基于BIM的裝配式建筑EPC總承包管理模式研究

蔣春迪

(安徽工業(yè)大學 管理科學與工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

裝配式建筑相較于傳統的現澆式混凝土建筑，具有節(jié)能環(huán)保、機械化程度高、受氣候條件制約小、工期短、節(jié)約勞動力等一系列優(yōu)點，這與我國提出的“低碳經濟、綠色建筑”發(fā)展理念相契合。因此，裝配式建筑施工技術受到國家和建筑施工企業(yè)的青睞，成為建筑領域發(fā)展的新熱點。

但隨著裝配式建筑的進一步發(fā)展，許多實踐工作者相繼發(fā)現傳統的工程管理模式與裝配式建筑發(fā)展的理念相悖，己逐漸不適用于現代裝配式工程項目管理的需要。為推進裝配式建筑的深入發(fā)展，國內外學者對裝配式建筑發(fā)展和其工程管理模式進行了相關研究。童繼生對EPC項目管理在我國的應用和發(fā)展進行了研究[1]。葉明等研究指出，EPC模式是發(fā)展裝配式建筑、實現建筑產業(yè)現代化的有效途徑，在建筑管理工作中應用EPC模式，可以有效創(chuàng)建高效的管理體系，從而大大提升管理效率[2]。岑巖指出傳統建筑業(yè)管理模式存在的一些弊端，列舉了EPC模式的優(yōu)點，提出促進裝配式建筑發(fā)展的有力手段需要全面推廣EPC模式[3]。高浪分析了EPC模式下成本控制中存在的難題，通過引入BIM技術建立進度控制模型，實現對工程項目成本的動態(tài)控制[4]。朱維香結合裝配式建筑具有的特點，研究將BIM技術應用于設計、預制構件生產、施工三階段，達到提高裝配式建筑項目的管理效率[5]。于龍飛和張家春分析裝配式建筑與制造業(yè)的契合點，構建基于BIM的裝配式建筑集成建造系統，并分析了該集成系統應用于裝配式建筑項目管理的優(yōu)勢[6]。劉貴文等分析了裝配式建筑發(fā)展現狀，結合EPC模式和裝配式建筑的特點，構建適合建筑工業(yè)化的總承包管理模式[7]。

本文擬從工程管理模式的視角，提出適合裝配式建筑的EPC總承包管理模式的構建思路，并在EPC模式中引用BIM技術，實現裝配式建筑設計、生產、施工、運維的全過程信息化管理，從而最大程度發(fā)揮裝配式建筑優(yōu)勢，推動裝配式建筑健康穩(wěn)定發(fā)展。

一、現行裝配式建筑工程管理存在的弊端

裝配式建筑具有省時、省力、省材料、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的特點，這對推進生態(tài)文明建設，加快城市化進程，具有重大的意義。近年來，由于國家的大力倡導，裝配式建筑不斷深入發(fā)展，現行裝配式建筑管理模式存在的弊端逐漸顯現。

一是組織管理不夠系統化。配式建筑要求整合全產業(yè)鏈資源，實現方案設計、預制構件生產、裝配施工的一體化發(fā)展，因此裝配式建筑的發(fā)展是系統性的發(fā)展。而現行裝配式建筑應用的工程管理模式，尤其是組織結構的設置大部分還沿用傳統現澆建筑的管理模式，組織管理工作中沒有把管理做一個系統的規(guī)劃，因此，組織管理工作不能很好地服務于裝配式建筑施工的全部流程，造成技術與管理脫節(jié)，大大限制了裝配式建筑的發(fā)展。

二是產業(yè)鏈不完整。裝配式建筑的項目實施與傳統建筑項目建造相比，需要設計、生產、裝配施工、后期運維等各階段和各專業(yè)深度交叉協同進行，但實際施工過程中是業(yè)主分別獨立的與設計、生產、施工等單位簽訂合同，由此可見，項目實施的各階段脫節(jié)，整個建筑項目實施過程形成的產業(yè)鏈不完整，不能很好地協同工作。裝配式建筑的全產業(yè)鏈優(yōu)勢得不到發(fā)揮，從而大大限制裝配式建筑的發(fā)展。

三是管理信息化程度低。現階段信息化技術還沒有完全覆蓋于裝配式建筑的管理工作中，裝配式建筑信息管理效率低阻礙了其發(fā)展的腳步。因此，想要促進裝配式建筑的快速發(fā)展，信息化管理是項目成功的關鍵，需要在創(chuàng)新管理模式中充分考慮管理的信息化。

二、裝配式建筑項目中應用EPC總承包模式的優(yōu)勢

裝配式建筑是集方案設計、預制構件生產、裝配施工的一體化發(fā)展，是系統性的發(fā)展，這與EPC總承包模式的管理理念不謀而合，在裝配式建筑管理工作中應用EPC總承包管理模式，能很好地解決存在于裝配式建筑管理工作中的難點問題。EPC總承包模式在裝配式建筑項目中的應用優(yōu)勢主要體現在以下方面。

一是有利于實現工程建設的高度組織化 。在裝配式建筑項目中應用EPC模式管理，業(yè)主只需表明投資意圖，確定建設項目的功能策劃、預期目標以及交付標準，后續(xù)階段的全部工作則由總承包方去實施。總承包方制定建設項目的整體目標，全面統籌方案設計、材料采購、預制構件生產、裝配施工四階段的工作，從而實現裝配式建設項目的設計-生產-施工-運維的全過程統一管理。項目的其他參與方圍繞項目的整體目標，制定分項目標，分項目標服從整體目標，子系統服從大系統，這有利于實現工程建設的高度組織化。

二是有利于實現工程建造系統化。EPC總承包模式是由總承包單位負責建設項目的設計、采購、施工，并對建設項目的工期、質量、造價、安全負總責，該模式的優(yōu)勢在于能對建設項目進行系統的管理。而裝配式建設項目由建筑、結構、機電、裝修四個子系統組成，在裝配式建筑項目中應用EPC模式，能統籌分析四階段的分項工作，并對這四階段的工作進行系統性的策劃，制定一體化的設計、生產和裝配施工方案，真正實現裝配式建筑管理的系統化。

三是有助于降低建造成本和縮短建造工期。成本一直是工程項目管理工作中的重中之重，而裝配式建筑在發(fā)展過程中受阻的原因之一就是高成本。應用EPC管理模式，在總承包方的統一管理下，以全過程成本最低為目標，進行管理、設計、生產、施工、采購幾個環(huán)節(jié)深度交叉和融合，從全局出發(fā)深度優(yōu)化配置各方資源，從而降低工程成本。EPC總承包模式的應用，避免了以往傳統管理模式下，項目實施各階段參與者利益訴求不同，往往以自己利益最大化為目標，導致工程整體成本增加。

進度是工程項目管理工作中的另一重要內容。在項目管理工作中應用EPC模式，設計、制造、裝配、采購的不同環(huán)節(jié)可以合理穿插、深度融合，從而將傳統的項目管理工作由逐一順序模式變?yōu)榀B加型、融合性作業(yè)，從而達到縮短工期的目的。

四是有助于項目實施全過程信息化應用。現階段信息化技術在裝配式建筑的覆蓋面還不足，信息管理效率非常低阻礙了裝配式建筑發(fā)展的腳步。而EPC總承包模式，可借助于BIM技術，建立集方案設計、預制構件生產、裝配施工一體化的信息管理平臺，實現數據信息在裝配式建筑項目各階段、各參與方之間流通共享，進一步推進信息化技術在裝配式建筑中的應用。

三、BIM技術在EPC總承包模式中的應用優(yōu)勢分析

BIM是Building Information Modeling的簡稱，它是以建設工程相關信息數據為基礎進行建模，通過數字信息模擬真實建筑物所有信息。在裝配式建筑中應用BIM技術主要體現在，通過建模將設計、生產、裝配施工等各階段的數據信息集成到一個模型中，形成一個信息共享平臺，并且項目各階段、參與方和各專業(yè)技術人員可在該信息平臺進行數據處理，并及時更新各自負責的信息數據，這有利于提高項目管理的信息化水平。EPC總承包模式背景下，在裝配式建筑項目中應用BIM技術能達到整合全產業(yè)鏈優(yōu)勢，減少設計誤差、降低工程變更，優(yōu)化工程量統計、降低工程造價，提高裝配式建筑建造效率的目的。綜上所述，BIM技術在裝配式建筑項目管理工作中的應用能大大促進裝配式建筑的發(fā)展速度，提高國內建筑中裝配式建筑所占的市場比率。

四、基于BIM的裝配式建筑EPC總承包管理模式框架構建

工程項目管理的內容主要包括進度、質量、費用、組織結構、信息和溝通六方面的管理。在推行裝配式建筑項目中應用EPC總承包模式的背景下，結合裝配式建筑本身具有的特點，在裝配式項目管理工作中引用BIM技術，構建適合裝配式建筑的EPC總承包管理模式。接下來將從六方面描述EPC總承包模式管理的內容。

(一)基于BIM的進度管理

EPC總承包管理模式下，裝配式建筑項目的進度管理主要包括設計、生產和施工三個階段的管理，通過BIM技術搭建共享平臺，實現項目各階段參與方、各專業(yè)信息共享與溝通，形成動態(tài)進度控制。對項目進度的隨時監(jiān)控，使得進度效率大大提升，確保工程在規(guī)定的工期內竣工。基于BIM的進度管理框架體系如圖1所示。

圖1 基于BIM的進度管理框架體系

1.設計階段。出圖控制是設計階段進度管理的主要內容，設計階段采用BIM技術進行進度管理，可以利用BIM的碰撞檢測功能，提前發(fā)現設計中的問題，優(yōu)化工程設計方案。避免由于設計問題導致構件在生產和裝配施工階段耽誤工程進度，這使得進度管理更加全面、高效。

2.構件生產階段。編制構件生產計劃并對生產進度監(jiān)督是構件生產階段進度管理的主要內容。構件生產商可從BIM信息共享平臺獲取項目所需預制構件的生產數據信息，使得更加準確的對構件生產加以控制。而總承包商可在BIM信息共享平臺上，隨時關注預制構件的生產進度，判斷以目前的生產進度是否對后續(xù)階段的施工產生影響，如有影響，及時把結果傳遞給生產方。

3.施工階段。該階段施工單位可以利用BIM技術模擬真實施工環(huán)境和施工過程，施工人員通過觀測模型，從而能及時的判斷吊裝工序是否滿足吊裝規(guī)范的要求、項目場地布置和施工安排是否合理等。同時，施工單位利用BIM技術，可將提前編制的施工進度計劃與BIM信息模型關聯，隨時監(jiān)控項目的實施進度，一旦計劃進度與實際進度不符，及時找出原因，并采取措施，確保項目按原進度計劃實施。

(二)質量管理

EPC總承包管理模式下，總承包商須兼顧設計階段、生產階段、施工階段和項目各參與方的質量管理工作，確保裝配式建筑工程的整體質量達到預期目標。

1.設計階段。設計階段的質量管理是整體項目質量管理的核心環(huán)節(jié)，如果設計階段質量出現問題，后續(xù)的工作將會出現不可挽回的損失。該階段設計人員在進行出圖之前，要組織各參與方參與施工圖設計，確保施工圖設計的合理性和準確性，保證項目的設計滿足相應的規(guī)范。

2.構件生產階段。構件生產階段，總承包商應對預制構件所用的生產材料進行檢驗，確保各項材料滿足相應的質量標準，檢驗合格后方可使用。構件成品出來后，嚴格把控預制構件的外觀質量及尺寸偏差，重點檢驗構件是否能達到預期的強度要求。

3.施工階段。總承包商要結合EPC總承包管理模式的特點，在施工過程中建立相應的質量管理機制，嚴格控制施工質量。裝配式建筑施工的關鍵是構件的安裝和連接，針對關鍵節(jié)點總承包商應提出具體的構件安裝方法，避免節(jié)點質量不合格導致返工，影響項目總工期。

(三)費用控制

裝配式建筑相對于傳統現澆建筑存在的問題之一就是施工成本高，這嚴重影響裝配式建筑發(fā)展的進程。應用EPC總承包模式進行裝配式建筑的管理工作，統籌進行裝配式建筑項目的全過程費用控制，來降低裝配式建筑的建造成本。

1.設計階段。施工圖設計、拆分設計和深化設計是該階段進行的主要工作內容，應在充分考慮預制構件的生產和裝配施工問題的基礎上，盡可能地將設計方案優(yōu)化，把連接節(jié)點標準化，優(yōu)化拆分設計減少構件的種類和規(guī)格，從而降低預制構件模具多規(guī)格的制造費用及周轉費用。

2.生產階段。生產階段，生產商應嚴格按照設計圖紙、預制方案及相關質量規(guī)范進行生產，生產質量要點一定嚴格把關，杜絕預制構件因生產質量不合格而導致返工，造成生產效率低下，造成額外成本增加。

3.施工安裝階段。裝配式建筑施工階段，是形成建筑實體的階段，也是消耗大量人力、財力、物力的階段。由于該階段施工往往具有時間長、不可控因素多等特點，因此施工階段的費用控制是項目管理工作的重難點。在該階段，施工方應編制具體的費用使用計劃，嚴格按照計劃進行施工；同時施工方應結合裝配式建筑的特點，盡可能改進優(yōu)化安裝技術及方法，達到降低安裝費用的目的。

(四)基于BIM的組織管理

組織機構的合理設置，就是確保組織結構內各部門有明確的分工和職責。在裝配式建筑項目中，基于BIM技術，EPC模式下組織結構內的關系如圖2所示。

圖2 基于BIM的EPC模式組織結構示意圖

1.設計階段。結合裝配式建筑項目所具有的特點，EPC總承包方構建BIM信息中心，且負責BIM信息中心的運維。負責項目設計的各專業(yè)人員將各自所掌握的數據信息傳至BIM信息平臺，總承包方審核設計結果是否滿足業(yè)主的預期要求。同時，總承包商應充分發(fā)揮自己的主導作用，組織構件生產階段和裝配施工階段的技術負責人參與前期設計；并在該階段利用BIM技術建立三維模型，在虛擬的環(huán)境下及時發(fā)現設計中的碰撞沖突，避免由于設計錯誤引起生產或裝配沖突。

2.生產階段。生產階段作為設計和施工的橋梁，該階段生產的預制構件的質量直接關乎裝配式建筑項目的整體質量，因此該階段是質量控制的關鍵環(huán)節(jié)。生產商可從BIM信息共享平臺了解要生產的預制構件信息，然后編制構件生產方案進行批量化生產。同時，在該階段總承包商應充分發(fā)揮主導作用，組織調動設計人員監(jiān)督管理裝配式建筑項目的相關構件拆分是否符合設計規(guī)范要求。除此之外，總承包商作為中間方，應隨時向施工方和構件生產商交互對方的進度信息，方便各自根據對方的進度調整自己的進度信息。

3.施工階段。裝配式建筑項目施工工藝復雜且機械化程度高，在施工準備階段，總承包商可以利用BIM技術模擬真實的施工環(huán)境和施工過程，預知是否存在施工碰撞和設計缺陷，然后有效組織人、才、機按節(jié)點按計劃穿插施工，各工序能夠有序搭接。同時總承包商應充分發(fā)揮主導作用，調動設計人員、生產技術人員到現場協助施工安裝，監(jiān)督管理現場工作。

(五)基于BIM的信息管理

裝配式建筑項目經歷設計、生產、施工、運維四個階段，每階段的工作都比較繁瑣復雜。作為EPC總承包方，要對施工全過程進行統籌管理，協調處理好各階段、各參與方的關系，確保各階段、各參與方負責的項目信息能夠及時流通共享。

總承包方利用BIM技術創(chuàng)建BIM信息共享平臺，總承包商負責將BIM信息中心集成工程項目的所有數據信息，包括項目各階段、各關鍵指標、各組織、各專業(yè)的數據信息。同時，總承包商利用掌握的集成信息，協調設計各專業(yè)、碰撞檢測排除沖突，進行生產、施工模擬，打通全產業(yè)鏈，實現進度控制、費用控制等的動態(tài)控制。BIM信息共享平臺的建立，使溝通管理效率大大提升，降低了由于信息不對稱導致工程損失的概率，最終達到提高裝配式建筑項目整體效益的目的。

(六)基于BIM的溝通管理

裝配式建筑項目中，總承包商負責統籌管理工作，引用BIM技術把項目組織由內到外連接起來，實現信息及時共享交互，從而使總承包商項目管理效率大大提升。

五、結語

裝配式建筑施工相較于傳統現澆建筑而言，具有建筑節(jié)能、環(huán)保、工期短、質量有保證等一系列優(yōu)點，這與國家提倡走綠色可持續(xù)發(fā)展的建筑工業(yè)化道路的理念相契合。傳統的現澆建筑工程管理模式存在施工周期長、環(huán)保效益差、安全隱患多、產業(yè)生產效率低等一系列弊端，這嚴重制約裝配式建筑的發(fā)展。而在裝配式建筑項目管理工作中，應用EPC模式能實現設計、構件生產、裝配施工全過程統籌管理，能有效實現縮短建設工期、降低建造成本、實現建造效益最大化的目標。同時在EPC總承包管理模式中引入BIM技術，能夠實現構件標準化設計，誤差減少，優(yōu)化工程量統計和造價管理，提高溝通與管理效率的目的，進一步推動裝配式建筑的發(fā)展，最終實現建筑產業(yè)現代化的宏偉目標。