眼界與路程
——華南理工大學國際校區(qū)EPC 項目的BIM 實施案例與國際慣例的比較研究兼談中國建筑信息化的國際化進程

梁昊飛 劉禹岐 吳潤榕 張翼 LIANG Haofei;LIU Yuqi;WU Runrong;ZHANG Yi

華南理工大學

1 BIM與EPC

1.1 BIM現(xiàn)象

BIM（Building Information Modeling）是當下國內建筑行業(yè)的熱詞，通常被直譯成“建筑信息模型”。其實，BIM所涉及的維度遠遠不止作為一類“模型”的范疇，對它更準確的描述應該是“建筑信息化”——一個與國防信息化、工業(yè)信息化等領域平等的范疇。其中作為“M”的模型（Modeling，更恰當?shù)淖g法應該是動名詞“建模”），描述它在幾何信息上的三維特征，當然這是BIM技術成果與傳統(tǒng)二維圖紙成果最直觀的差別。

當我們把“建筑信息化”的概念伴隨BIM重新帶進來，進而觀察目前國內的行業(yè)現(xiàn)狀，許多困惑就不難理解了。

困惑一：為什么BIM的推行比當初從針管筆到CAD還要難？因為那不是工具的更新?lián)Q代，而是關于行業(yè)信息化的革命性進程。其實各類BIM平臺軟件的應用都不難掌握，不會成為行業(yè)瓶頸；真正的瓶頸是國內建筑行業(yè)的信息化水平相對不高，在項目實操中難以匹配BIM平臺所構建的信息框架，難以達到其基本的信息量要求。這是為什么建筑師早已經習慣了使用SketchUP、犀牛之類的三維建模軟件，卻遲遲無法適應BIM系統(tǒng)，其區(qū)別只在信息功能而已——當你還沒有準備好處理那些信息的時候，信息反而會成為干擾。

困惑二：為什么傳說中的BIM如此先進和高效，在現(xiàn)實中卻總是拖慢設計團隊的工作進程，還拉高了工作成本？如果作為設計工具考慮，那無疑是失敗的，但是如果從將信息化帶入行業(yè)的總體價值考慮，就不難發(fā)現(xiàn)：信息化是設計階段所肩負的新使命，作為增加的工作，它當然需要額外的時間和成本投入。信息化不會只為“設計階段”負責，而是會為建筑過程的全周期負責（這也正是BIM宣揚者們不斷強調的一點），設計階段追加的信息化成本，理應從因信息化而受益的其他階段得到反哺。

當設計階段僅為方案形態(tài)負責，而不必統(tǒng)籌諸如現(xiàn)金流、采購渠道、施工管理、運維等不同維度和不同階段時，建筑師當然不需要處理太多信息。而當BIM工作被“攤派”進設計階段時，設計團隊為了節(jié)約成本，當然會著手簡化這項工作里最影響效率的環(huán)節(jié)——信息環(huán)節(jié)，而一旦信息質量得不到保證，行業(yè)其他環(huán)節(jié)無法通過信息化獲益，也就當然談不上反哺，惡性循環(huán)就是這樣開始的。信息化本應是積極追逐的目標，可惜的是，如今那些手握信息化工具的設計團隊卻只能設法消極止損……

1.2 作為突破口的EPC模式

不過在當下，這個關于BIM的“死循環(huán)”出現(xiàn)了一個突破口，那就是一系列大型重點項目都開始嘗試采用以設計方牽頭的EPC模式。所謂“EPC”，直接指代的是工程設計（Engineering）、采購（Procurement）、建設施工（Construction）的一體化管理和責任模式，比較通俗的叫法是“工程總承包”。這種模式并不新鮮，在國內外也都不算罕見，真正值得我們特別關注的是以設計方牽頭的EPC模式。近年來在國際上（尤其在北美），隨著建筑信息化水平的不斷提高，出現(xiàn)了很多在設計方總控下完成的EPC項目，并且形成了成熟、系統(tǒng)的工作模式和行業(yè)慣例，在這個發(fā)展過程中，BIM技術恰恰是信息化工作的軸心。

設計方成為EPC牽頭方，是行業(yè)信息化發(fā)展的一個必然結果。

首先，從技術層面上，信息化是整條行業(yè)鏈提質增速的前提，而在參與到建筑全生命周期的“各方”里，設計方（即建筑師）從技術到學術上都更適合作為信息的管理者。

第二，也是更根源的一點是從利益模式上，建設的資方與施工方在諸多資源分配的方向性決策上都更難達成共識，反而與設計方更容易建立利益共識。其實無論國內還是國外，早期的工程總承包多數(shù)是以施工方牽頭，因為建設過程中絕大多數(shù)的資金、時間及風險都集中在施工階段，那么由施工方出面運作并負責顯然是順理成章的。

而在建筑信息化的大環(huán)境下，情況發(fā)生了微妙的變化。如前文所述，建設中多數(shù)資金會被投入施工階段，然而一旦項目進入施工階段，要對資源進行權衡、協(xié)調和計劃就會變得更加復雜和困難。相比之下，盡管設計階段并沒有巨額的資金投入，但由于設計過程就是一個計劃的過程，資金投放的計劃更適合在設計階段就開始被前置制定和優(yōu)化；更重要的是，由于主要資金并不投放在設計階段，那么設計方想在EPC中牟利，就必須通過信息化來優(yōu)化全過程，并與投資方及其他各方分享這些成果。

因此，近年來國際上出現(xiàn)設計方統(tǒng)籌建筑項目全過程的趨勢，同時那些有建筑學專業(yè)背景的頂尖高校也開始越來越多承擔起架構和管理信息平臺的角色——那正是信息化發(fā)展的前沿陣地。

由設計方牽頭的EPC模式，剛好觸及了前文所述的BIM發(fā)展的兩個痛點：第一，當設計方要通過信息化優(yōu)化項目全程從而在EPC模式下獲利時，信息工作就不再是設計工作的負累，而成為最核心的一環(huán)；第二，設計方對E-設計、P-采購和C-施工的全過程統(tǒng)籌，讓它有權限在全過程內重新分配利益、平衡信息化成本，并由此出發(fā)在EPC中追求更高的效率。信息化本不應該是“產值黑洞”，而應該成為核心利益的發(fā)起點——一切似乎都在EPC的新模式下回歸了“本應該”的位置。

從2019年初至今，本文的幾位筆者以不同的角色參與并主持了以華南理工大學建筑設計研究院作為EPC牽頭方的華南理工大學國際校區(qū)項目的BIM實施和管理工作。設計方牽頭、信息化推行、國內一流高校作為科技平臺……在前文所言及的國際趨勢和國內形勢下，這些特征都令這次看似平凡的BIM工作有了不同尋常的實踐意義。在中國建筑的信息化和國際化進程中，這應該是生動而扎實的一步。下文中，我們將以華南理工大學國際校區(qū)項目的BIM實施和管理工作為樣例，與國際上比較先進的建筑信息化模式和行業(yè)慣例進行對比觀察，希望能在更細致和更審慎的分析中獲得一些更深層的啟發(fā)。

2 工作框架

2.1 國際慣例——以印第安納大學《BIM實施指南》為例

國際上運作類似EPC項目的工作框架有很多種，適用范圍比較寬的一類如印第安納大學擬定的《BIM實施指南》（后文簡稱“印版指南”）中提供的框架（表1）。

該工作框架將項目分成7個階段：“概念設計/項目任務書”階段（Conceptualization/Program of Requirements）、“設計構思/方案設計”階段（Criteria Design/Schematic Design）、“細部設計/擴初設計”（Detailed Design/Design Development）階段、“實施文件/施工圖設計”階段（Implementation Documents/Construction Documents）、“協(xié)調/采購”階段（Agency Coordination/Final Buyout）、“施工”階段（Construction）和“設施運維管理”階段（Facility Management）。這與國內慣例中的項目階段是基本吻合的，不多贅述。

更具借鑒意義的是框架中完成全部技術工作的5 個職能方——業(yè)主（Owner）、建筑師（Architect）、工程咨詢（Consulting Engineers）、施工管理（Construction Manager）和試運營機構（Commissioning Agent），根據(jù)項目中的職能類型來劃分，但并不意味著每一方的職能要以單一團隊完成——如“工程咨詢”所涉及的專業(yè)領域就非常多，通常由多個不同專業(yè)的團隊或專家分別來完成。其中，業(yè)主方和施工管理方的角色及工作邊界與國內的定義差異不大；而試運營管理機構僅負責建筑中一些特殊功能相關的評估工作，并不影響整個模式的運作。

與國內技術分工方式差異最大之處，在于“建筑師”與“工程咨詢”兩方。印版指南中的“建筑師”，在技術背景和工作分工上接近國內的“方案設計”或“建筑專業(yè)”，國內執(zhí)行這些工作的技術角色也被稱作建筑師。但相比之下，“印版指南”中的“建筑師”角色還承擔了更多協(xié)調、控制和決策的職責，這更接近“Architect”在建筑學中的本意——全部建筑工作的權衡者和決策人，這一角色定位對貫徹設計意圖、提高建筑完成度大有益處。國內近期開始嘗試建立的建筑師負責制模式，就是在這方面向國際慣例靠近的必然步驟。

于是，從技術上看，建筑專業(yè)的技術工作也伴隨著建筑師的特殊角色被從“設計方”中剝離出來。印版指南中的“工程咨詢”，不僅涵蓋了國內行業(yè)中熟悉的結構、水、暖通、電等各專業(yè)的設計工作，其“咨詢”屬性還涵蓋了更多內容：如引入更高精尖的專業(yè)技術團隊和專家，對各類工程技術環(huán)節(jié)進行前期評估、后期審查，針對設計中所遇到的疑難問題提供專項解決方案等。工程咨詢的范疇還遠不止于此，它涉及工程造價、材料科學、施工工藝、綠建節(jié)能、標準化等諸多與工程技術相關或可能相關的領域。這樣的專業(yè)布局，令項目可以得到更多維度、更多層次、更有靈活性同時又極具有針對性的技術服務，如常規(guī)設計可以由常規(guī)技術設計團隊來完成，而評估、審核和技術攻堅則可由專家勝任。許多專項技術解決都可以細化和拆分，從而獲得更專業(yè)化的處置。

在印版指南的BIM工作框架中，BIM核心模型是由建筑師創(chuàng)建并在項目進程中維護和更新的，這符合建筑師作為項目技術決策核心角色的定位。在整個BIM工作展開和推進的過程中，“建筑師”與“工程咨詢”兩個技術職能發(fā)生了最多、最頻繁的配合以及信息交互，各專項工程技術的負責方分別編制專項BIM模型并提交給建筑師整合，在BIM模型環(huán)境下配合協(xié)調形成全面的技術決策。

值得注意的是，在印版指南中，在整個項目中占很大比重的施工管理階段的BIM任務有所降低——施工管理方僅在初步設計和施工圖設計兩個階段有編制模型的任務。施工模型的編制與建筑師、工程咨詢兩方編制技術深化設計模型是平行開展的，工作框架中僅提到建筑師對設計模型與工程咨詢提供的“咨詢模型”（Consultants Models）進行交互協(xié)調，而施工模型則不必介入其中，那意味著在此階段施工管理方的模型工作是獨立的，僅需要就預算、施工組織等技術問題向建筑師反饋信息，并不苛求提交信息模型；甚而，只要施工管理方能提交有效、準確的反饋信息，他們甚至不必編制BIM模型。在進入施工階段之后，施工管理方更完全不必承擔創(chuàng)建和維護模型的任務，只需要在過程中及時向設計方提交施工階段成果和變更信息就可以了。

表1 協(xié)作流程圖表

上述BIM模型工作的分工，直覺上與美國國家BIM標準中強調“全生命周期”的精神略有出入，但只要深入分析就會發(fā)現(xiàn)，印版指南中的工作框架不僅忠實貫徹了美標的宗旨，而且還在美標的基礎上進行了更加務實和深入的拓展。

一方面，“建筑師”和“工程咨詢”兩方作為設計階段的核心力量，在BIM信息平臺下充分交互和配合，是提高設計質量以及將大多數(shù)工程問題前置解決的必然要求。無論從兩方的專業(yè)背景還是設計階段的工作內容來說，都有著相對更高的科技含量和信息含量。所以，對于“建筑師”和“工程咨詢”兩方，BIM模型的創(chuàng)建深度和信息質量都將有非常高的要求，因此這一階段的BIM工作將決定項目全生命周期的信息化水平。

另一方面，為“施工管理”方的BIM工作減負，符合建筑行業(yè)的客觀規(guī)律。即便在發(fā)展水平較高的北美，相比科技密集型的設計領域，勞動密集型施工領域的信息化水平仍存在必然的差距。讓施工方直接以“信息提交”而非“模型提交”的方式來銜接信息流，不僅可以揚長避短，還可以加速行業(yè)的結構化轉型。施工信息是“建筑師”在BIM核心模型中整合和分析的過程，同時也是施工階段的技術問題透明化的過程，施工階段的決策權也正是在這個過程里由施工方向設計方傾斜的——在這個前提下才有可能真正實現(xiàn)“設計牽頭”。

必須強調的是，所謂BIM在“全生命周期”的延續(xù)性是指“信息流”（即BIM中的“I”）的連貫傳遞，而非一個“模型”（M）從頭用到尾。盡管模型的直接交互（如“建筑師”和“工程咨詢”方在設計階段的交互）是最充分的交互方式，但在更大規(guī)模、更多專業(yè)配合的項目中，完全苛求模型交互是不現(xiàn)實的，部分專業(yè)獨立編制BIM模型在所難免，其中最重要的是BIM模型中的信息能得到傳遞和交互。太過強調模型傳遞，這或許是國內BIM工作者最大的誤區(qū)之一。

在這個工作框架下，所有信息不斷流向“建筑師”手中的BIM模型，并在高強度的信息交互環(huán)境下進行研究、分析、計算和評估，并綜合得出更科學和全面的決策?！敖ㄖ煛痹陧椖繘Q策中的主導權并不全是由業(yè)主賦予的，也是由他在建筑信息化進程中的核心角色自然決定的。

2.2 快速路徑法

印第安納大學《BIM實施指南》中的工作流方法，并不是信息化時代涌現(xiàn)出的全新方法，其核心結構脫胎自“快速路徑法”（Fast-Trace Construction Management），該方法于1968年由湯姆森等人在美國提出?？焖俾窂椒ǖ某踔允轻槍て谳^緊的項目，建立“邊設計邊施工”的快捷模式。這樣的模式有幾個必然特征。

第一，施工問題前置。有別于設計階段結束后由設計方與施工方通過交底來銜接施工階段的一般模式，邊設計邊施工的交疊模式不止沒有銜接段，而且在設計完成之前，施工就已經展開了。這必然需要將施工問題前置到設計階段來統(tǒng)籌解決。

第二，設計決策貫穿全程。施工過程發(fā)生在設計階段內，也就成為設計推進的相關條件之一，設計意見不止要對施工問題有更敏銳的響應，更重要的是，設計的決策必然貫穿項目全程。

第三，設計、采購、施工責任一體化。當各階段交疊推進，就很難以項目階段來劃分權責，這必然呼喚各個重要環(huán)節(jié)的責任一體化，進而促成某個由各方共識的責任主體的出現(xiàn)。

第四，信息化。作為前三點的保障，各方之間、各階段之間的信息交互強度也必然是空前的。

有趣的是，快速路徑法的模式，拋開“邊設計邊施工”的任務屬性不談，它所建立的上述四點特征非常匹配當前國際慣例中以設計方為主導的總體控制模式。因此，諸如印版指南的方法導則都以快速路徑法的方法作為基本的工作框架也就不足為怪了。

在當前情境下，采用近似快速路徑法的模式不再是為了“趕工期”。當項目各階段相對從容而不必交疊，這種方法仍然從實質上促進了各方從項目策劃階段開始就展開高強度的信息交互和前置配合，并一直延續(xù)到項目周期結束；讓設計為項目全程負責，也就必然傾向于讓設計方作為責任主體而成為整個項目的牽頭者。原本快速路徑法片面追求的“時間效率”，在這里被兌換成了具有卓越控制力的“綜合效率”。

以上是對當前國際慣例中經典模式的簡要溯源，結合我國的行業(yè)環(huán)境來觀察，甚至可以由此出發(fā)來發(fā)現(xiàn)某些意想不到的機遇和潛力。我國建筑行業(yè)對建設速度的追求恐怕是遠超歐美各國的，這樣的行業(yè)現(xiàn)狀總是遭到諸多詬病，但福兮禍兮，這或許也可能讓我國成為快速路徑法以及基于它衍生出的國際慣例的一片沃土。

1 華南理工大學國際校區(qū)鳥瞰效果圖

2.3 國內EPC信息化模式的探索——以華南理工大學國際校區(qū)EPC項目為例

當視角從國際被拉回到國內，華南理工大學國際校區(qū)（后簡稱“華工國際校區(qū)”）這樣的項目就顯得意義非凡。

華工國際校區(qū)位于廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)廣州國際創(chuàng)新城南岸起步區(qū)，用地面積約110萬m2。一期工程占地面積約33萬m2，總建筑面積約50萬m2，包括公共實驗樓、學生宿舍、五大學院的教學樓、研究院等，共8個地塊（圖1）。此項目是廣州第一個以設計牽頭的EPC項目，同時也是第一個設計、施工、運維全過程BIM應用項目及第一個全信息化施工的智慧工地項目。項目中，華南理工大學建筑設計研究院（后簡稱“華工院”）同時作為設計單位和EPC牽頭方，背后依托華南理工大學的高?？萍计脚_，在項目中以BIM為載體大力推行信息化——這些都從布局結構上實現(xiàn)了與國際慣例的接軌。

與此同時，國內行業(yè)的基本現(xiàn)狀、發(fā)展階段及國情特點等因素，又與國際環(huán)境存在差異之處。

首先，國內外差異最大的是“工程咨詢”這一職能。在北美、日本和歐洲，有許多從規(guī)模到專業(yè)水準都堪稱頂尖的工程咨詢機構，專攻某一專項技術領域的優(yōu)秀團隊和專家更不計其數(shù)，工程咨詢已經成為行業(yè)結構中非常關鍵的組成部分。許多小型方案團隊乃至獨立建筑師都有機會實現(xiàn)設計作品的全過程高度控制，得益于工程咨詢職能的輔佐。

而在國內，工程咨詢職能尚未成為行業(yè)中常規(guī)性的構成成分，有實力、有信譽的本土工程咨詢機構非常罕見，而專項技術的咨詢團隊就更難獲得生存空間。在國內，承擔起類似咨詢職能的主要還是各建筑設計研究院（國企居多）及大型設計公司，其中“設計院”是極具中國特色的一類技術主體，他們有得天獨厚的先天資源優(yōu)勢，可以云集大量優(yōu)秀的技術人才和行業(yè)專家，但因為這些設計院都是“生產單位”，所以其工作方法與常規(guī)的設計團隊并沒有本質上的不同，盡管稱作“研究院”，但從科研實力到從業(yè)方式的各個方面都較國際頂尖的工程咨詢機構存在差距。專項技術的咨詢團隊則多數(shù)集中在高校，以學科建制下的各類研究所為主，這些團隊有著相對過硬的科研能力，但其行業(yè)經驗又往往略顯不足。

在這種國內行業(yè)準備不足的大環(huán)境下，那些在國際上由行業(yè)布局來完成的任務就必須通過項目內部的布局來完成。華工院作為EPC牽頭方，專門針對項目進行了一系列專業(yè)布局方面的舉措，如在內部創(chuàng)立并壯大了專項裝配式設計部門，與因古公司展開了施工管理信息化的咨詢合作，與GT建筑科技和同塵設計工作室聯(lián)手創(chuàng)建了全新的BIM中心等。以企業(yè)布局的轉型來彌補行業(yè)布局的不足，其實是成本極高、代價極大的方式，如果基于國際上的一般行業(yè)常識，這甚至是難以想象的；然而，這恰恰又是華工院既作為國企設計院、又依托高?？蒲斜尘暗倪@類“特殊”設計機構力所能及之事。于是，“建筑師”和“工程咨詢”這兩個職能就有可能在同一個系統(tǒng)內部完成技術配合和信息交互，這種更“近便”的合作模式又同時為原本欠缺總控經驗的“建筑師”職能提供了更充分的技術支持，可謂一舉多得。盡管這樣的模式仍然與國際標準存在全方位的差距，但在向國際接軌的道路上，除引進國際頂尖的咨詢機構作為外援（這樣的方式在許多國家級項目中又存在制度壁壘）以外，或許是最合乎國情、也最可行的權宜之計了吧。

其次，施工管理的信息化是更為艱巨的任務。國際慣例中全力為施工管理的信息工作“減負”，可見在施工管理中實現(xiàn)信息化的難度。而在國內，在設計領域推行BIM尚且舉步維艱，相比之下中國的施工人員以“農民工”為主體而非如多數(shù)國家的產業(yè)工人，要推行施工管理的信息化就更是難上加難。

華工國際校區(qū)項目的施工管理由中國建筑第四工程局有限公司和廣州建筑股份有限公司兩個團隊完成，這兩支團隊都有著比較好的技術實力和信息化基礎，各自都有專業(yè)BIM團隊參與配合施工管理。而EPC對施工管理的統(tǒng)籌要求，誠如印版指南中的尺度——重信息而輕模型。施工管理不必向“建筑師”（即華工院BIM中心及設計團隊）提交信息模型，而是將施工相關的技術信息以傳統(tǒng)的信息模式提交反饋。比起當下一些過分注重提交模型反而忽視了信息質量的形式化，這種審慎的分寸拿捏不僅更加務實和有效，也更符合國際一般慣例。

“美標”對施工提交的過程信息成果的要求是，以三維激光掃描技術（精度達到亞厘米級）掃描施工完成的各部分成果，以點云模型來作為提交施工詳情的信息手段。這種管理模式不僅存在技術上的難度和成本都過高的問題，而且也會把施工和審查過程拖得非常緩慢，適應不了國內緊湊的項目周期。本項目采用了傾斜攝影建模技術——通過無人機的多點位攝影來合成高精度的點云實景模型，這種技術可以掃描更大尺度范圍來生成模型，必要時精度可以與三維激光掃描技術不相上下。由于可以掃描更大范圍的現(xiàn)場實況，在保證了信息真實度的前提下，大幅提高了控制的總體性和精度彈性，更好地匹配了國內的項目節(jié)奏。

此外，經BIM協(xié)調后的技術信息被完整收納在BIM模型之中，但依照國內管理的施工方法，短期內很難在大型項目中全盤以“照模施工”來取代“照圖施工”，而當信息模型被輸出成圖紙，信息量就會以幾何級數(shù)流失。為了應對這個問題，設計方在施工階段投入大量精力和資源來加強現(xiàn)場控制，其中BIM專業(yè)更是直接用信息模型在現(xiàn)場指導施工并解決臨場疑難，并引入各類快捷的信息技術用于對現(xiàn)場信息進行記錄和交互，以此盡可能增加施工控制的信息化比重。貫徹全程控制正是國際慣例中“建筑師”角色的典型體現(xiàn)，其中設計方對現(xiàn)場控制的投入是不斷追加的，而促進這個漸進過程的動力正是全力追求信息傳遞質量的信息化要求——信息化不止是變革的目標，同時也是思維轉變的引導因素。

最后一個關鍵的差異性因素是關于“業(yè)主”職能。設計單位作為EPC牽頭方，實質是從專業(yè)技術和項目決策上履行EPC的管理職能，但EPC并非全權代表業(yè)主的唯一決策方。其實，根據(jù)權責涵蓋面的不同，“快速路徑法”也可再分成“非代理型CM項目管理模式”（CM-NON Ageney）和“代理型CM項目管理模式”（CM-Ageney），其中非代理型模式正是業(yè)主與EPC管理方共同或分工決策并擔責的有限責任模式。

華工國際校區(qū)的EPC權責模式，是由多方參與決策的有限責任模式——即EPC方并不取代業(yè)主決策，而是與各業(yè)主方配合共同形成決策。我國大型國有項目中“業(yè)主”的構成成分，也與國際慣例中的“Owner”存在著差異——在項目的不同階段和不同的決策領域，往往由不同責任主體分別承擔業(yè)主職責。在這種相對復雜的有多方分工性質的業(yè)主構成模式下，對業(yè)主意見的綜合及決策信息在不同階段的傳遞提出了更高的要求。

在該項目中，EPC方、代建局和校方三者分別在不同階段承擔了相當于國際慣例中“業(yè)主”的角色。在設計概念提案及任務書擬定階段，作為使用者的校方自然作為業(yè)主，向設計方提出技術指標和使用要求；進入設計階段，除校方仍作為使用者對設計各階段成果提供功能意見外，代建局也以項目管理者的身份介入到項目當中，負責組織各方協(xié)調設計工作；采購階段的工作由EPC方履行業(yè)主職能來完成；進入施工階段，則由代建局和EPC方共同扮演業(yè)主角色，代建局代把控質量，EPC方則跟進施工進度、成本及安全等技術事宜；當項目竣工交付并進入運維階段，作為使用者的校方又重新回到業(yè)主的位置上。

像這樣極具中國特色的“業(yè)主”形式，盡管在國際上少有先例可供借鑒，但國際慣例的工作方法的成熟之處就在于作為信息化的工作框架，它可以充分應對各種復雜的信息模式。依據(jù)印版指南中所提供的方法框架，盡管在任務書階段和設計階段，EPC方并不代表業(yè)主，但它卻以“建筑師”的身份參與了全程的工作，并且成為對技術細節(jié)和信息完整度掌握最全面的角色；在建筑交付投產之后，盡管EPC方已經退出了項目的生命周期，但運維工作仍然依據(jù)“建筑師”最終交付的記錄模型（美標中稱“Record Model”，與竣工模型類似）中所存儲的建筑及設備信息展開。

因此，盡管構成“業(yè)主”角色的各方中僅有EPC方執(zhí)行BIM工作，但在國際標準的信息化工作框架之下，業(yè)主信息仍得以完整地進入信息流并有效地交互和傳遞。

3 華南理工大學國際校區(qū)項目中的BIM設計應用與信息管理

3.1 信息化系統(tǒng)下的BIM應用

美國國家BIM標準中比較全面地歸納了BIM的25類應用點，涉及與建筑項目可能相關的各個技術和管理層面。從設計控制和EPC管理的雙重需求出發(fā)，本項目BIM應用的目標主要由項目規(guī)模大、技術條件復雜、工期緊張、涉及專業(yè)多這四大難點決定。因此，必須在設計階段與輔助EPC管理上進行BIM應用的創(chuàng)新與定制，力圖將設計牽頭的EPC管理模式下的BIM優(yōu)勢最大化。

3.2 設計階段的BIM應用

設計階段有三類主要的應用方向：1）重點地塊基于BIM的正向設計；2）可視化平臺輔助設計；3）輔助裝配式設計。其實，第一點中關于“正向設計”的概念，是針對當前國內多數(shù)設計團隊尚不能直接應用BIM技術執(zhí)行設計的現(xiàn)狀提出的，因為如果BIM在設計完成時才進入工作流，相當于從設計結尾才開始工作，那么BIM成果對設計過程提出的任何反饋就都可以認為是“逆向”的；“正向設計”是針對上述逆向工作流而言的，但如果從設計本身的視角來看，只要是“設計”，就一定是正向的。

2 方案設計階段對模型進行相關分析

3 復核模型與各專業(yè)圖紙一致性

4 基于BIM 模型輸出施工圖紙

5 施工圖搭配三維軸測圖

6 模型修改與圖紙、明細表聯(lián)動

7 BIM 模型實時渲染

在本項目中，重點地塊的施工圖設計就是由BIM中心直接利用BIM技術完成的，此外BIM團隊與其他設計團隊的配合也與設計過程始終同步，所有的BIM工作都是“正向”的。隨著行業(yè)環(huán)境的發(fā)展和國內信息技術的進步，當BIM真正融入常規(guī)設計的工作流，也就不必再有所謂“正向設計”的提法了。

下面分別簡要介紹設計階段的這三類BIM應用。

（1）重點地塊C在設計階段基于BIM進行“正向設計”

在方案設計階段，基于LOD100的總體規(guī)劃模型進行分析，評估整體建筑布局的風環(huán)境和迎風面風壓。綠建評估也在同期介入，提出塔樓拔風井的方案，優(yōu)化室內的通風效果等。對于建筑單體，配合綠建進行日照、采光分析，對各立面有針對性地提出遮陽格柵的角度和深度要求（圖2）。在這里，BIM團隊除了參與設計，還扮演了“工程咨詢”的角色。

在深化設計階段，BIM團隊直接執(zhí)行了施工圖設計。這種基于BIM模型與各專業(yè)進行協(xié)調設計的充分程度是傳統(tǒng)方式望塵莫及的，如在設計過程中同步校對一個立面墻身在保證建筑效果的前提下是否仍能滿足綠建、結構、幕墻構造、暖通風口、排水的需求，同時又能基于模型反過來驗證各專業(yè)的圖紙與設計意圖是否一致（圖3）。

施工圖階段，直接基于BIM工作模型輸出建筑專業(yè)的圖紙成果，其中立面、剖面、墻身、樓電梯大樣、門窗大樣等圖紙的細度和精度都超出傳統(tǒng)方式的圖紙（圖4）。對于墻身與復雜幕墻，都同時搭配了從層次關系上更為直觀的軸測圖，幫助二次深化團隊和施工團隊更清晰地理解做法（圖5）。特別是在幕墻大樣中，對每一種不同的交接方式都基于模型輸出一個剖面，對于幕墻的二次深化而言，足夠詳盡和大量的剖面圖是設計質量的前提保障。在過程中若進行設計修改，也能實現(xiàn)模型修改與圖紙、明細表聯(lián)動（圖6）。直接設計、直接出圖，不止提高了設計質量和完成度，也最大限度避免了設計信息在成果輸出時的損耗。

（2）可視化輔助優(yōu)化設計

可視化平臺貫穿了土建設計、精裝修和景觀設計、校園整體市政這四種不同尺度的設計領域。在BIM模型掛接實時渲染插件，可在設計深化和修改過程中實時看到最新的渲染效果、模擬特定時間的日照情況、輸出漫游動畫與VR場景（圖7）。

9 精裝設計階段模型渲染效果

10 精裝模型包含管線及終端

必須指出的是，BIM系統(tǒng)下的可視化與一般意義上的效果圖或效果動畫有著本質上的不同。基于BIM技術的可視化成果是以設計工作模型作為基礎生成的，它并不像效果圖那樣通過營造一個預想的“效果”來呈現(xiàn)，而是直接根據(jù)設計參數(shù)和環(huán)境參數(shù)對設計成果進行實景再現(xiàn)，為設計評估提供了可靠的可視化依據(jù)。在土建階段，可利用可視化平臺推敲重點建筑空間的尺度和光影效果（圖8）。

進入精裝修深化設計階段，我們針對重要空間實施精細化建模，將室內設計、硬裝、照明、機電末端、標識系統(tǒng)都系統(tǒng)地整合起來，依據(jù)材料樣板設置裝修材質，依據(jù)產品選型創(chuàng)建照明燈具，室內專業(yè)得以在可視化漫游的界面中進行室內效果的推敲疊合優(yōu)化（圖9）。由于各專業(yè)的信息高度聯(lián)動，如當我們需要調整天花終端布置的效果時，同時能很方便地對天花內部的管線及末端進行協(xié)同調整（圖10）。

室外的景觀、照明，也同步整合到模型中，這樣施工圖深度的漫游模型就能夠還原一個接近真實的效果（圖11）。懸挑空間的室內外交融、陽光透過格柵的光影變化、沿著校園道路看到的建筑效果，以及在地塊內部的夜景光環(huán)境效果、教學樓夜景效果等，都可以進行真實的模擬（圖12）。

校園地形、道路、室外管線、建筑、橋梁、綜合管廊等在Infraworks平臺上以真實的世界坐標定位，拼合形成校園總體信息模型，實現(xiàn)查看、漫游、構件查詢、模型實時更新等功能（圖13）。切換到漫游視角，可以直觀體驗到校園街區(qū)式設計的道路漫游效果、車行道與人行道的尺度、景觀與建筑的融合等。在這一過程中通過隱藏道路表面，就可以進行市政管線檢視與調整每根管或每個管井，除了模型可見的幾何信息外，也包含了道路和系統(tǒng)信息，它同時作為一個在可視化實景效果下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（圖14）。

（3）利用BIM技術輔助裝配式設計

裝配式設計是標準化和參數(shù)化占比極高的技術領域，而BIM技術恰恰在這方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。很多裝配式設計的技術環(huán)節(jié)，如果仍然沿用傳統(tǒng)的設計手段，是不可能在工作效率和設計質量上求得兩全的。

在輔助裝配率計算方面，設計初期，BIM團隊與構件深化團隊一同介入裝配式設計，通過動態(tài)調整預制范圍，最終得到在滿足裝配率要求的前提下，對結構受力、模板制作及施工最有利的結果，并直接輸出裝配率計算書（圖15）。

在鋼筋節(jié)點的碰撞檢查方面，節(jié)點處鋼筋模型的創(chuàng)建完全吻合于結構圖紙，問題的梳理、記錄、更新和調整都在系統(tǒng)的信息化模式下完成。此外，BIM系統(tǒng)還能統(tǒng)計和跟進問題解決的進度和完成度，實現(xiàn)了技術設計和過程管理的一體化和信息化（圖16）。

在預制構件的管線預留、預埋設計深化方面，管線的預埋路徑和終端布置都在模型中確定，深化方案也在模型中動態(tài)反應并復核其準確性（圖17）。

11 施工圖深度模型整合景觀與照明

12 模擬各種場景效果

13 校園總體信息模型

14 可視化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

15 預制率計算

16 鋼筋節(jié)點碰撞檢查

17 管線及終端預留預埋模型

18 基于BIM 模型輸出管綜圖紙

19 無人機進度監(jiān)控

20 利用深度相機進行施工質量控制

21 RFID 預制構件管理系統(tǒng)

22 基于BIM 信息平臺的質量管理

3.3 BIM提升設計質量

利用BIM技術進行碰撞檢查、管線綜合與凈高分析，全面提升了設計質量。同時，隨項目進程實時向各專業(yè)提交碰撞報告，并組織專業(yè)協(xié)調會議追蹤和記錄解決方案，也極大地減少了設計變更和施工返工。

復雜的管線綜合與凈高保障是設計中的一大難點，在BIM環(huán)境下提出的凈高分析優(yōu)化方案，在設備空間極其有限的技術條件下有效地保障了室內設計效果。對于管綜的出圖，為各專業(yè)整合的平面、每個走道不同排布方式的剖面和交叉口都提供軸測圖，這種詳盡、直觀的圖紙成果比傳統(tǒng)的圖紙方式更有效地保證了施工階段的完成度和準確率。在施工過程中，對現(xiàn)場進程的跟進與臨場問題的解決，也都同步動態(tài)地反映在模型成果中（圖18）。

3.4 BIM助力EPC管理

在施工階段，BIM可輔助EPC管理團隊加強對進度和質量的信息化控制。利用無人機技術輔助施工進度監(jiān)控，以“蛇形+環(huán)形”飛行路線進行航拍，實時采集實際進度情況，合成實際進度點云模型及mesh面模型；通過逆向建模軟件進行實際進度模型擬合，與根據(jù)施工計劃創(chuàng)建的進度模擬模型進行對比，為EPC提供施工進度的直觀參考（圖19）。

對于建筑室內部分，利用更輕便的深度相機，替代傳統(tǒng)三維激光掃描，實現(xiàn)高精度、實時、便捷的現(xiàn)場實際信息記錄，并基于結果進行快速三維重建，得到現(xiàn)場實景與三維點云疊合模型，為EPC校核施工與設計的一致性提供依據(jù)（圖20）。

利用RFID無線射頻識別技術，建立預制件管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對預制件生命周期數(shù)據(jù)的精確管理，在預制件中植入RFID芯片，通過二維碼、超高頻及PDA技術可快速采集并查詢預制構件的工廠生產和工地吊裝的生命周期數(shù)據(jù)，包括生產、質檢、發(fā)貨、溯源等信息，并通過EPC平臺中的BIM模型實時展示現(xiàn)場構件狀態(tài)，幫助EPC方及時了解安裝進度（圖21）。

在基于BIM信息平臺的質量管理方面，EPC方在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題可通過手機端記錄并上傳至BIM信息平臺，問題責任明確，相關方可在手機端對問題進行回復，負責人可通過網(wǎng)頁端遠程審核、關閉問題，從而形成閉環(huán)；還可以輸出質量問題統(tǒng)計報告，極大提升了安全質量管理的效率（圖22）。

4 后記

至此，我們簡要敘述了國際慣例中以“建筑師”（即國內慣例中的“設計方”）為主導的建筑信息化管理模式及BIM工作框架，并與筆者親身參與的項目實例進行比較研究。其實，如前述第3章中所展示的，就具體的BIM應用技術而言，我們已完全有可能在實際項目應用中達到國際先進標準。

我們與北美、歐洲部分信息化水平較高的國家所存在的主要差距，是在于行業(yè)環(huán)境的布局結構和項目的管理模式兩方面。就行業(yè)而言，信息化的觀念和方法還遠未普及，BIM技術還被作為某種“建模技術”飽受爭議，全方位、專門化的工程咨詢尚未成為項目的必要環(huán)節(jié)。就項目管理模式而言，如前述第2章所分析的，我們在行業(yè)布局、企業(yè)結構和制度上還都存在諸多技術瓶頸和制度壁壘。可喜的是，近兩年內行業(yè)中開始嘗試的以設計方牽頭的EPC模式，為上述困境提供了極具啟發(fā)性和建設性的思路。在具體的實踐中，很多實踐成果已經從總體上顯現(xiàn)出與國際接軌的態(tài)勢，在某些技術方面甚至已經完全掌握了前沿的信息化方法。

建筑信息化的國際化進程仍是一條漫長的路，我們總是要一邊抬著頭，保持國際化的眼界，一邊埋下頭，面對各種困難，走好腳下的路。

注：截止到本文截稿，華南理工大學國際校區(qū)項目的BIM 設計及管理工作，已先后獲得中國圖學學會舉辦的2019 第八屆“龍圖杯”全國BIM（建筑信息模型）大賽綜合組二等獎；中國勘察設計協(xié)會舉辦的第十屆“創(chuàng)新杯”建筑信息模型（BIM）應用大賽BIM應用新秀獎；廣東省城市建筑學會舉辦的“智建中國”國際BIM大賽設計組一等獎；第五屆“科創(chuàng)杯”最佳BIM 設計應用獎一等獎。