浅谈BIM在建设价值工程中的应用
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摘要： 在建筑业开展价值工程收益很大，但价值工程在建筑业应用却不多，本文试寻找了其原因，并提出利用新近出现的bim技术来促进价值工程在建筑业的发展应用。BIM的信息集成化管理，可视化功能，4D模拟技术以及相关软件平台，可以方便在建筑行业开展价值工程，以提高建筑价值，节约资源成本。
Abstract： To carry out value engineering in construction industry cab bring a large income， but there is lack of application of value engineering in construction industry. This paper tries to find its causes， and promote the application of value engineering in construction industry with the newly emerged BIM Technology. BIM integration of information management， visualization capabilities， 4D simulation technology and related software platform， can easily carry out value engineering in the construction industry to improve the architectural value and save resources cost.
关键词： 价值工程；BIM；可视化；4D；BIM软件平台
Key words： value engineering；BIM；visualization；4D；BIM software platform
中图分类号：F406.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0020-03
0 引言
价值工程是一种结合了技术与经济而且又十分注重经济效益的现代管理技术。在建设工程中应用价值工程可以减少建设成本提高建筑性能，带来可观的经济效益。建筑自身的一些特点使价值工程在建设工程中的应用具有一定困难。如果能和BIM的一些功能相结合，将会促进价值工程在建设工程中的应用。
1 价值工程概念及理论
价值工程（Value Engineering，简称VE）是由美国通用公司（GE）的工程师劳伦斯·戴罗斯·迈尔斯（Lawrence D. Miles，1904-1985）于20世纪40年代创立的。价值工程又称为价值分析（Value Analysis）、价值研究（Value Research）、价值保证（Value Assurance）、价值革新（Value Innovation）、价值改善（Value Improvement）等。
价值工程作为一种现代管理技术，自创立至今的半个多世纪以来，无论是在理论，还是在实际应用中都取得了长足的发展。价值工程将经济与技术相结合，以提高研究对象价值为目的，已经取得了很好的经济技术效益。它摆脱了孤立地从经济或技术方面进行产品开发、技术革新、经济管理等的做法，为经济生产做出了重大贡献。
1.1 价值工程定义
价值工程是一种结合了技术与经济而且又十分注重经济效益的现代管理技术[1]。价值工程是以提高研究对象的价值为目的，以系统分析为核心，通过思维创新和集体智慧，达到以最低的全寿命周期成本费用实现研究对象的所有必需功能的目的。
价值工程的定义有多种不同的表述。
价值工程的创始人迈尔斯定义如下：价值分析是用整套的专门技术，广泛知识和熟练技巧来实现的一种解决问题系统，又是一种以有效识别不必要成本（即既不提供质量，也不提供寿命用途、外观或顾客要求的特性成本）为目的的有组织的创造性方法。
日本价值工程研究专家玉井正寿对价值工程的定义为：价值分析是以最低的寿命周期费用，可靠的实现必要的功能，着重于产品或作业的功能分析的有组织的活动。
美国价值工程师协会（SAVE）对价值工程的定义是：价值工程是一种系统化的应用技术，通过对产品或服务的功能分析，建立功能的货币价值模型，以最低的总费用可靠的实现必要的功能。
我国的国家标准GB8223--87中对价值工程的定义为：价值工程是通过相关领域的协作，对所研究的对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，旨在提高所研究对象价值的思想方法和管理技术。
虽然对价值工程的定义各家略有不同，但可以看出有几个共同的本质。
①价值工程要从全寿命周期上考虑。即不仅要考虑生产过程，还要考虑使用过程的维修和经常性运行成本。②价值工程的本质是提高研究对象的价值。即使用最好的全寿命周期成本实现所有必需的功能。③价值工程的核心为功能分析。分析研究对象的功能费用组成，分辨必需功能和非必须功能，以便进行价值提高。④价值工程是一个有组织的系统的研究活动。
1.2 价值工程的基本原理
价值工程中的价值（Value）不同于政治经济学中的价值，在政治经济学中，价值是指凝结在商品中的一般的无差别的人类劳动，这是商品的一般属性。价值工程中的价值是研究对象的功能与费用的比值。即
价值=功能/费用
数学公式为
V=F/C
式中V——价值
F——功能
C——成本
价值工程的核心就是功能分析，通过对研究对象的功能和成本进行系统化的分析，确定它们的相互关系，有效的科学的识别对象的必要功能，合理的分化成本，为创新和改善提供可靠的科学依据，去掉不合理不必需的功能，调整成本费用，使研究对象的价值得到提升。
从上述公式来看，提高对象价值的途径有以下五个：
①V=F/C，即保持成本不变的情况下提高对象的功能，提高对象的价值。
②V=F/C，即在功能不变的前提下降低全寿命周期成本，提高对象价值。
③V=F/C，即在提高功能的同时降低成本，这是提高对象价值的最佳途径。
④V=F/C，即成本略有增加的同时功能大幅度增加，提高对象价值。
⑤V=F/C，即功能略有下降的同时成本大幅度降低，对象价值增加。
2 价值工程在建筑行业的应用发展
价值工程自1947年由迈尔斯创立开始，以其良好的经济效益成果，在企业内得到发展及应用。20世纪50年代美国通用电气内部推广价值分析技术，使公司取得了巨大的经济利益，在应用价值工程的17年里共节约成本2亿多美元。通用电气的这一成功，使得价值工程在世界各地各个行业迅猛发展。
价值工程的应用，不同程度上降低了企业的成本、增加了收益。据国内外资料报道，美国投资1美元开展价
值工程活动，一般可收益12-20美元，能降低成本30%
左右[2]。
据报道，前联邦德国在产品更新中，开展价值工程可降低成本20%-25%，在新产品设计、制造中，开展价值工程活动则可降低成本40%左右[3]。
我国自1978年引进价值工程以来，取得了显著的经济效益。普遍认为，我国推广价值工程可降低成本10%-30%。许多企业运用价值工程后取得很好的收益[4]。
价值工程在我国的经济和技术领域已经扎根且发展势态良好，也取得了一些不错的成绩，可是价值工程在我国各行业的发展是很不平衡的。有人曾对《价值工程》杂志上公开发表的价值工程成果项目进行统计分析，结果表明我国价值工程成果主要集中在工业领域，约占80%以上，而建筑行业仅为4%左右[5]。（表1）
按照国际经验保守估计，开展价值工程可以降低建设成本5%-10%，每年的运行成本也可降低5%-10%，而开展价值工程的投入成本则很小，仅为总造价的0.1%-0.3%[6]。
在建筑行业中，建设项目的总投资一般都比较大，社会资源占用较多，能源消耗量大，如果在项目中应用价值工程，将大大降低成本，节省大量社会资源，同时也可节约能源，促进社会和谐可持续发展。
由上可知，在建筑行业中开展价值工程可以说是一本万利，利国利民的双赢之举，可建筑业的价值工程成果仅为4%左右，可见在建设项目中开展价值工程存在一定的困难。笔者认为这种困难主要源自建筑的自身特点。
①工程规模庞大。现代建设工程项目一般都是规模较大的，这样的工程项目工程信息量也很大，众多繁杂的信息里使在工程中开展价值工程的资料收集和分析都比较困难。
②全寿命周期长。建设项目工期较一般工程来说时间相当长，建设工程项目工期少则几个月，多则几年，几十年。较长的建设工期增加了影响建筑的各种风险因素，对开展价值工程也是不利的。
③建设周期和运行周期责任分离。开展价值工程应从全寿命周期考虑，以减少全寿命周期成本为目的，但在建筑行业建设者只负责工程建设，即只考虑建设成本，后期运行维护费用很少考虑，在很大程度上造成了后期高费用运行的状况。这也是开展价值工程的一大困难。
建设工程自身的特点决定了在建筑业开展价值工程的难度。近几年建筑业中出现了一种新的管理工具——BIM。本文试将BIM应用到建设项目价值工程中去，为促进价值工程在建筑业的发展提供思路。
3 BIM
BIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型的简称，这个概念是由美国乔治亚技术学院（Georgia Tech College）建筑与计算机专业的查克·伊斯曼（Chuck Eastman）博士于30多年前提出的：“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能结构要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程
信息”。
建筑信息模型（BIM）是由欧特克公司在2002年提出的一种新的流程和技术。从理念上说，BIM是试图将建筑项目的所有信息纳入到一个三维的数字化模型中。这个模型不是静态的，而是随着建筑生命周期的不断发展而逐步演进，从前期方案到详细设计、施工图设计、建造和运营维护等各个阶段的信息都可以不断集成到模型中，因此可以说BIM模型就是真实建筑物在电脑中的数字化记录[7]。
从一定程度上可以说BIM是建设工程的信息储存器，BIM数据储存中不仅包括建筑本身各种工程信息还包括管理行为信息，这些信息以数字技术为依托，在BIM中进行完美的组合，因此在建设工程整个生命周期中，BIM可以实现信息集成化管理，在一定范围内，建筑信息模型可以模拟实际的建筑工程建设行为，例如：建筑物的日照、外部维护结构的传热状态等。
同时BIM可以4D模拟实际施工，即将设计阶段所完成的3D模型附加以时间维度，构成4D模拟动画。4D模拟技术可以在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，来提前处理，为后期活动打下坚实的基础。在后期施工时能作为施工的实际指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配置，进而最大限度地实现资源合理运用。
4 BIM在建设价值工程中的应用设想
开展价值工程一般有一下几个过程：
①准备阶段；
②信息收集；
③功能分析、评价；
④方案创造；
⑤方案选评；
⑥方案深化；
⑦方案提交与汇报。
在这些过程中，信息的收集是一个非常重要的过程，设计人员往往要花很长的时间和精力进行信息收集和整理，因为信息的质量、数量及对信息的理解掌握直接关系到价值工程的成效。
建筑信息本身多而且繁杂，这个信息收集带来了很大的困难。如果在建设工程中运用BIM系统，从项目立项开始所有的信息包括建筑信息和管理行为信息都会记录在BIM中。BIM的应用可以在很大程度上解决价值工程信息收集难，收集不全面等问题。
BIM提供了可视化的功能，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；现在建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，因为整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用于效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
BIM的可视化功能可以使功能分析和评价更加形象更加切合实际，例如在实际工程中进行分析评价，增加功能分析评价准确性真实性。
在新方案创造过程中，BIM系统不仅有可视化功能可以使人们真实的体验建筑实体，它的信息集成化管理还可以模拟建设工程的建设行为，如日照环境等。
由于建设工程工期长，会出现各种因素影响建设，BIM的4D模拟功能增加了时间维度，可以观看施工进度，实时进行监督评价和修改。在方案评选中发挥重要
作用。
BIM的主要操作平台是各种软件系统。基于BIM数据很多建筑环境的分析方法都在被开发，如IES和Energy Plus。
IES（Integrated Environmental Solutions）是一套集成的建筑性能分析软件，可以使用同一模型对建筑中的热环境、光环境、设备、日照、流体造价以及人员疏散等方面进行精确的模拟和分析。
Energy Plus（whole building energy analysis tool）是一个建筑全能耗分析软件，具备很多优点，包括采用了先进的集成同步的负荷/设备/系统模拟方法和热平衡法、模块化开发式结构、与其他软件连接等。
这些软件如果应用到价值工程中将使建设价值工程更加容易开展。
5 结束语
在建设工程中开展价值工程可以大大的提高经济利益，节省社会资源，节约能源，应极力推广价值工程在建设工程中的应用。
BIM的出现使价值工程在建设中的应用更为方便简洁，其可视化，4D模拟，及各种软件操作平台将大大促进价值工程在建设项目中的应用。
BIM在我国的发展应用还处于初期状态，技术运用不够成熟，很多功能还有待开发，应该尽快培养BIM专业人员，增加BIM专业培训，促进BIM在建筑价值工程中普遍应用，对价值工程将是一个很大发展。
参考文献：
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