以設(shè)計融合為核心的精益建造在EPC項目中的實踐

段昌慶，朱旭城，萬鵬飛，劉天宇，趙 正

（中建三局工程總承包公司，湖北 武漢 430000）

精益建造追求用最低限度的資金、人力、生產(chǎn)場地、生產(chǎn)時間等成本投入，生產(chǎn)出最能貼近客戶要求的產(chǎn)品。本文對于精益建造的研究，是以EPC 項目的設(shè)計技術(shù)管理為核心，著重將價值鏈管理、供應(yīng)鏈整合等相關(guān)內(nèi)容融合形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，在大型輕工電子廠房的具體實踐中探索研究新方向、新思路。

1 項目概況

該大型輕工電子廠房項目位于濱州市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)長江八路以南，渤海二十四路東西兩側(cè)，總占地面積545 畝，總建筑面積57.5 萬m2，總投資26.5 億元，主要建設(shè)內(nèi)容為各類大中型廠房、成果轉(zhuǎn)化研發(fā)中心以及員工宿舍、停車樓、市政道路、管網(wǎng)等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，如圖1。項目難點分析如下。

圖1 項目效果圖

1）交付標(biāo)準(zhǔn)不明確、設(shè)計要求模糊 作為招商引資項目，本項目定位高端，但因入駐企業(yè)仍在招商中，廠房生產(chǎn)工藝未定，廠房工藝性參數(shù)及功能性需求均不明確，設(shè)計任務(wù)要求模糊，造成設(shè)計條件不穩(wěn)定、過度設(shè)計或設(shè)計功能不滿足后期使用需求等問題，可能導(dǎo)致二次拆改的增多，不能滿足精益建造要求。

2）建設(shè)周期短、施工組織難度大 一期項目15 萬m2，設(shè)計建造工期不足6 個月；二期項目10 萬m2，建設(shè)周期7 個月，三期項目33 萬m2，建設(shè)周期8 個月。項目設(shè)計周期及建造周期短，資源投入密集。項目日均鋼筋消耗400t、砼澆筑3 000m3、模板1 萬m2、料具600t，三期項目高峰勞動力2 700人，主體封頂后25 天內(nèi)完成35 萬m2模板、1.5 萬t 料具退場，資源組織難度大。

3）總結(jié)歸納、深度剖析 快速建造與高品質(zhì)建造往往是一個矛盾體，高效建造的同時，實現(xiàn)高品質(zhì)建造，是本項目實施精益建造的難點。能否做到招采超前準(zhǔn)備、施工快速有序，是項目精益建造成敗的關(guān)鍵。

2 以設(shè)計融合為核心的精益建造思路

總包單位將“精益建造”作為各項工作的主題，始終堅持將“高效率”“低成本”“交付產(chǎn)品價值最大化”作為實現(xiàn)精益建造目標(biāo)的重要抓手，圍繞精益目標(biāo)展開工作。

2.1 深度結(jié)合多方訴求

通過多階段信息收集，了解業(yè)主成本敏感點，根據(jù)業(yè)主對不同區(qū)塊的敏感程度，制定相匹配的成本優(yōu)化策略，實現(xiàn)“有限資源”的二次優(yōu)化配置。

將各參建分包單位重點關(guān)注的減少返工維修、工作面平穩(wěn)交接等訴求納入統(tǒng)籌考慮，以較低成本投入、實現(xiàn)準(zhǔn)時高質(zhì)量交付。

2.2 全過程推演、抓取各階段主要矛盾

在施工準(zhǔn)備階段，總包部通過全過程、全方位的建造模型推演，分析發(fā)現(xiàn)“需求、報建、招采、建造、運維”各階段的主要矛盾以及相互之間的不協(xié)調(diào)，并嘗試通過設(shè)計創(chuàng)新、提前出具解決方案，以設(shè)計藍(lán)圖為媒介、融合解決各建造階段的主要矛盾和難點。

2.3 設(shè)計引領(lǐng)、實現(xiàn)多贏

總包部利用EPC 項目建設(shè)平臺，結(jié)合本項目的特點，研究并制定了本項目精益建造的核心策略，即在項目建設(shè)的全生命周期內(nèi)，以設(shè)計融合為核心，通過設(shè)計與需求、報建、招采、建造、運維的相互融合及一體化管理，有效克服本項目業(yè)主需求、設(shè)計、采購、施工相互制約和脫節(jié)的矛盾，實現(xiàn)可利用資源的重新整合、升級優(yōu)化和再次分配，最終實現(xiàn)精益建造目標(biāo)。

3 精益建造的探索與實踐

下文將從設(shè)計與業(yè)主需求、設(shè)計與報批報建、設(shè)計與招采、設(shè)計與建造、設(shè)計與運維五個方面，結(jié)合項目實際案例，具體闡述精益建造在本項目中的思路探索與實踐計劃。

3.1 業(yè)主需求再定義

通過調(diào)查研究近年產(chǎn)業(yè)園業(yè)態(tài)的最新市場需求和已入駐企業(yè)車間生產(chǎn)狀態(tài)，調(diào)整項目在可行性研究、整體策劃階段確定的項目定位描述，補(bǔ)充或完善項目在方案設(shè)計、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計等多個設(shè)計階段的設(shè)計任務(wù)要求及參數(shù)指標(biāo)，使之與業(yè)主或入駐企業(yè)需求相匹配，制定交付標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)消除項目建設(shè)中的不確定性。

在調(diào)研入駐企業(yè)實際生產(chǎn)情況后，將智能封閉式停車樓調(diào)整為普通敞開式停車樓；在充分研究建設(shè)單位總投資成本控制要求后，對外立面造型進(jìn)行優(yōu)化，取消了過于復(fù)雜的造型線條，并對幕墻鋼龍骨布置方案進(jìn)行優(yōu)化，降低用鋼量約20%。

3.2 設(shè)計與報批報建融合

項目部在結(jié)合當(dāng)?shù)刈钚聦徟撸钊胙芯吭O(shè)計參數(shù)對報建程序的影響后，聯(lián)合設(shè)計單位組織圖紙預(yù)審查，優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)、調(diào)整報批策略、降低報建成本。

項目部協(xié)同建設(shè)單位、設(shè)計單位，在調(diào)研了項目廠房車間的生產(chǎn)工藝、員工勞動方式后，對本項目廠房車間的屬性進(jìn)行了再次明確，項目廠房車間的定義分類從《建設(shè)工程消防設(shè)計審查驗收管理暫行規(guī)定》中規(guī)定的特殊建設(shè)工程，調(diào)整為其他建設(shè)工程，節(jié)省報批報建時間周期約15 天。

3.3 設(shè)計與招采融合

根據(jù)供應(yīng)鏈最新變化、合約規(guī)劃特點，反向調(diào)整材料、設(shè)備方案選型，同時統(tǒng)籌招采資源投入計劃，妥善劃分設(shè)計限額。

傳統(tǒng)施工總承包項目是按照線性順序進(jìn)行設(shè)計、招標(biāo)、施工管理，過程中經(jīng)常暴露出招采工作量大，招采周期短，受設(shè)計影響招采質(zhì)量不高且無法兼顧成本指標(biāo)，定標(biāo)后采購周期長等弊端。結(jié)合項目實際，總包部通過以下三方面的設(shè)計與招采融合的措施，消除傳統(tǒng)施工總承包模式下招采工作的弊端。

3.3.1 當(dāng)?shù)亟ㄖa(chǎn)業(yè)鏈特點與設(shè)計的融合

在建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級即將到來的背景下，本項目積極迎合建筑產(chǎn)業(yè)上游供應(yīng)鏈的最新動向，進(jìn)行精益建造探索與實踐。

1）將外墻面板材料由水泥纖維板調(diào)整為鋁鎂錳巖棉保溫復(fù)合板。項目所在地濱州是全國乃至世界重要的鋁業(yè)生產(chǎn)基地，選擇鋁材面板作為外立面裝飾材料，是本項目遵循就地取材原則、迎合當(dāng)?shù)亟ㄖa(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈特點的重要舉措，具有材料運輸距離短、材料供應(yīng)商市場競爭充分、與地方政策相吻合等優(yōu)點。

2）采用ALC 預(yù)制加氣混凝土墻板作為內(nèi)、外墻材料。濱州市緊鄰國家第三個住宅產(chǎn)業(yè)化綜合試點城市濟(jì)南市，具有大規(guī)模采用預(yù)制構(gòu)件的地理優(yōu)勢條件，結(jié)合本項目窗間墻寬度小、層高大的特點，使得預(yù)制加氣混凝土ALC 墻板適用高大層高、無須構(gòu)造柱、安裝速度快的優(yōu)點更加突出。共節(jié)省項目投資約50 萬，節(jié)省工期約10 天。

3.3.2 科學(xué)劃分設(shè)計、招標(biāo)及施工界面

1）將設(shè)計合約界面、招采合約規(guī)劃、施工標(biāo)段劃分綜合考慮后統(tǒng)一部署，使三者之間保持一定的連貫性，極大地提高了設(shè)計管理、招采管理、建造管理的工作效率。結(jié)合輕工電子產(chǎn)業(yè)園項目的設(shè)計、施工特點，用兩種不同思路合理劃分合約界面。按施工工序劃分，如結(jié)合本項目屋面工程施工范圍廣、總量較大、質(zhì)量控制體系成熟的特點，將其按施工工序劃分為發(fā)泡混凝土找坡層、防水卷材、混凝土保護(hù)層三個合約包；按施工范圍劃分，如結(jié)合本項目廠房內(nèi)粗裝修工程工作面交接內(nèi)容瑣碎、施工工序較多的特點，將其按施工樓座范圍劃分為若干個合約包。

2）根據(jù)界面約定，重新梳理和調(diào)整項目設(shè)計合約規(guī)劃，組織各設(shè)計分包編制設(shè)計接口需求清單及提資計劃，建立臺賬跟蹤提資狀態(tài)及設(shè)計成果，使界面交接處的施工做法更明確、高效。項目部根據(jù)界面劃分，重新調(diào)整完善了主體電氣點位設(shè)計與裝修二次深化電氣點位之間、室內(nèi)瓷磚過門石鋪貼方案和室外出入口臺階坡道面層做法之間、暖通排煙系統(tǒng)風(fēng)口百葉與幕墻設(shè)計之間、配電室電纜排布與主體設(shè)計之間的設(shè)計接口提資需求和成果輸出管理。

3.3.3 招采計劃融入項目整體計劃統(tǒng)一編制

將招采計劃納入項目總體計劃統(tǒng)籌考慮，包括工期進(jìn)度計劃和投資分配計劃兩個板塊。編制整體計劃時，統(tǒng)籌考慮招采周期，預(yù)留分包單位施工準(zhǔn)備和技術(shù)對接時間；將投資分配計劃作為統(tǒng)籌商務(wù)收益率和建設(shè)單位投資總成本降低率的紐帶，妥善劃分設(shè)計限額、實現(xiàn)雙方共贏。

3.4 設(shè)計與建造融合

施工階段是踐行精益建造理念的最重要階段。本項目通過多項設(shè)計與建造的融合措施，圍繞減少浪費、降低消耗、提質(zhì)增效的精益目標(biāo)展開建造工作，奠定了項目成功交付的基礎(chǔ)。

3.4.1 節(jié)奏的融合

總包部要求各參建單位均需制定自身的計劃安排，實現(xiàn)總體計劃與分項計劃的融合與穿插。根據(jù)項目特點從施工角度通盤部署，施工部署思路確定后向設(shè)計提資，協(xié)調(diào)設(shè)計單位配合按照施工部署調(diào)整出圖計劃，同時使招采工作前置，減輕前期招采壓力。

3.4.2 措施的融合

通過設(shè)計與建造融合提高可建造性，使施工措施方案更經(jīng)濟(jì)合理。

1）道路永臨結(jié)合 結(jié)合場地內(nèi)路網(wǎng)四通八達(dá)、交通運輸便捷通暢的特點，將料場設(shè)置于道路上，并將道路墊層做法由原設(shè)計的水穩(wěn)層改為混凝土墊層，兼做料場地面。

2）施工荷載預(yù)留 結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，考慮到單層廠房面積大及料臺布置的局限性，采用模板架料拆除后樓內(nèi)打包、叉車轉(zhuǎn)運的方案，結(jié)構(gòu)建模計算時考慮此處的荷載需要。該方案提高了材料轉(zhuǎn)運速度，節(jié)約工期約10 天。

3.4.3 工藝的融合

通過設(shè)計與工藝融合實現(xiàn)施工工藝的再次優(yōu)化，進(jìn)而提高一次成優(yōu)率、消除質(zhì)量缺陷。從減少多余工序、減少濕作業(yè)等方面，踐行精益建造。

1）減少多余工序 原設(shè)計中內(nèi)天井外墻保溫采用巖棉保溫體系，施工工序多、工藝復(fù)雜。在充分考慮廠房的節(jié)能設(shè)計要求后，調(diào)整為玻化微珠保溫砂漿，簡化了施工工序。充分利用屋面發(fā)泡混凝土找坡層的保溫性能，在經(jīng)節(jié)能建模計算驗證通過后，取消了聚苯板保溫層，施工工序大大簡化，較原方案節(jié)省工期約14 天。

2）減少濕作業(yè) 通過設(shè)計優(yōu)化，采用室內(nèi)側(cè)水泥壓力板、室外側(cè)鋁鎂錳保溫裝飾一體板的外墻圍護(hù)方案，在施工全過程中杜絕了濕作業(yè)，可有效縮短工期。

3.4.4 模數(shù)化設(shè)計與施工

本項目將主要構(gòu)件調(diào)整為工廠預(yù)制構(gòu)件，運用模數(shù)化設(shè)計與施工的建筑理念，實現(xiàn)了構(gòu)件到場即可安裝，大大減少了構(gòu)件到場后二次加工產(chǎn)生的材料浪費和工期延誤。

內(nèi)天井窗間墻原設(shè)計寬度不符合ALC 墻板的寬度模數(shù)，通過調(diào)整外窗布局，將窗間墻寬度調(diào)整為600 的倍數(shù)，以減少切割工序、降低材料損耗，加快施工進(jìn)度。

組織外立面效果圖的造型設(shè)計和面板排版深化設(shè)計時，考慮到金屬面板的模數(shù)化要求和面板運輸要求，將立面造型體塊間的距離設(shè)計為1 000mm 的倍數(shù)，單塊面板板長不大于6m，工廠預(yù)制、運輸?shù)綀龊蠹纯芍苯影惭b，取消板材切割工序。

3.4.5 設(shè)計優(yōu)化、算法升級

通過結(jié)構(gòu)計算的算法升級，承臺大部分地連梁均予取消，節(jié)省項目投資約200 萬元，節(jié)省工期約15 天；調(diào)整樁基截面形狀，在相同承載力的前提下，管樁改為方樁后，承臺混凝土和鋼筋用量均大大減少，節(jié)省項目投資約500萬元。如圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)計算優(yōu)化前后

3.5 設(shè)計與運維融合

項目著力打造超便利、高效率、低成本的后期運維服務(wù)，在后期運維全周期內(nèi)提升管理效率、降低成本投入。

在電氣工程方面，本項目采用智慧云電力系統(tǒng)，分層設(shè)置電力計量，實現(xiàn)了場區(qū)電力負(fù)荷可視化、單層負(fù)荷可調(diào)控、單層車間出租方案多樣化的運維管理目標(biāo)。

總包部在調(diào)研和評估產(chǎn)業(yè)園區(qū)交付后的投產(chǎn)和運維狀態(tài)后，將自動噴淋滅火系統(tǒng)調(diào)整為預(yù)作用噴淋系統(tǒng)，消火栓系統(tǒng)調(diào)整為干式消火栓系統(tǒng)，取消了消防管道外側(cè)的保溫層和電伴熱做法，減少了建設(shè)成本投入，運維期間每年也可節(jié)省管道保溫電費約500 萬元。

4 設(shè)計融合實施成果

以設(shè)計融合為核心的精益建造，將業(yè)主需求、報批報建、招采、建造、運維的矛盾和相互間的不協(xié)調(diào)，提前在設(shè)計階段解決，有效完成了進(jìn)度、成本和價值創(chuàng)造的控制性指標(biāo)，是EPC 項目協(xié)調(diào)多方需求、踐行精益建造的重要手段。

本項目通過多項設(shè)計融合手段，實現(xiàn)了減少多余工序和資源浪費、降低質(zhì)量風(fēng)險和建造成本、提升工程品質(zhì)的目的，精益建造成果顯著，項目順利如期交付。O