國際水利工程BIM執(zhí)行計劃（BEP）的設計

高 正，徐四維，陳泰中，張 臻，俞演名

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

1 問題的提出

在經(jīng)濟全球化的進程中，大批水利水電工程在國際上公開招標投標。同時，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和經(jīng)濟實力的不斷增強，我國參與的國際水利水電工程項目也在持續(xù)增加。然而，由于國際水利工程大多綜合性較強，復雜程度高，不確定因素多，因此提高工程項目管理水平成為建筑施工企業(yè)追求經(jīng)濟效益最大化的重要途徑。但由于海外工程許多方面不同于國內(nèi)工程，因此對許多公司來說海外工程管理的提升仍是一個全新的課題[1]。

國際上，為了在復雜工程項目中提高管理效率，解決規(guī)劃、設計、施工、運營各階段的信息斷層問題，常使用BIM技術進行協(xié)助[2]。在美國多數(shù)州政府都要求新建大型公共項目使用BIM技術；日本BIM應用也上升到政府推進的層面。歐洲也已有多家政府機關致力于BIM 應用標準的制定[3]。在實際設計施工中，BIM可以發(fā)揮其可視化的優(yōu)勢，充分服務虛擬交底、施工指導與過程模擬、三維測量與碰撞檢查、進度管理以及成本控制等多種場景[4]的同時，借助統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境，依托完善的管理流程，切實提高管理水平。

然而在國內(nèi)，由于BIM技術的使用涉及多個行業(yè)、多個單位，目前我國使用的BIM 軟件多數(shù)是由外國引入，與國內(nèi)的工程管理內(nèi)部流程缺少適應性，直接導致BIM在我國水利工程項目中的使用屢屢受挫[5]。目前在國內(nèi)，BIM的應用往往局限于可視化、碰撞檢查、施工動畫等獨立場景，對BIM技術的系統(tǒng)化組織應用仍停留在較低層次。和其他新技術一樣，我國大多數(shù)工程企業(yè)缺少具備國際項目BIM實施經(jīng)驗的團隊，因此容易在實施過程中遇到各類問題。

缺乏系統(tǒng)化、有組織的BIM技術應用體系，在未來大型國際水利工程競爭中可能降低我國工程企業(yè)的競爭力，值得提前布局準備，以適應國際上BIM技術日益推廣的趨勢。

2 國際水利工程BEP制定思路

針對我國工程企業(yè)缺乏系統(tǒng)化、有組織的BIM技術應用體系這一問題，在開展相關BIM工作前制定BIM執(zhí)行計劃（BEP）以作為BIM全生命期應用、管理與協(xié)調(diào)的總框架是一種較好的解決方案。BIM執(zhí)行計劃（BIM Execution Plan，簡稱BEP或PXP，下稱BEP）實質(zhì)上屬于項目實際執(zhí)行參考的綱領性文件。

通過BEP的制定與實施可以減少實施過程中的未知因素，從而降低所有參與方和項目的總體風險。

2.1 BEP功能定位

BEP主要功能是列出整體的BIM目標與達成的方法細節(jié)，以便各方遵循。一個完整的BEP需要定義一個項目中BIM的實施范圍與用途（例如設計、評審和3D協(xié)調(diào)），并設計在整個工程生命周期中明確BIM任務的詳細流程，明確項目業(yè)主與各參與方成員同意的BIM交付項目及方法流程，規(guī)范相應的技術文檔格式便于項目各參與方有據(jù)可循。團隊可以根據(jù)BEP跟蹤和監(jiān)控他們的進度，從而在BIM的實施中獲益。雖然BEP在項目啟動時就應擬定完成，但當有新成員加入或是新增BIM目的時，BEP也應適時修正與更新。

BEP相關條款可以在項目主合同中加入，以便明確規(guī)定業(yè)主、承包商、BIM團隊、其他參與方在實際BIM項目交付中各自擔負的角色與責任。

2.2 BEP制定人

為了制定BEP，應該在項目的早期階段組建一個計劃團隊。這個團隊應該由來自所有項目主要團隊成員的代表組成，包括業(yè)主、設計師、承包商、工程師、主要專業(yè)承包商等。對于最初的目標設定，可以在項目Kickoff Workshop（啟動研討會）上討論。會議應該由每個組織的關鍵決策者來代表。一旦BEP設定完成，具體的實施過程和信息交流就可以由BIM牽頭協(xié)調(diào)人（常為BIM項目經(jīng)理）為各方予以落實。

2.3 創(chuàng)建和執(zhí)行BEP的步驟

國際項目中，項目團隊創(chuàng)建和執(zhí)行BEP的程序一般包含以下4個步驟：

（1）確認用途：確定BIM在項目規(guī)劃、設計、施工和運營過程中高價值用途；

（2）明確流程：通過制作不同顆粒度層級的流程圖，以設計不同階段、不同級別BIM應用執(zhí)行過程；

（3）明確信息交互方式及內(nèi)容：以信息交流的形式定義BIM交付物，明確交付格式、內(nèi)容并提供案例；

（4）確認制度保障：以合同、研討會等形式為BEP的實施提供制度保障與質(zhì)量控制手段。

2.4 關注國際水利工程BIM的特殊性

在制定滿足國際水利工程項目BIM應用要求的BEP文件時，需要充分考慮水利工程BIM的特殊性：

（1）國際水利工程施工主要在河流上進行，受地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件的影響很大，周圍環(huán)境的復雜性需要以現(xiàn)有條件模型（Existing Condition Model）的形式提前反映到BIM模型中。然而，當前水利工程設計單位在BIM應用上不夠深入，以激光掃描、傾斜攝影為代表的先進技術還未能成熟地融入到現(xiàn)有的設計流程，導致上游BIM產(chǎn)品少，使施工BIM模型缺少使用價值。

（2）國際水利工程大都具有獨特性，其重復率低，但是目前主流的BIM軟件主要面對建筑、安裝等工程類型，在水利工程方面缺少BIM參數(shù)化功能適用的標準構件和標準圖集。

（3）水利工程施工的工程量大，技術工種多，施工強度高，環(huán)境干擾嚴重，需要借助BIM技術提前介入進行施工模擬，以便反復比較論證和優(yōu)選各類施工方案，保證施工質(zhì)量。

（4）目前BIM技術在涉及國際工程管理的綜合功能方面尚有所欠缺，協(xié)同管理需要開發(fā)項目管理平臺才能全面執(zhí)行BIM管理模式。這就需要項目管理單位結(jié)合國際水利工程的實際需要在項目全生命周期推動該技術的應用和相應管理模式的變革，以充分發(fā)揮BIM的作用。

2.5 結(jié)合所在國家的BIM標準制定

近年來，隨著BIM應用的逐漸普及，很多先行的行業(yè)協(xié)會、科研機構、設計企業(yè)、業(yè)主和工程公司都建立了一套BIM的實施標準，例如英國的AEC（UK）BIM Standard、美國的NBIMS標準、GSA BIM Guide，澳大利亞的National Digital Modeling Guide等。

在行業(yè)現(xiàn)狀水平下，這些標準可大致分為3類：① 設計/施工類企業(yè)的內(nèi)部標準：僅用于本企業(yè)內(nèi)部；② 業(yè)主方標準：由業(yè)主提出，要求參與項目的投標方必須遵循，如美國聯(lián)邦總務局（GSA）標準；③行業(yè)推薦性標準：由行業(yè)性協(xié)會或機構提出的推薦做法，通常不具有強制性。

目前國際上執(zhí)行最為廣泛的BIM標準是英國編寫的。由于我國的水利工程常在“一帶一路”沿線國家與地區(qū)開展，由于歷史的原因，沿線國家與地區(qū)常具有殖民地背景，其中最常見的是英屬殖民地。因此，相比其他標準，英國BIM標準一般更容易成為相關國家與地區(qū)的基礎參考標準。

在對標所在國標準時，需要密切關注標準中下列內(nèi)容：

（1）BIM用途（BIM Uses）：區(qū)分必要、可選、遠期、不要求的用途，優(yōu)先滿足必要的BIM應用。一般標準中對具體用途的細節(jié)要求均有描述，如無特殊情況均需在BEP中予以考慮。

（2）BIM流程（BIM Process）：確認BIM標準中整體與專業(yè)流程的案例，以便制定項目特定BIM流程。

（3）BIM矩陣（BIM Matrix）：需要確認相應項目階段的最低建模深度要求（Level of Development ，簡稱LOD），以便開發(fā)項目特定的BIM矩陣（添加項目特定元素和刪除無關模型類別、模型元素，但需反映到BEP中并征得業(yè)主批準方可執(zhí)行）。

（4）BIM協(xié)調(diào)接口管理（Interfacing Management）：需要依據(jù)標準內(nèi)的碰撞矩陣制定項目特定碰撞矩陣，明確項目內(nèi)部、外部的各類接口工程內(nèi)容的管理制度，形成制式化碰撞報告，需要關注標準中推薦的碰撞協(xié)調(diào)會議流程與制度。

（5）規(guī)范的信息交換流程及相應文檔模板：需要關注標準中對通用數(shù)據(jù)環(huán)境（CDE）、文件夾目錄結(jié)構，需明確各方信息交流流程，以及成果上傳協(xié)議。

（6）質(zhì)量保障計劃（QA）：明確已有BIM標準中對版本控制、變更追蹤、BIM檢查表、圖模一致性等方面的要求。

（7）BIM提交成果要求：需要明確模型深度、模型內(nèi)容、文件命名、聯(lián)合結(jié)構、模型劃分等方面要求。

（8）其他相關內(nèi)容：BIM軟件要求、字母縮略詞要求、坐標系要求、BIM軟件模板等。

3 國際水利工程BEP的主要內(nèi)容

3.1 項目基本信息

項目基本信息應包含：

（1）項目信息。計劃應包括關鍵的項目信息，如項目編號、項目位置、項目描述、關鍵項目聯(lián)系人，以供將來參考。

（2）項目團隊結(jié)構、角色和職責、典型角色。項目團隊中，與國內(nèi)把控3D建模質(zhì)量為主的傳統(tǒng)思路不同，BIM項目經(jīng)理主要負責建立和管理公共數(shù)據(jù)環(huán)境（CDE）、監(jiān)督項目團隊中不同人員之間的信息管理和交換過程，本質(zhì)是一種信息管理工作。該職位應由項目小組現(xiàn)有人員承擔；如設計團隊負責人或主承包商的設計經(jīng)理，不應設置成一個獨立完成軟件平臺、內(nèi)部產(chǎn)品庫、培訓或項目支持的角色（這些事務基本是屬于IT工作、設計管理工作或者具體負責BIM事務的人做的事情，大型企業(yè)中應有對應人員支持工作）。其他角色還有BIM工程師、BIM建模員，二者區(qū)別主要在于在BIM技術的基礎上具備工程專業(yè)知識。

（3）項目進度計劃詳表、關鍵節(jié)點里程碑、會議進度表、交付物內(nèi)容。其中BIM開發(fā)計劃應按照總計劃提供，以便及時開發(fā)BIM模型。例如，BIM模型應在法定提交生成相關2D文件之前進行圖形化和非圖形化開發(fā)。提交成果前，應充分協(xié)調(diào)模型，解決重大沖突和困難沖突。BIM提交時間表應區(qū)分WIP（中間成果，Work In Process）和可交付成果，并允許業(yè)主有合理的時間進行審核和批準。

3.2 BIM目標、用途、執(zhí)行流程、信息交互

3.2.1 BIM目標（愿景）

BIM目標用于記錄項目團隊在初始階段定義的BIM在項目上的戰(zhàn)略價值和具體用途。通常BIM應用目標包括：提高設計質(zhì)量，進行適當?shù)脑O計協(xié)調(diào)，以確?？臻g設施充足性和消除設計元素之間的碰撞；驗證主要施工元素的可建造性；促進施工規(guī)劃，提高施工效率，避免因設計失誤造成的延誤、中斷和額外費用等。總體來說，借助BIM技術實現(xiàn)本工程的優(yōu)質(zhì)竣工是最終目的。

3.2.2 BIM用途

制定BIM項目執(zhí)行計劃的第一步是根據(jù)項目和團隊目標確定合適的BIM用途。早期需要根據(jù)項目的特點、參與者的目標和能力，以確定BIM在項目上最適當、最具性價比的用途。有許多不同的任務可以受益于BIM的結(jié)合，包括設計創(chuàng)作、4D建模、成本估算、空間管理和記錄建模等。

3.2.3 BIM執(zhí)行流程

確定BIM用途后，需要制定一個項目的BIM實施流程。首先需要編制一個宏觀圖（Level 1），以顯示BIM在項目中主要使用的順序和相互作用?？梢允箞F隊成員清楚地理解他們的工作流程以及如何與其他團隊成員進行信息交互。

宏觀圖（Level 1）編制完成后，由負責每個BIM具體使用的團隊成員選擇或設計更詳細的流程圖（Level 2）。高層次的流程圖將顯示BIM設計、碰撞檢查、成本估算和4D建模等具體工作的排序和相互關聯(lián)。

3.2.4 BIM信息交互

一旦編制了適當?shù)牧鞒虉D，就應該清楚標識項目參與者之間發(fā)生的信息交換。交換的信息內(nèi)容可以在信息交換表中定義。在信息交換要求中，應明確每一次BIM使用所需要的模型要素和細節(jié)層次。同時，業(yè)主對于BIM中對設施數(shù)據(jù)需求也應反映到BEP文本中。

BIM模型結(jié)構：團隊應該討論和記錄項目，如模型結(jié)構、文件命名結(jié)構、坐標系統(tǒng)和建模標準。

3.3 支持BIM實施的管理流程

項目BIM團隊還需要制定支持BIM實施所需的管理流程，包括：①管理與協(xié)作流程：與上述BIM執(zhí)行流程不同，本部分流程并不包含BIM技術細節(jié)，而是關注管理過程。項目需要界定特定的通訊程序，固化協(xié)作活動流程，包括模型管理過程（例如文件結(jié)構和文件權限）、典型會議日程和議程制定等。②模型質(zhì)量控制流程：確保項目團隊在滿足業(yè)主的需求要求下進行模型質(zhì)量的控制。③基礎設施需求：應定義BIM實施所需的硬件、軟件和網(wǎng)絡基礎設施（如服務器與協(xié)同平臺）。

4 國際水利工程BEP的典型特征

4.1 目標先行，關注BIM用途的真實價值

國際項目中應用BIM技術，通常目標先行，以產(chǎn)生實際價值為導向，不會堆砌應用點。制定的BIM用途目標可以基于項目業(yè)績，包括諸如縮短進度持續(xù)時間、實現(xiàn)更高的現(xiàn)場生產(chǎn)力、提高質(zhì)量、降低變更訂單的成本或為設施獲取重要的業(yè)務數(shù)據(jù)等方面。

4.2 具備完善的流程圖系統(tǒng)

BEP繪制中的流程圖除了需要關注流程本體以外，還需要體現(xiàn)信息交互、子流程等方面的內(nèi)容。一般圖形以自上而下用3個泳道層級分別代表參考信息、流程本身、交換信息（即產(chǎn)生的文件）。每個流程階段內(nèi)標明實施方和子流程（以便提供進一步細化的信息）。

4.3 要求制定規(guī)范的信息交互流程與協(xié)作管理方案

國際水利項目由于涉及面廣，常需要多方協(xié)作，因此對信息交互流程的把控方面要求尤為看重，協(xié)作管理的方式也需要在BEP文本中予以體現(xiàn)，用來協(xié)助業(yè)主與承包商推進相關工作。

4.4 需要提供高可操作性的文件模板

國際水利工程的BEP中還需要提供包括BIM軟件模板（圖層、線型）、信息交付表、模型聯(lián)合結(jié)構、文件命名方式在內(nèi)的文件模板。這就要求國內(nèi)的大型工程公司在平時做好標準化的工作積累，以避免在接觸國際項目時臨時犯難。

4.5 特定項目允許特殊安排

BEP并非一成不變，針對業(yè)主提供的通用規(guī)范文件中不滿足項目實際需求的內(nèi)容，可以在BEP中予以說明后提交業(yè)主審核形成實際可執(zhí)行的方案。BEP在流程中扮演技術方案文本的角色。

5 結(jié) 語

BEP是國際水利工程BIM應用執(zhí)行時綱領及標準，其實質(zhì)就是借助BIM技術輔助項目的管理和協(xié)調(diào)，因此其對項目成功至關重要。BEP的設計內(nèi)容和流程參考了國際流程要求，總結(jié)的經(jīng)驗和內(nèi)容具有較高的參考價值，可作為類似大型國際水利工程PEP設計的直接參考。