環保行業利用BIM技術推動產業升級探討分析

殷 俊 沈美琳 程星海 陸凱豪 顧曉濤

(維爾利環保科技集團股份有限公司，江蘇 常州 213125)

1 環保行業機遇與挑戰

近年來,隨著環境保護行業大環境持續升溫,產業范圍不斷延伸,成為了推動我國社會和經濟持續健康發展的重要增長點,被國家與市場賦予了厚望。如圖1所示，2018年,我國環保上市公司累計3.5萬家,人民幣總產值超8萬億,營業收入達1.35萬億,2020年營收超2.1萬億，但僅有十家上市公司實現了營收百億,距離“國家發展改革委、生態環境部2016年印發的《關于培育環境治理和生態保護市場主體的意見》到十三五末至少培育50家產值過百億的環保企業，打造一批技術領先、管理精細、綜合服務能力強、品牌影響大的環保公司”[1]，尚有不少差距，由此看出優秀環保企業尚有巨大的發展潛力。

圖1 環保產業營業收入增長情況

同時環保產業也正在面臨重大的考驗，如長期高度依賴政策驅動，而不是依靠企業內生競爭力的提升，導致整個環保行業技術壁壘較低，同類競爭混亂。對于環保企業需要重新思考并規劃未來，用對品質和創新的堅守推動產業的生態演進，推進環境產業走向精細分割、質量更好、規模更大的新格局。

為此BIM技術的出現，受到了環保企業的廣泛關注，各級地方政府甚至為此出臺了諸多指導性文件，從國家層面對BIM技術給予支持。

2 環保企業應用BIM技術分析

2.1 國內外BIM技術應用發展概況

在上世紀70年代，國外建筑行業高消耗、高污染的發展模式造成了資源的極大浪費[2]，BIM技術應用而生，經過多年的發展，BIM技術已被公認為是繼CAD技術之后建筑業的二次科技革命[3]，許多國家都已將BIM技術提升至國家戰略發展層面。

英國是目前全球BIM技術應用增長最快、成效最顯著的地區之一，也是全球BIM技術標準體系最健全、實施推廣力度最大的地區[4]。根據英國《NBS國家BIM報告2019》，英國BIM技術應用率已從2011年的30%提高至2019年的69%，并于2019年起協同ISO逐步將現行PAS 1192系列BIM國家標準升級至ISO 19650國際標準。

我國BIM技術起步相對較晚，但快速受到政府部門、企業、高等院校、科研機構的高度重視，住建部在2016年出臺了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》《2016年-2020年建筑化信息化發展綱要》等文件，在此后三年工程示范建設中，BIM技術應用已由單點應用模式，逐步發展至與建筑智能化、數字化應用相結合，并取得了一定的進展。

2.2 BIM在我國建筑行業應用現狀

BIM技術是指在三維軟件中模擬真實工程活動，輔助建設項目全生命周期的新技術、新方法與新概念(而不是常被誤解的新工具)。可作為工程項目各階段各方更易理解的通用溝通語言；其協調性，可解決設計圖紙中各專業間的碰撞問題以及設計變更時同步更新難的問題。

因此BIM技術被廣泛認為是集成設計施工流程，有效解決建筑業各類績效問題的重要工具[5]，但當前BIM技術的推廣尚存在多軟件協同時相互兼容性差、缺乏專業人才隊伍建設體系、投資產出比低、各方應用意愿低等諸多障礙，進而BIM應用仍集中于稍大型工程或業主有特別要求的項目，其應用周期仍以設計階段為主，施工階段為輔，而對于項目生命周期最長的運營階段，卻不被重視。

2.3 環保企業應用BIM的可行性

環保企業亦屬于建筑行業一部分但又不完全與恒大、萬科等傳統建筑企業相同。環保企業是以技術創新為驅動，工程建設為目的綜合性服務企業。隨著我國環保行業越來越龐大，環保企業越來越多，產生的競爭勢必讓利潤逐漸減少，原本在某個細分領域有專利技術就可占據足夠的市場，但是現狀市場的份額被越來越多的公司分割，因此越來越多的企業對于工程質量效益最大化的需求越來越看重。

2.3.1 環保工程類型

環保工程以EPC、BOT以及前幾年較火的PPP項目為主，無論是EPC還是BOT、PPP，總包方都具有設計、施工、安裝、調試、運營全生命周期的話語權，而且大型環保企業兼具全生命周期的部門，各部門間協調統一，便于應用BIM解決現行各部門流程自上而下互相推諉問題，實現跨部門溝通，為業主提供最優質的服務。

2.3.2 環保工程特點

環保工程一般包含工藝、土建、設備、管線四大塊。工藝部分，各環保企業都有其專有工藝路線，相對穩定，甚至10年間都只有細微變化，如，目前處理垃圾滲濾液的主流工藝-厭氧+MBR+NF/RO工藝、近幾年餐廚、廚余的熱點工藝都是基于機械預處理去進行；土建部分主要為建、構筑物，規模較小，結構簡單，如車間、辦公樓、污水池及設備基礎等；設備部分包括標準設備如水泵、風機、儀器儀表，非標設備如鋼罐，主要滿足基本的定位需求即可；管線部分為環保工程最為重要的部分，相對較復雜，包括工藝管線、給水管線、用電管線等，由于工藝管線的復雜性導致傳統的2DCAD很難完全表達出設計需求，在施工過程中經常出現管線的碰撞問題。

2.3.3 環保工程收益

環保工程的收益主要在技術服務與對下游供應商的管控，簡單說一種是技術要求高，競爭企業較少，進而可以賺取豐厚的利潤；另一種是走量模式，誰的體量大，對下游供貨商壓價的話語權就更大，進而獲得的利潤就更高。而工程建設這一塊由于預算不準確，如因管道碰撞導致設計變更、施工變更，使得工程實際支出往往超過預算的3%～5%，而一個環保工程的整體收益平均在10%左右，因此環保工程的精細化目標管理對于企業的整體收益起到了關鍵性因素。

綜上所述，應用BIM技術通過軟件建立起族庫，各專業分工協作，可以快速實現環保工程的模塊化，標準化設計。

3 環保企業應用BIM技術策略

BIM技術在國外的發展歷程及應用效果對我國BIM應用具有重要的啟示。按照邁克爾·波特的競爭優勢理論，企業競爭優勢來自于：成本領先與差異化。現階段BIM技術對于多數環保企業還屬于陌生階段，但隨著近幾年固廢行業的大熱，常規二維的設計已不能滿足對空間利用的需求，環保企業率先利用BIM技術進行工程設計、管理者將占據更多的市場紅利。當然在明確技術可能價值的同時還需要清晰知曉技術潛在的應用風險，最終結合企業的實際發展需求，建立起適合本單位的BIM應用標準。

本文依據同濟大學經濟與管理學院高管教育(EE)中心BIM經理高級研究班的培訓教材，建議如圖2所示，從制定科學的多階段BIM應用目標、系統規劃BIM應用方案、有效集成企業商業流程及項目實施流程三個方面進行企業BIM建設[5]。

圖2 BIM建設流程

(1)制定科學的多階段BIM應用目標，企業第一階段理清企業技術、設計及發展需求，并以翻模、族庫積累、人才培養為主。利用1～2個項目對人才進行培養，并形成企業標準族庫，快速實現環保工程的模塊化、標準化設計；第二階段為正向設計，利用已有的族庫，由設計師全程利用三維軟件進行繪制，并利用BIM技術進行算量校正計算、碰撞檢測以及產品展示，間接提高工程師的熟練度以及對BIN技術的應用能力；第三階段信息輸入、平臺建設，該階段模型不再是模型，需要更多的信息數據，發揮其對項目的施工、調試、運維智能化指導的作用，實現實時預警，一鍵排查、清理。

(2)系統規劃BIM應用方案，BIM技術作為一種管理方式，其應用并不是簡單地設計變更或施工管理軟件。企業更應該依據目標，系統規劃企業BIM應用方案，如制定BIM應用標準，標準族庫，標準設備、標準工藝方案等，建立以ISO 19650為基準的企業標準，形成BIM技術框架，確定AIR、OIR、EIR、BEP等、培養BIM人才、設立BIM應用管理小組等，最大化地實現BIM技術的價值。

(3)隨著5G的推廣，企業數字化越來越受到上市企業的青睞，而數字化的重要特點就是對于數據、信息的高度知曉，可以更大程度控制企業的經營成本；環保企業利用BIM技術實現對數據的抓取，實現設備生產的標準化、配料的精準化，既可以提高工程質量，提高工程收益率，又可以為企業實現規模化提供堅實的基礎，進而進一步控制采購成本；環保企業在數字化的浪潮中，還可以利用BIM技術開發出新的企業商業流程及項目實施流程，為企業獲得更多的利潤，協助企業數字化轉型。

4 BIM技術在環保行業應用展望

環保行業長期競爭壓力大，利潤低，國家對于環保期望高等特點，優質環保企業有必要利用先進的管理方式，實現產業鏈的升級，快速進入環保3.0時代，依托BIM抓手提高工程管理的精細化，實現成本領先與差異化競爭戰略，為沖刺百億企業而奮斗。

可以想象下我們現在的環保工程類似我們的家用汽車，現在的環保工程的監控系統類似汽車中內置的電腦，不通過專業軟件、專業工程師分析我們無法完全了解我們的汽車，而對于汽車的問題也只能通過故障燈來提醒，最終解決問題還是需要依靠4S店專業工程師處理，因此運行費用高、時間成本高，而未來的環保工程就像我們的電腦，BIM技術類似于電腦中的殺毒軟件，我們可以實時了解我們的電腦的運行狀況，當出現常規問題時，我們可以進行一鍵清理，當出現復雜問題時，專業工程師直接可以遠程診斷并提供解決方案，最終實現環保工程的傻瓜式運行。