下一階段成本偏差和管控方法提供可靠依據(jù)，完善成本考核機(jī)制。

4 案例分析

4.1 項(xiàng)目概況

江蘇某國(guó)際醫(yī)院總建筑面積約44 000 m2，容積率1.21；地下汽車庫(kù)1層，地面7層，1—3層為門診醫(yī)技樓，4—7層為住院病房；地下室面積約15 400 m2，地上建筑面積約29 000 m2，建筑總高度39 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。醫(yī)院初步計(jì)劃開(kāi)放300張床位和7間手術(shù)室，配備MRI、CT、四維超聲等國(guó)際領(lǐng)先醫(yī)療設(shè)備，設(shè)置腦病中心、創(chuàng)傷中心、高端婦兒、骨科、泌尿外科、普外科、普內(nèi)科、內(nèi)鏡中心、血透中心和健康管理等臨床科室，總投資金額超過(guò)1億美金。

4.2 BIM技術(shù)在項(xiàng)目成本管控中的應(yīng)用

BIM標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)劃如圖1所示。

圖1 BIM標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)劃

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用了碰撞檢查、管線綜合等BIM管理功能，通過(guò)建立包含建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等完整的BIM實(shí)體模型、場(chǎng)地布置模型、進(jìn)度計(jì)劃模型和預(yù)算模型文件形成關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)模型整合，形成信息集成為后續(xù)深化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。利用漫游路徑、碰撞檢查等管理工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)柱、墻、梁、管線等設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行檢查提出圖紙優(yōu)化建議，制作標(biāo)注族包括配電箱編號(hào)、類型，橋架材質(zhì)、尺寸、標(biāo)高、系統(tǒng)等，最終使模型深度滿足施工圖深度規(guī)范要求完成出圖。施工單位、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目各參與單位均在三維模型基礎(chǔ)之上進(jìn)行圖紙會(huì)審、深化等工作，為該工程深化調(diào)整、施工研討、成本預(yù)估提供準(zhǔn)確的項(xiàng)目信息、精準(zhǔn)決策。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段將構(gòu)件的幾何尺寸、材料、種類、型號(hào)和安裝位置等參數(shù)信息錄入系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)庫(kù)，為后期施工過(guò)程中信息提取、構(gòu)件跟蹤做好準(zhǔn)備工作。

項(xiàng)目施工階段通過(guò)BIM軟件對(duì)工程項(xiàng)目空間、時(shí)間、成本等要素進(jìn)行綜合分析，選擇合適的構(gòu)件吊裝工具，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆放、儲(chǔ)存位置及運(yùn)輸路線，運(yùn)用模擬施工現(xiàn)場(chǎng)重要工作節(jié)點(diǎn)，制定適合工程特點(diǎn)的施工方案，精簡(jiǎn)施工工序，避免由施工方案的不合理造成重復(fù)、過(guò)度使用工人、窩工等情況，從而降低人工費(fèi)的開(kāi)支；可利用軟件按照單體、專業(yè)、部位、構(gòu)件等個(gè)性化要求，自動(dòng)識(shí)別提取當(dāng)月已完成工程量為進(jìn)度款支付和結(jié)算、決算及期間的變更核對(duì)工程量提供可靠依據(jù)；針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的變更簽證，更改相應(yīng)參數(shù)，在模型中可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，避免重復(fù)建模的成本，提高工作效率；通過(guò)BIM集成平臺(tái)將計(jì)劃進(jìn)度和成本與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度和成本進(jìn)行對(duì)比，形成實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)，利用資金曲線與資源曲線掌握現(xiàn)場(chǎng)資金流入與流出、資源配置等情況，合理安排項(xiàng)目的投入與支出和物料及人員的分配。

項(xiàng)目管理模式的創(chuàng)新提高了項(xiàng)目各參與方的協(xié)作和溝通效率，是項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)交流的重要渠道，使溝通、討論、決策都能在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，使原本復(fù)雜的項(xiàng)目管理工作變得更為高效、快捷，是裝配式建筑成本精準(zhǔn)管控、項(xiàng)目管理工作流程的創(chuàng)新。

5 BIM技術(shù)在項(xiàng)目運(yùn)用上的效果分析

基于模型預(yù)制加BIM技術(shù)，直接從三維模型生成施工所需要的施工圖和工藝詳圖；利用BIM技術(shù)細(xì)化局部的施工工藝，明確各構(gòu)件所選用的材料、型號(hào)等具體參數(shù)；支吊架在管綜結(jié)束后，根據(jù)業(yè)主及規(guī)范要求布置組合支吊架，布置完成后出具支吊架平面圖紙，為各吊架編號(hào)，出具支吊架加工表格；根據(jù)甲方設(shè)計(jì)院提供的線型、線寬、圖層名稱、顏色、打印線寬和畫(huà)圖線寬進(jìn)行設(shè)置包括設(shè)計(jì)院?jiǎn)为?dú)的樣本文件設(shè)置等工作；使用BIM技術(shù)讓企業(yè)收集項(xiàng)目數(shù)據(jù)更加簡(jiǎn)便，有效地把控現(xiàn)場(chǎng)成本，為后期維修、運(yùn)維提供更大幫助，質(zhì)量安全管理的能力顯著加強(qiáng)；使用BIM技術(shù)有效減少返工，提前模擬施工進(jìn)度，合理的現(xiàn)場(chǎng)材料預(yù)制加工，有效地節(jié)省了10%的工期；項(xiàng)目施工階段由于施工圖紙、作業(yè)人員素質(zhì)、交底不清等問(wèn)題常在，往往存在大量返工現(xiàn)象，本工程使用BIM技術(shù)有效減少了60%返工；BIM模型形成項(xiàng)目信息樞紐中心，改變點(diǎn)對(duì)點(diǎn)溝通方式，減少溝通誤解，項(xiàng)目各個(gè)參與方在同一個(gè)協(xié)同平臺(tái)交流工作，提升辦公效率。

（1）減少設(shè)計(jì)周期25%，減少翻模成本。利用BIM軟件直接設(shè)計(jì)、優(yōu)化、再出圖，避免翻模不必要的重復(fù)勞動(dòng)。BIM在建模階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)應(yīng)用模型解決，由于圖、模之間的聯(lián)動(dòng)性，所以同時(shí)也解決了圖紙問(wèn)題，無(wú)需單獨(dú)給BIM留出時(shí)間，始終跟著設(shè)計(jì)進(jìn)度的步伐。

（2）提升圖紙質(zhì)量40%，減少返工成本。提前發(fā)現(xiàn)二維圖紙表達(dá)不清楚的錯(cuò)漏碰缺等問(wèn)題，大量減少以后施工中的變更、洽商、返工等問(wèn)題。100%實(shí)現(xiàn)圖模一致，大大地提高了設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量。

（3）減少返工簽證40%，減少投入成本。解放設(shè)計(jì)師的雙手，減少大量設(shè)計(jì)畫(huà)圖成本，提升設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。利用碰撞檢查實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測(cè)施工方案中的漏洞，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工前及施工中的PDCA有效循環(huán)管控，降低了施工過(guò)程中的返工與簽證變更數(shù)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在裝配式施工階段成本管控的應(yīng)用中發(fā)揮著舉足輕重的作用。其繼承并填補(bǔ)了CAD技術(shù)的缺陷，為建筑行業(yè)帶來(lái)了巨大而又深遠(yuǎn)的影響。近年出現(xiàn)的BIM 5D技術(shù)基于項(xiàng)目三維模型信息數(shù)據(jù)，利用項(xiàng)目協(xié)同平臺(tái)的PC端、Web端與移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可視化的實(shí)體模型與大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)云計(jì)算相結(jié)合，為現(xiàn)場(chǎng)裝配式建筑的施工進(jìn)行有效指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)資源最大化。裝配式建筑作為建筑工業(yè)化的必然形式，通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，在施工階段對(duì)前期準(zhǔn)備中優(yōu)化項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)，包括場(chǎng)地布置、吊裝設(shè)備的選型、運(yùn)輸路線及車輛的規(guī)劃，到具體施工安裝過(guò)程中的吊裝方案、構(gòu)件跟蹤、過(guò)程管理都起到了關(guān)鍵作用，使得裝配式建筑成本管控得到有效完善。