基于BIM的EPC項(xiàng)目管理流程優(yōu)化

摘" 要：BIM技術(shù)目前在工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，包括工程項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工及竣工等階段。但目前在EPC項(xiàng)目中，BIM應(yīng)用情況欠佳。該文針對(duì)當(dāng)前EPC項(xiàng)目傳統(tǒng)管理模式中存在的問題，構(gòu)建基于BIM的管理體系及組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)基于BIM對(duì)EPC項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案比選管理、設(shè)計(jì)圖紙交底管理，采購階段材料、設(shè)備采購管理，施工階段施工進(jìn)度管理、施工成本管理和施工質(zhì)量管理6個(gè)關(guān)鍵流程進(jìn)行流程優(yōu)化。最后結(jié)合實(shí)際工程案例分析，此管理流程有助于提高EPC項(xiàng)目效益。

關(guān)鍵詞：BIM；EPC項(xiàng)目；項(xiàng)目管理；流程優(yōu)化；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU71" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：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(shè)單位簽訂的合同，對(duì)工程項(xiàng)目的勘察、設(shè)計(jì)、采購和施工等實(shí)行全過程或者若干階段承包，并對(duì)工程的質(zhì)量、安全、工期和造價(jià)等負(fù)責(zé)[1]。

在科技不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，21世紀(jì)初BIM技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域，包括工程項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工以及竣工等階段。但目前在EPC項(xiàng)目中，BIM應(yīng)用情況并不好。一方面是企業(yè)不愿意或者沒能力嘗試新的管理模式，因?yàn)檫@涉及到組織管理框架重建，人員崗位的變動(dòng)等諸多問題；另一方面是因?yàn)槠髽I(yè)未看見BIM應(yīng)用于EPC項(xiàng)目所產(chǎn)生的價(jià)值。而這最主要的原因在于行業(yè)上缺失有效的BIM環(huán)境下的EPC項(xiàng)目管理流程。

本文結(jié)合EPC項(xiàng)目傳統(tǒng)管理模式中存在的問題，構(gòu)建基于BIM的管理體系及組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用BIM技術(shù)對(duì)EPC項(xiàng)目關(guān)鍵管理流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。最后結(jié)合實(shí)際工程案例，分析此管理流程實(shí)施效果。

1" 傳統(tǒng)EPC項(xiàng)目管理模式問題

管理方式落后。傳統(tǒng)EPC總承包項(xiàng)目管理是基于CAD二維圖紙進(jìn)行的，整個(gè)過程依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員，存在人為主觀的影響，而且項(xiàng)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(xiàng)目往往涉及多個(gè)參與方，如何兼顧各方利益與風(fēng)險(xiǎn)，這就存在溝通協(xié)調(diào)管理難的問題。同時(shí)EPC總承包項(xiàng)目是設(shè)計(jì)、采購、施工交叉進(jìn)行的實(shí)施模式，如何有效銜接各項(xiàng)工作，保證項(xiàng)目的有序進(jìn)行，缺少一個(gè)集成管理體系，將各項(xiàng)內(nèi)容緊密聯(lián)系在一起，整體把控。

信息化水平低。在建設(shè)工程領(lǐng)域，EPC總承包項(xiàng)目多為大型的、復(fù)雜的、綜合性高的項(xiàng)目，涉及到工程圖紙多、工程量大、造價(jià)高和參與人員眾多等問題，如何高效管理，避免信息孤島，實(shí)現(xiàn)“五大目標(biāo)”就得借助新技術(shù)。

2" BIM管理體系與組織結(jié)構(gòu)

2.1" BIM云平臺(tái)構(gòu)建

EPC項(xiàng)目實(shí)施過程中參與成員之間的協(xié)調(diào)溝通工作量大、信息交換流程多，這要求總包方具備較強(qiáng)的管理能力。通過構(gòu)建基于BIM的EPC項(xiàng)目管理體系[2]，利用BIM云平臺(tái)可以更好地將BIM價(jià)值融入EPC項(xiàng)目管理中。

在BIM云平臺(tái)中，通過設(shè)置管理框架，多專業(yè)協(xié)同建立BIM模型、利用BIM可視化特點(diǎn)進(jìn)行BIM交底及施工方案交底等[3]，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)、深化、采購、施工和竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)銜接起來，從而實(shí)現(xiàn)無紙化管理，在信息共享、協(xié)同合作、溝通協(xié)調(diào)、成本控制和數(shù)據(jù)交付信息化等方面更加方便快捷[4]，同時(shí)也可以提高效率，減少工期，節(jié)約成本，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2" 基于BIM的EPC項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的EPC項(xiàng)目采用的是職能型組織結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不利于各職能部門進(jìn)行溝通交流，也沒有體現(xiàn)EPC模式下設(shè)計(jì)、采購、施工相互融合的特征。隨著BIM技術(shù)與EPC項(xiàng)目管理模式在我國的飛速發(fā)展，行業(yè)上很多企業(yè)也在嘗試在EPC項(xiàng)目引入BIM技術(shù)，但基本都失敗了，其主要原因是企業(yè)在引進(jìn)BIM技術(shù)時(shí)只是在原有業(yè)務(wù)部門之外單獨(dú)設(shè)立一個(gè)BIM部門，或者是通過與專業(yè)的BIM咨詢公司合作來幫助項(xiàng)目開展，這2種方式都是將BIM工作流獨(dú)立開，沒有和原有的管理流程進(jìn)行融合。

而基于BIM的EPC項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)，是將項(xiàng)目的相關(guān)參與成員通過BIM云平臺(tái)整合到一塊，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行溝通、協(xié)作，以提高組織結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率。借助強(qiáng)大的BIM云平臺(tái)，EPC項(xiàng)目中的各項(xiàng)組織與相關(guān)部門之間可以深度交叉，進(jìn)而打造出更加高效的流程型組織結(jié)構(gòu)，形成基于BIM的EPC項(xiàng)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(shè)計(jì)部、采購部、施工部均可通過對(duì)應(yīng)的管理系統(tǒng)傳遞真實(shí)有效信息至BIM云平臺(tái)，EPC總包方再將所有信息進(jìn)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(xiàng)目關(guān)鍵管理流程優(yōu)化

基于BIM的EPC項(xiàng)目管理涉及項(xiàng)目的各個(gè)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(xiàng)目管理總體流程如圖2所示。本文主要針對(duì)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案比選管理流程、設(shè)計(jì)圖紙交底管理流程、采購階段材料、設(shè)備采購管理流程，施工階段施工進(jìn)度管理流程、施工成本管理流程、施工質(zhì)量管理流程這些關(guān)鍵流程進(jìn)行了流程優(yōu)化。

3.1" 設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案比選管理流程優(yōu)化

3.1.1" 設(shè)計(jì)方案比選管理的問題

傳統(tǒng)的EPC項(xiàng)目管理模式，需要設(shè)計(jì)人員具備很強(qiáng)的專業(yè)能力，具備能夠較好地理解與設(shè)計(jì)交叉的其他專項(xiàng)設(shè)計(jì)的能力，具備協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)的能力[5]，同時(shí)還能在滿足限額設(shè)計(jì)的要求下設(shè)計(jì)。這對(duì)設(shè)計(jì)人員專業(yè)要求太高，很難完成一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案。

3.1.2" 設(shè)計(jì)方案比選管理流程設(shè)計(jì)

基于BIM的EPC項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案比選流程（圖3），是通過多人協(xié)同設(shè)計(jì)，共同完成多個(gè)設(shè)計(jì)方案的BIM模型，然后通過運(yùn)用BIM模型進(jìn)行能耗、消防等模擬分析，形成各方案分析報(bào)告，進(jìn)而確定最佳方案設(shè)計(jì)模型。該流程不僅提高了設(shè)計(jì)效率，也提高了設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。

3.2" 設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)圖紙交底管理流程優(yōu)化

3.2.1" 設(shè)計(jì)圖紙交底管理的問題

傳統(tǒng)的EPC項(xiàng)目管理模式仍是依賴CAD進(jìn)行各專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，采用一種線性的設(shè)計(jì)模式，不僅效率不高，而且不利于指導(dǎo)施工。在進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙交底時(shí)，通過組織召開交底會(huì)議，由設(shè)計(jì)人員向施工人員交底，表達(dá)設(shè)計(jì)意途、功能要求，采用的新技術(shù)、新工法，以及施工注意事項(xiàng)等，然后形成會(huì)議紀(jì)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(shí)圖能力以及空間想象能力，而且施工過程中因圖紙問題產(chǎn)生的內(nèi)部設(shè)計(jì)變更較多，需要反復(fù)召開會(huì)議修改設(shè)計(jì)，過程繁瑣。

3.2.2" 設(shè)計(jì)圖紙交底管理流程設(shè)計(jì)

基于BIM的EPC項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙交底管理流程（圖4），是通過組織召開BIM信息交流會(huì)議，由設(shè)計(jì)人員結(jié)合施工進(jìn)度模擬、漫游動(dòng)畫、三維效果圖及關(guān)鍵部位施工模擬來進(jìn)行交底。這種方式不僅便于施工人員理解設(shè)計(jì)意圖，也有利于施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，大大減少施工階段的設(shè)計(jì)變更。

3.3" 采購階段材料、設(shè)備采購管理流程優(yōu)化

3.3.1" 材料、設(shè)備采購管理的問題

EPC項(xiàng)目采購管理相比于傳統(tǒng)的項(xiàng)目采購管理有所發(fā)展，采購管理的工作在一定程度上擴(kuò)大到了設(shè)計(jì)階段，但由于依舊是基于二維CAD圖紙進(jìn)行材料、設(shè)備的采購工作，這不僅數(shù)量統(tǒng)計(jì)工作大，難以確定材料、設(shè)備采購計(jì)劃，而且常因理解上的偏差，出現(xiàn)重復(fù)采購、采購質(zhì)量不過關(guān)等問題。與此同時(shí)，在傳統(tǒng)的EPC項(xiàng)目管理模式中，因采購部與設(shè)計(jì)部、施工部及供應(yīng)商之間信息傳遞質(zhì)量差，難以做到實(shí)時(shí)的采購動(dòng)態(tài)管理，這會(huì)影響整個(gè)工程的成本，還會(huì)影響工程的整體質(zhì)量與進(jìn)度。

3.3.2" 材料、設(shè)備采購管理流程設(shè)計(jì)

基于BIM的EPC項(xiàng)目材料、設(shè)備采購管理，通過設(shè)計(jì)部提供的BIM模型，便可快速得到各分部分項(xiàng)工程的材料、設(shè)備的需求量，及其符合設(shè)計(jì)要求的技術(shù)參數(shù)信息，再結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃，便可精確編制出材料、設(shè)備采購執(zhí)行計(jì)劃。同時(shí)，BIM可實(shí)現(xiàn)采購部、設(shè)計(jì)部、施工部以及供應(yīng)商之間的集成化和信息化管理，通過將采購數(shù)量、價(jià)格和質(zhì)量驗(yàn)收情況等信息錄入BIM平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控材料、設(shè)備供應(yīng)進(jìn)度以及消耗情況，并與施工進(jìn)度、成本管理實(shí)時(shí)對(duì)比，可有效減少倉儲(chǔ)空間和成本，實(shí)現(xiàn)采購的動(dòng)態(tài)控制?；贐IM的EPC項(xiàng)目材料、設(shè)備采購管理流程如圖5所示。

3.4" 施工階段施工進(jìn)度管理流程優(yōu)化

3.4.1" 施工進(jìn)度管理的問題

傳統(tǒng)的EPC項(xiàng)目進(jìn)度管理是以二維的形式來展示施工進(jìn)度計(jì)劃，而進(jìn)度計(jì)劃的編制主要依賴編制者的專業(yè)水平和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，很難發(fā)現(xiàn)不合理的地方，施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)在進(jìn)度計(jì)劃里缺乏事前控制。其次施工進(jìn)度難以實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)督并進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，資源配置也無法與進(jìn)度并行，很難協(xié)調(diào)進(jìn)度與質(zhì)量、成本的關(guān)系。

3.4.2" 施工進(jìn)度管理流程設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的EPC項(xiàng)目施工進(jìn)度管理將重點(diǎn)移到事前控制以及施工過程實(shí)時(shí)監(jiān)控控制。通過對(duì)施工過程進(jìn)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(jìn)度計(jì)劃以及施工方案的可行性，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工進(jìn)度的精細(xì)化控制?；贐IM的EPC項(xiàng)目施工進(jìn)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(yōu)化

3.5.1" 施工成本管理的問題

首先，EPC項(xiàng)目多為大型的、復(fù)雜的、綜合性高的項(xiàng)目，按照施工進(jìn)度分期支付工程款，成本隨著施工的進(jìn)度而變化，在傳統(tǒng)EPC項(xiàng)目管理模式下，依托二維的CAD圖紙進(jìn)行工程量計(jì)算不僅效率低而且影響準(zhǔn)確度，很難根據(jù)實(shí)際進(jìn)度精確得到工程量及成本信息[6]。其次傳統(tǒng)EPC項(xiàng)目管理模式，難以做到動(dòng)態(tài)的成本管理，不能及時(shí)地對(duì)成本執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤與檢測，也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)成本偏差，以采取有效措施。

3.5.2" 施工成本管理流程設(shè)計(jì)

基于BIM的EPC項(xiàng)目施工成本管理流程（圖7），不僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算的自動(dòng)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(chǔ)上加上成本信息，實(shí)現(xiàn)BIM5D管理，通過BIM軟件自動(dòng)算量進(jìn)行各階段的成本核算，以及目標(biāo)成本、實(shí)際成本、計(jì)劃成本的多算對(duì)比，以此來輔助進(jìn)行成本規(guī)劃。同時(shí)利用BIM平臺(tái)，可以對(duì)變更、簽證、索賠和資源等進(jìn)行統(tǒng)一管理，并實(shí)時(shí)更新BIM模型中的成本相關(guān)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)即將超支的情況。若通過多版本成本比對(duì)與分析，實(shí)際成本與計(jì)劃成本存在偏差，可利用BIM模型快速定位產(chǎn)生偏差的部位，立即制定有效的成本管理措施，以實(shí)現(xiàn)成本的控制。

3.6" 施工階段施工質(zhì)量管理流程優(yōu)化

3.6.1" 施工質(zhì)量管理的問題

工程質(zhì)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(xiàng)目施工質(zhì)量管理不佳的主要原因有：施工人員缺乏工程經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平低、質(zhì)量意識(shí)不高；材料質(zhì)量不佳以及不正當(dāng)使用；機(jī)械設(shè)備性能不佳和使用不當(dāng)；溝通交流不夠，監(jiān)督不到位[7]。

3.6.2" 施工質(zhì)量管理流程設(shè)計(jì)

基于BIM的EPC項(xiàng)目施工質(zhì)量管理，把管理重心放在了事前控制，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)便在BIM模型中添加了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)信息，采購人員根據(jù)BIM模型導(dǎo)出的材料設(shè)備采購表、技術(shù)參數(shù)表進(jìn)行采購，有效避免了材料質(zhì)量不滿足要求、機(jī)械設(shè)備性能不佳的問題。同時(shí)設(shè)計(jì)人員通過利用BIM可視化的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(duì)圖紙的理解偏差造成的施工錯(cuò)誤，影響工程質(zhì)量。其次就是事中控制，通過現(xiàn)場拍照或錄視頻的方式采集現(xiàn)場情況，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)化的質(zhì)量信息，再錄入BIM模型，可以與BIM模型中對(duì)應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作對(duì)比，直觀快捷地判斷出是否存在質(zhì)量問題，且方便后期統(tǒng)計(jì)審查。而且，利用BIM技術(shù)，可以自動(dòng)生成驗(yàn)收表，審核管理者也可通過BIM平臺(tái)在異地進(jìn)行即時(shí)審核和簽發(fā)工作，大大提高質(zhì)量驗(yàn)收工作的效率。基于BIM的EPC項(xiàng)目施工質(zhì)量管理流程如圖8所示。

4" 案例實(shí)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(fù)興路）位于杭州市，西起之浦路以西，東至復(fù)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(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h，地面道路為城市次干路兼顧景區(qū)道路功能，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h。工程內(nèi)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(xiàng)目是一個(gè)大型的EPC項(xiàng)目，總承包商為設(shè)計(jì)與施工單位組建的聯(lián)合體。結(jié)合該工程的以下相關(guān)特點(diǎn)，增加了使用BIM來進(jìn)行EPC項(xiàng)目管理的可能性。

1）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)阻力大。該工程由3家公司組成的聯(lián)合體來進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，組織協(xié)調(diào)溝通管理難度大，因此制定合理的工作流程對(duì)于提高項(xiàng)目管理質(zhì)量至關(guān)重要。

2）工程量統(tǒng)計(jì)、施工管理難度大。該工程涉及道路、橋梁和隧道等多項(xiàng)工程內(nèi)容，工程地理情況復(fù)雜。

3）隧道施工要求高。隧道工程防火系統(tǒng)的安全需要結(jié)合隧道土建工程、消防給排水工程、通風(fēng)工程、供電及照明工程的安全或功能的冗余設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，這就涉及到管線錯(cuò)綜復(fù)雜問題和消防模擬。

4.2" 管理流程實(shí)施效果分析

本工程總工辦設(shè)置了3名專職BIM技術(shù)人員，主負(fù)責(zé)本項(xiàng)目BIM應(yīng)用板塊內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)有效控制進(jìn)度與成本、提高工程質(zhì)量、將最終BIM成果移交到運(yùn)維階段等目標(biāo)，本工程設(shè)置了專門的BIM建設(shè)管理平臺(tái)，而該平臺(tái)的核心模塊就是流程定制，主要從設(shè)計(jì)管理、現(xiàn)場管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理和安全管理5個(gè)方面進(jìn)行了管理流程定制分析，從根本意義上解決了工程項(xiàng)目的大數(shù)據(jù)技術(shù)處理分析問題，實(shí)現(xiàn)了高效的EPC工程項(xiàng)目管理。

該項(xiàng)目在基于BIM的EPC項(xiàng)目管理體系基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際特征，制定并落實(shí)設(shè)計(jì)、采購、施工的關(guān)鍵管理流程，使項(xiàng)目在不同階段取得了顯著的效益。

在設(shè)計(jì)階段，通過深化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)不合理處23處，節(jié)約了10%的成本；通過BIM信息交底，該項(xiàng)目共計(jì)產(chǎn)生13項(xiàng)變更，有效減少了施工階段設(shè)計(jì)與施工部門會(huì)議次數(shù)，提高了施工質(zhì)量與效率。在采購階段，提高了供應(yīng)商對(duì)設(shè)計(jì)意圖的把握程度，提高了采購效率；利用二維碼將材料設(shè)備檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)與BIM模型預(yù)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，避免了不合格材料或設(shè)備進(jìn)入施工環(huán)節(jié)。在施工階段通過多算對(duì)比、消耗量分析等，誤差可控制在2%以內(nèi)；通過施工進(jìn)度模擬以及實(shí)時(shí)監(jiān)控控制，可比合同工期提前竣工。

5" 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)EPC項(xiàng)目管理模式存在很多不足之處，但在BIM技術(shù)的支持下，EPC模式的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。而本文站在EPC項(xiàng)目管理人員的角度來展開探討，對(duì)基于BIM技術(shù)的EPC項(xiàng)目管理流程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以促進(jìn)BIM技術(shù)與EPC項(xiàng)目的有效結(jié)合，進(jìn)而提高EPC項(xiàng)目效益，這對(duì)于改進(jìn)建筑行業(yè)信息化水平具有一定的參考價(jià)值。

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