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摘要:研究目的:铁路项目建设具有投资规模大、工期长、专业种类多、施工条件复杂等特点，投资规模难以准确控制。本文分析当前铁路项目建设投资管理的办法及铁路BIM技术发展的现状，借鉴国内外现有的BIM技术方法和理念，全面阐述基于BIM的投资全过程管理解决方案及实现办法。研究结论:(1)BIM技术全面支持工程建设项目的所有相关方，能实现立项决策、设计、实施、竣工验收等建设项目全寿命周期内的协同管理;(2)BIM技术三个关键条件:计算工程量清单平台模型、各级造价分析软件、数据共享和协同管理平台在铁路建设项目中已具备实施条件;(3)大数据条件下将最前沿的BIM技术应用到铁路行业的项目全寿命周期管理当中，是造价管理和投资控制的大趋势，本研究结论可为基于BIM铁路项目全寿命周期投资管理提供参考。
关键词:BIM技术;铁路建设;投资管理
我国正处于社会经济迅速发展的时期，基础设施建设增长迅速，铁路项目建设一直保持高速运行。随着我国“一带一路”战略实施，铁路“走出去”的步伐也在逐渐加快，加强基础设施建设，推动跨国、跨区域互联互通是共建共享“一带一路”的优先合作方向。铁路项目建设具有投资规模大、工期长、专业种类多、施工条件复杂等特点，为了更好地完成铁路工程建设任务，必须做好投资控制工作，但投资控制的复杂性又决定了其难以准确把控，在项目建设期容易出现超预(概)算现象。随着当前BIM技术的发展与不断成熟，以工程实体、时间和工序为主体应用BIM技术能建立多维度的结构化数据库，将项目数据精确细化到构件级。企业可以在项目的立项决策、勘察设计、工程实施、竣工决算等全寿命阶段使投资管理方式发生根本性转变，实现基于BIM技术的投资管理，提升现有项目投资管理能力。
1铁路项目投资管理的现状
铁路项目计算工程总投资的主要方法有工程定额计价法和工程量清单计价法两种。我国铁路项目长期以来采用工程定额计价法计算工程总投资，即使用工程数量套用概预算定额子目来计算工程造价，是一种表格法的套价形式，工程数量按照设计概算单元或者标段进行汇总计算，数据颗粒度不能满足项目管理的过程需求，无法实现按工点、分部工程的工程造价管理，更不能实现基于时间维度的造价分析。从建设单位来看，铁路工程项目由多个单位工程组成，如站前工程有桥涵、隧道、路基、轨道等，站后工程含四电、信息、站场、房屋等，一个单位工程又由多个单项工程组成，快速准确的单价分析需要强大的造价分析系统支撑，成本控制更是动态的涉及数百项工程，需要多个部门的协同合作，表格法的套价软件分析单个工程造价时效性差，难以满足项目精细化需求，设计单位目前交付的施工图纸无法承载更多的过程信息，提供的设计概预算也仅是汇总后费用，建设单位无法利用其进行过程投资控制，造成一些项目出现超概预算的现象。其根本原因在于项目实施过程中缺乏可靠的成本数据，没有能力实现造价的过程精准计算。而施工单位项目成本管理部门所获得的数据目前还无法同工程技术人员共享，主要是其获得的数据需要进行拆分和加工，专业人员无法直接使用，造成成本管理部门无法与工程技术部门同步协作，由于成本分析需要的财务数据、材料数据、库存数据等是动态变化的，无法进行项目的多算对比，如果不能保证准确及时则无法实现数据的共享与协同。
2铁路项目BIM技术的应用现状
目前铁路BIM联盟了一系列BIM标准，其中技术标准有:铁路工程信息模型分类和编码、信息模型数据存储标准，铁路工程实体结构分解、WBS工项分解、信息交换模板编制、数量标准格式编制指南;实施标准有:铁路工程信息模型设计阶段、施工阶段实施标准，施工图设计文件编制标准、应用地理信息交付标准、交付精度标准、表达标准等，现阶段还有部分标准正在制定中。目前铁路已有十多个BIM试点项目通过初步验收，北京至张家口高铁、北京至雄安高铁已按照基于BIM三维协同设计和四维可视化项目管理的方式建造，铁路BIM技术研究和应用已初具规模，为基于BIM技术的投资管理解决方案提供了可实施的条件。
3基于BIM的项目投资全寿命周期管理关键条件分析
3．1计算工程量清单平台模型的建立
BIM模型是承载建筑信息的实体及其相关属性的集合，是对工程结构的数字化表达。项目设计单位按照铁路BIM联盟的行业标准，结合铁路工程概预算工程量计算规则及相关工程量清单计价标准，建立工程量清单平台模型。第一步按照精细化管理需求，在设计阶段按照专业和管理跨度的唯一性切分设计单元，即每座桥、每座隧、每段路基等;第二步按照设计单元建立BIM模型，并赋予模型中各个构件相应的几何属性与非几何属性;第三步依据模型自动计算各设计单元分部分项工程的工程数量，根据实际需求可编制各设计单元、标段及整个项目的工程量计价清单，各级项目管理机构采用统一的BIM数据语义标准和存储标准，使基层管理机构在项目开始就获取足够的建筑信息;最后利用BIM软件自动化精确的工程量计算分析功能形成构成工程实体的每一个构件的结构化数据库。
3．2基于BIM的造价分析软件
铁路项目各建设单位(业主)使用基于BIM的铁路行业统一的概预算定额软件保证投资不突破控制额;各施工单位(承包方)使用各自的基于BIM企业造价软件来确保工程能获得更多利润。基于BIM的不同类型造价分析软件，将工程量清单平台BIM模型工程信息完整地接收，依据BIM模型数据库实现造价的快速准确分析［2］。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级(分部级)，BIM模型与造价软件相结合，实现了基于BIM模型设计图出工程数量，工程数量出工程造价，工程造价反算到工程数量和设计图形，既能快速提供支撑工程项目各级管理层所需的工程数据信息，也可以快速实现为使用不同的工艺工法来完成实体工程所需要的成本分析。
3．3数据共享协同管理平台
利用BIM平台的项目综合看板，BIM平台面向施工作业人员收集数据，在后台将收集回来的施工项目数据进行整合、分析，再通过图形表的形式结合GIS直观的呈现，项目管理人员可以通过协同管理平台访问项目管理汇总信息，统一查看项目各级的施工进度、安全质量等信息，利用网络监控系统，可以实时查看施工现场的情况，生成符合管理习惯的动态管理图表，减少管理数据的收集时间，增加数据的及时性、全面性，为项目智能化管理提供支撑。BIM技术可以实现数据信息共享、四维施工模型、施工过程的远程控制、数据智能采集和在线监测，BIM的应用为项目各参建方之间建立信息交流平台并在同一个平台上实现了数据的共享，使各参建方沟通更为便捷，协作更为紧密，管理更加高效。
4基于BIM技术的项目全寿命周期投资管理实现方法
4．1项目立项决策阶段
由于各单位的隶属关系变化等原因，各建设项目的项目建议书、可行性研究报告、初步设计、施工图等设计资料分散在各个不同设计单位、不同的设计者手中，设计单位按工程特征值或项目类型积累结构化数据库均不完整，还有部分数据因各种条件限制没有保存，未能形成完善的铁路行业造价指标数据库。在(预)可行性研究阶段要求提供快速准确的投资估算或方案比选时精度较差，一些项目既可能“高估冒算”也可能“低估压价”，造成项目投资估算不准确，预算超概算很多，决算超预算很多，有时还可能造成投资失控或因造价过高项目暂缓建设的结果。基于BIM的造价管理是将所有的已建、在建或将建的工程项目，通过建立BIM模型把项目建设全过程或竣工验收后产生的技术经济数据等信息存储于建立的项目BIM模型中，自动分析形成单项工程的详细造价指标数据并自动归纳形成指标数据库，通过数据的不断积累可最终形成分类的BIM大数据指标库［1］。大数据指标库是一个依据工程特征和项目类型建立的结构化数据库，与项目的各个指标密切相关，通过指标库可以实现各类指标数据与工程特征值的自动筛选，形成单个工程对应的造价指标。基于BIM数据库查询功能，使数据更加快捷和方便实现随时组合和调用，为以后类似项目提供技术和投资的数据支持，使项目估算更好地发挥方案咨询并指导后期成本控制的作用［1］。
4．2项目勘察设计阶段
项目建设中对总投资起决定作用的是设计阶段，项目勘测单位在定测基础上依据批准的可行性研究报告开展初步设计，初步设计审查批准后进行施工图设计，以二维设计为主的建造模式由于数据不对等难以在建设、设计和施工等单位间有效积累设计与造价的关联数据信息库，由于各种条件变化设计阶段投资与竣工决算数据有很大的差别，依靠经验结果难以避免数据误差，历史数据可利用率很低。基于BIM造价指标数据库，可为实现设计阶段精准预算和投资控制提供数据支撑，可根据工程特征值和项目特点利用BIM模型快速计算工程量，依靠BIM结构化造价指标库调取大量与之精准对应的历史工程造价指标［3］，与批复可行性研究报告对比，在现有的定测基础上开展初步设计，对初步设计阶段合理控制投资非常有效，初步设计完成经审查批准后进行施工图设计并建立BIM模型，利用BIM模型进行施工图预算，并且核对设计指标能否与投资总额对应，若不能对应还可以修改设计图纸适当调整投资，发挥限额设计的作用。图纸审核与方案优化:传统的图纸审核主要是各专业技术人员熟悉图纸，发现图纸中对应的技术问题，业主汇总问题针对图纸中出现的问题，召集审核单位和设计单位进行审查，商讨确定并修改设计图纸。基于BIM模型的图纸审核是各专业人员利用BIM软件实现施工图BIM模型中专业内部和各交叉专业间的碰撞检查等，找出问题并进行标记，在多方交换意见时将施工图BIM模型作为多方会审的沟通媒介，会审时将在BIM模型中标记的问题进行逐个的评审并提出修改意见，并可利用BIM模型快速出预算，进行方案造价比选，可以大大地提高沟通效率，同时也很好地减少施工过程中的变更设计，起到控制投资的作用。
4．3项目实施阶段
施工图交付后建设单位组织工程招标，确定项目施工单位，项目施工单位按照交付的施工图纸和批准的施工组织设计组织项目建设。BIM技术应用在实施阶段主要是施工单位对建设单位交付的可视化三维BIM模型进行施工细化，形成四维模拟的施工BIM模型，应用四维施工BIM模型进行各专业方案模拟与优化形成施工过程的深化BIM模型;施工过程中根据工作范围和专业分类提交操作层各阶段BIM成果，同时对各专业承包商的BIM成果进行检验;BIM模型中各施工阶段核定的施工信息要在施工过程中及时更新，并对施工变更的内容相应进行BIM模型和施工图纸等信息的修改，确保交付的BIM成果与施工图纸一一对应，并形成最终竣工BIM模型和施工图纸。利用BIM模型导出的工程量数据与BIM造价分析软件进行工程合同价款、进度款支付、设计变更、决算等各个阶段造价管理，依靠BIM模型形成的造价数据完全是自动生成的，计算的准确性、及时性均大大提高，并为各阶段投资控制提供数据支持。
4．3．1招标阶段承发包模式的选择
铁路建设项目承发包有工程总承包、施工总价承包和施工单价承包三种各具特点的承发包模式。根据设计单位已交付包含丰富数据信息的施工图BIM模型和施工图纸［1］，建设单位调出项目单项工程量信息，结合项目的管理需求选定合理的承发包模式并按工程具体特征划分标段，按标段计算出详细的工程量清单并确定最高投标限价。施工图BIM模型可以有效地避免出现计算错误或缺漏项等。将载入BIM模型工程量清单和设计图纸同时提供给拟投标单位，由于BIM模型中的构件级或分部级工程的工程量与信息是对应的关系，投标单位按照构件的空间定位和空间占位，快速核对招标文件中的工程量及信息，依据招标文件要求和规定运用企业的BIM造价分析软件根据不同的项目承发包方式合理确定投标报价，为正确制定投标策略赢得时间。
4．3．2项目实施阶段动态成本分析
BIM模型为过程成本管理提供基础数据支撑，BIM模型数据库的数据可计量的特点为我们进行投资控制提供了极大的可操作性内容，大量工程相关的信息可以为工程提供后台数据的支撑。现阶段随着铁路路网修建和完善，投资少难度小的工程项目越来越少，地形条件困难、地质情况复杂、工程难度大、技术要求高的项目开始建设，在项目的全寿命周期中由于不可预见原因可能会出现大量的变更，整个工程的进度控制存在很多未知的隐患和风险，设计变更的可能的因素是无法准确掌控的，项目建设过程运用BIM技术，依据设计单位交付的设计图纸和BIM模型，构件的工程量信息可以按照时间和空间维度的不同进行拆分、对比和汇总分析等，通过BIM模型运用可以达到项目基础数据在各个管理部门协同和共享，保证工程项目的基础数据能及时、准确地向各需要方及时提供。运用BIM的造价分析软件为不同的决策者在设计方案变更费用比选、资金筹措等方面的决策提供依据，在工程进度款支付方面，BIM应用实现了模型出工程量并完成工程量拆分或重新汇总，结合BIM造价分析软件形成与进度要求对应的工程造价文件，为进行动态工程进度款结算提供技术保障与支持［1］。
4．3．3各阶段人力、材料、设备和成本的动态管理
BIM模型在建模时对各类构件赋予了几何表达(如尺寸、型号、材料)、空间定位、空间占位等条件参数，并且施工BIM模型是在可视化的设计环境下经过反复验证和多次修正，BIM模型导出的工、料、机等工程量数据是精确和可信的，利用BIM模型构件级数据库，准确获得人工、材料、机械台班数量，随时为人力管理、材料采购、机械配置提供依据，使得建设投资按施工进度有序投入，避免了资金的积压，节约了资金的时间成本。
4．4项目竣工验收阶段
由于工程质量具有隐蔽性、多样性、复杂性以及与环境的协调性等特点，工程建设项目竣工验收后仍然可能存在一些质量隐患和问题，直到工程项目投入使用时才能暴露出来。竣工图的BIM模型交付可以保证在运营过程中出现的各种问题通过分析工程实体分解的交付成果，以及为完成每个可交付成果而需要进行的工作内容，达到可视化程度，从中可准确查阅到各可交付成果以及为完成各可交付成果而需要进行的工作内容、需要的费用，并准确组织完成缺陷修复，达到迅速恢复生产的目的。
5结论
大数据条件下将最前沿的BIM技术应用到铁路行业的成本管理当中，是造价管理和投资控制的大趋势。基于BIM的铁路项目建设全寿命周期投资管理，是提高建设项目信息化管理水平和实现建筑业转型升级的基础性技术，运用BIM技术发挥BIM模型的可视性、虚拟化、协同管理的特有属性，增强工程建设项目的透明度和可追溯性，达到成本和进度控制的目的，实现传统的二维图纸向三维模型、四维施工模拟乃至数字化多维设计建造方式转变，提高项目规划、设计、施工、运营等各阶段管理水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程建设项目的工程质量和投资效益，也是传统工程建设向智能建筑转型升级的的创新性变革。BIM技术全面支持项目的所有相关方，即业主、项目建设单位、勘察设计单位、监理单位、施工总包单位和分包商、供应商等，能实现规划、立项、设计、施工、运营、保修等项目全生命周期在内的协同管理，BIM技术将工程建设项目投资管理带入了大数据时代，彻底改变了工程建设领域基础数据采集整理能力低下的现状，为工程建设管理系统提供了完美的基础数据，是工程建设未来的发展趋势。
作者:薛彩丽 单位:中国国家铁路集团有限公司
