2浙江万达建设集团有限公司
3宏润建设集团股份有限公司
摘要：论文从相关的BIM研究、施工监控系统的研究、我国施工成本控制研究现状三方面进行文献综述，提出如能把BIM技术与成本管理方法相结合，弥补传统方法的不足，实现施工成本的动态监控，也为施工企业引入计算机技术提供一个可行的方案。
关键词：BIM 建筑工程 施工成本 动态监控
1 引言
1.1 研究背景及意义
BIM（Building Information Modelling，建筑信息模型）作为一种全新的技术工具，是信息化技术在建筑业中的直接应用，它通过整体虚拟建筑信息模型的方式服务于建设项目的全过程，目前已大量应用于设计、建造等数字化管理工作中，其参数化、可视化、数字化以及强大的信息集成管理能力对于减少工程变更、提高工程质量、缩短项目工期、节约工程成本、增强各个参与方之间的信息共享等诸多方面都有十分重要的作用，是我国建筑业未来研究和发展的一个重点。
成本作为项目管理的核心要素之一，对项目目标的实现起着决定性的作用。然而据统计，建筑业有2 /3的建设工程项目在竣工决算时超过预算[1]，施工阶段作为建设项目生命周期的重要阶段，大部分时间和成本的投入都发生在这个阶段，因此必须特别重视建设项目施工阶段的成本管理。传统的成本管理主要依赖于人为控制，信息交流大多通过纸质文件进行，这样不仅易导致信息过时，出现错误，且清晰度较低[2]。此外，不可预见的项目开支及设计变更、签证索赔都是成本管理的大敌。随着现代工程项目规模不断扩大，复杂性不断增强，成本监控也变得愈发复杂。虽然目前人们已经普遍认识到成本管理以及电子信息技术的重要性，并已经开发出了一些成本管理软件，但现有软件主要还是用来辅助成本管理者进行必要的计算和统计，在面对高度变化的成本和信息量巨大的工程项目时则显得力不从心。成本及工程数据无法实时计算和共享，导致很多项目做到最后才发现严重超支，但已经无法弥补。
工程施工是一个高度动态的过程，相应的工程成本控制也是一个动态的过程。因此，要实现工程项目的成本控制就要实时计算工程成本，将实际成本与计划成本进行比较，及时发现偏差并采取措施，这就意味着要对建设项目的各方面信息如资源、设计、现场、材料及安装成本等随时随地都有明确的把控[3]。BIM的兴起和发展为我们解决工程项目成本问题提供了新的思路，能够在一定程度上弥补成本管理的不足，并使得工程施工成本动态监控成为可能。
2 国内外研究现状
2.1 相关的BIM研究
BIM技术首先是从美国发展起来的，最早可追溯到20世纪70年代，之后逐步扩展到欧洲、日韩等发达国家[4]。随着BIM模型的可视化、信息共享、模拟施工等优势逐渐被人们所认可，BIM技术也得到了快速的发展。目前建筑业已普遍认识到了BIM技术的先进性以及在建设项目管理中的重要性，很多国外的成功案例也证明了BIM在建设项目管理中的价值。
BIM技术的分析应用具体表现为以下几个方面：可视化应用：建筑效果图、仿佛置身在其中的3D虚拟建筑空间、光线效果可视化模拟等，为业主与设计方、施工方之间的沟通交流提供了方便。BIM整体模型查找矛盾：由各个系统模型综合在一起形成的BIM整体模型可以查找和复核各系统间是否存在矛盾与冲突，在施工前解决。施工阶段应用：工料估算与控制、预算控制、生产管理、3D可视化指导施工以及改进施工方法、利用4D模型进行进度控制等。分析应用：舒适度分析；耗能模拟分析；生命期成本控制；环境评估应用，例如不同类型材料在相同环境下的使用寿命不同生命周期分析法；风、水等流体性能分析，如建筑围墙连续性以及防水性模拟——计算机流体力学动态模拟等。设施管理应用：设施管理组织机构的建立，技术维护、性能报告系统、设施空间数据管理。
国内外的有关学者已经对BIM技术做出了大量的研究，与本课题相关的研究文献也较多。
国外的许多学者都对BIM的应用做出了研究，并肯定了BIM应用在施工管理方面的优势。Craig等（2010）指出，BIM 能够实现信息的组织和共享，使得信息能够在项目参与方之间更好的反馈，从而提高施工的效率和准确性[5]。Antonio Grilo等（2010）认为BIM是一个有效的施工管理工具，通过对项目信息更好的读取和共享，加强对项目的控制，具有巨大的效益，并从价值的角度对BIM的互操作性和合作环境进行了评价[6]。
施工成本的管理离不开施工数据，施工数据的采集和共享问题受到了国外学者的广泛关注。施工数据的采集是施工监控的第一步，国外学者普遍认为数据信息的采集和传递是施工监控的关键，一些学者在这方面做出了研究。Goedert等（2008）通过采集施工现场动态数据，构建了一个四维的BIM实时模型，通过对施工过程的文件进行捕捉，并将其集成来管理工程信息，以便于业主在工程竣工后进行使用和管理[7]。IFC作为BIM的数据交换标准，是实现信息交互的关键。Nour M.等人（2010）建立了一个基于IFC标准的动态信息模型数据库，用于建筑材料的采购，通过这个数据库，施工人员可以得到所需材料清单，有利于与材料供应商进行沟通交流，并且能够及时订购特殊材料，减少因材料采购所造成的失误，增强采购效率[8]。
相比于国外，我国从2006年才开始接触BIM技术，虽起步较晚，但随着近几年对BIM技术的认识不断提高，在相关方面也取得了一定的成就，各大高校及相关行业协会都开始了对BIM技术的相关研究。
BIM在成本核算方面的应用得到了学者专家的广泛关注。王广斌等（2009）提出了三种基于BIM 的成本核算方法，即通过应用程序接口（API）与造价软件连接，利用开放式数据库连接（ODBC）访问BIM数据库以及将工程量输入到Excel中，并对每种方案的特点进行了分析[9]。何关培（2010）提出将BIM技术应用于建设项目的成本预算领域能够快速评估工程变更所带来的成本变化，从而提高成本管理的效率[10]。
在BIM实时模型的建立和管理系统的开发上，国内学者也做出了一定的贡献。张建平等人于2011年建立了基于4D-BIM的施工资源信息模型，由基本信息模型，4D信息模型和预算信息模型所组成，并将模型信息和预算信息与WBS相连接，实现了施工阶段对资源的动态管理和成本的实时监控[11]，他还于2012年设计开发出了一个基于BIM的工程项目管理系统，同时采用了Web技术，实现了分布存储信息与BIM之间的关联，使得项目管理系统能够与4D BIM进行集成，实现工程数据与BIM模型的对接，为BIM的应用提供了新的方法[12]。2014年，张连营等针对工程项目对BIM 的实际需要，提出了基于BIM的进度－成本协同管理模型，阐述了其整体架构、主要流程及实现方法[13]。
综上所述，国内外对BIM技术的研究已比较完善，BIM技术的应用已得到了建筑业的广泛认可。专家学者普遍认为，将BIM技术应用到建设项目中可以促进信息共享，减少项目变更，提升工作效率，近年来BIM相关软件的发展也为施工成本动态监控系统的设计和开发提供了基础。虽然国内外对BIM的各方面应用均有研究，但有关BIM在施工成本监控方面的研究依然较少，现有的文献主要着重于施工过程的数据采集及工程信息的共享上，或分析BIM在其中的重要性和可行性。此外，目前在施工成本监控方面的研究还比较浅，没有进行细化。大多文献仅仅提供一个整体实施的流程或成本检查的指标，很少涉及实时信息的管理以及实施方案后期的运行，尤其是发现成本问题后的纠偏及应急措施。
2.2 施工监控系统的研究
随着建筑项目趋于大型化、复杂化，大量的数据给项目的管理带来了困难，许多学者专家都开始研究如何利用计算机技术对施工过程进行有效的监控从而提高项目管理的水平。
国外在施工监控系统方面的研究比较多，也相对完备。Leung等人（2008）开发出了一个由摄像机和远程无线网络组成的施工监测系统，通过对项目状态定时进行动态测量和记录来对项目进行监控[14]。Lee等（2011）研究出了一个施工工人位置信息监控系统，可以利用电子标签和定位方法在电脑上显示施工工人的位置，当工人接近危险区域时，系统会向工人发送警报，在一定程度上减少施工安全事故[15]。Sardroud等（2012）运用RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）、GPS和 GPRS技术，研究出了一个实时的施工监测系统，用来管理用于建筑材料和构件[16]。Riaz Z等（2014）通过将 BIM与传感器技术相结合，来监测施工现场的含氧量和温度数据，实现了数据的实时可视化显示，达到了实时监控的效果，避免了安全事故的发生[17]。
在施工监控方面，与国外相比，相关的国内文献较少，且着重于施工质量和安全问题。黄声享等（2005）通过将GPS、无线数据通讯技术以及计算机技术与碾压机械进行集成，研究出了一个GPS实时监控系统，可用于监控堆石坝填筑过程中的施工质量[18]。吴伟巍等（2010）认为对危险源的监控是预测安全风险的关键所在，并提出了一种基于前馈信号的施工现场危险源实时监控和安全风险实时预测的方法，来控制施工现场的安全风险[19]。
通过阅读整理文献可以发现，虽然国内外在施工监控系统方面都有相关的文献，但更多的还是在施工质量和施工安全方面的应用，在施工状态或施工成本上的研究较少。这些研究说明了自动化施工监控的可能，为设计基于BIM的施工成本动态监控系统提供了可行性，能够使得项目管理人员远程监控现场的施工情况。此外，不论是对施工质量还是施工成本进行监控，都需要对施工信息进行采集，也就是监控系统的输入部分。可以发现，不同的监控系统往往会选择不同的信息采集方法，如摄像机、GPS、传感器技术等等，但具体应采用哪一种方法，可以对信息采集方法进行总结和比较分析，根据监控系统的需求选择最适合于施工成本动态监控系统的信息采集方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3 我国施工成本控制研究现状
建设工程项目施工成本是指在其施工过程中所发生全部生产费用的总和，其中包括消耗的人工费（包括支付给生产工人的工资、奖金、工资性质津贴等）、材料（包括原材料、辅助材料、构配件、周转材料摊销费或租赁费等费用），施工机械台班使用费（包括施工机械使用费或租赁费），以及为进行施工组织与管理发生的全部费用支出。施工成本控制包括比较、分析、预测、纠偏和检查，是一个循环往复的过程。目前常用的成本控制方法有目标成本管理法，ABC分类法，价值工程，挣值法等。
成本控制是项目管理重要目标之一，由于工程项目90%以上的成本发生在施工阶段，因此施工阶段的成本管理尤为重要，但传统成本管理方法的缺陷及工程项目成本控制不力已经是一个普遍的问题。近年来，为解决我国成本问题，许多学者和专家都对施工阶段成本控制做出了研究。
在理论研究方面，袁景森和彭想林于2010年对项目成本管理的内涵进行了界定，从可控性的角度分析了影响施工成本管理的因素，并归纳总结了建设项目成本管理应遵循的基本原则[20]。许炳和朱海龙于2015年对施工阶段成本控制要素进行了研究，通过文献识别出30个要素后进行问卷调查，提取出了动态监控、计划水平、控制尺度等7个主成分因子[21]。他们在2016年在此基础上对对“两算对比”和“成本-进度”集成这两种成本控制模式进行评估，分析了二者的缺陷[22]。两算对比是当前施工企业普遍采用的方法，是指将月初的成本计划与月末实际发生成本进行对比来评估工程经济指标是否完成的方法，但存在着核算周期较长，易累积偏差，缺乏实时性和前瞻性等明显缺陷。成本-进度集成控制是采用挣值法及成本动态控制原理，虽然大大提升了成本数据的处理效率，但还是存在着一些缺陷，如不能在系统内进行模拟优化，发现偏差后需要花费大量时间查找偏差原因等等，该方法已在少数企业中得到了使用。
在实际应用，也有不少学者做出了相关的研究。2009年，孙艺键，黄如福等人将作业成本法应用于房地产成本管理当中，提出了房地产动态成本管理模型，并结合信息技术，设计开发了房地产作业成本管理系统，在成本信息收集和共享、成本管理等诸多方面都取得了较好的效果[23]。2014年，孙莉基于价值工程方法对ABK水坝工程检查塔项目进行了成本控制，通过量化分析不同方案的效能和综合成本，选择最优方案，获得了显著的经济成效[24]。
3 结语
综上，专家学者对施工成本的控制方法进行了不同程度的研究和创新，并在传统的成本管理方法上有所突破，适用性得到了一定的提升，但这些方法仍然存在着一些弊端，不能实现动态精细化的成本控制。现阶段的研究大多集中于理论方法的研究，很少有关于成本信息的收集和利用，关于计算机技术在成本管理方面的应用也比较少。计算机技术在成本管理方面的应用也主要着重于成本的核算和预测，很少有应用在施工阶段成本管理上的研究。施工成本动态监控系统的设计离不开成本的管理和控制，为了充分发挥现代科学技术的优越性，如能把BIM技术与成本管理方法相结合，弥补传统方法的不足，实现施工成本的动态监控，也为施工企业引入计算机技术提供一个可行的方案。
最好能基于BIM技术的施工成本动态监控系统的整体实施方案，该系统能够通过BIM技术，采集动态工程数据，实现数据实时传递和共享，及时发现成本偏差并进行调整，实现对工程成本的有效控制，将为实体系统的研发和构建提供参考和理论依据。
参考文献：
[1]柴鑫伟．基于BIM的建筑工程动态造价信息库构建与实施研究[J]．科技与管理，2013，15（3）：67－70．
[2]Danijel Rebolj，Nenad Cus Babic，et al.Automated construction activity monitoring system[J].Advanced Engineering Informatics，2008，22（4）：493-503.
[3]张建平，梁雄，刘强等．基于BIM的工程项目管理系统及其应用[J]．土木建筑工程信息技术，2012（4）：1－6．
[4]刘秋宏．BIM理念和技术的应用探索[J]．中国建设信息，2013（8）：72－74．
[5]Craig R.Dubler，John I.Messner，Chimay J.Anumba.Using Lean Theory to Identify Waste Associated with Information Exchanges on a Building Project[A].Proceedings Construction Research Congress/ASCE Conference[C].US：2010.708-716.
[6]Antonio Grilo，Ricardo Jardim-Goncalves.Value proposition on interoperability of BIM and collaborative working environments[J].Automation in Construction，2010，19（5）：522-530.
[7]Goedert J D.，Meadati P.Integrating Construction Process Documentation into Building Information Modeling[J].Journal of Construction Engineering & Management，2008，134（7）：509-516.
[8]Nour M.A dynamic open access construction product data platform[J].Automation in Construction，2010，19（4）：407-418.
[9]王广斌，张洋，谭丹．基于BIM的工程项目成本核算理论及实现方法研究[J]．科技进步与对策，2009，26（21）：47－49．
[10]何关培．BIM在建筑业的位置、评价体系及可能应用[J]．土木建筑工程信息技术，2010（1）：109－116．
[11]张建平，范喆，王阳利等．基于4D-BIM的施工资源动态管理与成本实时监控[J]．施工技术，2011，40（4）：37－40．
[12]张建平，梁雄，刘强等．基于BIM的工程项目管理系统及其应用[J]．土木建筑工程信息技术，2012（4）：1－6．
[13]张连营，于飞．基于BIM的建筑工程项目进度-成本协同管理系统框架构建[J]．项目管理技术，2014（12）：43－46．
[14]Leung S W，Mak S，Lee B L P.Using a real-time integrated communication system to monitor the progress and quality of construction works[J].Automation in Construction，2008，17（6）：749-757.
[15]Lee K P，Lee H S，Park M，et al.A real-time location-based construction labor safety management system[J].Journal of Civil Engineering & Management，2014，20（5）：1-13.
[16]Sardroud J M.Influence of RFID technology on automated management of construction materials and components[J].Scientia Iranica，2012，19（19）：381-392.
[17]Riaz Z，Arslan M，Kiani A K，et al.CoSMoS：A BIM and wireless sensor based integrated solution for worker safety in confined spaces[J].Automation in Construction，2014（45）：96-106.
[18]黄声享，刘经南，吴晓铭．GPS实时监控系统及其在堆石坝施工中的初步应用[J]．武汉大学学报：信息科学版，2005，30（9）：813－816．
[19]吴伟巍，Patrick，T.I.LAM等．施工现场安全危险源实时监控与安全风险预测方法研究[J]．中国工程科学，2010（3）：68－72．
[20]袁景森，彭想林．施工项目成本管理的影响因素及对策[J]．施工技术，2010（S1）：470－472．
[21]许炳，朱海龙．工程项目施工阶段成本控制要素及其关系研究[J]．建筑经济，2015（12）：40－44．
[22]许炳，朱海龙．工程项目施工阶段成本控制模式改进研究[J]．建筑经济，2016（1）：28－32．
[23]孙艺键，黄如福，陈岱林等．房地产动态成本管理系统的设计与开发[J]．土木工程学报，2009（6）：121－125．
[24]孙莉．基于价值工程原理的项目成本控制研究[J]．建筑经济，2014（9）：56－59．
论文作者:陈少雄1,周伯成2,,陈广洁,3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：成本论文; 出了论文; 成本管理论文; 信息论文; 动态论文; 方法论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第15期论文;