bim应用的成本与效益研究--以建筑幕墙工程为例

工程经济

ENGINEERING ECONOMY

Vol.29　 No.10Oct. 2019

BIM应用的成本与效益研究——以建筑幕墙工程为例

马翔1，张点点1，2，张尚1

（1.苏州科技大学，江苏 苏州 215011；2.The University of Manchester，UK Manchester）

摘要：运用文献综述法与案例分析法，从文献中识别BIM的应用成本与效益要素。BIM的应用成本分为4个要素；BIM的应用效益直接效益和间接效益共计分为10个要素。再以某研发中心项目的建筑幕墙工程为案例，收集BIM的应用成本与效益数据，构建了BIM应用成本与效益的评估框架。关键词：BIM；成本；效益；幕墙工程

（2019）10-0011-04中图分类号：TU723.3　　文献标识码：A　　文章编号：1672-2442DOI：10.19298/j.cnki.1672-2442.201910011

Study on the Cost and Benefit of BIM Application：Curtain Wall Engineering Works as the Case

MA Xiang1，ZHANG Diandian1，2，ZHANG Shang1

（1.Suzhou University of Science and Technology，Suzhou 215011，China；2.The University of Manchester，UK Manchester）

This paper takes the curtain wall system engineering of a research center project as the research object. Abstract：

Firstly，the cost and benefit elements of BIM application are identified based on literature review and case study. BIM application cost can be subdivided into four elements. BIM application benefit can be subdivided into ten elements. Then，the cost and benefit data are collected throughout the project. Finally，the case-based cost and benefit evaluation framework in BIM application is designed and applied.BIM；cost；benefits；curtain wall engineering worksKeywords：

1　引　言

BIM在工程项目中的应用可以有效减少变更，减少工期延误，提升劳动生产率。但是BIM应用初期高昂成本成为了企业在项目中应用BIM的阻碍，同时由于缺乏评估BIM的成本与效益的计算方法与评价标准，业界对BIM的投资效益阐述各执一词，进一步阻碍了BIM的发展。通过实例验证，定量分析工程项目中应用BIM的经济效益，有利于为建筑行业各方在是否在工程项目中使

作者简介：马翔，男，生于1995年，江苏苏州人，研究生，主要研究方

向：建筑经济与管理、BIM成本与效益。

张点点，女，生于1996年，江苏扬州人，研究生，主要研究方向：工程项目管理、BIM成本与效益。

收稿日期：2019-06-19

用BIM技术这个问题上提供决策参考。

2　文献综述

2.1　BIM的应用成本

BIM的应用成本划分为有形成本与无形成本。（1）BIM的应用有形成本

软硬件采购的支出、网络建设的支出、咨询和培训的支出三项成本要素占94.1%，而平台维护的支出较少计入BIM投资回报率的计算公式中并加以讨论。其原因可能在于，大部分研究人员依旧立足于设计阶段的BIM应用投资，项目施工阶段及运营维护阶段的BIM的应用成本没有进行统计与计算。此外，BIM平台的维护成本主要是人工费用与服务器等设备维护费用等，其统计周期较长，因此，BIM平台的维护未被大部分学者

·12·工 程 经 济2019年

统计与估测。

（2）BIM的应用无形成本

培训所占用的生产效率，指BIM团队构建过程中，因培训占据的原本的工作效率，例如，假设原本的项目团队做传统业务可以完成的价值是1万元每天，那么30日的BIM培训所占用价值就是30万元，这部分消失的价值也可以被理解为企业的投资。2.2　BIM的应用成本构成

对搜集的相关文献统计整理中发现“平台维护的支出”与“提升的员工薪资期许”两个要素出现频次较低。“平台维护的支出”具备“网络建设的支出”长期投资的特性，不符合评估框架“全面系统性”的建立原则，将其划归为“网络建设的支出”这一指标。“提升的员工薪资期许”作为企业应用BIM可能产生的隐形成本，此指标数据收集难度较大，不容易获得准确结果，同时不符合“可量化可操作性”的原则，因此删除 此项。

2.3　BIM的应用效益

对搜集的相关论文关于BIM的应用效益要素进行整理与统计，其中提及BIM的应用效益组成要素共有11个，分别是“减少的信息要求”、“减少的变更”、“节约的成本”、“提升的质量”、“节约的工期”、“减少的诉讼/索赔”、“客户满意度”、“促进交流”、“安全性提升”、“可持续性上的积极影响”、“可预制性上的积极影响”。根据其性质，可进一步分为直接效益与间接 效益。

（1）BIM的应用直接效益

直接效益部分包含财务方面的指标“节约的成本”，通过计算节约的成本，即计划成本减去实际成本，占计划成本的比率，可以得到成本的节约率，作为衡量BIM应用带来的直接效益。（2）BIM的应用间接效益

①基于产品角度的BIM应用间接效益

a.提升的质量。BIM在质量管理中的应用涵盖了项目的全寿命周期，包括设计、施工、验收及运行维护等阶段。其中，在设计阶段，可以利用BIM软件检测工程项目各专业之间是否存在碰撞与冲突，在这过程中可有效排除设计冲突可能留下的质量隐患。在施工阶段，BIM模型可以集成现场设备的性能及其状态，同时可

将材料信息与质量信息导入模型中，从质量控制设置、施工设备监测、建筑材料控制等方面进行质量的跟踪 检查。

b.节约的工期。运用BIM技术对工程虚拟建造过程，将二维设计施工图建模成为三维模型，运用BIM技术检测建筑、结构、消防、安装等专业间的碰撞，在施工前消除设计冲突，减少设计变更及技术核定等计划外的流程对总工期的影响。另外工程项目BIM技术和BIM的网络平台的搭建，提高了项目各方查阅工程数据和工程信息的工作效率，缩短了工期。

c.可持续性上的积极影响。BIM技术使得设计师在设计过程初期加入可持续性理念及标准成为可能，其与绿色建筑的组合为建筑可持续性发展战略带来了更广泛的利益。

d.可预制性上的积极影响。在设计阶段，可以利用BIM精细化建模，拆分模型，并设计出可重复利用的构件，建立自由组合的模块库。同时，自动统计功能和加工图功能，实现工厂精细化生产。

②基于管理角度的BIM应用间接效益

a.减少的信息要求。BIM技术构建的信息交互平台，能够有效地提升项目各方的信息反馈及提交效率，减少项目因信息不明确而不断发出的问询单。

b.减少的变更。BIM软件中可视化的三维模型在形成施工图前可进行反复优化，各专业系统的空间布局、管线走向，专业冲突分析可实现三维校审，“错、碰、漏、缺”的现象可以在设计成果交付前进行修改，从而减少设计变更。

c.减少的诉讼/索赔。BIM技术鼓励各方交流沟通，在项目各个阶段的信息交互过程中加强合作，减少项目返工索赔及诉讼的风险。

d.安全性的提升。通过BIM平台，施工企业可以识别出可能出现的危险源，诸如高处坠落、坍塌事故、物体打击、起重伤害、机具伤害以及触电事故等，还可以利用BIM平台对于高层建筑施工过程进行工序模拟，综合BIM的信息共享、参数化、可视化功能，可导出安全检查模型，继而可制定有针对性的安全施工方案，降低工程事故发生的概率。

③基于战略角度的BIM应用间接效益

客户满意度是战略方面的效益指标，BIM的可视化

第 29 卷　第 10 期马翔，等·BIM应用的成本与效益研究·13·

特点可以有效提升设计方面的客户满意度。根据框架建立的“可量化可操作性”原则，“促进沟通”这一指标较难定量计量，并且其与“减少的信息要求”有概念上的关联，因此将此指标剔除。

3　案例概况

某研发中心项目由苏州某装饰公司承建，位于苏州市高新区，地上研发楼和地下两层汽车库，建筑幕墙面积为21000平方米，造价为6760万元。于2017年5月1日开工至2018年4月26日竣工，工程竣工后与BIM模型整体交付使用。

（1）BIM的综合模型

每个建筑项目涉及到的专业比较多，往往各专业建立自己本专业的模型，后期再进行整合处理。本案例综合建筑模型、结构模型、幕墙模型等专业模型。（2）BIM的玻璃幕墙专业应用

该案例在建筑幕墙部分应用BIM程度较深，在三维建模阶段利用Revit软件，在机械设计阶段使用Inventor软件。首先，在Revit中对于幕墙进行参数化设计，通过调整设计参数，来改变幕墙的系列及规格，满足不同系列、类型幕墙的设计下料要求，并生成幕墙三维模型。通过三维模型可在软件中自动计算生成该幕墙工程所需的信息，如型材名称，长度，数量等，可输出幕墙材料订购表。

将Revit生成的参数化的三维模型与机械设计软件Inventor进行关联，自动生成幕墙板块部件组装图、零件加工工艺图以及材料下料单等，最后将生成的幕墙板块部件组装图、零件加工工艺图等转化成Autocad格式的DWG文件，以便工厂加工使用。

4　BIM的应用成本与效益

4.1　BIM的应用成本数据收集

案例的实际应用成本数据情况。“网络建设的支出”在总应用成本中最为突出，占总成本的39.5%。“咨询与培训的支出”占总成本的30.3%，是BIM的应用成本中的第二大支出。“软硬件采购的支出”作为项目初期阶段的必要投资，其支出占总成本的19.7%，而“培训占用的生产价值”作为一项无形成本，其测算结果为8万元，占总成本的10.5%。

4.2　BIM的效益数据收集

案例的BIM应用效益数据收集情况如表1所示。

表1　BIM的应用效益数据收集表

类别

准则层

指标数据收集项单位数据直接效益财务方面

节约的成本

实际成本万元6522（B1）（B11）

（B111）计划成本万元6760提升的质量（B质量验收合格率%95211）节约的工期实际工期天361产品方面（B212）计划工期天420（B21）

可持续性上的积项目各方极影响（B分90213）调查打分可预制性上的积极影响（B预制构件比率

%

85214）

因BIM技术减少

间接效益

减少的信息要求的信息要求次数次

9（B（B2）

221）

总信息要求次数次

16因BIM技术减少

管理方面减少的变更的变更次数次

8（B（B22）

222）

总变更次数

次

15减少的诉讼/索赔因BIM减少的诉

（B3223）讼或索赔次数次

安全性提升

（B事故数量次0224）

战略方面客户满意度（B90

23）

（B调查打分

分

231）

根据表1中所收集的数据，进行进一步测算：①节约的成本：通过计算节约的成本，即计划成本减去实际成本，占计划成本的比率，可以得到成本的节约率，作为衡量BIM应用带来的直接效益。本研发中心项目实际成本6522万元，计划成本6760万元，总成本节约率3.52%。根据美国斯坦福大学CIFE中心调查数据，BIM在成本管理中可降低10%的合同价，本项目总成本节约率相比此行业数据较低，其原因在于本项目应用BIM程度仅在设计与施工阶段，同时项目处在该公司BIM应用试点阶段，项目团队对该技术的应用仍一定生疏。

②节约的工期：通过计算项目节约的工期，即计划工期减去实际工期，占计划工期的比率，得到BIM技术在项目工期上的效益。本研发中心项目实际工期361天，计划工期420天，工期的节约率14.05%。根据鲁班软件公司对国内大量的项目统计数据，BIM应用可以实现10%左右的工程进度节省，本项目工期节约率基本与行业数据保持同一水准。

·14·工 程 经 济2019年

③减少的信息要求：通过统计因BIM技术而实现的减少的信息要求次数占总信息要求次数比率，来衡量这一效益指标。本研发中心项目因BIM技术减少的信息要求次数9次，总信息要求次数共计16次，因此BIM技术减少的信息要求比率56.25%。

④减少的变更：通过计算因BIM技术减少的变更占总变更次数的比率，来衡量这一指标。本研发中心项目中，因BIM技术减少的变更次数8次，总变更次数共计15次，因此BIM技术减少的变更比率53.3%。根据美国斯坦福大学CIFE中心统计显示，BIM可以消除40%的预算外变更，本项目因BIM减少的变更比率高于40%。因本项目在设计阶段与施工阶段，共计实施了两次碰撞检查，一次是各专业模型整合后的碰撞检查，一次是利用机器人放样技术，将现场结构与玻璃幕墙表皮模型进行碰撞检查。

4.3　BIM的应用成本与效益评估框架

根据评估框架在项目中的实际应用情况，本研究将其进一步优化，如图1，措施如下：

图1　BIM应用成本与效益评估框架

①将间接受益部分各项指标（除客户满意度）统一度量单位，加大应用本框架进行统计的深度，将间接效益指标归结为“间接节约的成本”。

②将BIM应用的“总成本”、“直接节约的成本”、“间接节约的成本”得出“净节约的成本”，并计算出项目应用BIM的ROI，以项目的ROI定义其成本与效益情况。

4.4　BIM的应用成本与效益评估框架优点与不足

BIM的应用成本与效益评估框架主要适用于施工单位的BIM应用的效益评估，存在着如下优缺点：（1）优点

a.全面性。可以从不同侧面体现项目应用BIM的应用效益，同时在进行数据收集过程中，适用于不同BIM应用程度的项目。指标涵盖了项目过程中的各个要点，具有广泛的适应性。

b.系统性。将成本与效益集成为一个整体，每项要素有其分类以及评价指标，使应用BIM项目的评估可以得到由若干子项指标构成的整体性评估结果。（2）不足

a.因本评估框架的指标较多，各有不同的测算方法，因此在统计过程中缺乏统一的度量单位，若将节约的工期，减少的变更等指标通过计算其对成本的影响，并定量计算其节省成本的数额，将度量单位尽量统一，将会更加直观。

b.本评估框架对于BIM应用于建设项目过程中的数据记录工作要求较高，建设项目完成后进行统计工作难度较大，因此应用本评估框架，需要项目各方在工程中进行阶段性统计工作。

5　结　语

BIM应用成本与效益评估框架在应用于实际案例过程中，能够全面体现BIM应用的各项成本指标与效益指标，在施工单位BIM的应用效益评价中具有较强的适用性。由于BIM技术投资成本较高，建筑企业在应用初期关注重点集中于哪个投资领域，即哪项成本要素可以带来最高的效益。后续的研究可以立足于测算每项成本要素的投资效益率，分析成本与效益之间的作用机制，为各建筑单位投资BIM决策提供参考。

参考文献

[1] Malkin，R. BIM’S Return On Investment[J]. Architecture

Australia，2011（6）：116-117.

[2] Love P，Simpson I，Hill A，and Standing C. From justification

to evaluation：Building information modeling for asset owners[J]. Automation in Construction，2013，35：208- 216.