基于BIM 的EPC 項目質(zhì)量控制

張柱ZHANG Zhu；賀成龍HE Cheng-long；陳婧CHEN Jing；葉舒童YE Shu-tong；秦月QIN Yue；胡施翌HU Shi-yi

（嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，嘉興314001）

0 引言

EPC 項目的運作中涉及到工程的各個參與方，各參與方在EPC 項目建設(shè)過程中會產(chǎn)生大量的工程信息，而信息對EPC 項目價值至關(guān)重要。據(jù)國際研究機構(gòu)統(tǒng)計，工程項目實施過程的2/3 問題與信息交流有關(guān)，由于信息交流不暢導(dǎo)致工程項目費用增加10%~33%，因信息失誤造成的費用占整個項目成本的3%~5%?，F(xiàn)階段，我國建設(shè)領(lǐng)域正在大力推行EPC 模式，由于各參與方使用不同的信息系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成了較為嚴(yán)重的“信息孤島”現(xiàn)象，導(dǎo)致各參與方都需要花費大量時間和費用來整理和利用信息，造成資源浪費、投資增加和進度拖延等問題。因此，在EPC 項目建設(shè)過程中如何系統(tǒng)地提高各參與方之間的信息交流效率以及如何去處理海量、異構(gòu)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)階段EPC 項目建設(shè)中有待解決的問題。

傳統(tǒng)管理模式下，工程項目中存在著標(biāo)準(zhǔn)化程度、專業(yè)化程度、規(guī)模化程度、集成化程度和責(zé)任意識五低的問題，而EPC 模式的優(yōu)勢在于能整合配置現(xiàn)有資源，從設(shè)計、采購、建設(shè)、運營全程采取一體化高效集成管理。其次，EPC 模式下各參與方統(tǒng)一管理，相比于傳統(tǒng)管理模式更緊密，明確施工質(zhì)量控制的責(zé)任承擔(dān)，且在總承包管理下，各部門屬于互利共贏關(guān)系，從根本上提高了管理效率。然而僅僅在EPC 模式下仍存在以下三個問題：參與方之間信息交流效率低、傳統(tǒng)單一的技術(shù)無法滿足工程技術(shù)的要求、缺乏施工質(zhì)量控制方案。

建筑信息模型技術(shù)（Building Information Modeling，BIM）是建筑的物理和功能特性的多維可視化數(shù)字集成，集成該建筑從概念、設(shè)計、建造、運維乃至拆除全壽命周期的信息，實現(xiàn)業(yè)主、設(shè)計部門、建造部門、供應(yīng)商、監(jiān)理、最終用戶以及政府相關(guān)部門等各利益相關(guān)方信息互通、共享。BIM 的靈魂是信息，重點是協(xié)作，將傳統(tǒng)的單向溝通轉(zhuǎn)變?yōu)橐远嗑S信息模型為中心的交互溝通，這有助于解決傳統(tǒng)建筑業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)割裂、信息海量、信息流失、效率低等難題。

1 PDCA 循環(huán)

PDCA 循環(huán)是計劃、實施、檢查、總結(jié)工作循環(huán)，又稱戴明循環(huán)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于企業(yè)全面質(zhì)量管理。PDCA循環(huán)的含義：計劃（PLAN），主要是確定活動目標(biāo)、制定規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)；執(zhí)行（DO），主要是執(zhí)行設(shè)計好的具體方案，實現(xiàn)計劃的內(nèi)容；檢查（CHECK），主要是總結(jié)計劃和執(zhí)行的情況，明確效果、找出問題；總結(jié)（ACT），對檢查的結(jié)果進行處理，將成功的經(jīng)驗加以肯定、并且予以標(biāo)準(zhǔn)化，對于失敗的教訓(xùn)也要進行總結(jié)、引起重視。

將PDCA 循環(huán)應(yīng)用于全面質(zhì)量管理及質(zhì)量管理體系的持續(xù)改進，按照PDCA 循環(huán)，周而復(fù)始運轉(zhuǎn)，且下一個循環(huán)基于上一個循環(huán)的基礎(chǔ)，從而使得項目質(zhì)量得到系統(tǒng)性地提高。在工程項目中，在項目實施前制定相應(yīng)的組織計劃，通過執(zhí)行與實施檢查落實情況，加強對工作全過程問題的反思及總結(jié)，以便促進管理工作質(zhì)量的提升。其次，PDCA 循環(huán)管理具有環(huán)環(huán)相扣的特點。計劃階段、執(zhí)行階段、檢查階段和行動階段彼此之間存在相互影響與相互作用的關(guān)系，在制定本階段的目標(biāo)時需要以上一階段目標(biāo)為依據(jù)，達到工程管理目標(biāo)。在工程項目中，在項目實施前制定相應(yīng)的組織計劃，通過執(zhí)行與實施檢查落實情況，加強對工作全過程問題的反思及總結(jié)，以便促進管理工作質(zhì)量的提升。

2 EPC 項目質(zhì)量控制流程

建筑工程質(zhì)量管理是一項長期性、系統(tǒng)性、綜合性的工程，貫穿于建筑工程整個周期，因此，加強質(zhì)量管理全過程的控制工作尤為關(guān)鍵。針對以上提出三個問題，本文主要將BIM 應(yīng)用于EPC 項目各個階段中加強信息管理，采用BIM 的數(shù)字化管理和BIM 構(gòu)建模型的方式來加強EPC模式下的工程質(zhì)量控制，即能對施工總體質(zhì)量情況有數(shù)據(jù)化清晰的了解，又能夠關(guān)注到某個局部或分項的質(zhì)量情況，還能在各個階段對工程做到預(yù)先檢查，形成動態(tài)管理和過程控制，減低出現(xiàn)質(zhì)量問題的風(fēng)險。其次，分階段地結(jié)合PDCA 循環(huán)的控制方法進行質(zhì)量控制，每個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣（圖1）。

圖1 EPC 項目質(zhì)量控制流程

EPC 項目包含著設(shè)計、采購、建設(shè)、運維的相關(guān)信息，共同為EPC 總承包商總體利益服務(wù)。EPC 項目四個階段的信息是否有效交流，直接影響EPC 項目的管理效率和價值。因此，在圖2 中設(shè)計將功能參數(shù)方面的信息傳遞給采購及建設(shè)，采購將技術(shù)要求等信息傳遞給建設(shè)，建設(shè)根據(jù)以上所有信息評價該項目是否具有實際的可施工性，并進行信息的反饋，其次，設(shè)計和建設(shè)為后期的運維提供項目的相關(guān)參數(shù)，保障運維階段的信息要求，協(xié)助運維的順利進行。

圖2 EPC 項目各子部分的信息流模型

3 EPC 項目的質(zhì)量控制

3.1 設(shè)計質(zhì)量控制

勘察設(shè)計是EPC 總承包管理模式的重要環(huán)節(jié)，依據(jù)工程的合同要求進行實時地設(shè)計交底，根本上解決技術(shù)交底中存在的難題。在設(shè)計階段，EPC 總承包商積極開展工程現(xiàn)場勘查工作，完成實地勘查與初步設(shè)計報告，依照簽訂的合同工期和相關(guān)要求進行施工。施工地點進行場地分析，合理利用土地，制定清晰的交通路線，為設(shè)計階段做好準(zhǔn)備。在完成施工場地分析后，對設(shè)計方案進行方案比選，擇出最優(yōu)方案。其次，利用BIM 技術(shù)可視化與協(xié)同的優(yōu)勢，消除設(shè)計各部門的信息孤島，清除溝通障礙，使得各專業(yè)設(shè)計師可以更為及時、較為全面的評估設(shè)計環(huán)境。其次，在設(shè)計階段，融入PDCA 循環(huán)管理模式，聯(lián)合BIM 技術(shù)做到設(shè)計階段的質(zhì)量控制。

P 層面。在設(shè)計過程中，結(jié)合BIM 可視化、數(shù)字化的特點和EPC 總承包模式的系統(tǒng)性，對工程的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)籌管理。及時在BIM 平臺共享現(xiàn)場勘查分析結(jié)果，考慮設(shè)計中所遇到的施工重點和難點，設(shè)計部門、建設(shè)部門等參與部門充分溝通交流，聽取意見訴求，預(yù)先識別評估各階段可能發(fā)生的工程質(zhì)量隱患，制定全面詳細的設(shè)計方案。

D 層面。運用BIM，共享EPC 項目的材料和設(shè)備的信息，各設(shè)計部門緊密聯(lián)系，對EPC 項目的施工重點部位和難點部位進行精細化設(shè)計和重點排查；利用BIM 三維模型，借助其剖切、測距和碰撞檢查等技術(shù)功能，通過碰撞檢測和可建性模擬，預(yù)先發(fā)現(xiàn)項目質(zhì)量隱患點和風(fēng)險點，并做好記錄，將相關(guān)信息導(dǎo)入質(zhì)量控制信息集成平臺，優(yōu)化和修改設(shè)計方案，保證設(shè)計方案的準(zhǔn)確性和可實施性；在設(shè)計過程中及時儲存和實時更新項目詳細的設(shè)計參數(shù)信息，錄入BIM 信息管理系統(tǒng)。

C 層面。分析可建性模擬的結(jié)果，針對BIM 三維建模檢測出的質(zhì)量隱患點和風(fēng)險點。其次，根據(jù)渲染圖，清楚地觀察外觀上的錯誤，及時進行改正。做出總結(jié)，分析出現(xiàn)設(shè)計問題的原因，及時優(yōu)化反饋給設(shè)計人員，及時做出調(diào)整。

A 層面。總結(jié)設(shè)計的BIM 模型的檢查成果，對證明有成效的方案，進行標(biāo)準(zhǔn)化，對遺留的問題進行進一步的處理與優(yōu)化。

3.2 采購質(zhì)量控制

對于EPC 總承包工程項目而言，采購工作是一個不可或缺的環(huán)節(jié)，高效的采購管理的重要性不言而喻。在傳統(tǒng)的采購管理模式中，在一些環(huán)節(jié)存在一定的問題，例如由于采購時材料價格是一個關(guān)鍵的競爭點，使得供應(yīng)商為在價格上占據(jù)優(yōu)勢，而保留材料或者設(shè)備的有效信息，導(dǎo)致不透明性和信息不對稱，使采購方由于無法了解到需采購材料的真實情況而選擇質(zhì)量不好的材料。

在EPC 總承包模式下，可以采用提高編制采購清單的要求、重點關(guān)注相關(guān)設(shè)備和業(yè)主指定的材料內(nèi)容等，制定合理高效的采購計劃，按照制定的工作程序開展工作，并在這一過程中制定采購工作詳細的執(zhí)行措施，保證采購工作能夠按照計劃合理有序地展開。但由于材料信息十分龐大，因此在采購階段，加強信息化管理是采購質(zhì)量管理的關(guān)鍵，充分利用BIM 技術(shù)對工程質(zhì)量信息的全面、精確的傳遞共享功能。對此，在EPC 項目中，總承包方組建專門的采購團隊，形成采購經(jīng)理統(tǒng)籌負(fù)責(zé)的采購組織體系，并依據(jù)設(shè)計方在設(shè)計過程中及時提供的材料設(shè)備等的參數(shù)信息。充分利用BIM 技術(shù)、大數(shù)據(jù)和RFID 等技術(shù)，對所有建材物料的信息實施實時動態(tài)管理，實時跟蹤采購過程，使采購進度可視化，對工程所需所有材料進行狀態(tài)統(tǒng)計，直觀展示施工進度，減少材料浪費和無效作業(yè)，提高采購工作效率，合理壓縮項目總工期；其次，通過與建設(shè)的信息交流滿足施工方對項目所需的設(shè)備、材料等的質(zhì)量和到達時間，配合施工方保證施工進度。同時，采購方在施工方因不可抗力因素發(fā)生施工變更時，可及時依據(jù)施工信息作出調(diào)整。

3.3 建造質(zhì)量控制

對于EPC 總承包管理模式而言，其能否發(fā)揮出真正的作用，不僅僅取決于施工工作的完成效果，對施工過程系統(tǒng)高效地管理，也十分關(guān)鍵。在施工建設(shè)工程中，采用BIM 技術(shù)將施工現(xiàn)場進行一個平面化的建模。EPC 總承包項目可以采用全息掃描技術(shù)等影像技術(shù)進行相對復(fù)雜、混亂的施工實況信息的采集。接著將這些信息導(dǎo)入BIM 信息化數(shù)據(jù)庫中，將現(xiàn)場實況添入原有的BIM 模型，形成完整的質(zhì)量信息系統(tǒng)。并建立BIM 模型，進行施工模擬。可以利用GPS、5G、REID 等技術(shù)，實現(xiàn)通過現(xiàn)場實況等的智能識別、定位、監(jiān)測和管理，對施工進程進行實時監(jiān)控，最終實現(xiàn)互聯(lián)化。還可以根據(jù)實時監(jiān)督施工進程來改善施工計劃，并且支持手機、云平臺等的查看與操作功能。利用BIM 可視化與三維呈現(xiàn)，進行平面圖紙的優(yōu)化；結(jié)合新型技術(shù)，解決技術(shù)交底的難題；通過碰撞檢查，找出設(shè)計過程中可能存在的問題，并提出解決方法。

P 層面。利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、RFID 等技術(shù)，加強信息化管理，利用BIM 模型進行施工模擬，將采集到的施工實況信息、進度和成本信息導(dǎo)入建模中，建立BIM3D+質(zhì)量+進度+成本的6D 模型，制定質(zhì)量、進度、成本統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理方案；其次，制定完善的質(zhì)量管理方案和提高監(jiān)管能力和意識的人員方案。

D 層面。通過P 層中建立的質(zhì)量控制信息化集成平臺6D 模型，嚴(yán)格按照制定的質(zhì)量、進度和成本計劃展開各項施工。對施工現(xiàn)場進行認(rèn)真檢查，確保施工材料、施工工序和分部分項工程滿足質(zhì)量要求，對施工的重點難點部位進行詳細的驗收檢查，確保施工內(nèi)容按照設(shè)計圖紙和相關(guān)規(guī)范完成，并及時對檢查過程中所發(fā)現(xiàn)的問題進行整改。同時，提升監(jiān)管人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的質(zhì)量問題，不被其他外界因素誘導(dǎo)，忽視工程質(zhì)量監(jiān)督工作。

C 層面。BIM 模型動態(tài)更新實時數(shù)據(jù)，對工程實際質(zhì)量、進度和成本進行實時監(jiān)控，并對質(zhì)量、進度和成本方案進行優(yōu)化；采用調(diào)查訪問和責(zé)任清單等方法，對監(jiān)理的綜合能力進行監(jiān)督，將監(jiān)管過程中的高效管理進行標(biāo)準(zhǔn)化和程序化，對監(jiān)管中從不足進行指出和改正。

A 層面。深入分析質(zhì)量、進度和成本偏差的形成原因，及時制定合理高效的糾正優(yōu)化方案，進行糾偏。

3.4 運維質(zhì)量控制

在后期運維階段中，BIM 信息庫的充分使用可以為業(yè)主方提供BIM 信息庫中的工程質(zhì)量控制數(shù)據(jù)，幫助運維階段的進行。還有利于幫助第三方運維制定所需方案，例如第三方運維在制定應(yīng)急處理預(yù)案時，可以基于BIM 模型的演示功能對緊急事件進行預(yù)演，以對其進行演練幫助制定合理的方案。建設(shè)階段構(gòu)建BIM 模型，運維階段在此基礎(chǔ)添加質(zhì)量管理所需信息，在一定程度上更為精準(zhǔn)的將建設(shè)工程的實際情況反應(yīng)出來，也有利于質(zhì)量文檔控制、行程監(jiān)管等，為工程施工中的保養(yǎng)與維護提供便利，數(shù)據(jù)海量異構(gòu)和數(shù)據(jù)丟失的問題得到有效解決，后期運維使用的數(shù)據(jù)得以保障，提供了后期維護效率。

4 總結(jié)

隨著現(xiàn)階段EPC 項目管理模式的推廣和信息海量異構(gòu)，EPC 管理模式相較于傳統(tǒng)的管理模式有利于整個項目的統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)調(diào)運作，有效解決了設(shè)計與建設(shè)的銜接問題。EPC 項目中質(zhì)量控制是項目成功的關(guān)鍵，通過BIM 技術(shù)的信息集成、協(xié)同、可視化等特點，結(jié)合EPC 項目統(tǒng)籌協(xié)助的優(yōu)點，提高EPC 項目的信息管理，解決數(shù)據(jù)海量異構(gòu)等問題，為項目質(zhì)量控制保障信息的準(zhǔn)確性，有效地提高項目的質(zhì)量控制效率；其次結(jié)合PDCA 循環(huán)，在EPC 項目中，在項目實施前制定相應(yīng)的質(zhì)量控制組織方案并實時更改優(yōu)化，通過執(zhí)行與實施檢查落實情況，加強對工作全過程問題的反思及總結(jié)，促進管理工作質(zhì)量的提升。