EPC模式下BIM技術的應用

許鑫 張樂峰 于建升 楊雄英

北京首鋼國際工程技術有限公司 北京 100043

引言

BIM技術起源于美國查克伊斯曼博士提出的一個概念：以三維信息模型為基礎，將設計、建造、和管理等多個學科信息集成到同一個模型中，實現從設計、施工、運行、生產、管理的整個過程。而被現在廣泛接受的BIM定義是由Autodesk公司在2002年提出并開發了相應的BIM軟件，在全球范圍推廣BIM的理念和應用，在全球多個項目的試用中均取得了不錯的效果。

BIM技術是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，其核心理念就是結合可視化和數字化的技術，科學管理建筑相關的信息。在近些年的不斷發展中，BIM技術漸趨成熟，已經在世界建筑行業廣泛應用。我國在BIM技術領域起步較晚，無論是在標準制定還是實際應用均落后于美國、英國、德國和日本等發達國家。BIM技術在工程概算編制、工程設計、施工進度管理、施工安全管理、施工質量控制、竣工結算等方面均有無可比擬的優勢。在國家政策的引導下，BIM技術在建筑行業的廣泛應用已經成為大趨勢，普及和深入應用BIM技術的施工、設計企業將具有更強大的市場競爭力，特別是在EPC組織模式下，將招投標、專業設計、現場施工、竣工結算等集中在一個模型，與PC端、手機等移動端實現共享，與項目執行過程中的進度、合同、成本、質量、安全、圖紙等信息相關聯，為項目管理提供數據支撐[1]。充分合理應用BIM技術，將其運用到工程的各個環節中，大部分企業的EPC項目有8%~15%的利潤空間可以提升。

1 BIM技術在EPC模式下的應用

1.1 工程概算編制

項目投資控制貫穿于整個項目的實施過程中，項目策劃及設計階段對整個項目的投資影響最大。在前期的項目投標、項目估算的階段，此階段時間工作量大且時間最緊張，需要各個專業協同配合得到總的投標價格。由于各個專業的人員時間、精力、水平以及溝通不足的限制，大多時候根據經驗估算建設造價，造成成本估算粗略、誤差較大。尤其是建安的混凝土和鋼筋的使用量往往是根據設備重量乘以經驗系數的方式估算，這就造成用量估計過高，投標報價過高。在“最低價中標法”普遍應用的大趨勢下，得到準確的投標價格顯得極為重要。

BIM技術有信息共享的特點，各個設計專業可將自己的報價信息輸入到同一個模型中，將項目設計方案的優勢以及可行性直觀地展示出來，極大地增強了招投標方案的可讀性。作為投標人，通過模型的建立，將整個工程建設的三維模型直觀的展示出來，更容易得到建設單位的認可。同時也可以根據模型更準確估算各個專業的投資，進而得到準確的總投資估算，這不僅僅包含原材料的使用，還包括資源調配、施工工序、人力成本等內容。基于此，可以準確采集到項目的整體施工費用，并做出最為合理的報價。作為招標人，通過建立BIM模型，根據以往的建設經驗、歷史信息、當前市場價格等，準確地對工程量清單進行編制，從而提高招標控制價格的精度[2]。

1.2 工程設計

EPC模式下工程的建設需要多個專業協同配合，在設計經理的統一調配下開展各自專業的設計工作，這就造成各個專業資料共享不及時，極容易發生干涉、碰撞等設計問題。在工程設計中，實際空間有限，可用空間先占先得，多個專業可能想利用同一位置進行設計，而相關專業提資料，開會討論不能及時進行，這就導致了設計干涉，部分專業需要修改原設計，造成返工的情況，造成人力資源浪費，成本升高。

BIM技術在工程設計上廣泛應用源于它的五大特點：可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性。BIM設計需要各個專業的設計師將工程需要收集的信息通過專用軟件進行三維建模，將設計的二維圖輸入并內嵌到模型中，所見即所得，將整個項目的各個細節直觀地顯示出來。在EPC模式下的工程項目，往往需要數個乃至數十個專業協同合作，所有專業的工程師在同一平臺進行設計，可快速檢查干涉、碰撞問題。在設計過程中，可直接看到其他專業的設計方案，及時發現問題，及時溝通，解決問題的時效性遠遠大于開會討論的方式，避免各領域、各專業、各單位由于溝通不暢引發施工問題。另外，還可將BIM技術與有限元分析結合起來，運用有限元軟件對混凝土基礎、鋼結構、機械設備在統一平臺下進行單獨分析，直接找出設計不合理之處或者可優化之處，從設計層面降低成本。運用BIM技術還可以對整個工程進行綜合分析，例如，廠房內的通風、溫度模擬，給各個專業提供綜合的設計參考。

1.3 施工進度管理

工程項目的進度管理關乎項目是否能如期完成，因此，把控好項目進度是極為重要的。當下，大多數施工計劃仍然使用傳統的Project軟件進行編制，繪制橫道圖、網格圖進行進度控制。這些方法是使用文字和表格的方式將進度計劃展示出來，不僅耗時長、效率低下、可讀性差，而且不能及時應對施工現場隨時可能出現的變數。在整個工程項目實施過程中，可能要根據現場情況，要調整幾版乃至數十版計劃。這些傳統的計劃編制大多依靠經驗估算出施工時間，確定出各個工序之間的邏輯順序。在進度控制方面不具有前瞻性，只能被動在問題發生后處理解決。且不能提前預測施工過程中的重難點問題，在現場實際施工過程中指導作用不強。

而利用BIM技術編制進度計劃時，使用WBS軟件將施工任務進行分解，將工作任務與工作結構與建立的BIM模型相結合，再加上時間的維度，可形成4D的進度計劃模型[3]。使用相關軟件可以較為準確的模擬出施工過程，以時間驅動整個建設周期，將建設過程展示出來，在實際施工前就可以對整個施工過程進行動態監控，提前發現進度偏差，并及時采取措施對其進行糾正。及時發現資源調配不合理之處，并優化施工方案，充分合理調用人力、機具等資源。可視化的三維模型更好地指導現場施工，保證總工期如期完成。

1.4 施工安全管理

近年來，我國的建筑行業蓬勃發展，建設規模與發展速度取得了舉世矚目的成就，對我國國民經濟發展起到了巨大的推進作用。與此同時，建筑工地上安全問題也越來越得到重視。建筑施工行業是我國五大高危行業之一，每年在施工過程中發生的事故層出不窮。隨著施工技術水平和施工管理水平的提升，建筑安全問題正在逐步得到改善。但是，墊資、壓價等行業內不良競爭和不規范的市場主體行為直接導致施工單位削減安全投入。由此看來，施工安全管理仍舊有很大的提升空間。施工安全管理不僅關系到施工人員的人身安全，同時也關系到建設單位與施工單位的聲譽和經濟效益，工程總承包模式下的施工安全管理對提高效益起到至關重要的作用。

利用BIM技術建立的三維模型平臺中包含了施工項目中所有的建筑信息，可直截了當的辨識出危險源及潛在危險源。根據施工過程的模擬，清晰地體現出建筑、機具的位置，預知安全隱患，提前采取相應的解決措施，保障施工過程中的人員與財產安全。還可以將每個施工人員的信息錄入其中，在遇到緊急情況可馬上查找施工人員的個人信息，方便做出進一步的處置。在傳統的安全培訓和安全交底時，主要是由安全員、班組長對施工人員以文字和講述的方式進行簡要說明，工人的接受程度不高，安全意識不強。如上所述，BIM技術具有可視化的特點，將建設項目的BIM模型導入到VR設備中，使用VR設備對施工人員進行交底，置身其中，可以切身感知危險源的所在，遠離危險源，保證自身安全[4]。

1.5 施工質量控制

當下，建筑工程項目的相對復雜，業主對工期要求也更為苛刻，多個分項工程會同時進行施工作業，在項目緊張階段還可能三班連續作業，這對于總包方項目部保證施工質量提出了更大的挑戰。因此，在施工的過程中，必須嚴格保證施工的質量，最大限度減少、甚至杜絕返工的次數，防止出現多次重復性工作，提升施工效率，在保證工程質量的基礎上，最大限度的縮減項目的總工期。當前，EPC模式下的工程體量較大、涉及專業較多，其中包含的土建基礎、設備安裝、管道鋪設、電氣自動化調試內容較多，在傳統施工模式下很難發現所有的干涉問題，這樣導致了返工問題，降低了施工效率。

利用BIM技術，在三維模型中對所有內容進行干涉檢查，查找設計階段未能及時發現的錯誤，提前發現、提前處理、提前解決，避免在施工過程中出現問題導致窩工。通過BIM三維模型，施工人員也可全面、直觀地理解本項目，對施工中可能存在的問題、缺陷提前預知，對施工中重難點理解更加充分，提前準備對策，起到未雨綢繆的作用。在施工過程中，隨時根據模型發現與現場實際不符之處，及時糾偏，確保施工符合設計要求。對各工序之間的銜接能夠提前組織，根據時間節點要求組織人員、機具，科學組織施工，最大限度地提升施工效率。

1.6 竣工結算

竣工結算時，工程造價文件的編制工作內容較多，首先自查存檔的工程資料，對施工單位的結算資料進行全面審查，對其真實性進行檢查，判斷是否有效。EPC項目往往建設規模大、施工周期長，必然存在較多的設計變更、簽證、相關法律法規以及政策的要求，致使工程資料數量巨大，而且往往以紙質版形式存檔，容易丟失、錯亂，翻找極其不便。結算時需要專門人員核算數據信息，不僅工作量較大，且容易出現紕漏，造價文件的準確性無法保障。

BIM模式下的工程資料采用電子儲存的方式，從項目開始到竣工結束的所有信息都包含在三維模型當中，保證了信息的安全性、完整性[5]。結算時，在前中期形成的三維模型將工程中發生的更改添加進去，最終形成的BIM模型可以自動核算工程量，可較為準確地統計出各種材料、工器具、機具、施工人員的使用量。

2 結束語

相對來說，BIM技術的應用在我國起步較晚，局限于使用成本、使用場合和對BIM技術的認知，導致BIM技術推廣使用并不普及。積極探索BIM技術在建設工程行業、在EPC模式下工程建設的應用價值，順應行業的發展趨勢，提升總承包方的管理水平和技術水平，嚴格把控項目實施過程中的各個關鍵節點，將BIM技術與現場實際施工有機結合起來，貫穿于整個項目的生命周期中，為實際工程建設提供新的動力和新的利潤增長點。