0 引言

BIM的核心价值在于全过程、全周期的信息整合与信息共享，并通过信息建立、传递、整合、共享和利用，建成智慧招标、智慧设计、智慧建造、智慧运维的智慧建设体系。在诸多信息整合利用中，最引人关注也是从目前技术水平来看最容易达成的是基于BIM的工程量计算，从模型建立至项目竣工结算，工程量计算工作几乎贯穿整个项目建设周期，无论是便捷性、准确性还是权威性均远超传统算量。受益于此，无论是甲方还是施工单位，如果能向其证明基于BIM算量可行，且能带来直观的经济效益，将会有越来越多的企业试行BIM算量，并最终从终端应用反推至前端设计，实现智慧建设。因此BIM算量被称为解决BIM普及率的一把“钥匙”。

从理想情况来看，BIM算量的思路与步骤为：构件识别—匹配工程量计算规则—工程特征识别—工程量计算—工程量分类汇总-报表输出。其中核心技术是构件识别，所有工程量计算规则、工程量计算及分类汇总均基于构件识别的基础。

但从目前市面上的软件来看，因构件识别率存在一定问题，无法保证100%识别，因此在构件识别前均有一个模型修改甚至重新建模的操作。这就带来一个问题：当设计模型和算量模型存在一定区别时，不同使用者基于同一软件的算量结果也可能不同，这对BIM算量的权威性是一个很大的挑战。所以基于BIM的算量软件首先要解决的问题就是构件识别。目前基于BIM的算量软件其构件识别有3种方式：强规则、弱规则和无规则。

1）强规则指严格规定建模规则，并且不允许例外情况。如计算混凝土墙，规定只计算“系统墙”族里第3位为“混凝土”的墙体，其他构件一律不考虑。同时混凝土强度等级信息在名为“混凝土强度等级”的参数中寻找，所有如“砼强度等级”或“混凝土标号”这些参数名称全部非法，也不允许将该信息以类型名称的方式表达。这种方式的识别率和计算结果准确率非常高，计算速度也很快。但只有当模型符合要求时才能正常运行，否则就会造成计算结果的极大偏差，对建模要求很高，设计师抵触较大。

2）弱规则指指定一个相对宽松的映射体系，设计师常用的表达手法基本都能满足。同样以混凝土墙为例，只要“系统墙”族里带“混凝土”3个字的类型就被判定为混凝土墙，所有名为“混凝土强度等级”“混凝土标号”“砼强度等级”等参数表达均有效。这种方式因规则太多，会大大降低软件运行效率，而且因为容错率太高，误识别的可能性很大，如“混凝土砌块”就会被认为是“混凝土墙”，或者同时含有“混凝土强度等级”“混凝土标号”2个参数且参数内容不一致的情况也会发生。

3）无规则指没有预置的映射规则，每计算1个新项目时均需浏览一次项目，手动建立1个映射规则。这种做法灵活性极强，几乎能识别市面上任何模型，但手动录入工作量大。

BIM智慧建设的其他目标需特定的BIM软件承载，BIM智慧算量也需依托相应的BIM算量软件，所有这些软件共同组成了BIM软件体系。建模软件或Web端平台为该体系的核心和信息交换中枢，可实现信息建立、传递、共享和有效利用。由于目前国内建筑行业的核心建模软件几乎都是Autodesk的Revit, Bently的Microstation及Dassault的Catia等软件应用率相对较低，下文均以基于Revit的算量软件进行讨论。常见基于BIM的算量软件横向对比如表1所示。

1）算量规则差异较大Revit自带工程量统计功能，即软件的“工程量明细表”。这也是很多人理解的一个误区：既然Revit能够自行统计工程量，是不是有了模型就能自动出量？答案是否定的。首先Revit的算量规则与我国通行的工程量算量规则差异很大。其思路是板的优先级最高，而国内的算量规则是板的优先级最低。不同的算量规则导致Revit的工程量统计功能只能作为参照，不能直接用于工程计价。从理论上讲，能够逐一根据节点的相关优先级进行手工修正，但Revit未提供可自定义优先级的批量修改功能，手动修改项目所有节点是不可能完成的任务。

2) Revit的工程量显示页面不友好Revit没有集中的工程量统计功能，虽然能根据不同类别的构件编制工程量报表，如“柱工程量明细表”“墙工程量明细表”，但默认的项目样板中没有这些工程量报表，所有报表均需手工添加，这本身就是一个比较复杂的工作，而且每类别构件的添加方法不一样。更为关键的是，使用者不知道项目中具体有哪些构件，因此不知道该添加哪些类型的表格，稍不注意就会漏项。而且Revit的统计报表不能自由缩放，导出Excel的方法也稍显麻烦，对入门者不是很友好。

3）不能提供计算式底稿与工程量反查从理论上讲，Revit软件中的工程量反查也能做到，可查看每个构件的ID，然后按照ID号进行搜索，但效率不高。

广联达计价软件在建筑行业中的优势明显，但其算量软件并未形成绝对的优势，特别是BIM算量。目前广联达的算量软件体系分为土建（含钢筋）、机电、精装修、钢结构及市政（主要是大市政）5个软件。算量结果均能导入计价软件中。其中土建、机电软件支持从Revit软件导出的GFC中间交换文件进行数据导入；精装修、市政只支持从dwg格式图纸在广联达自有平台中生成三维模型并算量，是传统做法，可称之为“准三维”或“伪三维”；钢结构软件除支持上述“准三维”方式外，还支持识别Tekla模型，不支持Revit模型。因此只有土建、机电能够进行基于BIM的算量。

由于RVT格式文件通过GFC文件导入广联达算量软件时会存在一定程度的信息丢失，丢失率与模型质量相关。因此要用广联达系统，一定要保证模型质量，这里的模型质量是指模型是否满足广联达的建模标准。由于施工单位建模进行BIM算量大多是基于CAD进行翻模，并没有成型的建模标准，所以对此并不抵触；市场上一些专门承接翻模的公司或BIM设计院本身的翻模团队出于效率考虑，可能有自己的大量族库，这些族库不可能全部满足广联达系统的标准，势必需对这些族库进行修正；而大多数正向设计的设计院都有自己成型的建模标准，这些标准更多是从形体表达的准确性、出图便利性、信息传递的有效性等角度出发，较少考虑算量这一配合专业的需求，因此会对广联达的建模标准较为抗拒。

广联达BIM算量最大的一个特点是基于自有平台制作，其最大的优势是有从计价软件带过来的庞大用户群体，并在此基础之上研发完成了自己的5D平台。同时收购了三维机电设计软件MagiCAD，并推广自己的三维结构设计软件，但市场实际反响不佳，从2018年起，广联达开始开发基于Revit的算量插件，将Revit程序与模型部署在服务器端而非客户端，能够在Web端进行构件的统一维护，目前已有国内大型开发商与其合作进行试探性开发工作。

鲁班算量软件在上海地区占有率较高，其是基于CAD进行深度二次开发的算量软件，在CAD时代，鲁班软件的操作思路是在CAD底图上将每个构件赋予高度信息进行三维计算，所有的非几何信息如材质等均需手动录入。在Revit时代，鲁班软件在二维算量软件的基础上进行增量开发，将Revit文件或IFC文件的几何信息导入鲁班算量软件中，并且能在同一个算量文件中兼容二维和三维算量。同时鲁班软件对构件识别也非常灵活，能够手动调整每个识别规则，对模型兼容性非常好，是典型的“无规则”软件思路。

但鲁班软件最大的优点也是其最大的缺点。为降低使用门槛，鲁班软件将模型降维到二维操作平面上，非几何信息全部舍弃，需进行大量的数据再录入工作。此外这直接带来的是单向信息传递，只能从模型接收信息，不能进行反写操作，因此其向上游设计端、下游施工端拓展的可能性极小。

目前除广联达软件外，思维尔是唯一在大型开发商中得到实际部署的算量软件，其同时具备土建、机电、钢筋的算量功能，除内建族，基本能保证一般构件均能计算。

与鲁班软件思路截然相反，思维尔是典型的“强规则”思路。如采用思维尔的万达集团的建模标准，事先规定了所有可能用到的族，不在族库里的族宁可修改设计也不能随意添加。

这种做法其实是做一套极致的标准化，特别适合标准化程度很高的地产商。目前采用这种做法的也都是大型开发商。但从实际结果看，还有进一步优化的空间。

杭州品茗软件有自主研发的算量软件和预算软件。HiBIM软件是基于Revit开发的一个插件，属品茗BIM软件体系的一部分。目前品茗软件的应用偏向于施工，属于典型的通过算量吸引用户使用，并借此推广其设计软件思路。所以采用了“强规则”思路，为保证项目算量的准确性，需使用品茗提供的族库。品茗软件在现场施工这一细分市场上的能力最强，甚至能够计算出模板脚手架中钢管、扣件、木板的量。

目前品茗软件的HiBIM算量软件正处于市场推广前期，正在通过某医院项目进行论证。因需使用品茗软件自身的族库才能出量，因此算量过程其实是用HiBIM的标准进行重新建模，其短板也是设计师的使用习惯。

新点比目云是基于Revit开发的一个插件，目前只支持清单与极少量省份的定额算量。其最大的优势是采用规则映射方式，为保证对模型的最大兼容性，所有规则均面向用户开放。新点比目云最大的缺点是算量中调用的非几何信息全部为手动添加，除一些结构信息可从模型特定位置提取外，不能利用模型本身已包含的信息。

isBIM算量软件同样是基于Revit进行的二次开发，也是采用规则映射方式，对模型兼容性很好，目前只支持清单工程量计算，不支持定额计算。相较于比目云，除可进行构件映射外，还可识别模型参数并进行参数映射，映射关系可做到构件级别。isBIM算量软件的扣减规则有一定问题，需借助第三方插件先对模型进行实体性扣减才能进行计算，使用不便的同时若出现工程量偏差很难定位问题所在。

基于某项目，同时用5款常见的BIM算量软件进行土建建模计算，并对结果进行横向对比，如表2所示。

1）由表2可看出，只有鲁班软件和广联达软件计算出基础垫层的工程量。这是因为模型中没有基础垫层的实体，所有基于Revit的算量插件只能计算模型中的实体工程量，而鲁班软件和广联达软件在导出模型后会对模型进行处理，可通过算法生成模型中原本不存在的基础垫层。

2）混凝土总用量偏差不大，但各分项工程量差异较大。这说明每款软件在构件识别、工程量扣减方面存在差异。目前无法判断哪个算量软件的工程量计算是正确的，需通过手算对工程量进行进一步核对。

通过BIM算量软件得到的工程量可驱动项目智慧建设的实现。在智慧建设全生命周期中涉及基于BIM的工程量计算业务范围如图1所示。

传统业务模式中，限额设计需设计完成后才能进行成本测算，由于初步设计已完成，修改设计比较困难。而在基于BIM的智慧设计模式中，由于工程量测算较方便，通过造价专业前置，将成本拆解到各子项中，各子项设计人员在设计过程中可随时算量，并通过经济指标，快速测算子项成本，通过控制子项成本达到控制总成本的目的。传统限额设计与基于BIM的智慧限额设计业务流程对比如图2, 3所示。

工程量统计完成后可通过传统方式进行招标工作，也可通过调用以往项目的大数据，发现投标文件中的问题，避免不平衡报价和日后可能出现的索赔，实现智能评标。

在智慧建造阶段，工程量最广泛的应用是在进度款的确认与支付、变洽签涉及的成本变化及最终竣工结算额的确认。

除此之外，通过在模型中写入不同构件的预期完成时间、实际完成时间、结算完成时间，每项工程量均带上时间维度，可通过特定软件直观地看到项目实际进度与预期进度的对比、编制资金使用计划与劳动力投入计划，为智慧化项目管理提供数据支撑。甚至可通过大数据分析，设立项目驾驶舱，对项目数据进行可视化管理，或进行同一地区不同时间、不同地区同一时间等横向和纵向的成本对比，或与财务系统相结合，设立项目成本预警机制等，具有广阔的应用前景。

基于BIM的智慧建设会使各参与方以更少的信息交换成本更加积极主动地参与到项目建设中，也会产生包含工程量在内的海量数据，如何挖掘和应用这些数据，在人工智能、物联网的风口迎来新的业务增长点，需要进一步思考和探索。