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摘要:研究目的:鐵路項目建設具有投資規模大、工期長、專業種類多、施工條件復雜等特點，投資規模難以準確控制。本文分析當前鐵路項目建設投資管理的辦法及鐵路BIM技術發展的現狀，借鑒國內外現有的BIM技術方法和理念，全面闡述基于BIM的投資全過程管理解決方案及實現辦法。研究結論:(1)BIM技術全面支持工程建設項目的所有相關方，能實現立項決策、設計、實施、竣工驗收等建設項目全壽命周期內的協同管理;(2)BIM技術三個關鍵條件:計算工程量清單平臺模型、各級造價分析軟件、數據共享和協同管理平臺在鐵路建設項目中已具備實施條件;(3)大數據條件下將最前沿的BIM技術應用到鐵路行業的項目全壽命周期管理當中，是造價管理和投資控制的大趨勢，本研究結論可為基于BIM鐵路項目全壽命周期投資管理提供參考。
關鍵詞:BIM技術;鐵路建設;投資管理
我國正處于社會經濟迅速發展的時期，基礎設施建設增長迅速，鐵路項目建設一直保持高速運行。隨著我國“一帶一路”戰略實施，鐵路“走出去”的步伐也在逐漸加快，加強基礎設施建設，推動跨國、跨區域互聯互通是共建共享“一帶一路”的優先合作方向。鐵路項目建設具有投資規模大、工期長、專業種類多、施工條件復雜等特點，為了更好地完成鐵路工程建設任務，必須做好投資控制工作，但投資控制的復雜性又決定了其難以準確把控，在項目建設期容易出現超預(概)算現象。隨著當前BIM技術的發展與不斷成熟，以工程實體、時間和工序為主體應用BIM技術能建立多維度的結構化數據庫，將項目數據精確細化到構件級。企業可以在項目的立項決策、勘察設計、工程實施、竣工決算等全壽命階段使投資管理方式發生根本性轉變，實現基于BIM技術的投資管理，提升現有項目投資管理能力。
1鐵路項目投資管理的現狀
鐵路項目計算工程總投資的主要方法有工程定額計價法和工程量清單計價法兩種。我國鐵路項目長期以來采用工程定額計價法計算工程總投資，即使用工程數量套用概預算定額子目來計算工程造價，是一種表格法的套價形式，工程數量按照設計概算單元或者標段進行匯總計算，數據顆粒度不能滿足項目管理的過程需求，無法實現按工點、分部工程的工程造價管理，更不能實現基于時間維度的造價分析。從建設單位來看，鐵路工程項目由多個單位工程組成，如站前工程有橋涵、隧道、路基、軌道等，站后工程含四電、信息、站場、房屋等，一個單位工程又由多個單項工程組成，快速準確的單價分析需要強大的造價分析系統支撐，成本控制更是動態的涉及數百項工程，需要多個部門的協同合作，表格法的套價軟件分析單個工程造價時效性差，難以滿足項目精細化需求，設計單位目前交付的施工圖紙無法承載更多的過程信息，提供的設計概預算也僅是匯總后費用，建設單位無法利用其進行過程投資控制，造成一些項目出現超概預算的現象。其根本原因在于項目實施過程中缺乏可靠的成本數據，沒有能力實現造價的過程精準計算。而施工單位項目成本管理部門所獲得的數據目前還無法同工程技術人員共享，主要是其獲得的數據需要進行拆分和加工，專業人員無法直接使用，造成成本管理部門無法與工程技術部門同步協作，由于成本分析需要的財務數據、材料數據、庫存數據等是動態變化的，無法進行項目的多算對比，如果不能保證準確及時則無法實現數據的共享與協同。
2鐵路項目BIM技術的應用現狀
目前鐵路BIM聯盟了一系列BIM標準，其中技術標準有:鐵路工程信息模型分類和編碼、信息模型數據存儲標準，鐵路工程實體結構分解、WBS工項分解、信息交換模板編制、數量標準格式編制指南;實施標準有:鐵路工程信息模型設計階段、施工階段實施標準，施工圖設計文件編制標準、應用地理信息交付標準、交付精度標準、表達標準等，現階段還有部分標準正在制定中。目前鐵路已有十多個BIM試點項目通過初步驗收，北京至張家口高鐵、北京至雄安高鐵已按照基于BIM三維協同設計和四維可視化項目管理的方式建造，鐵路BIM技術研究和應用已初具規模，為基于BIM技術的投資管理解決方案提供了可實施的條件。
3基于BIM的項目投資全壽命周期管理關鍵條件分析
3．1計算工程量清單平臺模型的建立
BIM模型是承載建筑信息的實體及其相關屬性的集合，是對工程結構的數字化表達。項目設計單位按照鐵路BIM聯盟的行業標準，結合鐵路工程概預算工程量計算規則及相關工程量清單計價標準，建立工程量清單平臺模型。第一步按照精細化管理需求，在設計階段按照專業和管理跨度的唯一性切分設計單元，即每座橋、每座隧、每段路基等;第二步按照設計單元建立BIM模型，并賦予模型中各個構件相應的幾何屬性與非幾何屬性;第三步依據模型自動計算各設計單元分部分項工程的工程數量，根據實際需求可編制各設計單元、標段及整個項目的工程量計價清單，各級項目管理機構采用統一的BIM數據語義標準和存儲標準，使基層管理機構在項目開始就獲取足夠的建筑信息;最后利用BIM軟件自動化精確的工程量計算分析功能形成構成工程實體的每一個構件的結構化數據庫。
3．2基于BIM的造價分析軟件
鐵路項目各建設單位(業主)使用基于BIM的鐵路行業統一的概預算定額軟件保證投資不突破控制額;各施工單位(承包方)使用各自的基于BIM企業造價軟件來確保工程能獲得更多利潤。基于BIM的不同類型造價分析軟件，將工程量清單平臺BIM模型工程信息完整地接收，依據BIM模型數據庫實現造價的快速準確分析［2］。由于BIM數據庫的數據粒度達到構件級(分部級)，BIM模型與造價軟件相結合，實現了基于BIM模型設計圖出工程數量，工程數量出工程造價，工程造價反算到工程數量和設計圖形，既能快速提供支撐工程項目各級管理層所需的工程數據信息，也可以快速實現為使用不同的工藝工法來完成實體工程所需要的成本分析。
3．3數據共享協同管理平臺
利用BIM平臺的項目綜合看板，BIM平臺面向施工作業人員收集數據，在后臺將收集回來的施工項目數據進行整合、分析，再通過圖形表的形式結合GIS直觀的呈現，項目管理人員可以通過協同管理平臺訪問項目管理匯總信息，統一查看項目各級的施工進度、安全質量等信息，利用網絡監控系統，可以實時查看施工現場的情況，生成符合管理習慣的動態管理圖表，減少管理數據的收集時間，增加數據的及時性、全面性，為項目智能化管理提供支撐。BIM技術可以實現數據信息共享、四維施工模型、施工過程的遠程控制、數據智能采集和在線監測，BIM的應用為項目各參建方之間建立信息交流平臺并在同一個平臺上實現了數據的共享，使各參建方溝通更為便捷，協作更為緊密，管理更加高效。
4基于BIM技術的項目全壽命周期投資管理實現方法
4．1項目立項決策階段
由于各單位的隸屬關系變化等原因，各建設項目的項目建議書、可行性研究報告、初步設計、施工圖等設計資料分散在各個不同設計單位、不同的設計者手中，設計單位按工程特征值或項目類型積累結構化數據庫均不完整，還有部分數據因各種條件限制沒有保存，未能形成完善的鐵路行業造價指標數據庫。在(預)可行性研究階段要求提供快速準確的投資估算或方案比選時精度較差，一些項目既可能“高估冒算”也可能“低估壓價”，造成項目投資估算不準確，預算超概算很多，決算超預算很多，有時還可能造成投資失控或因造價過高項目暫緩建設的結果。基于BIM的造價管理是將所有的已建、在建或將建的工程項目，通過建立BIM模型把項目建設全過程或竣工驗收后產生的技術經濟數據等信息存儲于建立的項目BIM模型中，自動分析形成單項工程的詳細造價指標數據并自動歸納形成指標數據庫，通過數據的不斷積累可最終形成分類的BIM大數據指標庫［1］。大數據指標庫是一個依據工程特征和項目類型建立的結構化數據庫，與項目的各個指標密切相關，通過指標庫可以實現各類指標數據與工程特征值的自動篩選，形成單個工程對應的造價指標。基于BIM數據庫查詢功能，使數據更加快捷和方便實現隨時組合和調用，為以后類似項目提供技術和投資的數據支持，使項目估算更好地發揮方案咨詢并指導后期成本控制的作用［1］。
4．2項目勘察設計階段
項目建設中對總投資起決定作用的是設計階段，項目勘測單位在定測基礎上依據批準的可行性研究報告開展初步設計，初步設計審查批準后進行施工圖設計，以二維設計為主的建造模式由于數據不對等難以在建設、設計和施工等單位間有效積累設計與造價的關聯數據信息庫，由于各種條件變化設計階段投資與竣工決算數據有很大的差別，依靠經驗結果難以避免數據誤差，歷史數據可利用率很低?；贐IM造價指標數據庫，可為實現設計階段精準預算和投資控制提供數據支撐，可根據工程特征值和項目特點利用BIM模型快速計算工程量，依靠BIM結構化造價指標庫調取大量與之精準對應的歷史工程造價指標［3］，與批復可行性研究報告對比，在現有的定測基礎上開展初步設計，對初步設計階段合理控制投資非常有效，初步設計完成經審查批準后進行施工圖設計并建立BIM模型，利用BIM模型進行施工圖預算，并且核對設計指標能否與投資總額對應，若不能對應還可以修改設計圖紙適當調整投資，發揮限額設計的作用。圖紙審核與方案優化:傳統的圖紙審核主要是各專業技術人員熟悉圖紙，發現圖紙中對應的技術問題，業主匯總問題針對圖紙中出現的問題，召集審核單位和設計單位進行審查，商討確定并修改設計圖紙?；贐IM模型的圖紙審核是各專業人員利用BIM軟件實現施工圖BIM模型中專業內部和各交叉專業間的碰撞檢查等，找出問題并進行標記，在多方交換意見時將施工圖BIM模型作為多方會審的溝通媒介，會審時將在BIM模型中標記的問題進行逐個的評審并提出修改意見，并可利用BIM模型快速出預算，進行方案造價比選，可以大大地提高溝通效率，同時也很好地減少施工過程中的變更設計，起到控制投資的作用。
4．3項目實施階段
施工圖交付后建設單位組織工程招標，確定項目施工單位，項目施工單位按照交付的施工圖紙和批準的施工組織設計組織項目建設。BIM技術應用在實施階段主要是施工單位對建設單位交付的可視化三維BIM模型進行施工細化，形成四維模擬的施工BIM模型，應用四維施工BIM模型進行各專業方案模擬與優化形成施工過程的深化BIM模型;施工過程中根據工作范圍和專業分類提交操作層各階段BIM成果，同時對各專業承包商的BIM成果進行檢驗;BIM模型中各施工階段核定的施工信息要在施工過程中及時更新，并對施工變更的內容相應進行BIM模型和施工圖紙等信息的修改，確保交付的BIM成果與施工圖紙一一對應，并形成最終竣工BIM模型和施工圖紙。利用BIM模型導出的工程量數據與BIM造價分析軟件進行工程合同價款、進度款支付、設計變更、決算等各個階段造價管理，依靠BIM模型形成的造價數據完全是自動生成的，計算的準確性、及時性均大大提高，并為各階段投資控制提供數據支持。
4．3．1招標階段承發包模式的選擇
鐵路建設項目承發包有工程總承包、施工總價承包和施工單價承包三種各具特點的承發包模式。根據設計單位已交付包含豐富數據信息的施工圖BIM模型和施工圖紙［1］，建設單位調出項目單項工程量信息，結合項目的管理需求選定合理的承發包模式并按工程具體特征劃分標段，按標段計算出詳細的工程量清單并確定最高投標限價。施工圖BIM模型可以有效地避免出現計算錯誤或缺漏項等。將載入BIM模型工程量清單和設計圖紙同時提供給擬投標單位，由于BIM模型中的構件級或分部級工程的工程量與信息是對應的關系，投標單位按照構件的空間定位和空間占位，快速核對招標文件中的工程量及信息，依據招標文件要求和規定運用企業的BIM造價分析軟件根據不同的項目承發包方式合理確定投標報價，為正確制定投標策略贏得時間。
4．3．2項目實施階段動態成本分析
BIM模型為過程成本管理提供基礎數據支撐，BIM模型數據庫的數據可計量的特點為我們進行投資控制提供了極大的可操作性內容，大量工程相關的信息可以為工程提供后臺數據的支撐?，F階段隨著鐵路路網修建和完善，投資少難度小的工程項目越來越少，地形條件困難、地質情況復雜、工程難度大、技術要求高的項目開始建設，在項目的全壽命周期中由于不可預見原因可能會出現大量的變更，整個工程的進度控制存在很多未知的隱患和風險，設計變更的可能的因素是無法準確掌控的，項目建設過程運用BIM技術，依據設計單位交付的設計圖紙和BIM模型，構件的工程量信息可以按照時間和空間維度的不同進行拆分、對比和匯總分析等，通過BIM模型運用可以達到項目基礎數據在各個管理部門協同和共享，保證工程項目的基礎數據能及時、準確地向各需要方及時提供。運用BIM的造價分析軟件為不同的決策者在設計方案變更費用比選、資金籌措等方面的決策提供依據，在工程進度款支付方面，BIM應用實現了模型出工程量并完成工程量拆分或重新匯總，結合BIM造價分析軟件形成與進度要求對應的工程造價文件，為進行動態工程進度款結算提供技術保障與支持［1］。
4．3．3各階段人力、材料、設備和成本的動態管理
BIM模型在建模時對各類構件賦予了幾何表達(如尺寸、型號、材料)、空間定位、空間占位等條件參數，并且施工BIM模型是在可視化的設計環境下經過反復驗證和多次修正，BIM模型導出的工、料、機等工程量數據是精確和可信的，利用BIM模型構件級數據庫，準確獲得人工、材料、機械臺班數量，隨時為人力管理、材料采購、機械配置提供依據，使得建設投資按施工進度有序投入，避免了資金的積壓，節約了資金的時間成本。
4．4項目竣工驗收階段
由于工程質量具有隱蔽性、多樣性、復雜性以及與環境的協調性等特點，工程建設項目竣工驗收后仍然可能存在一些質量隱患和問題，直到工程項目投入使用時才能暴露出來。竣工圖的BIM模型交付可以保證在運營過程中出現的各種問題通過分析工程實體分解的交付成果，以及為完成每個可交付成果而需要進行的工作內容，達到可視化程度，從中可準確查閱到各可交付成果以及為完成各可交付成果而需要進行的工作內容、需要的費用，并準確組織完成缺陷修復，達到迅速恢復生產的目的。
5結論
大數據條件下將最前沿的BIM技術應用到鐵路行業的成本管理當中，是造價管理和投資控制的大趨勢。基于BIM的鐵路項目建設全壽命周期投資管理，是提高建設項目信息化管理水平和實現建筑業轉型升級的基礎性技術，運用BIM技術發揮BIM模型的可視性、虛擬化、協同管理的特有屬性，增強工程建設項目的透明度和可追溯性，達到成本和進度控制的目的，實現傳統的二維圖紙向三維模型、四維施工模擬乃至數字化多維設計建造方式轉變，提高項目規劃、設計、施工、運營等各階段管理水平，減少返工浪費，有效縮短工期，提高工程建設項目的工程質量和投資效益，也是傳統工程建設向智能建筑轉型升級的的創新性變革。BIM技術全面支持項目的所有相關方，即業主、項目建設單位、勘察設計單位、監理單位、施工總包單位和分包商、供應商等，能實現規劃、立項、設計、施工、運營、保修等項目全生命周期在內的協同管理，BIM技術將工程建設項目投資管理帶入了大數據時代，徹底改變了工程建設領域基礎數據采集整理能力低下的現狀，為工程建設管理系統提供了完美的基礎數據，是工程建設未來的發展趨勢。
作者:薛彩麗 單位:中國國家鐵路集團有限公司
