EPC精益管理：實現三個“轉向”的突破口

文/中國公路工程咨詢集團有限公司 田海燕 劉凱豐 王金龍

公路領域精益管理涉及面廣，現階段如何突破傳統理念、技術和政策瓶頸，對行業各方提出了新課題。筆者以EPC項目精益管理為突破口，以提升投入產出效率和全要素生產率為導向，為公路行業從“重視數量”轉向“提升質量”，從“規模擴張”轉向“結構升級”，從“要素驅動”轉向“創新驅動”提供了一種新的思路。

EPC（Engineering-Procurement-Construction）總承包模式即：“設計-采購-施工”項目總承包。較傳統建設項目而言，EPC總承包模式能夠充分發揮設計主導作用，在設計施工過程中不斷優化工程建設整體方案；能夠有效克服設計、采購、施工相互制約和相互脫節的情況，使各階段工作合理銜接；能夠科學控制建設項目的進度、成本和質量，從而確保投資效益。在“設計-采購-施工”過程中，BIM（Building Information Modeling）技術作為數字化工程載體，又極大增強了EPC總承包模式的全過程優勢。

精益理念源于日本豐田公司，目的在于標準工藝流程，避免不必要的浪費，最大化利用資源，目前在世界各國制造業應用并逐步屬地化。我國公路建設管理模式較為粗放，在EPC項目中率先適用精益管理模式，有助于提高工作效率，提升辦事水平，降低制度性成本，推動我國公路行業高質量發展。

精益管理系統架構

BIM數據庫

BIM構件作為工程數據傳遞的載體，構件數據庫是精益管理系統架構的基礎庫；作為基礎庫與工作流程之間的對應關系，“BIM構件-WBS（Work Breakdown Structure）”編碼規則是系統的邏輯中心。在目前尚無正向三維設計軟件的情況下，國內通用的做法是利用BIM建模軟件，將設計資料轉變成工程模型，再按照WBS分解模型構件，進而為每個構件編碼，作為項目管理的唯一標識。2017年，中國公路工程咨詢集團有限公司在貴州省都勻至云南省香格里拉、廣東省廣州至連州高速公路、海南省鋪前大橋等工程項目上，相繼開展了方案比選、安全性評價、施工管理等方面的BIM技術應用研究工作。

BIM構件示意圖

GIS技術融合

目前行業GIS（地理信息系統）數據獲取主要有三種方法：利用項目外業測量數據建立DTM、DEM地形模型，比較通用的軟件有Power Civil、Auto CAD；利用無人機傾斜攝影、Li DAR激光點云掃描獲取地物數據建立實景模型，比如Adobe Dimension CC；輕量化BIM模型，導入基于B/S架構的開源3D GIS平臺，在項目所在范圍疊加高分辨率遙感衛星圖像提升精細度，在網頁端實現GIS地圖和BIM模型基本操作及展示，從而滿足項目管理對場地布置規劃、施工方案模擬等需求。

桌面端、Web網頁端和移動端多種方式融合

考慮到行業生產方式，基于BIM技術的設計施工精益管理系統必須兼容多平臺架構。在中國公路工程咨詢集團有限公司自主開發的精益管理系統中，協同設計模塊選擇基于Project Wise軟件完成定制化的二次開發工作，Project Wise軟件需安裝客戶端使用。為滿足異地辦公的實際需求，系統將搭建分布式數據庫，各分公司只需保證基本網絡帶寬，即可通過服務器共享主數據庫工作空間和其他設計文件，實時備份更新設計成果。

精益管理系統中的施工管理模塊考慮到施工現場的辦公環境，分為Web網頁端和手機移動端，共享數據庫信息。Web端集成進度、質量、安全和成本管理等全部功能，并且可以實現BIM模型與GIS平臺結合，綜合展示項目情況。移動端主要是便于項目管理人員和監理利用GPS定位和手機拍照等功能，上報質量、安全問題的巡檢及進度等情況。移動端同時支持iOS和Android兩種主流操作系統，也支持ipad等平板電腦。

精益管理系統的Web網頁端

精益管理系統的移動端

協同平臺的功能模塊

在傳統二維設計中，各設計單位或多或少都會存在協同不到位、溝通不暢、多個版本混淆的問題，影響設計工作的質量和效率。比如，設計標準不統一，設計成果需要多方反復修改才能最終統一格式；設計流程不合理，上游流程未及時完成，影響后續工作設計周期；校審流程繁瑣，過程文件版本混亂，資料共享不及時，造成設計錯漏碰缺；異地辦公溝通困難，問題不能及時發現，施工過程中反復變更。

針對以上問題，目前行業解決方案主要是建立一個協同平臺，將二維設計和三維設計、設計過程資料管理、設計流程管理、人員權限管理、設計標準管理等主要功能統一到一個平臺上，實現協同精益管理的目的。協同平臺包括很多功能模塊，比如設計、GIS勘察、安全應急、技術服務、綜合信息等。

基于BIM的協同設計模塊

協同設計模塊主要是實現設計標準的管理功能：統一標準圖框、標準圖簽，統一字體、線型、圖層等設計元素，杜絕亂碼現象，統一文件模板，在圖簽內自動填入標準的圖簽內容，減少手工錄入的誤差；在新建項目時，一次性利用以往完成的項目模板作為參考，加速知識沉淀；實現定制各軟件的圖層，并提供發布定制文件更新功能，確保各軟件在實際使用中無需轉換即可協同工作；用戶登錄平臺系統，會自動匹配或檢查當前是否有最新的標準文件，檢測到新文件后系統將標準文件自動同步。

“BIM+GIS”勘察模塊

勘察應用模塊主要功能是改變傳統的勘察方式，利用GIS，實現外業調查電子化、自動化。傳統的勘察調查方式是采用全站儀、經緯儀等測量儀器，紙質記錄二維化的工程數據，錄入數據量大且容易出錯。應用“BIM+GIS”勘察模塊方法，將勘察信息記錄通過ipad等移動電子設備，按照預先定義好標準化記錄格式，利用互聯網實現數據的云存儲和共享，最大程度減少手工數據錄入，避免記錄數據傳遞中的錯誤。同時，協同設計平臺通過必要的數據接口，將采集數據直接作為設計輸入，減少傳統勘察中，需要紙質成果轉為電子化數據的中間過程。

“BIM+GIS”安全應急模塊

公路勘察設計過程中，傳統的安全管理主要是通過事前教育、風險清單等方式提前預防，對于突發安全事故，各層級獲得現場第一手資料較為困難。應用“BIM+GIS”安全應急模塊，通過GIS定位，現場設計人員可將事故的圖片、影像等資料第一時間上報，應急指揮部可以通過BIM模型及圖片資料，全面掌握事故信息，制定符合現場實際情況的應急預案。

基于BIM的技術服務模塊

技術服務模塊，主要是根據歷史項目數據和協同設計平臺自動積累數據，建立標準化數據庫，形成知識庫。新項目開始前，項目負責人可以查詢相似項目知識庫，有針對性地對項目進行勘察設計指導。項目設計中，設計人員利用知識庫獲取經驗和類似工程的圖紙，提高設計效率和水平。在后期施工中，設計代表或項目施工管理者則可比對相似工程的施工工藝，提升施工工藝水平，實現項目的全過程技術服務。

基于GIS+BIM的精益管理方案示意圖

基于BIM的綜合信息模塊

綜合信息模塊將協同設計模塊、勘察模塊、應急模塊和技術服務模塊與BIM系統數據連接及共享，實現信息的綜合管理。BIM模型可通過協同設計平臺為設計者，提供直觀的三維設計成果，檢驗設計是否符合合同及設計規范要求；通過應急管理系統，為事故現場提供項目的全面信息，為應急處理提供決策依據；通過技術服務系統，為項目匯報、交流提供展示平臺。

精益施工管理理念

精益施工包括總承包管理和施工現場管理。在項目進入施工階段實現精益生產，首要的是在項目實施前期，制定項目里程碑計劃導入系統（如項目管理軟件Primavera 6.0），并細化分解為實際生產計劃，按不同周期統計分析每個單體工程需要的人員、機械和物料的數據情況。智能物料調配，合理安排作業，避免因作業不平衡、停工待料、庫存積壓、使用超耗等浪費。關聯BIM模型構件，利用BIM模型攜帶工程材料和幾何屬性信息的特點，套用概預算規范，結合項目進度統計動態成本，管理項目動態進度。

基于BIM的構件和工料機編碼體系

按照《公路工程質量檢驗評定標準》的單位分部分項工程劃分、公路工程標準施工招標文件工程量清單計量規則（2018年版）等，結合公路工程專業和施工特點，制定基于BIM的構件和工料機編碼體系，規范公路工程信息模型的分類、編碼，實現公路工程全生命周期信息的交換、共享。

通過為每個構件和工料機設定唯一編號與BIM模型中的構件相關聯，將構件的原材料、現場施工檢測和后期養護結果信息化，形成構件級別的質量信息檔案，并于BIM后臺統一管理，實現產品質量信息全生命周期的可視化、可追溯管理。

基于BIM的安全質量信息采集系統

在技術工人穿戴設備、試驗室、拌和站、重要施工機械上安裝安全質量信息采集傳感器，在重要施工點安裝視頻監控設備等，全面采集技術工人作業軌跡和智能穿戴設備信息、工程質量試驗檢測數據、混合料拌和參數、施工機械作業參數及材料進場驗收使用信息、施工過程檢查信息等施工安全質量信息，利用互聯網、無線網的強大信息傳輸功能，將安全質量信息實時傳輸匯集至平臺處理器及時處理。

基于BIM的安全質量信息分析、預警系統

根據安全質量信息采集系統采集到的信息類別，制定安全質量判別規則，嵌入平臺內，實現平臺對安全質量信息的融合、分析、判斷，為管理者提供決策支持和輔助決策，提高工作效率。質量安全管理模塊包括Web端的資料、流程管理和App端現場巡檢上報等主要功能，巡檢上報及時發現質量問題，上報問題不解決禁止投入下一個流程。歷史問題形成大數據庫，按照工程部位和問題類型分類排序，利用項目看板展示給項目管理者。管理人員可以有針對性分析概率高發問題，主動尋找根本解決辦法，逐個消除生產環節的質量通病，實現真正的精益生產管理。

交竣工數字化成果交付系統

利用BIM模型的文件管理功能，將相關文件與BIM模型的對應部位相鏈接，可將工程建設階段產生的勘察報告、設計圖紙、設計變更、工程簽證、檢驗報批記錄、會議記錄、施工影像、交竣工文件等資料實現信息化管理，通過相關搜索、查找等功能，實現對每個數據的可追蹤性，從而避免人為操作的錯誤和不合理性。制定工程建設檔案資料表格，并嵌入到管理平臺中，在日常施工過程中的項目、質量等信息及時錄入管理平臺，并數字簽字簽章，項目完工后可根據驗收要求打印和驗收。