第 1 章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
港口建设不仅对所在城市的经济有着巨大的推动和促进作用，而且还能带动腹地和周边城市的发展，与区域经济发展联系十分紧密。作为水陆交通的枢纽和集结点，宏观上讲是国际运输的重要环节，港口历来在国家的经济发展中扮演着重要的角色。在“一带一路”战略不断升级的大背景下，港口的重要性愈发显现。相比于普遍拥有自己岸线和较为完善港口的发达国家，我国的港口发展起步较晚。改革开放以来，我国政府痛下决心，先后在深圳、大连、天津、青岛、上海、厦门和宁波等城市建设了一批客运和货运深水码头，此举奠定了中国港口建设的基础[1]。港口建设在习总书记的心中始终分量沉甸，2017 年 10月 9 日，浙江新闻联播播出《大地的回响——习近平总书记在浙江的探索与实践》第七集——《宁波舟山港：港口兴则经济兴 推进一体化建设》，记录了习总书记在浙江工作期间，把港口作为浙江省发展海洋经济的引擎的正确性和远瞻性。2015 年 5 月习总书记在浙江调研时还特别强调港口建设。
港口工程，近年来逐渐转变为大型、多专业、综合性工程。大体积混凝土施工是港口工程的一大特色，且是工程造价占比最大的的部分之一。各种方块、胸墙、卸荷板、纵横梁、坞墙、底板、泵房等水工构件，迫于赶潮水施工、温度裂缝、模板加固等因素影响，都涉及大体积混凝土的分层施工。在港口工程项目的施工过程中，常因大体积混凝土分层不合理，造成混凝土开裂、模板爆模、工期延期、费用增加等情况，项目的进度和成本目标往往难以实现。
BIM（Building Information Model）是基于三维数字技术，将工程项目信息集成为数据模型[2, 3]。伴随着 BIM 技术在我国的出现，建筑业迎来了改革发展的新时机。在 BIM3D 的基础上，引入工程项目的成本计划和进度计划，从而集成为 BIM5D 技术。在施工阶段成本管理方面，把工程项目的施工图纸，质量问题、安全问题、变更问题以及合同文件等有机联系起来构成施工阶段成本管理集成平台体系。BIM5D 集成平台实现了建设项目的系统和细致的管控，且由于其具有可视化、信息高度集成的特征，这为港口工程大体积混凝土施工在成本控制方面的提升提供了一个新思路，进而提高施工企业的管理能力。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 项目施工成本控制研究现状
（1）国外研究现状
16 世纪，英国诞生的专为施工项目估算人工、材料及费用的工料测量师，到 1868 年英国建立了第一个专门管理项目成本的“皇家特批测量师协会”，标志着项目成本管理学科知识体系的建立。
西方资本主义经济学在 19 世纪初更是将很多原理和方法应用于施工项目成本控制中，并系统性的运用相关理论进行成本管理活动。随后到 20 世纪初，西方国家成本会计理论的日渐完备，尤其以管理学家泰勒在《科学管理原理》提出“标准成本”，为近代成本控制理论奠定开局。19 世纪 40 年代，成本作业法被美国会计师埃里克?科勒(Eric Kohler)所提出，后来被越来越多学者应用于项目管理领域。
19 世纪 60 年代，美国空军和美国宇航局在项目合作过程中创立和提出WBS(Work Breakdown Structure)和挣值分析法 EVM（Earned Value Management）[7]。20 世纪末期，英国的工程造价管理学术界发表了全生命周期成本管理理论（Life Cycle Costing, LCC）。随后，美国基于全生命周期成本管理理论，提出了侧重作业和作业方法控制的全面成本管理(Total Cost Management)全方面对成本进行控制。随着战略性成本控制思想和研究不断深化，出现了两种遵循目标管理的两种模式，分别是日本的“成本企画”和“目标成本管理”。
Nour 等基于 BIM 建立了供应链数据库来改进工程项目的供应链管理，创建了面向业主、设计方、设备及材料供应商的沟通平台[8]。
Peter Smith 讨论了建设工程项目的成本管理人员应对 BIM 的快速发展而面临的问题和约束，并对 BIM5D 的推广与应用提出了建议以及未来的研究方向[9]。
随着 BIM 技术发展以及推广应用，将 BIM 技术应用于成本控制的不在少数，当前研究情况详见 BIM 技术国内外研究现状。
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第 2 章 理论基础分析
2.1 BIM 基本理论
2.1.1 BIM 的基本内涵及特点
BIM（Building Information Modeling），即建筑信息模型，经美国 BIM 标准定义为以协调作业和共享的知识资源为基础，用数字来表达物理和功能特性，为项目全寿命周期的决策提供了可靠的模型依据。根据住建部《关于推进 BIM应用的指导意见》，BIM 的技术是在 CAD 的基础上发展起来的多维模型信息集成，该技术是用可视化表达和数字化承载的方式对建筑物功能特性信息和物理特征进行表达。
BIM 于十几年前引入国内并得到发展，应用领域涉及到从项目的前期方案论证到运营维护的全生命周期各个阶段，项目各参与方也积极引进 BIM，通过协同工作平台丰富 BIM 模型，共同推进项目的高效进展。BIM 技术这些年在国内项目的应用成功典例，使工程师们看到其优越性，纷纷投入到制定 BIM 标准、完善 BIM 内涵和开发 BIM 技术的工作浪潮中。从建筑行业出发，BIM 思想和设计理念逐渐扩大其影响范围，被用于工程项目的全寿命周期的管理和建设中，推动了新一轮设计智能化和数字化的改革。
BIM 技术以一个贯穿项目全生命周期都通用的数字格式，把与项目有关的信息创建和收集起来，通过 3D 数字化技术建立起为项目决策和共享信息的信息化模型。它的出现为工程设计带来的变化总体表现为从二维向三维转变，具体包括从用图纸表现设计意图到以信息集成模型作为交付手段，从平面几何绘图到以构件为单位创建三维模型，从各专业独立设计到整个项目协同设计，从各个阶段独立交付到模型应用服务于全寿命周期等多方面的变化。BIM 为工程领域带来的是行业习惯和工作方式的变革而不仅仅局限于绘图方式，它不是狭义的三维建模，而是一个包含平台、方法及相关理论的全新工程设计和建筑技术[50]。
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2.2 传统施工成本管理理论
2.2.1 施工成本控制概念
成本控制是在施工成本的形成过程中，指导、检查、监督和调整生产经营活动所消耗的各种资源和费用，第一时间纠正已然发生或疑将发生的偏差，将各种生产成本控制在计划范围内，从而保证目标成本的实现。
2.2.2 施工成本控制程序
成本过程控制程序主要分两种，其一是管理行为控制程序，其二是指标控制程序。前者是全过程成本控制的根基，后者是成本控制过程的要点。两者既相互联系又相互独立，即相互约束又补充。
1、管理行为控制程序
它的作用是让全体员工的成本管理行为符合事先约定的程序和方法。要做到这一点，首先要考究企业建立的成本控制体系是否能有效控制成本的形成过程，其次是要考察体系运行的有效性。它是为成本管理行为规范化而制定的激励措施和约束程序，主要包括：
（1）建立服务于项目成本控制体系的评审组织和程序。异同于质量管理体系有外部组织机构对其实施监督评审，成本控制体系是企业为满足自身发展而建立的，在制订过程中没有外部监督评审，需要相应建立起服务于项目成本控制的评审组织和程序，定周期对体系进行监督、改进和总结。
（2）建立成本控制体系运行的评审组织和程序。项目成本控制体系的运行是一个渐进推进的过程，企业的各个分支机构、项目管理部的往往有着差异悬殊的运行质量。鉴此，必须长期设立专门的机构，依程序定期进行评估和检查，及时发现问题，解决问题并加以总结，从而对成本控制体系进行持续改进。
（3）定期对目标进行考核和检查。程序文件应明确所有岗位在成本管理中的职责，明确大家的管理行为，如应明确原始数据、报表和时间等质量和要求。须把人员履职行为作为一个重要的目标去考核，具体细致地考核，专人、定期、不定期检查。
（4）制定纠偏应对策略。对成本控制行为进行检查，是为推进管理工作按约定的标准和程序，进而实现项目成本控制目标。因此，应及时分析检查中发现的问题，然后根据实际情况及时采取应对策略。
3.1 BIM 管理与传统管理流程的区别.............................23
3.1.1 施工阶段传统成本管理流程...................................... 24
3.1.2 施工阶段 BIM5D 成本管理流程................................25
第 4 章 基于 BIM5D 的港口工程成本控制流程设计..........................................34
4.1 3D 模型创建............................... 34
4.1.1 建模软件选择............................... 34
4.1.2 建模方法................................ 34
第 5 章 工程案例实证分析及效果分析.................................. 48
5.1 项目概况................................. 48
5.1.1 工程概况................................... 48
5.1.2 BIM 组织架构.........................................49
第 5 章 工程案例实证分析及效果分析
5.1 项目概况
5.1.1 工程概况
厦门港海沧港区 11#液体化工泊位工程位于厦门市海沧区海沧岸线中部，隶属厦门港海沧港区。东邻已建 10#泊位，西邻已建 12#泊位，码头方位约 283°～103°，后方陆域与港南路相通。
本工程为 1 座 5 万吨级液体化工码头泊位，设计年吞吐量为 168 万吨/年，水工主体结构按 10 万吨级的化学品船与油船预留设计。码头有效长度 240m，顶面高程+7.5m（厦门理论最低潮面），结构底高程-16.0m，码头前沿设计水深-13.8m。
码头前停泊水域宽 65m。回旋水域采用椭圆形布置，长轴长 573m，短轴长 460m，设计底高程-10.7m。
码头采用重力式沉箱结构形式，持力层为强风化岩层，基础抛填 10～100kg块石。沉箱长 14.95m，前趾宽 1.2m，腰宽 12.8m，高 19m，单座重量约 2000t。沉箱前仓格上部为现浇胸墙，胸墙上设置护弦、快速脱缆钩、系船柱、工艺管线带等设施。
主要参加单位如表 5.1 所示：
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第 6 章 结论与展望
6.1 结论
施工成本控制在港口工程施工中发挥着擎天柱石的作用，贯穿于水运项目施工管理的全阶段。本文以港口工程为背景，在充分研究施工成本管理的基本理论和 BIM5D 在国内外应用于成本管理的发展现状后，通过理论研究和实际工程案例应用，总结得出以下结论：
（1）分析 BIM5D 引入到港口工程施工成本控制的意义
在全面研究 BIM5D 和传统工程施工成本控制的基础上，分析了将 BIM5D引入到港口工程施工成本控制的意义。BIM 技术的进步让港口人摆脱传统管理思想的束缚，培养出一大批 BIM 人才，共同推动行业更好地向前发展。
（2）探索 BIM5D 在港口工程施工成本控制中的运用流程
BIM5D 的运用大大改进了传统施工成本控制的思想、手段和方法，从 3D建模到 4D 施工模拟，再到 5D 阶段的合约规划、资源曲线、资金曲线和资源三算对比，探索 BIM5D 在港口工程施工成本控制中的运用流程。
（3）验证基于 BIM5D 的施工成本控制方法的可行性
通过在厦门港海沧港区 11#液体化工泊位工程的应用研究，与传统管理方法下的相邻段进行对比，证实了本文提出的基于 BIM5D 的施工成本控制流程的可行性。
参考文献（略）