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BIM的建設項目成本管理系統論文
0.引言
在建設項目成本管理中存在著非常普遍的預算超支現象。研究表明，建筑業有多達2/3的建設項目在竣工決算時超過預算。傳統的成本數據主要來源于成本從業人員對造價信息的掌握和對建設項目工程量的計算。工程量計算方面往往需要耗費大量的時間和精力，而且經常會因為人為錯誤造成工程量的漏算、重算，降低了成本數據的精確性。據統計，工程量計算的時間在整個造價計算過程中大約占到了50%~80%,在計算過程中難以跟上工程進度，造成很多成本管控流程難以實現，無法實現成本的有效控制。對于價格信息的了解，造價工程師主要的依據是定額、清單計價規范或企業定額。然而定額站、建材信息網以及一些企業對價格信息的收集處理方法，還停留在人工處理的階段：以信息員的名義向各供應商要數據，經過處理后，放網上或印成冊子供查詢。由于供應商并不會如實地回應，使用這種方法得到的價格數據，其準確性、及時性、全面性與實際需求差距甚大。
建筑信息模型（BIM)是一個包含豐富數據、面向對象的、具有智能化和參數化特點的建筑設施的數字化表示。它不僅含有建筑構件的幾何數據，更有大量可擴展的工程數據。建筑信息模型本身的特征及屬性的描述，如幾何特征、物理特性、功能特點等構成核心信息數據，而其他方面的技術、經濟、管理和其他信息則成為核心信息的附屬數據[5]。參數化建筑信息模型中的構件信息是可計算的信息，借助這些信息數據，計算機可以自動生成不同構件的幾何信息數據，如體積、面積、長度等工程量成本數據，并可以以擴展數據的形式賦予構件人工定額、材料價格等成本數據，為基于BIM的建設項目成本管理奠定了基礎。
1.基于BIM的建設成本管理系統
建設項目的成本管理是一個動態的過程。在建造過程中，已完工程量在變化，市場價格在變動，引起從量到價的變化，期中付款、過程中簽證等成本控制分析，都需要一個成本全過程分析控制解決方案。本文基于BIM的建設成本管理系統正好提供了這樣一個解決方案。
基于BIM的建設項目成本管理系統見圖1。它由三部分組成，包括用來存儲成本資源知識數據的MicrosoftSQLServer數據庫，用來構建建筑信息模型的AutodeskRevit軟件以及用來接收數據輸出并進行成本管理的MSProject項目管理軟件。三者通過Revit軟件的應用程序編程接口(API)進行集成。數據庫中存儲的成本資源知識數據是企業定額和人工、材料、機械資源價格數據。這里的企業定額主要以政府定額為依據，企業可以根據實際情況對不合適的定額條目重新測量和改進后在定額庫中進行更新。人工、材料、機械資源價格數據主要是資源信息的單價，可以根據市場價格的變動進行不斷更新、不斷完善，從而有效應對成本管理過程中的價格變動。Au?todeskRevit是BIM的一款設計軟件，它不僅可以自動生成模型構件的幾何數據，還能根據設計的變更自動改變相應關聯模型構件的幾何數據，這為解決成本管理中設計變更引起的工程量變化提供了一種有效的方法。MSProject項目管理軟件對施工項目進行工作分解結構（WBS)分解并獲得相應任務的成本數據后可對項目成本進行動態管理。
該系統的成本資源知識數據單獨存放于數據庫中，建筑信息模型從數據庫中獲取成本資源數據后以共享參數的形式存在于模型構件的屬性中形成自己的模型項目數據。MSProject項目管理軟件從建筑信息模型中獲取成本資源數據以及工程量后形成自己的成本計劃數據。隨著項目階段的不斷推進，MSProject項目管理軟件中獲得的實際成本資源數據將會反饋到知識數據中去，使成本資源知識數據不斷完善、豐富，從而完成自我進化、不斷積累的過程。
1.1施工項目的工作分解結構
項目管理協會的項目管理知識體系（PM-B0K)把創建WBS闡述為，將項目中可交付成果以及項目的工作分解成細小的、易于管理控制的組成部分的過程。WBS的編制方法沒有統一的標準或依據，一般根據工程項目的特點或工作需要來編制。成本管理系統的WBS是由MSProject項目管理軟件完成的。總體將建設項目分為三個層次，見圖2。第一層次是根據建設項目的分部分項工程進行分解。第二層次是根據施工組件進行分解，使之能一一對應建筑信息模型中的構件，方便數據的傳輸和存儲。這里的施工組件是一大類別，比如柱子里面包括了預制柱和現澆柱，預制柱和現澆柱又分別包含了矩形柱和異形柱。之所以沒有再一一細分，是由于在構建建筑信息模型時已經通過構件的屬性值進行了說明。第三層次是根據施工工序進行分解，如現澆柱的施工包括模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑養護三個工序，這樣能很好地匹配定額信息子目，把定額子目資源投人到工序中去，每個投人的資源在成本資源知識數據庫中獲得單價，在建筑信息模型中獲得工程量。
1.2系統中成本數據的形成
成本數據主要由工程量、資源價格以及資源消耗量指標構成。其中工程量屬于間接數據，完全取決于工程構件實物，與之相對應的數據來源是建筑信息模型中構件對象的幾何信息數據。資源價格以及資源消耗量指標屬于直接數據，與市場和社會生產力水平密切相關，存儲于成本資源知識數據庫中。它們的數據特征見表1。
1.2.1成本資源知識數據的形成
知識數據通常是指總結行業長期實踐經驗形成的標準、規范、規程、手冊等所包含的參考數據。數據庫中存儲的工程定額信息主要以政府定額信息為依據，企業可以根據實際情況對不合適的定額條目重新測量和改進后在數據庫中進行更新。人工、材料、機械資源價格主要來源市場并可以隨著市場的變化進行更新。在進行成本管理的過程中，當市場價格變動時，通過修改MSProject項目管理軟件對應的資源價格，然后反饋到數據庫中去完成數據庫知識數據的不斷豐富、自我完善過程。它們都是以表格的形式存儲在數據庫中，并產生一定的關聯關系。
系統中成本資源知識數據的傳輸過程見圖3。數據從成本資源知識數據庫存儲到模型構件的屬性中去，再被讀取到MSProject軟件對應工作任務的資源域，都是通過Revit軟件的API接口實現的。在Revit軟件中點選信息模型的構件，彈出數據庫中的成本資源知識數據，人員根據模型構件的類型賦予其相應的定額和人材機資源數據并存儲到構件的屬性中，與此同時，MSProject軟件中相應工作任務獲得資源數據。
1.2.2成本工程量數據的形成
系統中的成本工程量數據來源于建筑信息模型中構件的幾何信息數據，所以建筑信息模型搭建得越精準，獲得的工程量數據就越精準，這對模型的構建者要求比較高。成本工程量的提取過程見圖4。以參數化、數字化為特點的建筑信息模型中的各部分都是相互關聯的，一處改動、處處改動。因此當設計變更時，模型構件的改變會引起對象屬性值的改變，工程量也會相應地跟著改變。在生成工程量過程中碰到的幾個問題及解決方法總結見表2。其中關于自動生成的工程量不符合計算規則的，可通過套用定額計算規則進行轉換。
2.基于BIM的建設成本管理系統的應用實現
基于BIM的成本管理系統的應用實現是以Revit軟件為二次開發，通過其應用程序編程接口（API),連接數據庫和項目管理軟件。系統開發平臺為MicrosoftVisualStudio2013，開發語言為C,數據庫為MicrosoftSQLServer2012,項目管理軟件為MicrosoftProject2013。該系統的設計模式使用了經典的三層架構模式：表現層（UI)、業務邏輯層（BLL)、數據訪問層（DAL)。使用三層架構模式，可以增強應用程序的可維護性、可擴展性和可移植性。
表現層主要接收來自使用者輸人的數據并顯示業務邏輯層處理使用者輸入數據的結果。該成本管理系統的表現層主要功能有：①建筑信息模型以及成本數據的展示；②用戶選取模型構件后，顯示成本資源知識數據庫中的數據，如定額信息；③賦予構件對應定額信息；④構件存儲成本數據后顏色顯示改變。業務邏輯層則涵蓋一切數據驗證、業務規則以及控制處理數據和程序的安全性。該成本管理系統的業務邏輯層主要功能有：①將用戶選取的定額信息存儲到構件的項目參數中去；②判斷用戶所選取的構件類型，根據定額計算規則生成工程量；③獲取構件工程量及定額信息輸出到項目管理軟件；④關聯定額信息與人工、材料、機械資源信息，匹配定額信息跟項目管理軟件中的工作任務。該成本管理系統的數據訪問層主要負責對成本資源知識數據庫的訪問，包括資源知識數據的增添、刪除、修改，并且可以根據市場價格及工程所在區域的不同，實現成本資源知識數據的自我更新。
在基于B1M的成本管理系統中，打開Revit軟件進行建模以后，單擊如圖5所示的Revit軟件附件模塊丁-具欄中的知識數據庫按鈕，系統就會通過應用程序編程接口讀取成本資源知識數據庫中的定額信息并顯示在Revit軟件的界面上，見閣6。根據構件的類型和特征描述選擇構件對應的定額信息，點擊添加按鈕，定額信息就會以項目參數的形式存儲到構件的屬性中去并自動生成工程量，見圖7:為建筑信息模型所有構件添加完定額信息后，單擊圖5工具欄中的輸出成本數據按鈕，數據就會輸出到MSProject軟件并存儲到對應的實際成本和資源名稱域名中去，見圖8，為后期成本人員進行成本管理、資源配置提供可靠數據。
3.結語
雖然BIM技術在國內的應用已有十幾年歷史，BIM技術已能為建筑行業創造一定的價值,但相對于BIM技術的巨大潛力來說，其應用和研究還處于初級階段。本文提出的基于BIM的成本管理系統不僅能使成本管理人員從煩瑣的勞動中解放出來，而且能將更多的時間和精力用于成本控制等更有價值的工作，同時可以避免人為錯誤影響成本數據的精確性，提高建設成本管理的高效性和可靠性。
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