摘要：传统建筑工程造价控制与管理方法受到效益分配模式影响，使控制和管理效果差。为了提高工程造价的控制和管理性能，该文提出基于BIM技术的建筑工程造价控制与管理方法。首先，考虑到建筑工程不确定性因素对工程项目造价的控制干扰，采用BIM技术建立建筑工程质量的量化分析方程，计算出效益分配的聚类速度，通过搭建建筑工程造价效益分配的迭代方程，控制建筑工程项目的造价；然后，利用BIM技术设计建筑工程造价的管理流程，实现建筑工程造价的管理。实验结果表明，所提方法提高了建筑工程施工效率，可以适当减少建筑工程的项目开销，同时也提高建筑工程造价控制与管理性能。
关键词：建筑工程；工程造价；量化分析；造价管理；BIM技术；聚类速度计算
0引言
控制和管理工程造价项目指项目承包方在整个建筑工程项目的施工过程中，合理地配置和调度参与项目施工的人力、物力以及财力，从而来降低建筑工程项目施工阶段的总成本，不仅可以有效提高建筑工程项目的质量，还大大增加了效益，减少一些施工过程中不必要的物料损失和经济损失[1]。建筑施工会受到很多不确定因素影响，分析建筑工程可靠性是一项重要的工程造价控制指标[2]。国外最先将BIM技术引入到建筑工程造价的控制与管理中，并成立了BIM控制协会，提高了整个建筑工程项目的信息化管理水平[3]；国内BIM技术还没有国外起步早，但在发展速度上快于国外，BIM技术的引入，改变了建筑业供应链，并深入到了整个建筑工程的各个环节，带动了BIM技术发展[4]。国内有学者以建筑工程清单的计价模式为基础，提出了基于时间序列的建筑工程造价预测技术，在时间序列的检验、建模以及预测原理的基础上，以建筑工程项目所使用的钢材市面价格为研究对象，详细分析了钢材市面价格的时间序列，在价格数据库中将建筑钢材的价格提取出来，建立钢材价格残差的时间序列模型，为钢材价格模型做铺垫，并对建筑钢材在未来的价格变化趋势进行了预测，并与建筑钢材的实际价格进行对比，结果发现钢材价格的预测误差在5%以内，预测结果适合用于建筑工程的造价预测中[5]。还有学者提出将概率分析应用到建筑工程造价评估中，先根据建筑工程项目的具体特点，计算出预算造价和结算造价，得到一个风险函数。在风险函数的基础上，确定风险指标权重，得到风险指标与风险等级之间的相关度值，实现工程造价的评估。结果显示，该方法在评估工程造价中具有一定的可行性和精准性[6]。为了提高建筑工程造价的控制与管理效果，本文提出了基于BIM技术的建筑工程造价的控制与管理方法，并通过具体实例对其性能进行分析。
1基于BIM技术的建筑工程造价控制与管理方法
1.1控制建筑工程造价。考虑到建筑工程造价在控制过程中的效益模型会受到项目标价、经济利润、施工管理结构等因素共同影响[7]，先分析影响建筑工程造价效益的参数，建筑工程造价约束组织结构为：A={a}1,a2,⋯,am（1）采用建筑工程成本作为其效益分析的经济型指标，建筑工程的实际成本感知信息为：C={c}1,c2,⋯,cn（2）建筑工程材料的聚簇属性权重为：W={w}1,w2,⋯,wn（3）为了提高建筑的质量，以最小建筑工程成本为建筑工程提供更大的效益，得到建筑工程造价效益的有限元分析模型，即：Q=A[f(0)]+12Cf(x)j（4）将建筑工程的造价效益作为造价控制的信息流[8]，建立了造价效益的线性预测评估数据，即：U={U}1,U2,⋯,UN（5）式中UN表示N维建筑工程造价经济流量的信息特征。在建筑工程的最优成本约束下，构建建筑工程的可靠指标，分析每一个随机变量UN的相关关系。假设建筑工程造价经济流量的信息特征维数N符合k个建筑工程效益的贡献权重统计分布，那么建筑工程效益特征的密度函数表示为：ìíîïïqk+1=Φkqk-Δt2Ξkεk0=Hk+1qk+1-12Ξkδbxk+1（6）式中：Φk表示建筑工程造价的经验测量矢量；qk表示k时刻的建筑材料市场成本；εk和δbxk+1表示建筑工程造价预测中的观测噪声；Ξk表示建筑强度的应力比矩阵。在建筑工程造价效益预测模型的基础上，采用BIM技术进行建筑工程造价效益预测的约束均衡设计[9]。采用BIM技术构建建筑质量量化分析状态方程，建筑工程造价效益分配的动态状态方程为：ìíîïïïïïïïïéëêùûúω ̇q ̇=éëêêêêùûúúúú-1τω12q⊗ωˉ+éëêêùûúú-1τε0éëêùûúω ̇q ̂=éëêùûúωq+éëêùûúξη（7）式中：ωˉ=[]0ωT表示建筑工程造价的特征向量；ε，ξ和η表示建筑工程造价的观测信息。针对建筑工程造价型指标，引入BIM调度模型得到建筑工程观测值bak+1和bmk+1，采用高斯迭代算法计算建筑工程质量效率阈值，其迭代公式为：ìíîïïïïqk+1=Φkqk-Δt2Ξkεkéëêùûúbak+1bmk+1=éëêêùûúúCbr(q)k+100Cbr(q)k+1éëêùûúrarm+éëêùûúvak+1vmk+1（8）式中：vak+1表示建筑工程最大预算成本的阈值；vmk+1表示建筑工程最低预算成本的阈值[10]。为了提高建筑工程造价控制精度，改善建筑工程在施工过程中的施工效益，采用BIM技术建立建筑工程造价的效益分配模型，计算出建筑工程造价的效益分配聚类速度：v簇=∑i=1L∑j=1NiηivijNi（9）式中：vij表示第i条建筑工程施工线路第j个施工点的造价消耗；Ni表示第i条施工线路的建筑工程成本权重。采用BIM技术得到建筑工程造价型指标和经济型指标的效益扩散模型，表征建筑工程造价效益预测模型的联系度为：μFi=aFi+bFiΔ+cFiΦ（10）式中：aFi=FUFv(F)U+FvFi；cFi=FiFu+Fv；bFi=(F)V-Fi(F)i-FU(F)U+FvFi。采用BIM技术建立了建筑工程造价效益分配分析的迭代方程为：Kk+1=ρkmkmk+1ΦkKkΦTk+1mk+1δK（11）式中δK=éëùûS-σIzzTσ。建筑工程造价效益模型受到多种因素的共同影响，采用BIM技术运用于最大预算成本阈值与最低效率阈值之间，建立建筑质量量化分析状态方程，计算出建筑工程造价的效益分配聚类速度，结合建筑工程造价效益分配分析的迭代方程，实现了建筑工程造价的控制。
1.2管理建筑工程造价。基于BIM技术的建筑工程造价管理包括四个阶段，首先是找建筑工程造价设计阶段的应用，项目各方需要建立BIM模型进行碰撞检查，反映出了整个建筑工程的整体结构、电气设计、给排水布置以及消防设施之间的碰撞冲突，提高了建筑工程图纸的审核效率，实现建筑工程中不同专业领域的协同工作[11]。将BIM技术应用到建筑工程造价设计阶段的管理流程，其主要体现在建筑工程成本数据在设计与成本之间的交互作用。BIM设计模型与建筑工程造价之间的数据交互如图1所示。BIM技术可以促进建筑工程造价设计阶段各方的协同工作，传递有效信息，防止在建筑工程造价的后期设计中发生变更，实现建筑工程造价管理前置的目标。在建筑工程造价的招投标阶段，招标人采用BIM模型控制招标价及工程量清单，投标人利用BIM模型审核建筑工程量清单，实现建筑工程项目的合理报价[12]。招投标阶段造价管理流程如图2所示。招投标造价管理流程整合了建筑工程所有方的工作流，提高了招投标双方在建筑工程造价中的效率，招标人可以满足自身对建筑工程经济性要求的制定，投标人可以从建筑工程报价中体现出企业的竞争力。图2招投标造价管理流程建筑工程造价施工阶段的管理是在设计阶段建立的BIM模型基础上，结合建筑工程施工阶段的工期变化、价格变化，建立建筑工程施工的BIM模型，利用BIM技术的参数化功能，调取建筑工程造价控制所需的各种费用，实现建筑工程造价的有效管理[13]。施工阶段造价管理流程如图3所示。建筑工程造价的施工阶段管理流程避免了割裂式的造价管理模型，利用设计阶段的BIM模型，减少了建筑工程造价管理人员的工作量。在建筑工程造价的竣工阶段，利用BIM技术建立建筑工程造价的BIM数据库，将建筑工程造价管理的重心指向以上三个阶段，注重建筑工程造价数据信息的收集与处理[14]。结合建筑工程造价合同的有关约定，梳理出竣工结算的BIM模型[15]。建筑工程造价竣工阶段的管理流程如图4所示。通过以上应用分析，设计了建筑工程造价管理流程，如图5所示。综上所述，通过将BIM技术应用到建筑工程造价管理的四个阶段，实现了建筑工程造价的管理。
2实验结果对比与分析
2.1建筑工程施工效率对比测试。选择文献[5]、文献[6]的控制与本文管理方法进行对比实验，它们对建筑工程造价进行控制和管理，建筑工程施工效率如图6所示。由图6可知，该方法不仅对整个建筑工程的造价进行了有效BIM控制，并且建筑工程造价的控制性能和管理性能都有所提高，大大提高了施工效率；文献[5]方法只对建筑工程造价进行控制，使管理建筑工程造价存在很多漏洞和缺陷，导致建筑工程的施工效率偏低；文献[6]方法的建筑工程施工效率最低。
2.2建筑工程造价开销对比分析。采用以上3种方法对建筑工程造价进行控制和管理，测试建筑工程造价开销情况，结果如图7所示。由图7可以看出，本文方法测试建筑工程造价的开销时，四个阶段的工程造价开销都不超过1万元，尤其在第三个阶段，降低了建筑工程的造价开销；采用文献[5]方法测试建筑工程造价的开销时，由于该方法在建筑工程造价设计阶段没有做好准备工作，造成建筑工程造价的招投标阶段需要花费大量的费用，使整个建筑工程造价的开销增加；采用文献[6]方法测试建筑工程造价的开销时，由于该方法在造价控制和管理上都存在很多不足，使得建筑工程造价的四个阶段开销都超过了5万元。
3结语
在BIM技术的基础上，提出建筑工程造价控制与管理方法，利用建筑工程造价控制流程设计和管理流程设计，实现了造价的控制和管理。实验结果显示，该方法在建筑工程施工效率方面和建筑工程造价开销方面都具有更大优势，大大提高了建筑工程造价控制与管理的性能。
作者:刘华 赵梦雪 单位:西安建筑科技大学