BIM技術與精益建造技術在IPD模式中的應用研究

（四川工程職業技術學院， 四川 德陽 618000）

0 前言

隨著經濟和社會的發展，各種建筑形式和項目復雜性不斷增加，業主的利潤需求不斷增長，但根據傳統的交付模式，參與設計的各方都是獨立的，并且沒有足夠的交流細節，這些均導致了現下建筑會出現許多的問題，比如說： 完工期限等的延遲是無限的，這大大降低了生產效率。傳統建筑工程的交付方式已不能支持建筑業的發展，因此建筑業迫切需要完善建設過程中各方之間的關系。如今，IPD模型作為一種全新的建筑工程交付模式，它的誕生和發展是備受矚目的，研究IPD模型中的核心支撐技術的具體應用方式，能夠為將來IPD模型的進一步完善助力。

1 IPD模式相關介紹

1.1 IPD模式的基本定義

IPD模型的中文全稱是集成項目交付，它于十九世紀九十年代的英國，隨后又被運用在 美國和澳大利亞這兩個國家，因為成果顯著，能夠明顯改變建筑行業長時間延期的不良現狀，因此IPD模型這種新型的交付項目模型逐漸受到了業界的認可，開始廣泛應用。那么關于IPD的具體概念定義，學術界的說法不一，但是目前，美國建筑師協會在2007年提出了對IPD的較為嚴格的定義：它將知識產權定義為勞動力、建筑系統、商業建筑和單個項目的實踐集合為一體的項目交付模型。 使用中國獨特的現狀信息和智能有助于減少項目浪費，提高效率并實現最大的項目價值。在國內，實際上不同的學者對于如何更加準確的定義IPD模型的內涵，有不同的看法：一部分學者認為IPD模型是一種全新的采購模式，這種采購模式之中，指的是前期所有參與到建筑項目之中的各方共同承擔風險、利益；另外，一部分學者則對IPD模型的看法是以合同的形式來規范參與到建筑項目中的各方的正常行為，以達到共同的最終利益的目的；與此同時，還有部分學者認為IPD模型是參照各方活動，并且結合各方的信息，利用更全面地信息，共同承擔風險的同時，將最終的利益達到最大化。綜合多個學者不同的視角，IPD模型使所有利益相關者能夠從項目開始就介入項目，并代表多方組建項目團隊，與此同時 各方分享風險和利益，并合作實現項目利潤最大化。

1.2 IPD模式內技術支持的關系

IPD模式作為被業內廣泛認可的一種項目集合交付模式，它的內部運行是需要有相應的技術進行支撐的，而本文將會進行介紹的兩種類型的技術，即BIM技術以及精益建制造技術否是支撐IPD模型運行的重要的技術。

在許多工具和技術中，BIM技術和精益建造技術是兩項最重要的技術。那它們為什么能夠在 IPD模型當中起到至關重要的作用呢？這種關鍵主要取決于 IPD模型自身所擁有的特點。 IPD模型提供了相互信任和合作，并提供了無障礙通信，因此BIM技術可以為整個生命周期中所有利益相關者的整合提供更高的利益以及創建更加優秀的平臺。

另外，IPD模型最重要的目的就是追求更大的利益，減少浪費并提高效率，這里是因為采用了精益建造技術的施工方法。BIM技術和經以及精益建造技術促進團隊合作，提高項目團隊的完整性，并幫助項目在設計和配置方面取得更好的結果。

1.3 目前國內IPD模型的發展現狀

目前，國內對BIM模型以及精益建造技術在IPD模型當中的應用的研究進程以及給進行到了一定的成熟程度：有的學者通過對實際項目的IPD模擬，BIM技術作為最重要的組織結構，合同關系，信息交換和資產分配實施綜合IPD管理框架；另外還有學者通過分析收購精益設計和輕量化，并且以BIM技術為基礎的，BIM技術與輕量化建設的結合可以通過IPD模型更好地實現；也有學者根據廣泛的記錄，BIM應用程序以IPD格式實施，建立了完善的概念思維；同時，還有學者基于BIM，開發IPD知識戰略并提出七個關鍵模型。 基于此模型，創建了IPM基于BIM技術基礎上的協作框架。

基于上述研究，本文詳細探討了這兩種技術在IPD模型中的應用，以此來建立一個相對完整的應用系統并準備案例的細節，確保應用系統提供良好的方向。

2 IBM技術在IPD模型中的應用

2.1 BIM技術概念介紹

BIM概念在美國提出時取得了很大進展。目前，行業界定BIM的定義有很多，國家建筑信息模型標準（SGBSI）提出的定義在行業中得到了廣泛的認可。它將BIM定義為“改進建筑設計、設計、施工、運營和維護的技術”，同時它可以模擬所有組件和設備。該模型包含在項目的整個生命周期中，關于可以使用的設備的不同部分和信息，并且與此同時這些信息是機器可讀和標準化的。

BIM設計過程資源的三個基本維度反映了設計師執行標準的行為和實施，具體方法和實踐內容。 BIM（建筑信息模型）不僅僅是數字數據集成，還包括數字數據應用，可用于數字化建設，建設和管理。 這種方法支持建設項目的綜合管理環境，建設項目可以顯著提高效率并降低綜合過程的風險。IPD模型之中使用BIM提高設計質量，減少設計錯誤，收集和分析技術成本數據，在整個設計過程中提供技術支持，并為所有應用程序提供BIM平臺。效率通過在整個生命周期內充分利用建筑物的時間、質量、安全性，效率和成本效益來完善追責機制。

2.2 BIM技術的具體應用

在傳統的模型中，由于組織關系和階段變化，信息和項目交換只能在多個階段實現。BIM技術的發展為IPD模型提供了這種解決方案。BIM在項目的生命周期中保留所有數據和數據格式作為模型。由于協議條款的限制，IPD模型可以確保不同項目參與者之間關系的穩定性，并保護項目生命周期中可用的信息。根據研究結果，IPD等高度先進的項目模式的概念在該領域得到廣泛接受，并建立了更廣泛的合同體系。但是，許多技術問題尚未解決。這就是為什么該行業希望通過將BIM整合到IPD模型中來解決實際的技術問題的原因了。

2.2.1 BIM為IPD模式提供數據的儲存和交換服務

在IPD模型中，每個初始項目參與者必須一起工作來實施需要技術支持的最新信息。由于工業發展的不同原因，每個項目參與者通常使用可靠的存儲形式，并且各方之間沒有互連來產生設計結果。BIM技術的到來為用戶提供了數據存儲和數據傳輸標準，涵蓋了建筑項目的多個部分，使BIM能夠提供IPD存儲和交換服務。根據Nadin和美國2008年建筑調查辦公室的報告，BIM強烈支持IPD數據保留和共享模式。但進一步的研究表明，這種支持有幾個缺點。例如，BIM無法在整個項目中整合主要技術推廣項目的結果，也無法涵蓋所有技術變更。

2.2.2 BIM 幫助 IPD 進行法律事務處理

順利處理復雜施工合同的重要原因之一是合同的目的不能得到精確的定義。如果合同的主體含糊不清，就會產生不必要的法律沖突，伊斯蘭認為完善的合同制度必須界定合同的主體。 在BIM的幫助下，IPD合同可以在現代和復雜的建設項目中精確定義合同的目的。研究顯示 在這次調查中，BIM的建筑信息模型表明，IPD各方不僅可以分享利益和分擔風險，還可以幫助法院走出法庭，取得豁免權。

在傳統模式中，知識產權問題是阻礙設計師與設計師合作的關鍵因素。Stephen專注于與IPD模型相關的法律問題，并發現關于知識產權糾紛的爭議對所有糾紛的設計結果影響最大。 Pardis強調，由于項目參與者的結果可以在BIM信息模型中準確識別，因此設計師，設計師，顧問和其他項目參與者的知識產權可以得到充分保護。 但是，根據Leejeje的調查，也存在一些問題。BIM信息模型包括了廣泛的建筑細節，導致模型速度緩慢且效果不佳。

2.2.3 BIM 幫助IPD 完成設計施工任務

BIM可以向參與項目的每個人展示三維建筑結果，因此利益相關者可以更直觀地優化建筑設計并提高業務生產力。 增強型4D BIM模型增加了基于3D的時間維度。在4D BIM模型的支持下，項目設計團隊可以開發建筑項目的設計。

由于設計單位可以呈現給危急情況下的專業人員，因此設計更合乎邏輯并符合建筑物的要求。 BIM可用于虛擬設計和施工檢查糾紛檢查。 覆蓋面接近更大，更寬和實際的施工情況。 因此，沖突評估的結果更有意義，并可改進工作。

2.2.4 BIM 有助于 IPD 組織文化的形成

BIM可以提供先進的技術服務，減少不必要的糾紛，讓各方相互信任，提高團隊協作和效率。 另外，BIM根據實際情況定義項目目標，更加合理安排事件，便于項目各方執行任務。這些好處適用于BIM培訓和加強IPD團隊的組織文化。3.3IPD模型中應用BIM技術的相關應用案例介紹

加利福尼亞醫療中心于2000年和另外一家知名建筑公司一起進行一項設計兩所急癥監護室，并且將這兩個整合成一個整體。于是在兩年之后，加利福尼亞的醫療中心又重新整合了這一個建筑項目，打算建立成為一個新的醫院設備。該項目清楚地解釋了在定制虛擬設計和構建合同（VDC）文檔中構建，協調和共享BIM模型的過程和責任。，參與到這個建筑設計中的所有成員都必須參與到BIM技術的使用中來。

在項目期間，IPD團隊將自己定義為用BIM描述4D時間表，IPD團隊可以模擬施工過程并嘗試該程序以找到最佳解決方案。該團隊每周都會使用BIM進行質量測試。專業分包商監督他們的部門建筑產品，以便每周施工的進度可能比預期的進展好。這表明BIM可以幫助IPD完成設計和施工任務。該項目促進共享進展模式，只要文件內容和完成百分比符合要求并且文件共享列表已完成，則可以將進度模板劃分為草圖。進度模型可以發布供IPD團隊的其他成員使用。 它代表了BIM為IPD模型提供歸檔和數據交換服務的能力。與此同時，成員之間的模式共享增強了互信，團隊的凝聚力也大大提高，形成了組織文化。

3 精益建造技術在IPD模型中的應用

3.1 精益建造技術概念介紹

在我國國內對精益建造技術是如何定義的呢？精益施工技術中心將精益施工定義為生產管理，設計理論和施工的完整理論，該體系著重于建筑產品的整個生命周期，不斷減少和降低浪費并滿足客戶要求的較為系統的方法。精益建設重點關注建筑產品整個生命周期的傳統建筑管理理論，不斷減少和消除浪費，滿足客戶需求為最終目標。

但是與此同時，像BIM一樣，精益建造技術的定義有許多要求不斷更新和發展。美國精益建筑協會的創始人認為輕型建筑是管理建筑的一種新方式。 建筑行業將輕型建筑定義為“一個專注于整個價值鏈的連續過程，消除了施工過程中的浪費，滿足用戶需求并超越了需求”。

3.2 精益建造技術在IPD模型中的具體應用

IPD模型應該在項目開始時創建大型組織關系，并且應該在不同參與者之間轉移活動。為了最大限度地發揮項目的優勢，可以沿著工作流最大化傳遞價值并消除參考。另外需要做到的事情是使用精益建造技術的設計方法和工具。

3.2.1 LPS系統

LPS從其英文名字上面就可以看出它是LPSD，即精益項目交付系統的一個子系統。也是在這個系統之中應用最為廣泛和作用最大的一個建筑交付流程。傳統的項目一般都是以上級的命令為動力來推動的，而上級的命令一般就是根據施工的流程自主地進行安排。然而，管理人員的計劃通常超出了員工的技能，當其中一個環節延誤時引發連鎖反應，后來受到項目進展嚴重影響的工作正在造成巨大損失。另一方面，最后一個設計系統是一個“拉動”計劃：由于員工知道如何更好地針對工作和材料，他們可以設計并且通常是最后的設計師。

規劃系統包括四個規劃和規劃工具：基于軌跡的主要規劃，預測性規劃和每周規劃，以及必要時的日常規劃。考慮到開發項目整體進度的總體計劃以及項目階段和關鍵階段的分布，未來日程管理建筑工程在6周到8周之間，每周工作計劃明確各階段之間以及不同運營之間的轉移條件，并以臨時計劃為基礎。根據項目的現狀，設計師的主管或主管將與來自不同行業的人討論每周的討論，并根據討論結果更新工作計劃。還必須在計劃中定義作業緩沖區，并根據所執行任務的計劃計算計劃完成百分比（PPC）。 PPC是100%的基礎，只有兩個部分，即完成和未完成，隨后的工作規范由最后的計劃者制定并分配。

在上一個計劃系統中，專家之間需要進行積極的溝通。例如，要建造一個包括管道，水管工，電氣工人等的結構墻，就必須讓這些人一起工作，以確保在澆筑混凝土之前確定管道的位置。 如果所有專業人員都不參與投標并導致付款不一致，則以后的更改將耗資耗時，工作人員密集并將極大地影響項目進度。

3.2.2 目標價值設計

為了避免不必要的技術變更和返工，該模型將盡最大努力避免在項目設計階段出現對項目影響最大的錯誤，并迫使參與項目的各利益相關方進行合作。 確定所有者的目標值。 一個更全面的設計方案，這是一個超薄設計的目標設計，可以實現這一目標。

為了更好地實現目標導向的價值設計這一點，首先，要與業主緊密合作以設定目標。所參與到這個項目的成員必須根據設計者的指示反映價值和識別價值的方法。設計師必須確保業主在這個過程中發揮積極的作用，而不是被動地接收或響應。其次，一旦設定了目標值，就會創建一個詳細的預算。計劃完成后，設計團隊必須設置多種方法來估算計劃的成本。分數和詳細預算之間的差異被處理，不能無處理。如果特定模型的成本超出您的預期，那就必須立即設置模型，以免破壞模型。

項目團隊應在項目開始時咨詢客戶，以確定資金如何花錢和外觀，這需要付出很大的努力。 畢竟，整個項目預算將根據每個組織的計劃而被破壞，創造就業計劃由預算問題組成。 這個過程應該與設計的大小相似，所以應該在特定的時間和盡快更新。

3.3 精益建造技術在IPD模型中的相關應用案例

美國的薩特醫療中心是使用精益建筑技術的典范， 一些設計技術已經適用于成功應用于該項目的“最終規劃師”，“可靠承諾”，“客觀價值設計”和“日常會議”。 統計數據顯示，與傳統模式相比，輕型建筑工程在樓宇控制方面的使用可減少百分之九十左右，減少建筑物中的建筑工作人員，并將施工階段的銷售額提高百分之十和百分之二十之間。照明技術可被視為這些IPD項目成功的重要因素和主要保證。

結語：本文主要介紹BIM IPD的兩項主要技術技術，即BIM支持和一些IPD設計技術，為BOS IPD創建了一個應用系統。本文介紹了技術應用最重要的四個方面：處理模型是案例研究，支持和適當的工程組織文化和案例中相關醫院的信息和細節。關注建設最終的技術方面，規劃和成本效益、設計方法和程序，以及使用建筑技術的一些例子，在IPD項目的一些簡要介紹中，這兩項技術已經啟動并且相輔相成。但實際上，創建BIM系統所需的一些信息平臺可能會通過兩種相輔相成的技術提高BIM應用的潛在價值。然而，由于該項目大部分IPD模型的應用項目都是在國外進行的，本文也就是選擇了其他國家的案例來加強國內這方面模型的應用以加速我國國內想關方面的發展。BIM技術和不精益建筑技術的不斷發展非常的重要，因為這對于工業和相關行業的不斷發展擴大具有戰略重要性。

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