基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈增值研究

豐景春，吳凱麗，李 晟

（1.河海大學商學院；2.河海大學項目管理研究所；3.河海大學國際河流研究中心，江蘇南京 211100）

1 研究背景

EPC 項目的整體運作需要多組織、多專業(yè)人員的協(xié)同工作，在EPC 項目建設的各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的工程信息，而信息對EPC 項目價值增值起重要作用。據(jù)國際研究機構統(tǒng)計，工程項目實施過程的2/3 問題與信息交流有關，由于信息交流不暢導致工程項目費用增加10%～33%,因信息失誤造成的費用占整個項目成本的3%～5%［1］。當前，我國建設領域正在大力推行EPC 模式，由于各參與方都有各自的信息系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一標準，各業(yè)務鏈上信息相互脫節(jié)，形成了較為嚴重的“信息孤島”現(xiàn)象，導致任何一方都需要花費大量時間和費用來搜尋信息和利用信息，造成資源浪費、投資增加和進度拖延等問題［2］，各參與方在信息不對稱的情況下也會利用自身的信息優(yōu)勢攝取另一方的利益，為尋求自身利益最大化不愿意協(xié)同工作，阻礙項目價值增值的實現(xiàn)［3］。因此，如何通過信息資源的重復利用徹底解決工程項目各建設階段的信息斷層，實現(xiàn)信息系統(tǒng)功能的高效率實現(xiàn)，是工程項目信息化進程中急需解決的問題。

國內外的相關學者都對信息對項目成功實施的重要程度進行過相應研究。信息價值鏈的概念最早是從企業(yè)角度根據(jù)波特價值鏈理論提出的，把信息看成是項目價值增值的重要影響因素，相關學者將信息價值鏈的概念引到其他領域進行深入分析和研究。杰弗里.雷鮑特等［4］先后指出了信息技術在生產(chǎn)過程中的重要作用，并在波特價值鏈的理論基礎上提出了虛擬價值鏈。他們認為現(xiàn)代企業(yè)在市場場所和市場空間中競爭，市場場所是由各類資源組成的為我們所熟知的物資世界，而市場空間是現(xiàn)代信息技術支撐的虛擬世界,通過整合、配置和集成各類信息提供給客戶而創(chuàng)造價值。John Kelly 等［5］從工程項目角度出發(fā)，提出了項目價值鏈的概念。他認為工程項目活動在建設過程中有些是能使項目增值的，而有些不是，這為研究價值鏈在工程項目的應用提供了良好基礎。Rafi 等［6］認為設計和施工的協(xié)作可消除多余活動，并在此基礎上從協(xié)作角度出發(fā)深入研究了信息技術在建筑制造業(yè)的作用，進而為業(yè)主和最終使用者創(chuàng)造最佳價值。我國學者張海濤等［7］界定了信息價值鏈的內涵，構建了信息價值鏈的模型，并分析了信息價值鏈的增值機制和增值策略。任新建［8］從企業(yè)的角度出發(fā)，對傳統(tǒng)價值鏈模型進行改進并嘗試構建出基于信息的虛擬價值鏈模型，從而指導企業(yè)如何將信息資本轉化為持續(xù)競爭優(yōu)勢。趙暉等［9］在對傳統(tǒng)建筑工程信息價值鏈進行分析的基礎上，應用BIM 技術再造了建筑工程信息價值鏈模型，并構建了增值管理模型。鐘煒等［10］應用信息價值鏈理論，基于BIM 技術對信息流傳遞鏈路進行改進從而實現(xiàn)項目管理流程再造。此后,更多學者從不同領域價值鏈、不同價值維度進行相應的研究，旨在使信息成為項目價值增值的手段。本文將信息價值鏈引到工程領域，從信息增值的角度深入分析EPC 項目的信息價值鏈，并應用BIM 技術對EPC 項目信息價值鏈進行構建，轉換信息傳遞方式為扁平化的信息傳遞方式，通過信息增值使項目價值增值。

2 EPC 項目信息價值鏈的構建

2.1 EPC 項目設計、采購、施工之間的信息流

設計、采購、施工是組成EPC 項目的三個主要環(huán)節(jié)。從系統(tǒng)角度來看，若將EPC 項目看成是一個系統(tǒng)，其設計、采購、施工三個環(huán)節(jié)則分別對應三個子系統(tǒng)，信息在各子系統(tǒng)和系統(tǒng)之間流動。本文將系統(tǒng)內部向下級流動的信息用D 并帶下標進行編號并用帶箭頭的實線表示，系統(tǒng)內部向上級流動的信息用U并帶下標進行編號并用帶箭頭的虛線表示，其形成的EPC 項目系統(tǒng)信息流模型圖見圖1 所示。各個子系統(tǒng)之間的信息流用帶箭頭的實線表示，反饋信息流用帶箭頭的虛線表示，其箭頭方向代表信息流動的方向，各子系統(tǒng)之間的信息流模型圖見圖2 所示。

圖2 EPC 項目各子系統(tǒng)的信息流模型

圖1 中，EPC 總承包商掌握著設計、采購、施工的相關信息，設計、采購、施工三個子系統(tǒng)的信息流共同為EPC 總承包商總體利益服務，EPC 總承包商和業(yè)主之間的信息呈現(xiàn)互相流動的形式。系統(tǒng)內部和各子系統(tǒng)間的信息是否有效交流直接影響EPC 項目的價值增值。設計子系統(tǒng)的信息主要是指項目詳細設計參數(shù)方面的信息，采購子系統(tǒng)的信息主要是指為項目實現(xiàn)所需采購的材料設備等相關信息，施工子系統(tǒng)的信息主要是指進行項目建設所產(chǎn)生的各種信息。因此在圖2 中設計將功能參數(shù)方面的信息傳遞給采購及施工，采購將技術要求等信息傳遞給施工，施工根據(jù)以上所有信息評價該項目是否具有實際的可施工性，并進行信息的反饋。其設計、采購、施工三個子系統(tǒng)之間具體的信息交流點及各子系統(tǒng)信息流交叉改善各環(huán)節(jié)的具體分析如下。

（1）EPC 項目設計與施工之間的信息流。EPC項目設計與施工的主要信息交流點在于設計應符合施工的實際要求，施工方在掌握現(xiàn)場調查信息的基礎上，通過對設計圖紙有利于項目施工開展的程度進行深入分析，保證設計的可施工性。設計方應對施工方進行技術交底，施工方應及時向設計方提供合理的施工方案信息，保證兩者之間信息對稱，更好實現(xiàn)協(xié)同工作。在實際施工過程中，若非設計原因產(chǎn)生設計變更時，應征得設計同意在對相應信息進行變更。

（2）EPC 項目設計與采購之間的信息流。EPC項目設計與采購之間的信息交流點在于設計方在設計過程中應分階段及時將有關項目材料設備等的參數(shù)信息準確對接給采購方，采購方依據(jù)設計的相關信息提前開展采購工作，使得項目總工期可以合理壓縮。

（3）EPC 項目采購與施工之間的信息流。EPC項目施工與采購系統(tǒng)之間的信息交流點在于采購方應對采購的設備、材料等到達施工場地的進度與質量進行合理控制，盡量滿足施工的要求。施工方若因不可抗力因素發(fā)生施工變更時，應及時將信息傳遞給采購方，使其及時進行調整。

2.2 EPC 項目信息價值鏈模型

2.2.1 理論基礎

要構建EPC 項目信息價值鏈模型需要依據(jù)波特經(jīng)典的價值鏈理論。波特的價值鏈主要從企業(yè)運作的角度出發(fā)，將能帶來項目利潤和價值的活動分為基本活動和輔助活動，波特的價值鏈模型圖表示如圖3 所示。該價值鏈上各價值活動在產(chǎn)生本環(huán)節(jié)價值的同時也影響著其他環(huán)節(jié)價值。只有各環(huán)節(jié)都能持續(xù)產(chǎn)生本環(huán)節(jié)特有價值，整個項目才可以獲得最大利潤。

圖3 波特價值鏈

信息價值鏈則把將信息看成是貫穿整個價值鏈的價值增值要素。當信息需求方從EPC 項目各環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的大量信息中過濾出有效的價值點，使各環(huán)節(jié)信息的實際利用價值大于對信息進行采集、處理、分析等過程所耗費的成本，此過程被認為完成了信息增值。根據(jù)信息全生命周期理論，信息呈現(xiàn)出產(chǎn)生、發(fā)展、成熟到消亡的一系列變化過程，信息在不同的生命周期階段具有不同的價值，針對信息價值的這種變化，可以采取措施在降低獲取相關信息成本的同時使信息價值最大化。

2.2.2 EPC 項目信息價值鏈模型

在深入分析EPC 項目各子系統(tǒng)之間信息流交叉對該子系統(tǒng)和EPC 項目的基礎上，結合波特提出的價值鏈理論和信息的全生命周期理論，構建出EPC項目信息價值鏈模型如下圖4 所示。

圖4 EPC 項目信息價值鏈模型

EPC 項目信息價值鏈是在實體價值鏈基礎上所表現(xiàn)出的信息化反應。信息價值鏈是由EPC 項目各環(huán)節(jié)之間既彼此影響又獨立統(tǒng)一的信息加工環(huán)節(jié)組成的整體的信息增值鏈條。本文所構建的EPC 項目信息價值鏈模型展示基本信息價值活動和輔助信息價值活動兩者互相輔助，都在一定程度上創(chuàng)造著項目價值。基本信息價值活動包含設計、采購、施工三個環(huán)節(jié)的價值創(chuàng)造活動，信息通過加工、利用在各個環(huán)節(jié)之間流動的過程中會產(chǎn)生信息價值。輔助信息價值活動包括EPC 項目一體化建設、信息資源優(yōu)化配置、管理模式和信息技術等支持基本價值創(chuàng)造的一系列活動。基本價值創(chuàng)造活動和輔助活動緊密聯(lián)系，共同保證EPC 項目價值最大化的實現(xiàn)，EPC 項目信息價值鏈是通過對各環(huán)節(jié)的信息進行整合加工處理，使信息在各環(huán)節(jié)內部和各環(huán)節(jié)之間可有效被利用，使各環(huán)節(jié)的信息增值進而達到整體項目信息增值的目的。其具體含義如下：

（1）EPC 項目信息價值鏈是將信息要素從眾多影響EPC 項目的價值活動的要素中獨立提取出來，使信息成為EPC 項目新的價值來源。通過對EPC 項目各個子系統(tǒng)即設計、采購、施工的信息進行全面整合、加工，使信息在EPC 項目內部可以有效傳遞和共享。

（2）EPC 項目各環(huán)節(jié)的信息增值具有一定的獨立性，主要體現(xiàn)在EPC 每個子系統(tǒng)都可以產(chǎn)生本環(huán)節(jié)特有的信息，形成信息價值。從項目整體角度來看，各環(huán)節(jié)的信息增值又作用于其他環(huán)節(jié)，具有聯(lián)系性。主要表現(xiàn)為信息價值鏈上的各個價值活動以信息技術為平臺，使信息在子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間有效傳遞，形成信息連鎖反應，共同構成信息增值鏈。

（3）信息價值鏈的作用機理主要是通過對EPC項目各環(huán)節(jié)的信息流進行改善并經(jīng)信息價值鏈傳遞到其他環(huán)節(jié)，使整體項目信息增值。傳統(tǒng)價值鏈分別從物質流、資金流的角度對EPC 項目的價值增值進行研究，信息價值鏈從信息的角度出發(fā)，認為項目的增值還體現(xiàn)為由信息組成的虛擬空間，從而提高了EPC 項目增值的內涵。

2.3 EPC 項目信息價值鏈信息增值分析

根據(jù)價值工程的基本原理，在EPC 項目信息價值鏈中，項目各環(huán)節(jié)所獲得的信息價值等于其因信息而實現(xiàn)的項目功能與信息成本的比值。從EPC 項目信息價值鏈中整體角度分析，信息價值鏈某一環(huán)節(jié)的信息成本影響到下一環(huán)節(jié)信息的增值。將EPC項目信息價值鏈的傳遞機制表示為：

3 基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈優(yōu)化模型

3.1 傳統(tǒng)模式下的工程項目信息價值鏈分析

根據(jù)查閱相關文獻，相關學者將傳統(tǒng)模式（DBB模式）下的工程項目信息價值鏈［9］界定為如下圖5所示。

圖5 傳統(tǒng)模式下工程項目信息價值鏈

在傳統(tǒng)模式下，工程項目信息價值鏈從信息輸入端開始到信息輸出端結束這中間一系列的過程是信息增值的過程，但是這種情況信息傳遞的過程存在以下問題。

（1）信息傳遞效率低下。項目參與方之間層級式的信息傳遞結構使得信息上傳下達鏈式傳遞路徑較長，無法及時獲取有效信息，信息傳遞效率大大降低。

（2）信息流失嚴重，共享性差。由于信息在基于各種載體向各信息需求方傳遞時極易造成信息流失或失真，在一定程度上降低了信息傳遞的質量，不利于信息的有效共享。

通過對以上傳統(tǒng)模式（DBB 模式）的分析，我們將上文所構建出的EPC 工程項目信息價值鏈與BIM 進行結合，使得BIM 和EPC 模式深入融合，從而更有利于整合信息從而使項目價值增值，為信息價值鏈應用在工程領域做了創(chuàng)新型探索。

3.2 基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈優(yōu)化模型

本節(jié)從BIM 技術從工程信息的角度出發(fā)，對EPC 項目的信息價值鏈進行重構，旨在通過信息增值實現(xiàn)EPC 項目的增值，基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈打破了傳統(tǒng)的信息傳遞方式，將以往層級式、鏈條式的信息價值鏈轉化為扁平式、輻射式的結構。本文從理論角度出發(fā)所構建的基于BIM 的信息價值鏈如圖6 所示。其中信息的輸入端是由業(yè)主方、設計方、采購方、施工方、監(jiān)理方等將工程項目信息通過BIM 技術平臺進行項目信息的輸入，信息處理中心將信息進行有機整合、優(yōu)化，使項目各參與方可以通過基于BIM 的信息平臺獲取項目建設過程的進度、安全、質量和建材物資采購等信息，方便、快捷和準確地獲得信息和進行數(shù)據(jù)分析，并通過BIM協(xié)同平臺對信息進行有效處理，使得輸出的信息損耗少、傳遞迅速、信息接受程度高、可有效共享。基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈可以從信息有效共享和協(xié)同合作兩個角度來完成項目價值增值。

圖6 基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈優(yōu)化模型

（1）基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈是信息鏈。EPC 項目建設過程中的各個環(huán)節(jié)、各參與方所產(chǎn)生的設計相關信息、采購相關信息、施工相關信息通過BIM 信息平臺進行采集，并在此基礎上進行信息的處理、整合、優(yōu)化，使輸出的信息傳遞路徑短，各方可及時準確獲取所需求信息。基于BIM 平臺對EPC 項目信息價值鏈進行重構后不僅改變了信息的積累方式，也改變了信息的傳遞方式，可使信息有效共享，進而整個項目的信息實現(xiàn)增值。其具體分析如下：

1）信息通過積累方式改變達到增值。未采用BIM 信息平臺前，信息在項目決策、設計、施工、試運行時會造成部分信息的缺失，信息的不完整性導致任何一方都需要花費大量時間和費用來搜尋信息和利用信息，造成信息重復積累，消耗大量的人力物力［11］。采用BIM 信息平臺后，解決了信息割據(jù)狀態(tài)，信息量可以有效積累。圖7 表示未采用BIM 信息平臺前各階段信息積累量整體是遞增的狀態(tài)，但在階段與階段銜接時，信息積累量是下降的，主要是由信息傳遞過程中信息丟失、信息斷層引起的。采用BIM 信息平臺后，各階段信息量一直增加，各階段信息量積累，其各階段信息量變化趨勢圖見圖8 所示（圖7 和圖8 中信息量數(shù)字不代表具體信息量而是代表信息量積累趨勢，數(shù)字越大表示信息量越多）。

圖7 未采用BIM 信息平臺前各階段信息量變化趨勢

圖8 采用BIM 平臺后各階段信息量變化趨勢

2）信息通過傳遞方式轉變達到增值。未采用BIM 信息平臺前各方之間的信息傳遞呈現(xiàn)網(wǎng)狀，如圖9 所示。應用BIM 信息平臺可將信息價值鏈各環(huán)節(jié)信息從亂序式網(wǎng)狀傳遞扁平化，見圖10 所示。BIM 信息平臺的構建在有效增加信息共享程度的同時，能有效降低信息搜尋和利用成本以及降低管理過程的監(jiān)控成本等，其信息轉換見圖10。

圖9 未采用BIM 平臺前各方信息傳遞網(wǎng)狀圖

圖10 基于BIM 信息平臺各方信息傳遞扁平式

在多個參建方參與的EPC 項目建設中，由于信息不對稱，各方都因自身利益受損而不愿共享信息，使各方溝通不暢，項目價值增值受阻。在未采用BIM 平臺整合相關信息之前，各利益相關方的信息傳遞經(jīng)過很多環(huán)節(jié)，溝通渠道呈現(xiàn)網(wǎng)狀［12］，如圖7所示。現(xiàn)把每個參建方看成一個溝通節(jié)點，假定信息溝通網(wǎng)絡內有n 個節(jié)點，每個節(jié)點的成本由溝通成本和交易成本組成。其中交易成本主要是指項目各參與方在信息交換合作過程中所產(chǎn)生的費用，包括為進行信息交換的準備費用、搜集信息的時間成本、信息是否正確的識別費用。交易成本主要與項目各參與方協(xié)同合作程度有關，協(xié)同工作程度越高交易成本越低。將交易成本用函數(shù)關系表示為：。表示資產(chǎn)的專用性，為信息傳遞或者共享的數(shù)量，為信息共享程度，為信息在傳遞共享過程中不可控因素。它們之間的關系用下式進行表達：

當邊際成本和邊際收益相等的時候，項目價值增值達到最優(yōu)，則此時各個環(huán)節(jié)的最終溝通成本表示為：

由于交易成本函數(shù)是項目各參與方之間信息共享程度的減函數(shù)，由此得出項目各參與方信息溝通網(wǎng)絡節(jié)點的交易成本會隨信息共享程度的增加而減少，基于BIM 平臺扁平化的信息傳遞方式可使EPC項目全生命周期建設過程中各個環(huán)節(jié)共享透明的信息，有效增加信息共享程度。通過有效的溝通降低信息不對稱帶來的成本，在EPC 項目實現(xiàn)過程中，可以將正確的信息傳送給正確的一方，也即是通常而言的“6R”：在恰當?shù)臅r間、恰當?shù)牡攸c以恰當?shù)某杀?溝通成本得到恰當?shù)男畔?shù)量將正確的信息提供給恰當?shù)目蛻?項目各參與方，最終使得項目各類信息高效運轉，進而實現(xiàn)項目的整體價值增值［13］。

（2）基于BIM 的EPC 項目信息價值鏈是協(xié)同合作鏈。EPC 項目各環(huán)節(jié)在基于信息協(xié)同基礎上可更好地進行業(yè)務上的協(xié)同工作并可增強專業(yè)任務的處理能力，并且使EPC 模式中原本點對總分散管理的狀態(tài)得到有效的整合［14］。基于BIM 平臺EPC 項目可實現(xiàn)三個維度基于信息的協(xié)同工作：第一維度是項目建設的不同階段包括前期、建設期、運營期等對信息的利用完成協(xié)同工作；第二維度是不同專業(yè)之間包含勘察、設計、土建、設備安裝等各專業(yè)之間協(xié)調配合共同完成項目的建設目標；第三維度是政府及市場主體包含政府部門、業(yè)主、設計單位、采購單位、施工單位、監(jiān)理單位等通過共享信息更好實現(xiàn)項目的建設管理，其基于BIM 的三個維度的協(xié)同見圖11 所示。

圖11 基于BIM 三個維度的協(xié)同

3.3 基于BIM 的EPC 項目多角度增值分析

EPC 項目在實際建設過程中其相關的工程信息對于進度管理、成本管理、質量管理、變更和索賠管理、供應鏈管理等各個具體過程的管控起重要作用。在對各個具體過程進行管理時，可通過信息的增值實現(xiàn)多角度EPC 項目的價值增值。從進度管理的角度而言，采購方和施工方在基于BIM 信息模型的基礎上，對機械、材料、人員等各項資源的進場時間進行管控，信息互通，從而準確掌握進度計劃與實際施工的偏差，以進行合理調整，保證項目的施工進度。從成本管理的角度分析，若因設計變更或材料價格隨市場價格波動不定導致造價數(shù)據(jù)不能聯(lián)動更新、難以控制時，采購方基于BIM 平臺可實現(xiàn)價格信息的實時更新，施工方根據(jù)其共享的信息準確計算造價成本。從質量管理的角度分析，施工方可通過BIM 模型詳細準確展示施工過程中項目質量管控方面的相關數(shù)據(jù)，并通過這些信息進行實時動態(tài)管理。監(jiān)理方也可通過BIM 模型提取到被監(jiān)管對象的相關信息并及時反饋，從而提高質量監(jiān)管的效率，保證工程質量。從變更和索賠管理的角度分析，相關人員可充分利用BIM 的碰撞檢查功能，以碰撞檢查的相關信息及時對項目進行調整，從源頭減少因項目變更而帶來的成本。從整個項目供應鏈管理的角度分析，設計、采購、施工各個環(huán)節(jié)進行項目建設詳細信息的共享，可以使各環(huán)節(jié)深化交叉，例如設計階段就可開展采購工作，從而實現(xiàn)整個項目供應鏈的良好管理。

4 結論

本文從信息價值鏈的角度出發(fā)，創(chuàng)新性地將信息價值鏈理論運用到工程領域，構建了EPC 項目信息價值鏈模型，深入分析了信息在實體價值鏈各環(huán)節(jié)(設計、采購、施工)內部和環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間流動而產(chǎn)生的信息價值。利用BIM 信息平臺將EPC 項目信息價值鏈中層級式信息傳遞方式轉化為扁平化的信息傳遞方式，打通了EPC 項目環(huán)節(jié)內部和環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間的壁壘，使得信息利用成本降低、信息對稱，實現(xiàn)跨價值鏈環(huán)節(jié)的協(xié)同效應，使得項目價值增值。本文從理論框架構建的角度將BIM 技術與EPC 項目深度融合，解決EPC 總包工程各階段和各專業(yè)系統(tǒng)間信息斷層問題，提高信息溝通效率，為不同參與方、不同專業(yè)、不同市場主體的協(xié)同合作提供基礎。下一步應從信息增值和項目價值增值定量分析的角度作較深入的探索。