基于BIM技術(shù)的EPC項(xiàng)目協(xié)同過程研究

文／李松波 嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江嘉興 314036

喬夢甜 浙江利恩工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 浙江嘉興 314000

引言：

隨著工程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也即將走進(jìn)信息化時(shí)代，“十四五規(guī)劃”就明確指出我國建筑企業(yè)信息化發(fā)展應(yīng)加快建筑信息模型（BIM）基于信息網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)在工程中的應(yīng)用，推動信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，為企業(yè)EPC 的進(jìn)程提供強(qiáng)大的信息資源庫，并加強(qiáng)對創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型BIM 技術(shù)人才培養(yǎng)。而高等職業(yè)教育學(xué)校就是培養(yǎng)技術(shù)性技能人才的搖籃、是支撐地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家重大戰(zhàn)略的重要組成部分，因此加強(qiáng)學(xué)校與建筑企業(yè)的合作能進(jìn)一步提升學(xué)生綜合技能，培養(yǎng)既精通理論又精于實(shí)踐的高技能人才。為了推進(jìn)BIM 技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用和BIM 技術(shù)人才的培養(yǎng)，與浙江利恩工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司合作共同開發(fā)嘉興富民路商業(yè)項(xiàng)目，重點(diǎn)研究BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目中的協(xié)同作用[1]。

1、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

BIM 建筑信息模型（ Building Information Modeling）是近年來建筑行業(yè)領(lǐng)域的新興技術(shù)，是國內(nèi)外工程項(xiàng)目研究和實(shí)踐發(fā)展的創(chuàng)新焦點(diǎn)，被稱為建筑業(yè)的信息化革命。

1.1 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

BIM 技術(shù)在美國工程中的應(yīng)用已非常廣泛，成為了工程設(shè)計(jì)方和工程施工方取得項(xiàng)目建設(shè)的基本要求，占工程總量的80%以上，這與美國總務(wù)署（GSA）在2003年推出的全3D-4D-BIM 計(jì)劃有關(guān)，該計(jì)劃規(guī)定自2007年起所有大型項(xiàng)目都要應(yīng)用BIM 技術(shù)，可見美國在BIM 技術(shù)的研究與應(yīng)用方面已走在世界前列；BIM 技術(shù)目前在全球推廣力度最大、增長速度最快、標(biāo)準(zhǔn)體系最全面的國家是英國，其應(yīng)用率已從2011年的13%提高至2020年的72%；丹麥、挪威、瑞典等北歐國家普遍于2010年前出臺官方BIM 標(biāo)準(zhǔn)或指南，成為全球最早使用BIM 模型的地區(qū)之一，基本實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、裝配式制造、工程施工、運(yùn)維管理等過程中的信息共享和傳遞。

BIM 技術(shù)在近幾年的研究與應(yīng)用已呈現(xiàn)出更為明顯的增長趨勢，2017年Dodge Data & Analytics 公司發(fā)布的《基礎(chǔ)設(shè)施BIM 應(yīng)用的商業(yè)價(jià)值》報(bào)告顯示，BIM 技術(shù)在項(xiàng)目中應(yīng)用的比例已從2015年的20%快速提升到2017年的52%。同年由美國聯(lián)合市場研究（Allied Market Research）發(fā)布的《全球BIM 市場》報(bào)告中指出，全球BIM 市場收益復(fù)合年增長率（CAGR）在2016年至2022年間將達(dá)到21.6%，并將在2022年達(dá)到117 億美元，由此可見BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域各行業(yè)中的應(yīng)用越來越深。雖然目前從分析數(shù)據(jù)來看市場份額的主要地區(qū)是在北美，但根據(jù)全球大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于城市建設(shè)急速發(fā)展產(chǎn)生更多的建筑工程項(xiàng)目，以及這些國家的大力推廣，在2021年亞太地區(qū)將成為市場的主導(dǎo)地區(qū)。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

在2011年我國住建部首次在信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)中發(fā)布了相應(yīng)的BIM 應(yīng)用政策，明確了建筑工程行業(yè)要全面啟動BIM 技術(shù)，并在“十三五”期間推出的《2016 ～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中也確定要將BIM 技術(shù)重點(diǎn)推廣，到2020年在有綠色評級要求和國有投資面積超過2 萬平方米的大中型建筑中，基于BIM 技術(shù)實(shí)施的項(xiàng)目比例要占到90%，建筑業(yè)已步入信息化時(shí)代。自2016年以來，各省也相繼推出了BIM 應(yīng)用指南與標(biāo)準(zhǔn)，到2020年底，已建立完善的 BIM 技術(shù)政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，使BIM 應(yīng)用得到了政策性的普及推廣。

隨著基于BIM 技術(shù)越來越多的研究與應(yīng)用案例，根據(jù)近十年的BIM 相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，在BIM 領(lǐng)域研究的內(nèi)容主要集中在項(xiàng)目管理、技術(shù)應(yīng)用、信息化集成等方面。BIM 技術(shù)開始應(yīng)用較多的內(nèi)容比如可視化、錯(cuò)漏碰缺、4D 施工模擬，5D 場布應(yīng)用等，將傳統(tǒng)工程建設(shè)項(xiàng)目管理中關(guān)注的集成管理、項(xiàng)目管理、精細(xì)化管理轉(zhuǎn)化到了BIM 技術(shù)的協(xié)同管理，將信息化集成側(cè)重于與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與RFID 等信息技術(shù)結(jié)合BIM 的功能集成與應(yīng)用[2]。

在工程管理方面，BIM 技術(shù)可以對EPC 項(xiàng)目管理模式、項(xiàng)目全壽命過程管理等方面起到提升作用，利用其信息集成化改變EPC 承包方的傳統(tǒng)管理模式，解決EPC 工程項(xiàng)目過程中的信息傳遞、設(shè)計(jì)采購施工一體化障礙等問題，實(shí)現(xiàn)集約化管理，使項(xiàng)目各參與方能有效快速的溝通，更好地共享工程信息。在市政工程方面，EPC 項(xiàng)目實(shí)施過程中可能會遇到勘察設(shè)計(jì)信息實(shí)效、施工環(huán)境改變、地下管線標(biāo)注不清、地形地貌勘察不準(zhǔn)等問題，加之工期一般較長，設(shè)計(jì)方與施工方異地辦公，難以有效快速準(zhǔn)確的傳遞變更信息，造成解決問題周期長、處理問題效率低的情況，而BIM 憑借其精細(xì)化建造與信息化管理，能夠很好的幫助開展EPC 市政工程，可以較好地實(shí)現(xiàn)協(xié)同辦公，提高項(xiàng)目的綜合效益[3-4]。

在此背景下，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的“項(xiàng)目質(zhì)量和安全改進(jìn)行動計(jì)劃”中就有明確規(guī)定，必須整合建筑多方資源，以加快BIM 與工程建設(shè)行業(yè)的結(jié)合應(yīng)用，提高工程建設(shè)質(zhì)量信息化水平，提高智能管控項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。在國家多項(xiàng)建筑信息化政策的推動下，大中型建筑企業(yè)已逐漸意識到在工程項(xiàng)目全生命周期中使用BIM 技術(shù)的重要性并一直致力于為員工開展BIM 技術(shù)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，并建立了自己的BIM技術(shù)精英團(tuán)隊(duì)，以下兩圖分別顯示了企業(yè)開展BIM 應(yīng)用情況和應(yīng)用BIM 技術(shù)的項(xiàng)目情況。

圖1 企業(yè)開展BIM 應(yīng)用情況圖

圖2 應(yīng)用BIM 技術(shù)的項(xiàng)目情況圖

通過企業(yè)對BIM 的應(yīng)用情況和BIM 技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用情況可知，BIM 技術(shù)可以收集整個(gè)項(xiàng)目的信息為一體，來支持項(xiàng)目管理者對項(xiàng)目方案篩選、人員結(jié)構(gòu)、各方協(xié)作和整體把控進(jìn)行管理，使項(xiàng)目管理更加高效率、高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)更加規(guī)范。主要應(yīng)用于可視化建筑模型、模擬化施工、出圖性完整、參數(shù)式設(shè)計(jì)等，可以整理項(xiàng)目全壽命周期所有階段的信息包括前期準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)營維護(hù)和拆解回收等，使得項(xiàng)目之間的信息更能公開、透明，各方人員的合作更加協(xié)調(diào)。基于BIM 本身強(qiáng)大的功能和國內(nèi)外對于BIM 技術(shù)的普遍應(yīng)用，BIM 技術(shù)的發(fā)展前景將更加廣闊[5]。

2、研究開發(fā)的主要內(nèi)容

本項(xiàng)目研究依托嘉興富民路商業(yè)項(xiàng)目（2018 南-013 號地塊），研究的主要內(nèi)容如下：

（1）研究BIM 技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)理論，掌握BIM 技術(shù)的核心內(nèi)容、發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。并在對BIM 軟件的分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，探索BIM 的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢。

（2）以大量參考文獻(xiàn)和案例作為研究基礎(chǔ)，對BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目模式中的協(xié)同作用進(jìn)行探索，從宏觀角度闡述BIM 技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目中與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的對比，總結(jié)如何解決問題。

（3）以嘉興富民路商業(yè)項(xiàng)目案例為研究對象，使用Revit 系列產(chǎn)品軟件創(chuàng)建BIM 實(shí)體模型。首先闡明基于Revit 軟件的協(xié)同管理的協(xié)同工作方法，并進(jìn)行了一系列的工作，在具體案例的實(shí)踐中對EPC 項(xiàng)目的各個(gè)階段應(yīng)用進(jìn)行嘗試和驗(yàn)證。

3、項(xiàng)目研究的主要思路

本項(xiàng)目研究的主要脈絡(luò)是理清BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目中具體實(shí)施過程，通過相關(guān)文獻(xiàn)閱讀和其他案例工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，研究的具體過程如下：

3.1 BIM 技術(shù)在EPC 各階段的協(xié)同工作內(nèi)容和功能

首先是在設(shè)計(jì)階段通過確定的BIM 模型策劃和分析進(jìn)行完整的建模工作，并對模型進(jìn)行碰撞檢測、各專業(yè)模型調(diào)整等優(yōu)化過程，生成IFC 模型后上傳至BIM 服務(wù)器，對于招標(biāo)文件和施工階段出現(xiàn)的設(shè)計(jì)變更只需修改相應(yīng)部分的BIM 模型，然后與原模型進(jìn)行整合處理后即可完整展示工程詳細(xì)信息；其次是在采購與施工階段利用BIM 平臺的集成信息實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、建設(shè)方等各方面的信息共建共享，各方可獨(dú)立將信息錄入BIM 模型，并通過文檔數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲存，實(shí)現(xiàn)信息的全面覆蓋；最后是在試運(yùn)營階段通過BIM 模型進(jìn)行數(shù)字化工程交付，通過對檔數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中信息的歸納與整理，形成數(shù)據(jù)索引更新至BIM 模型之中，完成竣工模型，為后期的運(yùn)行維護(hù)建立數(shù)字化空間模型。

3.2 BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目中的協(xié)同管理

BIM 技術(shù)平臺中包含了建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)等方面的幾何信息，還涵蓋了工程資源、工程造價(jià)、施工工序、設(shè)備性能等非幾何信息，覆蓋了建設(shè)工程全生命周期的各個(gè)階段，是數(shù)字化、可視化技術(shù)與項(xiàng)目管理、建設(shè)、運(yùn)維相結(jié)合的數(shù)字化平臺。在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方可通過在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。它主要有以下應(yīng)用價(jià)值：首先可以進(jìn)行集中和可視化的溝通，提升管理效率；其次可以更早的進(jìn)行方案比較、可持續(xù)分析、高效設(shè)計(jì)，并進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析和展示；再次可準(zhǔn)確測算工程量和施工現(xiàn)場過程優(yōu)化與控制；最后可集成竣工資料，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)營等功能。

由此可見BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目中具有很強(qiáng)的協(xié)同管理作用，根據(jù)BIM 技術(shù)在EPC 項(xiàng)目中各個(gè)階段的執(zhí)行過程，構(gòu)建了實(shí)施流程，如圖3所示。

圖3 基于BIM 的EPC 項(xiàng)目實(shí)施流程

3.3 項(xiàng)目研究關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目采用理論研究與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，通過PDCA 循環(huán)的過程管理，并結(jié)合EPC 項(xiàng)目特點(diǎn)和BIM 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，將事后檢驗(yàn)把關(guān)為主的質(zhì)量管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防為主、改進(jìn)為主質(zhì)量的管理模式，將過去分散籠統(tǒng)的管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿嫦到y(tǒng)的綜合治理模式，將過去以管結(jié)果為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨芤蛩貫閷?dǎo)向的管理模式，從而形成了基于BIM 的EPC 項(xiàng)目信息集成，用于分析實(shí)際工程案例。關(guān)鍵技術(shù)路線如圖4所示。

圖4 項(xiàng)目研究關(guān)鍵技術(shù)圖

結(jié)語：

BIM 技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用前景將會越來越廣泛并將更加專業(yè)化，從項(xiàng)目決策、方案規(guī)劃、投資控制，工程管理、施工控制、運(yùn)營維護(hù)等方面提升項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，對工程項(xiàng)目全生命周期中所有工程參與方提供數(shù)據(jù)往來、信息共享，實(shí)現(xiàn)了工程數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，為智能制造和建筑工業(yè)化的協(xié)同發(fā)展提供了技術(shù)平臺，展現(xiàn)了智慧建造的廣闊前景，為建筑行業(yè)的快速發(fā)展提供了強(qiáng)大的動力。