基于BIM技術的EPC工程項目協同管理研究*

李松波 谷偉 喬夢甜

1. 嘉興職業技術學院 浙江 嘉興 314036；2. 浙江利恩工程設計咨詢有限公司 浙江 嘉興 314000

引言

隨著現代社會信息技術的快速發展，帶動了傳統建筑產業向數字化方向發展，逐步實現了建筑產業的現代化。現代化的建筑產業要求建筑工程的全生命周期實現數字化、智能化、信息化的管理，大幅提升建造水平，打造高性價比的建筑產品。建筑業中的EPC總承包管理模式廣泛應用于中大型工程項目，承擔了工程項目的勘察設計、工程施工、設備及材料采購工作，并對建筑工程的資金使用、進度安排、安全管理和質量控制等全面負責。EPC管理模式涉及的關聯單位眾多，管理復雜，要確保工程的高效率運轉就需要工程信息的快速交流，基于BIM技術搭建的平臺可滿足各參建單位信息的快速共享，實現工程項目的高效管理[1-3]。

1 EPC項目管理模式主要特點

在建筑行業承包模式中，主要包含了DBB模式（設計、投標、建造）、CM模式（邊設計、邊施工）以及EPC總承包模式。DBB模式是一種傳統的承包模式，主要特點是工程建設循序漸進，在完成前一個階段的任務后，后一個階段任務再開始進行，適用于工期較為寬松的工程，這也導致建設方投資成本較大從而承受較大的資金風險，而在建造過程中，施工單位無法參與設計單位的工程設計流程，導致施工過程中工程變更較多，設計內容落地困難，出現索賠的概率更大，出現質量事故后也會出現追責不清問題，使得工程在造價、進度、質量安全等方面面臨較多問題；CM模式又稱為分階段發包方式或快速軌道方式，它是由業主委托CM單位并以承包商的身份，采取有條件的“邊設計、邊施工”，著眼于縮短工程項目周期，提高生產組織效率，優化設計減少工程變更，一般以“成本+利潤”的方式按每個單項工程與承包商分別簽訂合同。EPC模式與以上兩種承包模式有很大的不同，其主要區別如表1所示。

表1 傳統模式與EPC模式對比

通過以上對比可知，EPC模式比傳統模式具有較多的優勢，首先對于建設方來講EPC模式具有招標簡單、合同關系明了、組織協調少的特點。這能讓建設方從大量的對接工作中解脫出來，把主要精力用于項目的總體把控上，減少了中間環節，提升了信息溝通效率，并能站在工程項目共同利益上協調各參建方，提升工程價值。其次，EPC模式可以優化項目施工工期，減少工程變更。EPC模式中各建設階段可交叉進行，在設計階段就可考慮工程所需采購的設備型號、材料供給數量以及施工過程中容易出現的問題，減少了工程變更的風險，優化了施工工期。最后，EPC模式可有效控制建設成本，提升工程價值。建設方與總承包簽訂一次合同，實行總價合同，無須支付索賠和額外的工程費用，總承包則負責各建設階段的工程進度、質量、安全、資金使用等，有利于提升總承包商的主觀能動性，全面把控工程勘察設計、采購、施工的全過程，實現各階段合理銜接和充分配合，提升工程建設質量[4]。

2 BIM技術在EPC項目中的應用

2.1 BIM技術主要應用特點

BIM技術是基于3D可視模型為基礎的新型信息化技術，它能貫穿于工程項目的可行性研究、勘察設計、物資采購、施工管理、維護運營等工程項目過程的全生命周期，運用其信息快速共享、模型聯動修改、專業間碰撞檢測、建筑性能優化等特點實現工程項目的平臺管理，提升工程項目整體效益。與BIM技術相關軟件的主要類型與專業功能，如圖1、表2所示。

圖1 BIM技術常用軟件類型

表2 BIM技術軟件專業功能

2.2 基于BIM技術的EPC項目設計階段協同管理過程

在工程項目的整個建造過程中，設計費用所占比例并不高，但因其是整個項目的開始階段，對于工程項目整體造價的影響是巨大的，有關資料表明設計階段對于整個工程的造價影響高達75%，而施工階段對于工程總造價的影響僅占5%～10%，因此做好設計階段的工作至關重要。

基于BIM技術的EPC項目設計階段協同管理過程是要保持各參建單位的密切聯系，以BIM技術平臺為依托，將施工單位和生產單位的意見反饋到設計階段，形成共建共享的互動模式。設計階段各專業將盡可能地減少“窩工”時間，及時進行穿插工作，將建筑工程、結構工程、消防工程、建筑給排水、電氣工程、暖通通風工程、裝飾工程、幕墻工程等專業進行協同設計，拓寬信息傳遞、轉換和共享的通道，真正實現信息傳遞的準確性和一致性，有效避免各專業間因協作不當而引起的錯誤、沖突和不足[5]。

EPC項目的建設規模一般都很大，外觀設計也較為復雜，包含了海量的工程圖紙，任何一個細節的修改都可能會影響到其他部位或專業的修改，BIM技術平臺的參數化設計可以有效地進行動態調整相關變化，當某一處細節修改后，與該模型關聯的所有參數都會發生相應的變化，從而創建一個新的模型，提高了模型修改的速度和準確性，極大地提升了工作效率[6]。在各專業完成設計以后，BIM平臺可以進行三維空間展示，設計人員可以直觀地觀察各專業的空間位置關系是否合理，并通過動漫模擬碰撞檢測相關碰撞點的位置和數量，及時對其進行修改和優化，提升工程設計質量。設計階段BIM技術應用如圖2所示。

圖2 設計階段BIM技術應用

2.3 基于BIM技術的EPC項目采購階段協同管理過程

EPC項目中的物資和設備采購貫穿于整個項目實施過程，其資金投入比例較大，所購材料和設備的質量對項目的最終效益有巨大的影響，因此做好采購工作尤為重要。傳統的招標采購方式由于信息化程度較低，存在招標過程不透明和物資采購質量、數量控制不足的缺點，而且建設方或施工方在編制工程量清單的過程中存在對設計方圖紙、方案理解不清的情況，所建模型精細度不夠，漏項、錯項的情況大量存在，導致后期的索賠事件時有發生，對于投資方的資金控制極為不利，因此需要在EPC物資采購過程中運用新的技術手段和信息化管理方式，提升物資采購的準確性和透明度。

將BIM技術應用于EPC項目的物資采購過程可極大地提升招標過程中的技術含量，優化招標采購流程，對構建、材料、設備等物料實行規范化和標準化管理，提升物資采購的精確性和針對性，做到物料“物有所值和物盡其用”。基于BIM技術平臺首先可使招標人利用設計單位所提的BIM模型對工程項目的工程量進行準確、高效的統計，并能對所需構件、設備和材料的規格、型號及數量編制較為詳細的工程量清單；其次參建方可在BIM技術平臺中實現工程項目動畫模擬施工，找到施工過程中進度、物資采購等不合理之處，減少后期施工中的不合理交叉，提升工程的精細化管理；最后參建方可在BIM技術平臺的數據庫中隨時查看工程項目進度狀況和物資使用成本，隨時對項目所用的設備數量、構件種類、材料規格和成本進行動態監測，并與進度計劃相比較找到施工過程中的偏差，利用因素分析法、相關比率法等成本分析方法找到偏差原因及時糾偏，提供物資使用效率，節約工程成本，提升項目綜合效益[7]。

2.4 基于BIM技術的EPC項目施工階段協同管理過程

施工階段是保證工程項目質量最關鍵的階段，傳統的施工過程中對于項目負責人和現場施工人員的職業素質要求很高，但時常會出現由于施工人員水平不足，導致對設計圖紙理解不清的狀況下而盲目施工，特別是對關鍵節點和重要分部分項工程的理解難以達到設計意圖所需的深度，使得工程項目在施工過程中難以嚴格按圖施工，造成工程項目資金、進度、物資材料等的浪費，再加之施工階段周期長、工藝復雜、專業交叉多、不確定性因素多，使投資方存在巨大的工程風險，容易蒙受巨大損失，因此施工過程需要加強管理，提升信息化水平。

BIM技術在EPC項目的施工階段有極大的使用價值，通過BIM數據平臺將施工過程中的信息整合到整個建造過程之中，實現工程項目的施工進度、成本控制、質量控制、物資使用、人員配合等方面的全方位協同管理，提升信息傳遞的快捷性和準確性[8]。BIM技術的應用貫穿于整個施工階段，首先在施工準備階段根據現場施工條件，結合安全文明施工要求合理安排施工場地的空間布局，合理分配原材料、半成品、周轉材料的堆放區以及加工區，設置合理的辦公區、施工區和生活區，規劃廠區通行線路，減少二次搬運，滿足施工要求。其次在施工階段可對各專業施工工程進行精細化應用，如在復雜的鋼筋節點處可運用三維的可視化功能讓施工人員直觀地看到鋼筋的排布情況和施工順序，實現節點處的精準下料；在機電專業中涉及給排水、電氣、暖通空調等多專業協作的問題，管道數量多且協調難度大，運用三維機電模型可有效輔助復雜區域的施工過程，對預埋件和管道布局提前設計，優化管道排布方式，建立全尺寸設備三維模型的構件庫，并在正式施工前進行各專業的碰撞測試，并輸出碰撞檢查報告，優化施工流程，極大地提升了施工質量和協同效率。最后利用BIM技術信息傳遞準確性的特點對工程項目模型進行工程量統計，保證了各專業算量的統一性，且能在工程變更后快速修改模型，及時反饋工程量的變化，實現工程量的動態精確控制。

3 結束語

在EPC項目中，基于BIM技術的協同管理過程不是簡單地將各參建方的職責進行混合后再分配，而是以BIM技術平臺為依托，搭建了可實現各參建方協作的信息管理平臺，對原有的工作流程和工作任務進行信息化管理，明確工作任務，共同發展并解決各工作階段的主要問題，為工程項目的整體價值增益。BIM技術的發展日新月異，在工程項目中的應用也將越來越廣泛，深入研究BIM技術和工程項目建設結合的優勢將加快信息化建筑的發展速度和規模，為智能建造提供更廣闊的空間。