EPC模式下BIM技术的应用

许鑫 张乐峰 于建升 杨雄英

北京首钢国际工程技术有限公司 北京 100043

引言

BIM技术起源于美国查克伊斯曼博士提出的一个概念：以三维信息模型为基础，将设计、建造、和管理等多个学科信息集成到同一个模型中，实现从设计、施工、运行、生产、管理的整个过程。而被现在广泛接受的BIM定义是由Autodesk公司在2002年提出并开发了相应的BIM软件，在全球范围推广BIM的理念和应用，在全球多个项目的试用中均取得了不错的效果。

BIM技术是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，其核心理念就是结合可视化和数字化的技术，科学管理建筑相关的信息。在近些年的不断发展中，BIM技术渐趋成熟，已经在世界建筑行业广泛应用。我国在BIM技术领域起步较晚，无论是在标准制定还是实际应用均落后于美国、英国、德国和日本等发达国家。BIM技术在工程概算编制、工程设计、施工进度管理、施工安全管理、施工质量控制、竣工结算等方面均有无可比拟的优势。在国家政策的引导下，BIM技术在建筑行业的广泛应用已经成为大趋势，普及和深入应用BIM技术的施工、设计企业将具有更强大的市场竞争力，特别是在EPC组织模式下，将招投标、专业设计、现场施工、竣工结算等集中在一个模型，与PC端、手机等移动端实现共享，与项目执行过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸等信息相关联，为项目管理提供数据支撑[1]。充分合理应用BIM技术，将其运用到工程的各个环节中，大部分企业的EPC项目有8%~15%的利润空间可以提升。

1 BIM技术在EPC模式下的应用

1.1 工程概算编制

项目投资控制贯穿于整个项目的实施过程中，项目策划及设计阶段对整个项目的投资影响最大。在前期的项目投标、项目估算的阶段，此阶段时间工作量大且时间最紧张，需要各个专业协同配合得到总的投标价格。由于各个专业的人员时间、精力、水平以及沟通不足的限制，大多时候根据经验估算建设造价，造成成本估算粗略、误差较大。尤其是建安的混凝土和钢筋的使用量往往是根据设备重量乘以经验系数的方式估算，这就造成用量估计过高，投标报价过高。在“最低价中标法”普遍应用的大趋势下，得到准确的投标价格显得极为重要。

BIM技术有信息共享的特点，各个设计专业可将自己的报价信息输入到同一个模型中，将项目设计方案的优势以及可行性直观地展示出来，极大地增强了招投标方案的可读性。作为投标人，通过模型的建立，将整个工程建设的三维模型直观的展示出来，更容易得到建设单位的认可。同时也可以根据模型更准确估算各个专业的投资，进而得到准确的总投资估算，这不仅仅包含原材料的使用，还包括资源调配、施工工序、人力成本等内容。基于此，可以准确采集到项目的整体施工费用，并做出最为合理的报价。作为招标人，通过建立BIM模型，根据以往的建设经验、历史信息、当前市场价格等，准确地对工程量清单进行编制，从而提高招标控制价格的精度[2]。

1.2 工程设计

EPC模式下工程的建设需要多个专业协同配合，在设计经理的统一调配下开展各自专业的设计工作，这就造成各个专业资料共享不及时，极容易发生干涉、碰撞等设计问题。在工程设计中，实际空间有限，可用空间先占先得，多个专业可能想利用同一位置进行设计，而相关专业提资料，开会讨论不能及时进行，这就导致了设计干涉，部分专业需要修改原设计，造成返工的情况，造成人力资源浪费，成本升高。

BIM技术在工程设计上广泛应用源于它的五大特点：可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性。BIM设计需要各个专业的设计师将工程需要收集的信息通过专用软件进行三维建模，将设计的二维图输入并内嵌到模型中，所见即所得，将整个项目的各个细节直观地显示出来。在EPC模式下的工程项目，往往需要数个乃至数十个专业协同合作，所有专业的工程师在同一平台进行设计，可快速检查干涉、碰撞问题。在设计过程中，可直接看到其他专业的设计方案，及时发现问题，及时沟通，解决问题的时效性远远大于开会讨论的方式，避免各领域、各专业、各单位由于沟通不畅引发施工问题。另外，还可将BIM技术与有限元分析结合起来，运用有限元软件对混凝土基础、钢结构、机械设备在统一平台下进行单独分析，直接找出设计不合理之处或者可优化之处，从设计层面降低成本。运用BIM技术还可以对整个工程进行综合分析，例如，厂房内的通风、温度模拟，给各个专业提供综合的设计参考。

1.3 施工进度管理

工程项目的进度管理关乎项目是否能如期完成，因此，把控好项目进度是极为重要的。当下，大多数施工计划仍然使用传统的Project软件进行编制，绘制横道图、网格图进行进度控制。这些方法是使用文字和表格的方式将进度计划展示出来，不仅耗时长、效率低下、可读性差，而且不能及时应对施工现场随时可能出现的变数。在整个工程项目实施过程中，可能要根据现场情况，要调整几版乃至数十版计划。这些传统的计划编制大多依靠经验估算出施工时间，确定出各个工序之间的逻辑顺序。在进度控制方面不具有前瞻性，只能被动在问题发生后处理解决。且不能提前预测施工过程中的重难点问题，在现场实际施工过程中指导作用不强。

而利用BIM技术编制进度计划时，使用WBS软件将施工任务进行分解，将工作任务与工作结构与建立的BIM模型相结合，再加上时间的维度，可形成4D的进度计划模型[3]。使用相关软件可以较为准确的模拟出施工过程，以时间驱动整个建设周期，将建设过程展示出来，在实际施工前就可以对整个施工过程进行动态监控，提前发现进度偏差，并及时采取措施对其进行纠正。及时发现资源调配不合理之处，并优化施工方案，充分合理调用人力、机具等资源。可视化的三维模型更好地指导现场施工，保证总工期如期完成。

1.4 施工安全管理

近年来，我国的建筑行业蓬勃发展，建设规模与发展速度取得了举世瞩目的成就，对我国国民经济发展起到了巨大的推进作用。与此同时，建筑工地上安全问题也越来越得到重视。建筑施工行业是我国五大高危行业之一，每年在施工过程中发生的事故层出不穷。随着施工技术水平和施工管理水平的提升，建筑安全问题正在逐步得到改善。但是，垫资、压价等行业内不良竞争和不规范的市场主体行为直接导致施工单位削减安全投入。由此看来，施工安全管理仍旧有很大的提升空间。施工安全管理不仅关系到施工人员的人身安全，同时也关系到建设单位与施工单位的声誉和经济效益，工程总承包模式下的施工安全管理对提高效益起到至关重要的作用。

利用BIM技术建立的三维模型平台中包含了施工项目中所有的建筑信息，可直截了当的辨识出危险源及潜在危险源。根据施工过程的模拟，清晰地体现出建筑、机具的位置，预知安全隐患，提前采取相应的解决措施，保障施工过程中的人员与财产安全。还可以将每个施工人员的信息录入其中，在遇到紧急情况可马上查找施工人员的个人信息，方便做出进一步的处置。在传统的安全培训和安全交底时，主要是由安全员、班组长对施工人员以文字和讲述的方式进行简要说明，工人的接受程度不高，安全意识不强。如上所述，BIM技术具有可视化的特点，将建设项目的BIM模型导入到VR设备中，使用VR设备对施工人员进行交底，置身其中，可以切身感知危险源的所在，远离危险源，保证自身安全[4]。

1.5 施工质量控制

当下，建筑工程项目的相对复杂，业主对工期要求也更为苛刻，多个分项工程会同时进行施工作业，在项目紧张阶段还可能三班连续作业，这对于总包方项目部保证施工质量提出了更大的挑战。因此，在施工的过程中，必须严格保证施工的质量，最大限度减少、甚至杜绝返工的次数，防止出现多次重复性工作，提升施工效率，在保证工程质量的基础上，最大限度的缩减项目的总工期。当前，EPC模式下的工程体量较大、涉及专业较多，其中包含的土建基础、设备安装、管道铺设、电气自动化调试内容较多，在传统施工模式下很难发现所有的干涉问题，这样导致了返工问题，降低了施工效率。

利用BIM技术，在三维模型中对所有内容进行干涉检查，查找设计阶段未能及时发现的错误，提前发现、提前处理、提前解决，避免在施工过程中出现问题导致窝工。通过BIM三维模型，施工人员也可全面、直观地理解本项目，对施工中可能存在的问题、缺陷提前预知，对施工中重难点理解更加充分，提前准备对策，起到未雨绸缪的作用。在施工过程中，随时根据模型发现与现场实际不符之处，及时纠偏，确保施工符合设计要求。对各工序之间的衔接能够提前组织，根据时间节点要求组织人员、机具，科学组织施工，最大限度地提升施工效率。

1.6 竣工结算

竣工结算时，工程造价文件的编制工作内容较多，首先自查存档的工程资料，对施工单位的结算资料进行全面审查，对其真实性进行检查，判断是否有效。EPC项目往往建设规模大、施工周期长，必然存在较多的设计变更、签证、相关法律法规以及政策的要求，致使工程资料数量巨大，而且往往以纸质版形式存档，容易丢失、错乱，翻找极其不便。结算时需要专门人员核算数据信息，不仅工作量较大，且容易出现纰漏，造价文件的准确性无法保障。

BIM模式下的工程资料采用电子储存的方式，从项目开始到竣工结束的所有信息都包含在三维模型当中，保证了信息的安全性、完整性[5]。结算时，在前中期形成的三维模型将工程中发生的更改添加进去，最终形成的BIM模型可以自动核算工程量，可较为准确地统计出各种材料、工器具、机具、施工人员的使用量。

2 结束语

相对来说，BIM技术的应用在我国起步较晚，局限于使用成本、使用场合和对BIM技术的认知，导致BIM技术推广使用并不普及。积极探索BIM技术在建设工程行业、在EPC模式下工程建设的应用价值，顺应行业的发展趋势，提升总承包方的管理水平和技术水平，严格把控项目实施过程中的各个关键节点，将BIM技术与现场实际施工有机结合起来，贯穿于整个项目的生命周期中，为实际工程建设提供新的动力和新的利润增长点。