BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的应用研究

孙亦珊

摘要：BIM技术被建筑行业普遍看好，在我国正被大力推广。在EPC总承包项目中，设计、采购以及施工阶段的各项工作均由总承包商统筹安排，这对EPC工程总承包方的技术水平提出了很高的要求。BIM作为一个完备的信息模型，通过引入BIM技术，有助于提高EPC总承包工程的项目管理水平，促进EPC总承包工程项目的顺利实施。本文分析了BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的应用价值及应用中存在的问题，并探讨了相关解决对策思路。

Abstract： BIM technology is generally optimistic in the construction industry and is being promoted in China. In the EPC general contracting project， all the work in the design， procurement and construction phases are arranged by the general contractor， which puts high requirements on the technical level of the general contractor of the EPC project. As a complete information model， BIM helps to improve the project management level of EPC general contracting projects and promote the smooth implementation of EPC general contracting projects. This paper analyzes the application value of BIM technology in the design stage of EPC general contracting project and the problems existing in the application， and discusses the related solutions.

关键词：BIM技术；EPC总承包；设计阶段；应用

Key words： BIM technology；EPC general contracting；design stage；application

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）03-0182-03

0 引言

随着建筑项目的规模逐渐变大、实施难度、项目管理系统化也越来越高，各种各样大规模的EPC总承包项目层出不穷，这给EPC工程总承包商在设计、采购、施工各阶段的技术水平提出了一个不小的挑战。作为一个完整的信息模型，BIM可以将项目生命周期不同阶段的工程信息，过程和资源整合到模型中，供项目参与者使用。同时利用三维数字技术模拟建筑物的真实信息，为工程的设计、采购以及施工阶段提供协调一致的内部一致信息模型，实现设计、采购、施工的一体化，在此基础上，专业人员共同协作，可以有效降低项目的工程造价。但是在我国，EPC总承包项目设计阶段推广使用BIM技术，仍存在一些障碍。因此本文基于EPC总承包项目，研究BIM技术在设计阶段中的应用中存在的问题及对策，希望能为EPC总承包项目引入BIM技术提供一定的借鉴。

1 相关理论基础

1.1 BIM技术内涵

不同的国家和学者对BIM的定义稍有不同，美国国际BIM标准认为BIM是一个可以共享的知识资源，是一个通过分享建筑项目信息可以为该建设项目全生命周期中的决策提供可靠依据的过程[1]。

BIM技术被众多学者誉为一项革命性的技术，它具有全寿命周期、协调性、可视化、优化性、模拟性、可出图性等特点[2]。

①全寿命周期。项目的整个运行过程中都贯穿着建筑信息模型，各种有用的信息被不同参与方在项目的不同阶段中读取。

②协调性。BIM技术的协调性既可以体现在排水、建筑照明、暖通等不同专业的协调，也可以体现在项目各参与方之间的沟通与交流。

③可视化。可视化给项目的运行带来极大的便利，他是项目所包含的信息能够更好的被理解，它让项目的全寿命周期中以直观的3D模型呈现在实施人员面前。

④优化性。包含项目设计的优化、施工方案的优化、采购方案的优化。

⑤模拟性。模拟性是指在模拟设计出的建筑物模型的同时，还可以模拟施工过程，解决施工过程中存在的一些问题，例如：节能模拟等[3]。

1.2 EPC总承包模式内涵

EPC（Engineering、Procurement、Construction）是指总承包商与业主间的一种总承包模式，不同于我国传统的施工总承包，按照总承包商与业主签订的EPC合同的约定，总承包商全面承攬了工程设计、材料与设备的采购、工程施工、试运行期的维护等工作[4]。EPC总承包模式流程图见图1所示。

与传统的承发包模式相比，EPC总承包模式主要有以下特征：

①固定总价合同。EPC总承包工程一般具有以下特点：工程建设规模大、工期长、项目实施难度极大，基于这些特点，业主不会认可因费用变化而调价。

②总承包商在项目实施中处于核心地位。EPC工程中，EPC总承包商承接了包括设计、采购、施工三阶段的所有工作。在项目实施过程中，总承包商项目处于各方沟通与协商的中心。

③总承包商承担的风险大。一方面，总承包商要就所承包的设计、采购及施工任务对业主负责，项目运行中要接受业主的监督，达到业主的质量、进度、环保等要求，如果出现问题，就会被业主问责；另一方面，分包商的工作出现问题，总承包商要就此向业主承担连带责任。

2 BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的应用价值分析

EPC工程总承包模式将项目的设计，采购，施工三阶段紧密地结合在一起，在这个过程中设计阶段可以起到主导作用。EPC工程总承包项目在设计阶段就运用BIM技术，有利于提高设计的准确性，减少设计变更以及不必要的纠纷。

2.1 可视化设计交流及更高效的协同设计

BIM技术可以实现可视化设计交流，与传统的简单的2D图纸不同的是，用更加直观的3D图像和图形，对建筑物有更加形象的模拟，通过这些直观的模拟，设计者的设计意图能够更好的为业主所理解，让项目的各个参与者对项目的设计意图进行更加有效的沟通，避免不必要的纠纷和设计变更。同时EPC总承包项目的各相关单位利用集成化的BIM同一平台进行相互沟通，可以避免信息传递中的失真，能更好发挥协同设计的功能。

如某EPC石化码头项目，建设规模两座45万吨级原油码头泊位，泊位总长度498米，设计年吞吐量高达1800万吨。配套设施主要包括工作平台1座、靠船墩2座、系缆墩6座、引桥1座，总投资2.6亿元，工期两年。这个EPC石化码头项目采用了BIM技术，运用BIM技术强大的建模功能，用更加直观的3D图像和图形，对建筑物有更加形象的模拟，把设计人员的设計意图更为直观的传达给建设单位，避免由于各方对图纸理解不同而引起的日后的工程变更。借助BIM技术的模拟仿真性，同时也让设计意图被施工人员理解，并对他们关于施工方面的建议予以重视。在整个设计阶段，建设项目各参与者提高了沟通效率，实现了人性化设计[5]。

2.2 可视化设计审查

EPC总承包项目的可视化设计审查的核心内容是运用BIM三维模型来呈现设计者的设计意图，业主、政府审批部门作为审查方对建筑三维模型进行多专业集成后的碰撞检查，对设计方案的功能结构、环保能力、美观程度等进行审查，并按国家及行业设计标准规范进行一系列设计检查，以确保建筑工程从设计端到施工端的良好过渡。

EPC总承包项目一般多为大型复杂项目，工期紧、施工难度大，为了保证后期施工顺利进行，前期的设计审查显得尤其重要，通过引入BIM技术实现可视化设计审查，提前预判建筑构件之间的相互冲突，可以有效提高审查效率。

2.3 设计阶段造价控制

控制工程造价的最关键阶段是设计阶段，EPC总承包项目也是如此。在传统的工程项目中，工程造价的重点大多放在施工阶段，如今普遍的工作习惯是强调术业有专攻，将设计业务与造价业务分割开来，因而错失了在设计阶段就开始控制造价的大好良机。而BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的应用则使得EPC项目设计阶段控制造价成为可能。因为除了建筑的空间以及几何结构会呈现在BIM模型中外，BIM模型中还包括构件的材料信息，把这些构件的材料信息专业化的工程量计算软件中，相应规格的构件的工程量就会被计算出来。充分应用这一功能，就可以实现EPC总承包项目设计阶段的造价控制优化。

3 BIM技术在EPC总承包项目设计阶段应用中存在的问题

3.1 设计人员不适应

在当前我国建筑设计市场，主要采用仍是二维。我们所强调的EPC总承包协调设计依然处在最基础的水平，这里面所谓的协同设计仅仅是通过网络手段来进行设计过程中的沟通与交流。主要有两种方式，一是共享CAD文件，达到设计人员之间的信息共享，以此达到建立设计标准的目的；二是通过微信、QQ等社交软件与其他设计人员保持沟通交流，传授经验，共同学习、共同进步。而基于BIM的协同设计，需要运用三维平台，因为BIM是相互有联系的三维信息模型所组成的宏大的数据信息库，很多信息会随着研究的深入以及技术的发展而迅速更新。从传统的二维设计到BIM的三维设计，设计人员是很难适应的，这对现有设计人员的工作带来了一定的麻烦[6]。对于BIM相关软件，设计人员还不能熟练地操作，而对BIM设计出的三维模型，无法导出三维图形，只能用二维图纸来体现。

3.2 业主对BIM了解尚浅，无法提出合理的设计需求

BIM技术在我国建筑行业的发展仍处在初始阶段，了解BIM的建筑企业很少，很多业主对BIM技术都比较陌生，他们不知道BIM能做什么，对于BIM的设计，他们不知道怎么提出合理的设计要求，这样通常会造成业主付出了更多的投入却无法满足，而EPC总承包商在设计阶段花费了更多的心血却达不到业主要求的尴尬局面。而这种局面形成的前提就是业主、设计方等对于BIM技术对EPC总承包项目设计阶段价值的认可，我们要对这种情况有所重视，好好解决这些问题就会推动BIM技术的全面发展，否则就会阻碍BIM技术的发展。而因业主对BIM了解尚浅，无法提出合理设计需求的后果就是，业主对项目的满意度不够，无尽的工程变更会随之而来。

3.3 激励机制不到位

BIM技术给我们建筑行业的管理模式带来深刻变革，从2D转向BIM 5D，对于这场变革，国家及行业还缺乏关于BIM技术使用的统一规范及标准，法律层面也还缺乏具体的规章制度进行调整及支持，在目前的建筑工程招标行业中，AutoCAD制作的2D图纸普遍被要求作为设计方的成果上交给招标方，这在某些公开招标项目中甚至被强制要求。业主以及相关行业部门缺乏相应的激励机制或手段能使得BIM技术能在设计阶段被广泛使用。同时EPC总承包在工程项目中如采用BIM技术，需要先期投入大量资源，培养相关BIM人才，各方的设计工作量会有一定增加，但由于投资回收期较长且可能短期效益并不突出，这也使得EPC总承包商在工程各个阶段包括设计阶段应用BIM技术动力不足。

4 BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的应用对策

4.1 设计人员应提高自身素质适应BIM技术应用的需要

①聘请BIM咨询单位，为EPC总承包项目的相关设计人员开展 BIM技术应用培训，提高设计人员应用BIM技术进行协同设计的能力。在当前的建筑涉及行业中，各大设计院的软件开发能力还比较薄弱，并不具备将BIM模型转化为2D图纸的能力，大力发展BIM工程管理咨询服务行业或许能解决这一难题。BIM工程管理咨询服务行业在我国已经发展了多年，其主要工作内容包括软件应用培训、建模服务、设计查错等。在EPC总承包工程的设计阶段，借助BIM咨询，再加上专业设计人员的辅助下，可以对设计图纸进行设计查错，得到更为可靠的施工图纸指导施工。

②配备专职的BIM设计人员。目前EPC总承包项目中，既懂设计又懂BIM技术的人员相对缺乏。为了BIM技术在EPC总承包项目设计阶段的可持续发展，在EPC总承包项目中，在设计团队里应配备专职的BIM设计人员，保证BIM技术在有关设计的各个部门及各个专业之间能正常运转，提高各方协作效率。

③鼓励设计人员针对不同EPC总承包项目所涉及的不同专业，进行BIM技术二次研发。目前国内外已开发了一些关于BIM技术在建筑行业的应用软件，但由于建筑行业不同专业的细分，这些软件通用性较强，但专业性有一定欠缺。因此设计人员必须结合不同专业的设计特点，进行二次研发，提高BIM技术在EPC总承包项目设计阶段不同专业领域的适应性。

4.2 建立BIM专业团队以协助业主，实现可视化、集成化管理

考虑到BIM技术在我国的发展水平，在EPC总承包工程的设计阶段，要求业主对BIM提出合理的設计需求是很难做到的。建立BIM专业团队是很必要的，在设计阶段由于BIM团队对BIM理解较为深刻，可以让业主知道BIM能做到什么，结合BIM的功能，协助业主提出切实可行的需求，避免给后续工作带来麻烦。在EPC总承包工程的设计阶段，业主需要掌握的BIM技术核心功能如表1所示，BIM专业团队还需要针对具体项目，将这些功能进一步细化，帮助业主对EPC总承包项目实现可视化、集成化的设计管理。

4.3 建立配套的激励机制

在BIM技术发展起步阶段，需要建立相关的激励机制。相关各方可从以下几个方面着手：

①政府对于采用BIM技术的EPC总承包商要从税收减免等方面给予一定支持。总承包企业设计阶段BIM技术的应用不仅能够提高企业的竞争实力，加大企业收入，还能起到带头作用，加快我国BIM技术的推广进程。对此政府部门应当给予支持，并以此为契机，加大BIM推广力度。对于主动发展BIM技术的EPC总承包企业，政府可以对其投入给予相应比例的补助，也可以适当的减免部分税收，以鼓励EPC总承包企业的BIM应用。

②在招标评标阶段制定相关的要求及评价标准推动BIM技术在EPC总承包项目各个阶段包括设计阶段的应用。为了推广BIM技术在EPC工程设计阶段的应用，在EPC项目的招标阶段，应不再局限于用AutoCAD软件以及2D图纸，而对于运用BIM技术进行设计的投标单位，在评标过程中可以就其BIM应用情况进行相应的加分奖励。具体的方法为：采用综合评分法进行评标，把是否在EPC项目的全生命周期包括设计阶段采用BIM技术作为其中一个指标。

③国家及行业相关部门尽快出台BIM技术使用标准及规范。BIM技术作为一项新技术在我国的推进面临的一个重要瓶颈就是标准。国家及行业相关部门应快出台相关国家标准、行业标准，这样总承包项目的各相关单位采用BIM技术就能按同一标准进行内部数据的传递及交互，确保数据的流动性和准确性，以及模型顺利对接，有了这些国家及行业的统一标准，才能更好激发EPC总承包商采用BIM技术的积极性，实现各方共赢。

如香港房屋署在招标文件中明确要求用 BIM 提交文挡 ，同时对于 BIM 的配套研究也很深入 ，正在编制相关 BIM 标准[7]。

5 结束语

BIM技术的应用在我国仍处在初始阶段，积极探索BIM技术在EPC总承包项目各阶段包括设计阶段的合理应用将顺应建筑行业的发展形势，在推广同时还需要进一步积累实践经验及完善理论体系去应对实践中所存在各种问题。

参考文献：

[1]East E W. An Overview of the US National building Information Model Standard （NBIMS）[M]. （3rd Ed）.New York： ASCE Publications， 2007.

[2]牛博生.BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究[D].重庆大学硕士论文，2012.

[3]李建成.BIM技术的含义和特点[C].2015年全国建筑院系建筑会.2015.

[4]刘文明，赵万伟.EPC总承包项目部的合同管理重点及措施[J].项目管理技术，2011，9（4）.

[5]巴特，马玉柱.BIM技术在EPC石化码头的应用研究[J].港工技术，2016（3）.

[6]高浪.基于 BIM 技术的 EPC 项目成本的动态控制[D].长安大学硕士论文，2014.

[7]徐骏，李安洪，刘厚强，叶明珠，张洁茹[J].铁道工程学报，2014（3）.