BIM技术下水利工程造价管理设计研究

　　摘要��

　　水利工程造价管理是水利工程管理的重要组成部分.在工程建设朝着精细化设计施工、绿色建筑方向发展趋势下,如何在保证工程质量前提下提高水利工程项目建设效率,节省建设成本,是水利工程建设各方管理者的重要奋斗目标.BIM技术的出现带动了工程技术上的进步,但是在我国传统管理模式下BIM很难发挥出其最大的价值.IPD模式(Integrated Project Delivery,译为:集成项目交付)是以信任为基础,项目建设各参与方尽可能早的参与到项目中协同合作、共享项目信息、自愿以项目的整体目标为最大目标、共担风险的新型管理模式.因此,本文研究在IPD模式下协同应用BIM技术来进行水利工程项目建设全过程的造价管理,尝试将先进技术和新型管理模式相结合来提高水利工程建设全过程造价管理水平.

　　论文通过对BIM技术和IPD模式应用的优势与难点进行分析,探讨了 EPD模式下协同应用BIM技术的价值体现度,以及BIM技术充分应用和IPD模式不可分割的关系;分析了水利工程造价构成与重点、建设全过程造价管理任务特点和现状,提出了 IPD模式与BIM在水利工程造价管理中的集成应用思路;提出了基于BIM和IPD模式的协同管理应用框架;构建了 IPD模式下基于BIM的水利工程建设全过程协同管理模型;并结合某沥青混凝土堆石坝工程仿真案例进行IPD模式下BIM技术在该工程各阶段造价管理的应用研究,提高了造价管理效率和水平,取得了较好的管理效果;同时也遇到相关问题与障碍,分析提出了改革建议.

　　本研究提出的丨PD模式下BIM技术在水利工程造价各阶段协同管理模型,及其应用步骤与方法,有助于提高B1M技术在我国水利工程中的应用水平,可为类似工程项目提供重要参考.

　　关键词:BIM技术;IPD模式;水利工程造价管理;协同管理模型;建设全过程

　　ABSTRACT

　　Water conservancy project cost management is an important part of water conservancyproject management In engineering construction development trend in the direction of finedesign and construction, green construction, how to ensure the engineering quality on thepremise of improving the efficiency of water conservancy project construction, saveconstruction costs, construction of water project is the important goal of all managers. Theemergence of BIM technology has led to the improvement of engineering technology, but it isdifficult for BIM to exert its greatest value in the traditional management mode of our country.The IPD model is based on trust, and the project construction parties participate in the projectas early as possible to cooperate with each other, share project information, and voluntarilytake the overall goal of the project as the biggest goal and the new management mode ofShared risk. Therefore, this paper studies the whole life cycle management of the project costof water conservancy projects under the IPD mode, and tries to combine advanced technologyand new management mode to improve the cost management level of the whole life stage ofwater conservancy projects.

　　Through analyzing the advantages and difficulties of analysis of BIM technology andIPD mode, the paper discusses the value embodiment of the application of BIM technologyunder IPD mode. As well as the IPD mode in the full application of BIM technology has aninseparable relationship. This paper analyzes structure and the point of the water conservancyproject cost, the whole life cycle cost management task characteristics and present situation,and puts forward the integrated application ideas of IPD mode and BIM in the management ofwater conservancy project cost management and a collaborative management frameworkbased on BIM and IPD model.This paper constructs the whole construction processcollaborative management model of water conservancy project based on BIM in IPD mode.Combining with the simulation case -a rockfill dam project, BIM technology in the IPD modeis used to simulate the cost management at each stage of the project, which improves theefficiency and level of cost management and achieves better management effect. At the same�峵ime, it also encountered related problems and obstacles, and proposed reform proposals.

　　In this study, the BIM technology under IPD mode is proposed in various stages of water�峜onservancy project cost, and its application steps and methods are helpful to improve the�峚pplication level of BIM technology in China's water conservancy projects, which can�峱rovide important reference for similar projects.

　　Key Words: BIM technology;IPD mode;Water conservancy project cost management;Cost management; Collaborative management model; the whole construction process

　　目录

　　第一章绪论

　　1.1研究背景和意义��

　　1.1.1研究背景��

　　水利工程作为我国基础工程建设的重要内容,在水力发电、防洪灌溉、航运交通等方面发挥着重要的作用.伴随着我国社会改革的全面深入推进和工程建设行业自身的技术改进和创新,工程建设朝着精细化设计施工、绿色建筑方向发展趋势.水利行业的产业增加值在国民经济中所占比例也增加,成为我国和一带一路区域发展的重要支柱.但水利工程建设与一般建筑工程相比有其特殊性,其工程规模和投资额较大、项目生命周期长、施工现场条件更复杂等;而且大多数水利工程的建设过程中都会遇到难以预测的风险因素和突发事件,如难以完全掌握的水文、地质、气象等因素,甚至当地移民的千扰等,影响工程建设目标的实现.在水利工程造价管理方面,决算超过预算、预算超过概算、概算超过估算的现象是有发生.

　　我国传统的管理水平比较粗放,只在管理流程和手法上做低效率的改革,而忽略有效系统的管理平台和技术手段,在我国改革开放阶段的基础设施建设中己有很多经验教训,这样"迷失方向"的改革必然造成大量的重复繁琐的工序和返工窝工现象,直接导致水利工程造价的增加W.目前一般水利工程项目管理平台是二维图纸辅助施工,可能出现项目众多参与方之间沟通有障碍、信息无法共享、信息更新不及时等现象,这会造成高额的造价和难以控制的风险.如何在能保证工程质量的前提下减少工程返工窝工、节省工程成本、提高工程施工效率、实现水利工程信息化管理己成为现代水利工程建设的重要方向.

　　目前水利工程行业一般使用CAD绘图设计,但是CAD只包含工程的一部分信息,而且工程信息是无法动态更新的,在整个工程寿命周期是不连接的,导致前后信息分裂,无法达到工程项目的信息化.早在2002年欧特克(Autodesk)公司推出BIM (BuildingInformation Modeling,译为:建筑信息模拟)的相关软件[2],该系列软件创建逼真的B1M信息模型,在定义一个虚拟的环境中模拟施工,可以随时查找建筑构件的参数,从设计到运营的工程全生命周期内都可达到信息一级级完善和共享[3].

　　在传统管理模式下,BIM技术的实施的效果不是很全面.主要是由于落后的管理模式无法给新的BIM技术一个相适应的工作环境.研究发现,IPD模式提倡项目的各主要参与方尽早参与到项目中,建立信任机制,共同合作,信息共享,共担风险,共享收益,的环境中,BIM技术可以发挥更高的价值.由此可知,BIM技术作为建筑先进的技术,为IPD模式提供信息共享的平台;EPD模式作为管理的创新的模式,为BIM技术提供良好的应用环境,支撑BIM平台数据在IPD团队中透明化.BIM技术和IPD模式的协同应用对水利工程建设全过程造价管理有着重要的作用和现实必要性.

　　1.1.2研究意义

　　水利工程项目具有规模大、周期长、地质复杂、施工条件艰苦、技术标准高等特点,所以控制工程造价是确保工程建设一直处于理想状态的重要方法,然而现实施工中由于受到水利工程自身特性的影响,导致水利工程的成本控制难以达到管理人员预期的效果.所以对水利工程建设全过程造价管理进行深入研宄,探索出有效的控制方法是具有极其重要的现实意义的.

　　BIM技术的发展和应用在提升工程的工作效率方面取得一些成绩,对现代化工程建设带来了新的技术改革.但是技术的改革势必需要给新技术提供新的管理平台,所以本文提出IPD模式更有利于发挥BIM技术的优势和价值,促进工程项目各参与方的协同工作.而要想达到IPD模式通过整合信息,调动参与方积极参与项目的目的,BIM技术可以给予一定的技术支持,二者的结合将会对工程建设行业带来创新的改革,所以本文研究内容也具有一定的理论意义.

　　1.2 BIM技术和IPD模式概述

　　1.2.1 BIM 概念

　　BIM的全拼是Building Information Modeling,翻译为"建筑信息模拟",指的是在该平台上先通过创建有储存构件数据功能的建筑物模型,然后对项目生命期不同阶段不同要求来完善该建筑物模型,使得各阶段所储存的信息能够在该阶段发挥价值,而所谓的"价值"就是指能够对方案设计进行优化,能够自动扣减算量,能够指导施工现场施工,能够达到降低工程成本,加快工程进度,提高工程效益的一个过程."modeling"而不是翻译为"model"也正是说明了 BIM侧重点在"过程"而不是一个结果.美国国家BIM标准阐述的对BIM的定义是:对建筑物构件的物理性质以及项目的功能特性进行数字化的表述,对知识和项目建设资料进行共享,各个阶段对应的利益方可以对BM进行信息的调整,进而保证不同职责范围内工作的协调开展[4].

　　在21世纪的信息时代,BIM作为建筑业发展新时期的全新技术和建筑项目管理理念,正越来越受到国内外学者和行业的高度关注.作为建筑业的第一次革命,甩图板到CAD的转变解放了设计者的双手,将建筑业带入计算机时代.而BIM技术将建筑模型从二维跨入多维,整合项目全生命周期的资料和信息,为项目参与者带来更先进的管理体验.

　　1.2.2 IPD 概念

　　由于建设工程项目有规模大、信息牵涉面广、参建人员多等特点,单凭借业主的参与无法完成,因此要建立一个能组织起参与方的结构来完成工程项目,这个模式就是工程采购模式.工程采购模式发展至今包括DB(设计建造)、DBB(设计-招标-建造)、EPC(工程总承包)等.但是随着时代的发展,建筑的功能逐渐增多,例如智能建筑、绿色建筑等,而建筑所牵涉的方面也渐渐变广,管理难度也逐渐增加,使得传统的那些采购模式已经不再高效率地适应一些建设项目的需求.而BIM技术也在这个时期出现并发展于建筑行业,IPD模式在时代的召唤下被提出,它将以一种更新型的组织和更高效的管理模式来解决DBB、DB、EPC这些模式所带来的问题.��

　　IPD的全拼是Integrated Project Delivery,大部分学者翻译为"集成项目交付",它表示的是工程项目的一种采购模式,最早由美国建筑师协会(AIA[5I)在2007年提出,并给定定义为:一种能集合项目所有人力、资源、组织结构的交付模式,通过这种模式可以组织项目的所有参与方达到相互协作,充分发挥各自的专业知识利用以往的项目经验表达自己的见解,在项目全生命周期内协同工作,信息共享.从而在项目的各个阶段减少成本、增加项目给业主带来的价值、提高各参与方的工作效率.它强调的是在项目的设计阶段就将各参与方团结起来尽早接触项目.它倡导的核心理念是信任机制,项目的主要参与方要达到高度的信任,才能组建一支优秀的IPD团队.��

　　IPD模式是工程项目交付模式新型的发展方向.20世纪九十年代末期,IPD模式最开始是在英国的北海石油平台的项目中运用并且取得初步成功,随后在澳大利亚的博物馆项目中也取得相应的成功;美国也紧随其后在加州萨特郡综合医疗项目中采用IPD模式,在优秀的团队共同努力下完成早期目标.在这两个项目的运用中取得的成功促使以后整个建筑业开始研宄IPD模式,探索IPD模式在工程项目的应用价值[6].

　　1.3国内外研究现状综述��

　　1.3.1国外研究现状��

　　1.3.1.1 BIM技术的国外研究现状��

　　BIM技术最先在美国被提出,并且得到良好的应用效果.随后BIM理念逐步被引入欧洲、亚洲的发达国家中,在多数项目中应用;经过十几年的发展,国外的研宄人员对BIM技术有了更深层次的研宄.

　　(1)欧美发达国家

　　美国是至今为止BIM技术发展最快,应用最全面的国家.从概念提出到理念落地实行,一直处于世界领先水平.美国学者Me Graw Hill的调查研究发现,建筑业各参与方在本领域使用BIM技术的比例为:承包商中76%的承包商使用BIM技术,建筑师中有70%在使用BIM技术,机电工程师最少,只有67%的比例M.美国的BIM技术之所以快速发展,主要依托于GSA(美国总务署)、bSa联盟、USACE(美国陆军工程兵团)的促进.2007年,GAS制定规定,2007年后,大型项目都必须使用BIM技术指导项目施工,在项目进行审查时要提交BIM模型.政府机构鼓励工程项目采用BIM-nD模型,并提供一定的资金扶持,作为bSa联盟下属的美国国家BIM标准委员会于2007年制定了美国国家BIM标准,并于2015年7月发布了第三版.��

　　BIM技术在英国的快速发展也是因为英国政府强制要求的,而且英国的BIM标准是针对于Bentely公司的软件和Autodesk公司的软件分别制定的.在建筑业BIM委员会的大力支持下,从2011年开始实施BIM技术的应用计划,2013年英国政府发布了PSA1192-2标准[71英国发展BIM技术是循序渐进的,由浅到深地分为有3个层次,现在己经全面启动第二层次,英国政府为了降低成本强制要求所有政府部门的工程项目,必须使用BIM Level2强制令.

　　北欧的一些国家如芬兰,丹麦等,虽然政府没有要求本国建筑行业必须采用BIM技术,但是这些国家有自己的建筑信息技术软件商,大大小小的企业受到全球环境的影响和本国软件的技术支持,也在自觉地发展BIM技术.

　　(2)亚洲发达国家

　　新加坡是亚洲发展BIM技术的最早国家之一,新加坡建筑管理署(BCA)在BIM概念引进之前,就已经意识到BIM技术对建筑行业设计、施工等阶段的重要价值.2010年,BCA为了发展BIM技术的应用投入600万到BIM基金项目中,所有要使用BIM技术的建筑企业都有机会申请资金;2012年,新加坡政府颁布了《新加坡建筑信息模型(BIM)指南》;BCA鼓励企业与当地大学合作开设BIM技术课程,并授予结业学生BIM技术专业学位,企业和学校的联合办学为学生提供BIM技术课程和案例模拟培训.

　　韩国处于亚洲使用BIM技术的领军地位,BIM技术的水平也属于世界领先地位,韩国政府和国内的建筑公司对BIM技术应用特别重视,政府部门在2010年颁布了《建筑领域BIM应用指南》、《设施管理BIM应用指南》(2012进行更新)两项BIM标准[8].以现代建设,GS建设,三星建设为代表的公司都在如火如荼的进行着BIM技术的学习.

　　1.3.2 国内研究现状

　　1.4 研究方法和主要内容

　　1.4.1 研究方法

　　1.4.2 研究主要内容

　　1.5 研究的技术路线
 

　　第二章 BIM技术和IPD模式分析评价及其价值体现

　　2.1 BIM技术分析评价

　　2.1.1 BIM技术简介

　　2.1.2 BIM技术的优势

　　2.1.3 BIM技术应用的难点

　　2.2 IPD模式分析评价

　　2.2.1 IPD模式的优势

　　2.2.2 IPD模式应用的难点

　　2.2.3 IPD模式与传统管理模式的差异

　　2.3 IPD模式下BIM技术的价值体现分析
 

　　第三章 水利工程建设全过程造价管理分析

　　3.1 水利工程造价的构成与重点

　　3.2 水利工程建设全过程的造价管理任务与特点

　　3.2.1 水利工程造价管理任务

　　3.2.2 水利工程造价管理特点

　　3.3 我国水利工程造价管理的现状分析

　　3.4 IPD模式与BIM在水利工程造价管理中的集成应用思路
 

　　第四章 IPD模式下基于BIM的水利工程造价协同管理模型

　　4.1 BIM和IPD模式协同管理的基本框架

　　4.2 决策阶段造价协同管理模型

　　4.3 设计阶段造价协同管理模型

　　4.4 招投标阶段造价协同管理模型

　　4.5 施工阶段造价协同管理模型

　　4.6 交付运营阶段造价协同管理模型

　　第五章 案例仿真

　　5.1 工程项目概况

　　5.2 案例各阶段仿真与分析

　　5.2.1 决策阶段

　　5.2.2 设计阶段

　　5.2.3 施工阶段

　　5.2.4 交付运营阶段

　　5.3 案例仿真分析与总结

　　第六章结论与展望��

　　6.1结论��

　　虽然在传统的工程造价管理模式下,我国建设了一大批大的水利工程项目,但是随着时代的进步,水利工程建设行业对建筑信息化和协同管理的要求也越来越迫切,再加上水利工程规模大、超标准洪水、地质结构复杂、周期长等对水利工程造价有很大的影响.随着BIM技术的推广,怎样才能使BIM产生的效益最大化,工程造价管理人员对传统的管理模式进行反思,需要一种适应当前社会发展的造价管理模式,以提高工程建设的效率,降低工程成本.针对这些问题,通过探索、研究和分析得出以下结论:��

　　(1)论文通过对BIM技术和IPD模式的优缺点分析,探讨IPD模式下协同应用BIM技术的价值体现度,BIM技术和IPD模式有着不可分割的关系;

　　(2)分析了水利工程造价构成与重点、建设全过程造价管理任务特点和现状,提出了 IPD模式与BIM在水利工程造价管理中的集成应用思路;��

　　(3)提出了基于BIM和IPD模式的协同管理应用框架;构建了 IPD模式下基于BIM的水利工程造价各阶段协同管理模型;��

　　(4)结合某沥青混凝土堆石坝工程进行IPD模式下BIM技术在该工程各阶段造价管理的仿真应用,定性分析BIM技术和IPD模式结合应用的流程和实施过程,提高了造价管理效率和水平,取得了较好的管理效果;同时也遇到相关问题与障碍,分析提出了改革建议.

　　本研宄提出的IPD模式下BIM技术在水利工程造价各阶段协同管理模型,及其应用步骤与方法,有助于提高BIM技术在我国水利工程中的应用水平,可为类似工程项目提供重要参考.��

　　6.2展望��

　　本文先是通过学习一定数量的参考文献对BIM技术和IPD模式的研宂现状做了文献综述,接着开始以本论文的研究要点为切入点,分析水利工程造价管理的相关知识,对水利工程造价管理的现状做了与本文相关的总结,来引出IPD模式下基于BIM技术的应用必要性,然后构建BIM技术与IPD模式管理的模型,最后通过案例仿真定性分析,但是由于存在各方面的阻碍和因素,本文的研宄远远达不到工程实际的要求,分析得出的结论可能有些忽略工程实际,但是随着时代的发展,势必有越来越多的水利工程项目采用该种模式,目前该模式在实际应用推广方面确实存在一定的困难和挑战.在以后的研宄中还可以继续深化研宄.

　　(1)对IPD模式进行更深入的研宄,尤其是IPD自身的合同契约,风险分担,责任划分等方面,而本文主要是构建IPD模式的组织框架和各阶段实施方式,提出这样一个顺应时代发展的新型建设管理模式,不侧重于研究IPD的合同契约,分险分担和责任划分,所以这些方面有很大大研宄空间,也有符合工程实际的研宄意义.��

　　(2)BIM技术和IPD模式都是工程建设信息化的新型的产物,与我国的现行的规章制度有一定冲突,对于建设行业来说,是改进BIM技术和IPD模式有利于水利工程造价管理的发展,还是修正相应规章制度配合BIM技术和IPD模式有利于水利工程造价管理的发展,这就需要学者继续研宄,为水利工程行业做出一定的贡献.

　　致谢��

　　时光飞逝,岁月如梭!三年一瞬而过,我的研究生生涯即将结束.首先特别感谢我的恩师盛松涛副教授,在我研宄生学习生涯的三年时间里,给了我学习上的指导、生活上的关怀.本论文是在盛老师的精心指导下完成的,从论文选题到论文框架结构再到论文撰写,都给我提供了耐心的指导和帮助,不厌其烦的指出我论文中不足方面并做了很详尽批注修改,盛老师严谨认真的工作态度和积极乐观的生活态度将一直激励着我奋发向上.��

　　在研究生学习期间,我们工程管理教研室的其他老师也给予我受益匪浅的指导.在此十分感谢毛建平副教授、苏忖安副教授、王祖志副教授对我论文开题报告的指导以及提出了宝贵的修改意见;感谢钟珊珊老师、李雪淋老师对我学习上的指导和关心.也特别感谢张贵金教授对我论文的指导和修改.

　　同时感谢师兄梁秀峰、林涵,师姐彭敏,同门窦鑫、杨子芳,师弟罗海冰,师妹安怡蒙、袁蕾蕾在我研究生期间对我学习和生活的帮助.感谢至诚轩2栋B118的室友吴丹、曾晔让宿舍充满了欢声笑语!感谢工三A527办公室的兄弟姐妹,是你们让我的研究生生活多姿多彩!��

　　感谢我的父母、弟弟、陈杨先生和其他亲人,是你们辛勤付出和无微不至的照顾、支持我,让我有了不断前进的动力!我会用我实际行动来回报你们!��

　　最后特别感谢我的姥姥姥爷,是你们抚养我长大,教育我要爱生活,爱学习,从叛逆的孩子王努力蜕变成一个有善良的心灵、宽宏的肚量、健全的性格、乐观随和的心态的人,二十四年的岁月里支持我的每一个决定,永远无条件的做我的后盾,是我心灵永远的温暖港湾.我将永远怀念有你们陪我的那些年!��

　　转眼就到了离别的时光,祝福大家万事如意、前程似锦!祝福母校桃李芬芳,更上一层楼!

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