基于BIM的EPC項目管理流程優化

摘" 要：BIM技術目前在工程建設領域應用較為廣泛，包括工程項目的決策、設計、施工及竣工等階段。但目前在EPC項目中，BIM應用情況欠佳。該文針對當前EPC項目傳統管理模式中存在的問題，構建基于BIM的管理體系及組織結構，同時基于BIM對EPC項目設計階段設計方案比選管理、設計圖紙交底管理，采購階段材料、設備采購管理，施工階段施工進度管理、施工成本管理和施工質量管理6個關鍵流程進行流程優化。最后結合實際工程案例分析，此管理流程有助于提高EPC項目效益。

關鍵詞：BIM；EPC項目；項目管理；流程優化；技術應用

中圖分類號：TU71" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）15-0128-06

Abstract： At present， BIM technology is widely applied in the field of engineering construction， including the stages of project decision-making， design， construction and completion. But at present， in the EPC project， the application of BIM is not good. Aiming at the problems existing in the traditional management mode of EPC project， this paper constructs the management system and organizational structure based on BIM， and optimizes the six key processes of EPC project design stage： design scheme selection management， design drawing disclosure management， material and equipment procurement management， construction schedule management， construction cost management and construction quality management based on BIM. Finally， based on the analysis of the actual project cases， this management process helps to improve the efficiency of the EPC project.

Keywords： BIM; EPC project; project management; process optimization; technology application

EPC工程總承包是指從事工程總承包的單位按照與建設單位簽訂的合同，對工程項目的勘察、設計、采購和施工等實行全過程或者若干階段承包，并對工程的質量、安全、工期和造價等負責[1]。

在科技不斷發展的時代背景下，21世紀初BIM技術得到了飛速發展，并應用于工程建設領域，包括工程項目的決策、設計、施工以及竣工等階段。但目前在EPC項目中，BIM應用情況并不好。一方面是企業不愿意或者沒能力嘗試新的管理模式，因為這涉及到組織管理框架重建，人員崗位的變動等諸多問題；另一方面是因為企業未看見BIM應用于EPC項目所產生的價值。而這最主要的原因在于行業上缺失有效的BIM環境下的EPC項目管理流程。

本文結合EPC項目傳統管理模式中存在的問題，構建基于BIM的管理體系及組織結構，同時利用BIM技術對EPC項目關鍵管理流程進行優化改進。最后結合實際工程案例，分析此管理流程實施效果。

1" 傳統EPC項目管理模式問題

管理方式落后。傳統EPC總承包項目管理是基于CAD二維圖紙進行的，整個過程依靠經驗豐富的管理人員，存在人為主觀的影響，而且項目管理主要依靠的是事中控制和事后控制，事前控制效果并不明顯。

缺少集成管理體系。EPC總承包項目往往涉及多個參與方，如何兼顧各方利益與風險，這就存在溝通協調管理難的問題。同時EPC總承包項目是設計、采購、施工交叉進行的實施模式，如何有效銜接各項工作，保證項目的有序進行，缺少一個集成管理體系，將各項內容緊密聯系在一起，整體把控。

信息化水平低。在建設工程領域，EPC總承包項目多為大型的、復雜的、綜合性高的項目，涉及到工程圖紙多、工程量大、造價高和參與人員眾多等問題，如何高效管理，避免信息孤島，實現“五大目標”就得借助新技術。

2" BIM管理體系與組織結構

2.1" BIM云平臺構建

EPC項目實施過程中參與成員之間的協調溝通工作量大、信息交換流程多，這要求總包方具備較強的管理能力。通過構建基于BIM的EPC項目管理體系[2]，利用BIM云平臺可以更好地將BIM價值融入EPC項目管理中。

在BIM云平臺中，通過設置管理框架，多專業協同建立BIM模型、利用BIM可視化特點進行BIM交底及施工方案交底等[3]，能夠將設計、深化、采購、施工和竣工驗收等環節銜接起來，從而實現無紙化管理，在信息共享、協同合作、溝通協調、成本控制和數據交付信息化等方面更加方便快捷[4]，同時也可以提高效率，減少工期，節約成本，有較好的經濟效益。

2.2" 基于BIM的EPC項目組織結構

傳統的EPC項目采用的是職能型組織結構，這種結構不利于各職能部門進行溝通交流，也沒有體現EPC模式下設計、采購、施工相互融合的特征。隨著BIM技術與EPC項目管理模式在我國的飛速發展，行業上很多企業也在嘗試在EPC項目引入BIM技術，但基本都失敗了，其主要原因是企業在引進BIM技術時只是在原有業務部門之外單獨設立一個BIM部門，或者是通過與專業的BIM咨詢公司合作來幫助項目開展，這2種方式都是將BIM工作流獨立開，沒有和原有的管理流程進行融合。

而基于BIM的EPC項目組織結構，是將項目的相關參與成員通過BIM云平臺整合到一塊，充分利用互聯網技術進行溝通、協作，以提高組織結構的運行效率。借助強大的BIM云平臺，EPC項目中的各項組織與相關部門之間可以深度交叉，進而打造出更加高效的流程型組織結構，形成基于BIM的EPC項目組織框架（圖1）。在該組織框架中，EPC總包方處于中心位置，設計部、采購部、施工部均可通過對應的管理系統傳遞真實有效信息至BIM云平臺，EPC總包方再將所有信息進行綜合分析，作出有效決策，最后反饋至各部門。

3" 基于BIM的EPC項目關鍵管理流程優化

基于BIM的EPC項目管理涉及項目的各個階段，通過不同階段的BIM模型有效連接起來，而基于BIM的EPC項目管理總體流程如圖2所示。本文主要針對設計階段設計方案比選管理流程、設計圖紙交底管理流程、采購階段材料、設備采購管理流程，施工階段施工進度管理流程、施工成本管理流程、施工質量管理流程這些關鍵流程進行了流程優化。

3.1" 設計階段設計方案比選管理流程優化

3.1.1" 設計方案比選管理的問題

傳統的EPC項目管理模式，需要設計人員具備很強的專業能力，具備能夠較好地理解與設計交叉的其他專項設計的能力，具備協調設計與經濟的能力[5]，同時還能在滿足限額設計的要求下設計。這對設計人員專業要求太高，很難完成一個好的設計方案。

3.1.2" 設計方案比選管理流程設計

基于BIM的EPC項目設計方案比選流程（圖3），是通過多人協同設計，共同完成多個設計方案的BIM模型，然后通過運用BIM模型進行能耗、消防等模擬分析，形成各方案分析報告，進而確定最佳方案設計模型。該流程不僅提高了設計效率，也提高了設計方案的質量。

3.2" 設計階段設計圖紙交底管理流程優化

3.2.1" 設計圖紙交底管理的問題

傳統的EPC項目管理模式仍是依賴CAD進行各專業圖紙設計，采用一種線性的設計模式，不僅效率不高，而且不利于指導施工。在進行設計圖紙交底時，通過組織召開交底會議，由設計人員向施工人員交底，表達設計意途、功能要求，采用的新技術、新工法，以及施工注意事項等，然后形成會議紀要、多方簽字蓋章形成正式文件。這種交底流程，需要施工人員具備較好的識圖能力以及空間想象能力，而且施工過程中因圖紙問題產生的內部設計變更較多，需要反復召開會議修改設計，過程繁瑣。

3.2.2" 設計圖紙交底管理流程設計

基于BIM的EPC項目設計圖紙交底管理流程（圖4），是通過組織召開BIM信息交流會議，由設計人員結合施工進度模擬、漫游動畫、三維效果圖及關鍵部位施工模擬來進行交底。這種方式不僅便于施工人員理解設計意圖，也有利于施工前及時發現問題，大大減少施工階段的設計變更。

3.3" 采購階段材料、設備采購管理流程優化

3.3.1" 材料、設備采購管理的問題

EPC項目采購管理相比于傳統的項目采購管理有所發展，采購管理的工作在一定程度上擴大到了設計階段，但由于依舊是基于二維CAD圖紙進行材料、設備的采購工作，這不僅數量統計工作大，難以確定材料、設備采購計劃，而且常因理解上的偏差，出現重復采購、采購質量不過關等問題。與此同時，在傳統的EPC項目管理模式中，因采購部與設計部、施工部及供應商之間信息傳遞質量差，難以做到實時的采購動態管理，這會影響整個工程的成本，還會影響工程的整體質量與進度。

3.3.2" 材料、設備采購管理流程設計

基于BIM的EPC項目材料、設備采購管理，通過設計部提供的BIM模型，便可快速得到各分部分項工程的材料、設備的需求量，及其符合設計要求的技術參數信息，再結合進度計劃，便可精確編制出材料、設備采購執行計劃。同時，BIM可實現采購部、設計部、施工部以及供應商之間的集成化和信息化管理，通過將采購數量、價格和質量驗收情況等信息錄入BIM平臺，實時監控材料、設備供應進度以及消耗情況，并與施工進度、成本管理實時對比，可有效減少倉儲空間和成本，實現采購的動態控制。基于BIM的EPC項目材料、設備采購管理流程如圖5所示。

3.4" 施工階段施工進度管理流程優化

3.4.1" 施工進度管理的問題

傳統的EPC項目進度管理是以二維的形式來展示施工進度計劃，而進度計劃的編制主要依賴編制者的專業水平和個人經驗，很難發現不合理的地方，施工過程中的風險在進度計劃里缺乏事前控制。其次施工進度難以實時跟蹤監督并進行及時調整，資源配置也無法與進度并行，很難協調進度與質量、成本的關系。

3.4.2" 施工進度管理流程設計

BIM技術的EPC項目施工進度管理將重點移到事前控制以及施工過程實時監控控制。通過對施工過程進行可視化4D施工模擬（包括施工方案模擬、施工工藝流程模擬和施工順序模擬等），幫助管理人員直觀分析施工進度計劃以及施工方案的可行性，同時也可以實現對工程施工進度的精細化控制。基于BIM的EPC項目施工進度管理流程如圖6所示。

3.5" 施工階段施工成本管理流程優化

3.5.1" 施工成本管理的問題

首先，EPC項目多為大型的、復雜的、綜合性高的項目，按照施工進度分期支付工程款，成本隨著施工的進度而變化，在傳統EPC項目管理模式下，依托二維的CAD圖紙進行工程量計算不僅效率低而且影響準確度，很難根據實際進度精確得到工程量及成本信息[6]。其次傳統EPC項目管理模式，難以做到動態的成本管理，不能及時地對成本執行情況進行跟蹤與檢測，也不能及時發現成本偏差，以采取有效措施。

3.5.2" 施工成本管理流程設計

基于BIM的EPC項目施工成本管理流程（圖7），不僅實現了計算的自動化，也大大提高了管理者成本分析與決策的效率，其在BIM4D的基礎上加上成本信息，實現BIM5D管理，通過BIM軟件自動算量進行各階段的成本核算，以及目標成本、實際成本、計劃成本的多算對比，以此來輔助進行成本規劃。同時利用BIM平臺，可以對變更、簽證、索賠和資源等進行統一管理，并實時更新BIM模型中的成本相關信息，及時發現即將超支的情況。若通過多版本成本比對與分析，實際成本與計劃成本存在偏差，可利用BIM模型快速定位產生偏差的部位，立即制定有效的成本管理措施，以實現成本的控制。

3.6" 施工階段施工質量管理流程優化

3.6.1" 施工質量管理的問題

工程質量的控制主要包括事前控制、事中控制和事后控制。目前造成EPC項目施工質量管理不佳的主要原因有：施工人員缺乏工程經驗、技術水平低、質量意識不高；材料質量不佳以及不正當使用；機械設備性能不佳和使用不當；溝通交流不夠，監督不到位[7]。

3.6.2" 施工質量管理流程設計

基于BIM的EPC項目施工質量管理，把管理重心放在了事前控制，設計人員設計時便在BIM模型中添加了質量標準信息，采購人員根據BIM模型導出的材料設備采購表、技術參數表進行采購，有效避免了材料質量不滿足要求、機械設備性能不佳的問題。同時設計人員通過利用BIM可視化的特點進行設計圖紙交底，使施工信息更加清晰明了，有效避免了施工人員對圖紙的理解偏差造成的施工錯誤，影響工程質量。其次就是事中控制，通過現場拍照或錄視頻的方式采集現場情況，轉換成數據化的質量信息，再錄入BIM模型，可以與BIM模型中對應的質量標準作對比，直觀快捷地判斷出是否存在質量問題，且方便后期統計審查。而且，利用BIM技術，可以自動生成驗收表，審核管理者也可通過BIM平臺在異地進行即時審核和簽發工作，大大提高質量驗收工作的效率。基于BIM的EPC項目施工質量管理流程如圖8所示。

4" 案例實施效果

4.1" 工程概況

之江路輸水管廊及道路提升工程（之浦路-復興路）位于杭州市，西起之浦路以西，東至復興路，研究范圍全長約6.3 km，采用輸水管與交通隧道合建形式。其中，地下隧道為城市主干路，設計時速60 km/h，地面道路為城市次干路兼顧景區道路功能，設計時速40 km/h。工程內容包括道路工程、橋梁工程、隧道工程、道路附屬工程、管線及綠化遷移工程等。該項目是一個大型的EPC項目，總承包商為設計與施工單位組建的聯合體。結合該工程的以下相關特點，增加了使用BIM來進行EPC項目管理的可能性。

1）統籌協調阻力大。該工程由3家公司組成的聯合體來進行項目實施，組織協調溝通管理難度大，因此制定合理的工作流程對于提高項目管理質量至關重要。

2）工程量統計、施工管理難度大。該工程涉及道路、橋梁和隧道等多項工程內容，工程地理情況復雜。

3）隧道施工要求高。隧道工程防火系統的安全需要結合隧道土建工程、消防給排水工程、通風工程、供電及照明工程的安全或功能的冗余設計來實現，這就涉及到管線錯綜復雜問題和消防模擬。

4.2" 管理流程實施效果分析

本工程總工辦設置了3名專職BIM技術人員，主負責本項目BIM應用板塊內容。為了實現有效控制進度與成本、提高工程質量、將最終BIM成果移交到運維階段等目標，本工程設置了專門的BIM建設管理平臺，而該平臺的核心模塊就是流程定制，主要從設計管理、現場管理、進度管理、質量管理和安全管理5個方面進行了管理流程定制分析，從根本意義上解決了工程項目的大數據技術處理分析問題，實現了高效的EPC工程項目管理。

該項目在基于BIM的EPC項目管理體系基礎上，結合項目實際特征，制定并落實設計、采購、施工的關鍵管理流程，使項目在不同階段取得了顯著的效益。

在設計階段，通過深化設計，發現不合理處23處，節約了10%的成本；通過BIM信息交底，該項目共計產生13項變更，有效減少了施工階段設計與施工部門會議次數，提高了施工質量與效率。在采購階段，提高了供應商對設計意圖的把握程度，提高了采購效率；利用二維碼將材料設備檢驗的數據與BIM模型預置的數據進行對比，避免了不合格材料或設備進入施工環節。在施工階段通過多算對比、消耗量分析等，誤差可控制在2%以內；通過施工進度模擬以及實時監控控制，可比合同工期提前竣工。

5" 結束語

綜上所述，傳統EPC項目管理模式存在很多不足之處，但在BIM技術的支持下，EPC模式的優勢得以體現。而本文站在EPC項目管理人員的角度來展開探討，對基于BIM技術的EPC項目管理流程進行了優化設計，以促進BIM技術與EPC項目的有效結合，進而提高EPC項目效益，這對于改進建筑行業信息化水平具有一定的參考價值。

參考文獻：

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