刁寶軍 趙國華 楊凱泉 耿言坤 楊方玉

1 引言

2020 年政府工作報告提出，重點支持“兩新一重”建設（即新型基礎設施建設、新型城鎮(zhèn)化建設以及交通、水利等重大工程建設），標志著建筑行業(yè)又將迎來新的發(fā)展機遇。同時，國家對建筑行業(yè)中節(jié)能減排、避免資源浪費也提出了更高的要求，其中，項目成本控制顯得尤為重要。EPC 工程總承包模式以其統(tǒng)籌規(guī)劃、高效實施、節(jié)省投資的特點，越來越多地被運用到大型工程建設項目中，但仍面臨過分依賴傳統(tǒng)成本控制手段、新技術運用不足的問題。無法有效節(jié)約資金和提高資金的利用效率，勢必導致整個工程資源的浪費、工期的延誤，而當下廣泛應用于建筑工程項目的BIM技術，以其信息化、協(xié)同化、可視化等優(yōu)點為建設帶來了新的選擇。

2 EPC 項目成本控制的傳統(tǒng)方式

2.1 設計階段

設計階段的傳統(tǒng)成本控制，關鍵在于設計單位要明確項目需求和使用功能，在滿足使用功能的基礎上最大程度地提高空間利用效率，同時還要注重各個專業(yè)和業(yè)主對接充分，避免設計漏項，并且了解項目的各項指標，避免冗余設計。在此過程中需綜合考慮設計的采購成本和施工成本，同時，借助BIM 手段盡早發(fā)現(xiàn)問題，不斷優(yōu)化設計方案，完成最終的施工圖設計，作為現(xiàn)場施工的依據(jù)。

2.2 采購階段

材料成本是工程項目成本的重要組成部分，傳統(tǒng)的材料成本控制過程是先熟悉各項材料的市場價格，再對比不同供應商的價格、質(zhì)量以及運輸成本確定合適的材料供應商，然后根據(jù)施工圖所提供的信息手動算量，最終形成材料成本。對于能周轉(zhuǎn)使用的材料提前規(guī)劃好施工順序，提高周轉(zhuǎn)材料的利用效率，確定采購數(shù)量，以避免材料浪費。

2.3 施工階段

建筑工程項目的成本支出主要產(chǎn)生于施工階段，但此階段的成本控制更多依賴于項目管理者的經(jīng)驗配置人、機、料等各項資源。但當項目遇到問題無法推進時，只能聯(lián)系業(yè)主、設計、施工等各個項目參與單位共同協(xié)商處理，若問題無法解決，只能由其中一方妥協(xié)來保證項目繼續(xù)推進。

2.4 存在問題

2.4.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計準確性差

工程建設階段的工程量統(tǒng)計管理周期長，涵蓋了工程建設的每個階段。當施工圖完成時配置專業(yè)人員手動算量，而算量依賴二維圖紙，一方面圖紙數(shù)量繁多、內(nèi)容復雜，工作量巨大；另一方面人工處理數(shù)據(jù)，工作效率低，難免出現(xiàn)失誤，導致最終數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差[1]。

2.4.2 各階段數(shù)據(jù)整合協(xié)同性差

EPC工程總承包項目作為一個整體，設計、采購、施工各個環(huán)節(jié)息息相關，但在推進成本控制時，各項數(shù)據(jù)往往是獨立處理，缺乏協(xié)同。由于各方面的原因，工程變更往往無法避免，任何變更都會導致成本的變化，使得成本控制更加復雜，無法及時將數(shù)據(jù)進行整合來分析成本動態(tài)，致使無法對成本偏差進行及時調(diào)整。這也使得在工程項目推進中，各種糾紛頻繁發(fā)生。EPC 項目能在一定程度上緩解各參建單位的溝通問題，但在非總承包模式下遇到此類情況只會使推進更加困難[2]。

2.4.3 缺乏高效的管理模式

大部分工程項目前期都未能制定嚴格的成本控制模式，一方面過度依賴項目管理者的專業(yè)水平，依靠其工作經(jīng)驗來分析處理各項信息和數(shù)據(jù)，這種低效的手段無法被精細化控制。而且實際實施項目的主體多為小型工程承包隊，不同承包隊人員素質(zhì)不同、管理水平不一，當工程項目全面推進，各項數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生需管理者去處理時，往往會導致生產(chǎn)資源調(diào)配不及時，最終造成不同程度的資源浪費[3]。

2.4.4 BIM 運用的缺陷

現(xiàn)在越來越多的設計單位開始采用BIM 來輔助設計，但傳統(tǒng)的BIM 工作流程是各專業(yè)施工圖完成后再開始建模及深化，這時候圖紙往往已提交現(xiàn)場準備施工，留給BIM 團隊的時間十分有限。當BIM 最終提交分析報告交由設計解決時，無形之中又造成了時間成本的增加。上述種種原因使得所謂提高工作效率的工具反而降低了效率。

3 基于BIM 正向設計的技術驗證

3.1 項目介紹

中建五局承接的江蘇省康復醫(yī)院項目為大型EPC 項目，位于南京市溧水區(qū)，總建筑面積為21 萬平方米。中建五局需承擔項目的設計、采購、施工等各階段的工作。項目專業(yè)全面，為了避免后期各環(huán)節(jié)配合協(xié)調(diào)出現(xiàn)問題導致成本及工期增加，管理人員決定采用BIM 正向設計來協(xié)助項目實施。

表1 編號B01-015 區(qū)域方案對比清單

3.2 BIM 正向設計的基本概念

傳統(tǒng)的BIM 實施手段是先進行施工圖設計，再根據(jù)圖紙建立三維模型，即所謂翻模，繼而進行BIM 優(yōu)化的逆向設計。BIM 正向設計采用三維模型到二維圖紙的方式來決定設計方案，依靠其在專業(yè)協(xié)同、信息集成、可視化等方面的優(yōu)點，將項目各階段容易發(fā)生的問題集中在施工圖設計階段集中解決。

3.3 BIM 正向設計的實施

（1）組建BIM 設計團隊。項目的設計團隊由可熟練使用BIM 軟件的各專業(yè)人員組成，通過搭建BIM 服務器和BIM中心文件，在同一個平臺上進行協(xié)同設計。首先由建筑結構專業(yè)完成土建模型的設計與建模，再由設備專業(yè)設計人員根據(jù)不同空間的使用要求進行設計建模，設計過程中根據(jù)實際條件調(diào)整優(yōu)化管線路由和預留結構洞口，當設備專業(yè)無法提出合理解決方案時，則由建筑專業(yè)進行建筑布局上的優(yōu)化。

（2）優(yōu)化流程。一般情況下，精裝單位進場時間過晚，提出的裝飾凈高要求常與機電管線的凈高沖突，為避免此種情況發(fā)生，總包單位要提前確定精裝單位并確認各區(qū)域的凈高要求，使各專業(yè)設計人員在優(yōu)化管線時可參考裝飾凈高要求進行規(guī)劃，避免將機電管線抬至極限高度而帶來成本和施工難度的增加。

（3）整合數(shù)據(jù)。在設計過程中，總包單位安排專業(yè)技術人員配合各項信息的錄入，包括各項材料的定額及內(nèi)部采購價，在優(yōu)化設計方案的同時可以對比成本。專業(yè)技術人員也對復雜區(qū)域的施工流程提出指導意見，協(xié)助制訂這些區(qū)域的人工的工期規(guī)劃清單。同時，總包單位也搭建BIM 綜合管理平臺，將人工、工期、材料等各項數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一平臺上進行統(tǒng)籌管理。

（4）方案對比。對于復雜節(jié)點，設計將會綜合考慮不同方案的成本及效果，提出多套方案供業(yè)主及總包單位選擇，這一方式的關鍵在于將施工過程中會產(chǎn)生的問題提前到設計階段解決，避免后期反復開會討論解決方案，以此有效提高項目推進的效率。

3.4 效益分析

3.4.1 經(jīng)濟效益

（1）節(jié)約工期。第一，本EPC 項目共計21 萬平方米，若采用傳統(tǒng)的BIM推進流程，BIM 翻模及優(yōu)化預計需要40 天，并會導致問題后置。本項目采用BIM 正向設計，雖然在設計階段增加了30 天時間，但整體共計節(jié)約10 天時間。第二，BIM 在正向設計過程不斷與精裝單位溝通協(xié)調(diào)吊頂凈高與機電凈高沖突區(qū)域，最終解決此類問題共計36 處，以后期每處占用0.5 天時間計算，共節(jié)約18 天。第三，通過BIM 正向設計，共發(fā)現(xiàn)420 處碰撞問題，由于此類問題在設計階段解決，以后期此類每處問題占用0.05 天計算，共節(jié)省21 天。第四，BIM共提出58 處機電復雜節(jié)點的施工優(yōu)化方案，58 處復雜階段的合理規(guī)劃共節(jié)約58 天。綜上所述，通過BIM 正向設計，本項目在施工階段預計共節(jié)約工期約90天。以每天節(jié)約2.5 萬元計算，共計節(jié)約225 萬元。

（2）節(jié)約施工成本。本項目共提供58 處復雜區(qū)域方案對比方案，根據(jù)與總包單位多次協(xié)商，其中40 處方案采納施工難度小、綜合成本低的方案，40 處方案綜合計算顯示共計節(jié)約85 萬元。

3.4.2 管理效益

（1）提高設計質(zhì)量。BIM 正向設計的實施將問題解決在設計階段，最終由BIM 出具的施工圖保證了圖紙一次成型，避免由于設計問題導致的后期調(diào)整及窩工，極大地提升了設計質(zhì)量，各個關鍵節(jié)點的三維模型也為施工單位施工時提供了有效的參考，避免由于復雜區(qū)域協(xié)調(diào)不及時產(chǎn)生的施工糾紛[4]。

（2）提高管理效率。通過BIM 正向設計能使項目管理者盡早了解項目中的難點，及時優(yōu)化施工組設計，通過BIM綜合管理平臺，整合工程項目中各項梳理，提前對項目的人員、材料、設備安排作出合理規(guī)劃，對不合理的成本項目及時糾偏，保證項目實施過程中合理高效的推進。

4 BIM 正向設計應用障礙

江蘇省康復醫(yī)院項目通過BIM 正向設計達到了預期的效果，也為其他項目的BIM 運用提供了有效參考。但要正視的是，在BIM 正向設計的實施過程中，仍存在一些新的問題需要深入思考。

4.1 各參建單位協(xié)同性不及預期

在設計單位實施BIM 正向設計的過程中，各單位各部門獨立運行，溝通與信息共享上存在障礙。同時，在設計院內(nèi)部推行正向設計時，由于缺乏主導整個項目的BIM 負責人和協(xié)同化的成本管理機制，導致解決問題時，缺乏決策者協(xié)調(diào)各個專業(yè)的設計調(diào)整，嚴重影響了設計優(yōu)化的效率。本項目為EPC 項目，能夠在一定程度上緩解各參建單位的溝通問題，但在非總承包模式下推進BIM正向設計，遇到此類情況只會變得更加復雜。

4.2 缺乏有效的數(shù)據(jù)共享方式

BIM 在實施正向設計時，在數(shù)據(jù)錄入環(huán)節(jié)需要總承包單位安排專業(yè)技術人員進行對接，各項材料的數(shù)據(jù)需要單獨整理錄入，數(shù)據(jù)量極為龐大，使得這一過程尤為復雜。企業(yè)內(nèi)部定額也會隨著時間動態(tài)調(diào)整，調(diào)整后的數(shù)據(jù)BIM 往往無法及時更新，這也導致BIM 導出的數(shù)據(jù)存在誤差，造成潛在風險，將造價數(shù)據(jù)與BIM 軟件進行有效整合，是推行BIM正向設計時亟待解決的問題。

4.3 BIM 正向設計人才短缺

目前絕大多數(shù)專業(yè)設計人員還是依托CAD 等平面設計軟件進行設計，能夠使用BIM 軟件進行正向設計的人才稀缺。即使掌握了BIM 軟件，在與其他專業(yè)協(xié)同設計的過程中也會因缺乏有效溝通降低效率，而且目前總承包單位缺乏BIM 項目負責人這類角色，無人統(tǒng)籌協(xié)調(diào)EPC 項目各階段多部門的BIM 工作。

5 結語

通過江蘇省康復醫(yī)院項目能驗證BIM正向設計技術在建筑工程項目上的積極作用，帶來的價值可供從業(yè)人員參考借鑒。在項目實際應用過程中，團隊仍遇到了各參建單位協(xié)同性不及預期，缺乏有效的數(shù)據(jù)共享方式[5]，及BIM 正向設計人才短缺等問題。但這些問題并非無法解決，這需要全體從業(yè)者積極思考、不斷摸索，探索出更科學的方式，讓BIM 正向設計更有效地服務于建筑工程項目。