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BIM的建设项目成本管理系统论文
0.引言
在建设项目成本管理中存在着非常普遍的预算超支现象。研究表明，建筑业有多达2/3的建设项目在竣工决算时超过预算。传统的成本数据主要来源于成本从业人员对造价信息的掌握和对建设项目工程量的计算。工程量计算方面往往需要耗费大量的时间和精力，而且经常会因为人为错误造成工程量的漏算、重算，降低了成本数据的精确性。据统计，工程量计算的时间在整个造价计算过程中大约占到了50%~80%,在计算过程中难以跟上工程进度，造成很多成本管控流程难以实现，无法实现成本的有效控制。对于价格信息的了解，造价工程师主要的依据是定额、清单计价规范或企业定额。然而定额站、建材信息网以及一些企业对价格信息的收集处理方法，还停留在人工处理的阶段：以信息员的名义向各供应商要数据，经过处理后，放网上或印成册子供查询。由于供应商并不会如实地回应，使用这种方法得到的价格数据，其准确性、及时性、全面性与实际需求差距甚大。
建筑信息模型（BIM)是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示。它不仅含有建筑构件的几何数据，更有大量可扩展的工程数据。建筑信息模型本身的特征及属性的描述，如几何特征、物理特性、功能特点等构成核心信息数据，而其他方面的技术、经济、管理和其他信息则成为核心信息的附属数据[5]。参数化建筑信息模型中的构件信息是可计算的信息，借助这些信息数据，计算机可以自动生成不同构件的几何信息数据，如体积、面积、长度等工程量成本数据，并可以以扩展数据的形式赋予构件人工定额、材料价格等成本数据，为基于BIM的建设项目成本管理奠定了基础。
1.基于BIM的建设成本管理系统
建设项目的成本管理是一个动态的过程。在建造过程中，已完工程量在变化，市场价格在变动，引起从量到价的变化，期中付款、过程中签证等成本控制分析，都需要一个成本全过程分析控制解决方案。本文基于BIM的建设成本管理系统正好提供了这样一个解决方案。
基于BIM的建设项目成本管理系统见图1。它由三部分组成，包括用来存储成本资源知识数据的MicrosoftSQLServer数据库，用来构建建筑信息模型的AutodeskRevit软件以及用来接收数据输出并进行成本管理的MSProject项目管理软件。三者通过Revit软件的应用程序编程接口(API)进行集成。数据库中存储的成本资源知识数据是企业定额和人工、材料、机械资源价格数据。这里的企业定额主要以政府定额为依据，企业可以根据实际情况对不合适的定额条目重新测量和改进后在定额库中进行更新。人工、材料、机械资源价格数据主要是资源信息的单价，可以根据市场价格的变动进行不断更新、不断完善，从而有效应对成本管理过程中的价格变动。Au?todeskRevit是BIM的一款设计软件，它不仅可以自动生成模型构件的几何数据，还能根据设计的变更自动改变相应关联模型构件的几何数据，这为解决成本管理中设计变更引起的工程量变化提供了一种有效的方法。MSProject项目管理软件对施工项目进行工作分解结构（WBS)分解并获得相应任务的成本数据后可对项目成本进行动态管理。
该系统的成本资源知识数据单独存放于数据库中，建筑信息模型从数据库中获取成本资源数据后以共享参数的形式存在于模型构件的属性中形成自己的模型项目数据。MSProject项目管理软件从建筑信息模型中获取成本资源数据以及工程量后形成自己的成本计划数据。随着项目阶段的不断推进，MSProject项目管理软件中获得的实际成本资源数据将会反馈到知识数据中去，使成本资源知识数据不断完善、丰富，从而完成自我进化、不断积累的过程。
1.1施工项目的工作分解结构
项目管理协会的项目管理知识体系（PM-B0K)把创建WBS阐述为，将项目中可交付成果以及项目的工作分解成细小的、易于管理控制的组成部分的过程。WBS的编制方法没有统一的标准或依据，一般根据工程项目的特点或工作需要来编制。成本管理系统的WBS是由MSProject项目管理软件完成的。总体将建设项目分为三个层次，见图2。第一层次是根据建设项目的分部分项工程进行分解。第二层次是根据施工组件进行分解，使之能一一对应建筑信息模型中的构件，方便数据的传输和存储。这里的施工组件是一大类别，比如柱子里面包括了预制柱和现浇柱，预制柱和现浇柱又分别包含了矩形柱和异形柱。之所以没有再一一细分，是由于在构建建筑信息模型时已经通过构件的属性值进行了说明。第三层次是根据施工工序进行分解，如现浇柱的施工包括模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑养护三个工序，这样能很好地匹配定额信息子目，把定额子目资源投人到工序中去，每个投人的资源在成本资源知识数据库中获得单价，在建筑信息模型中获得工程量。
1.2系统中成本数据的形成
成本数据主要由工程量、资源价格以及资源消耗量指标构成。其中工程量属于间接数据，完全取决于工程构件实物，与之相对应的数据来源是建筑信息模型中构件对象的几何信息数据。资源价格以及资源消耗量指标属于直接数据，与市场和社会生产力水平密切相关，存储于成本资源知识数据库中。它们的数据特征见表1。
1.2.1成本资源知识数据的形成
知识数据通常是指总结行业长期实践经验形成的标准、规范、规程、手册等所包含的参考数据。数据库中存储的工程定额信息主要以政府定额信息为依据，企业可以根据实际情况对不合适的定额条目重新测量和改进后在数据库中进行更新。人工、材料、机械资源价格主要来源市场并可以随着市场的变化进行更新。在进行成本管理的过程中，当市场价格变动时，通过修改MSProject项目管理软件对应的资源价格，然后反馈到数据库中去完成数据库知识数据的不断丰富、自我完善过程。它们都是以表格的形式存储在数据库中，并产生一定的关联关系。
系统中成本资源知识数据的传输过程见图3。数据从成本资源知识数据库存储到模型构件的属性中去，再被读取到MSProject软件对应工作任务的资源域，都是通过Revit软件的API接口实现的。在Revit软件中点选信息模型的构件，弹出数据库中的成本资源知识数据，人员根据模型构件的类型赋予其相应的定额和人材机资源数据并存储到构件的属性中，与此同时，MSProject软件中相应工作任务获得资源数据。
1.2.2成本工程量数据的形成
系统中的成本工程量数据来源于建筑信息模型中构件的几何信息数据，所以建筑信息模型搭建得越精准，获得的工程量数据就越精准，这对模型的构建者要求比较高。成本工程量的提取过程见图4。以参数化、数字化为特点的建筑信息模型中的各部分都是相互关联的，一处改动、处处改动。因此当设计变更时，模型构件的改变会引起对象属性值的改变，工程量也会相应地跟着改变。在生成工程量过程中碰到的几个问题及解决方法总结见表2。其中关于自动生成的工程量不符合计算规则的，可通过套用定额计算规则进行转换。
2.基于BIM的建设成本管理系统的应用实现
基于BIM的成本管理系统的应用实现是以Revit软件为二次开发，通过其应用程序编程接口（API),连接数据库和项目管理软件。系统开发平台为MicrosoftVisualStudio2013，开发语言为C,数据库为MicrosoftSQLServer2012,项目管理软件为MicrosoftProject2013。该系统的设计模式使用了经典的三层架构模式：表现层（UI)、业务逻辑层（BLL)、数据访问层（DAL)。使用三层架构模式，可以增强应用程序的可维护性、可扩展性和可移植性。
表现层主要接收来自使用者输人的数据并显示业务逻辑层处理使用者输入数据的结果。该成本管理系统的表现层主要功能有：①建筑信息模型以及成本数据的展示；②用户选取模型构件后，显示成本资源知识数据库中的数据，如定额信息；③赋予构件对应定额信息；④构件存储成本数据后颜色显示改变。业务逻辑层则涵盖一切数据验证、业务规则以及控制处理数据和程序的安全性。该成本管理系统的业务逻辑层主要功能有：①将用户选取的定额信息存储到构件的项目参数中去；②判断用户所选取的构件类型，根据定额计算规则生成工程量；③获取构件工程量及定额信息输出到项目管理软件；④关联定额信息与人工、材料、机械资源信息，匹配定额信息跟项目管理软件中的工作任务。该成本管理系统的数据访问层主要负责对成本资源知识数据库的访问，包括资源知识数据的增添、删除、修改，并且可以根据市场价格及工程所在区域的不同，实现成本资源知识数据的自我更新。
在基于B1M的成本管理系统中，打开Revit软件进行建模以后，单击如图5所示的Revit软件附件模块丁-具栏中的知识数据库按钮，系统就会通过应用程序编程接口读取成本资源知识数据库中的定额信息并显示在Revit软件的界面上，见阁6。根据构件的类型和特征描述选择构件对应的定额信息，点击添加按钮，定额信息就会以项目参数的形式存储到构件的属性中去并自动生成工程量，见图7:为建筑信息模型所有构件添加完定额信息后，单击图5工具栏中的输出成本数据按钮，数据就会输出到MSProject软件并存储到对应的实际成本和资源名称域名中去，见图8，为后期成本人员进行成本管理、资源配置提供可靠数据。
3.结语
虽然BIM技术在国内的应用已有十几年历史，BIM技术已能为建筑行业创造一定的价值,但相对于BIM技术的巨大潜力来说，其应用和研究还处于初级阶段。本文提出的基于BIM的成本管理系统不仅能使成本管理人员从烦琐的劳动中解放出来，而且能将更多的时间和精力用于成本控制等更有价值的工作，同时可以避免人为错误影响成本数据的精确性，提高建设成本管理的高效性和可靠性。
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