基于BIM技术的EPC项目协同过程研究

文／李松波 嘉兴职业技术学院 浙江嘉兴 314036

乔梦甜 浙江利恩工程设计咨询有限公司 浙江嘉兴 314000

引言：

随着工程技术和网络技术的快速发展，建筑行业也即将走进信息化时代，“十四五规划”就明确指出我国建筑企业信息化发展应加快建筑信息模型（BIM）基于信息网络的协同工作等新技术、新标准在工程中的应用，推动信息化标准建设，为企业EPC 的进程提供强大的信息资源库，并加强对创新型、应用型、技能型BIM 技术人才培养。而高等职业教育学校就是培养技术性技能人才的摇篮、是支撑地方经济社会发展和国家重大战略的重要组成部分，因此加强学校与建筑企业的合作能进一步提升学生综合技能，培养既精通理论又精于实践的高技能人才。为了推进BIM 技术在建筑工程项目中的应用和BIM 技术人才的培养，与浙江利恩工程设计咨询有限公司合作共同开发嘉兴富民路商业项目，重点研究BIM 技术在EPC 项目中的协同作用[1]。

1、国内外的研究现状和发展趋势

BIM 建筑信息模型（ Building Information Modeling）是近年来建筑行业领域的新兴技术，是国内外工程项目研究和实践发展的创新焦点，被称为建筑业的信息化革命。

1.1 国外研究现状与发展趋势

BIM 技术在美国工程中的应用已非常广泛，成为了工程设计方和工程施工方取得项目建设的基本要求，占工程总量的80%以上，这与美国总务署（GSA）在2003年推出的全3D-4D-BIM 计划有关，该计划规定自2007年起所有大型项目都要应用BIM 技术，可见美国在BIM 技术的研究与应用方面已走在世界前列；BIM 技术目前在全球推广力度最大、增长速度最快、标准体系最全面的国家是英国，其应用率已从2011年的13%提高至2020年的72%；丹麦、挪威、瑞典等北欧国家普遍于2010年前出台官方BIM 标准或指南，成为全球最早使用BIM 模型的地区之一，基本实现了项目规划、工程设计、装配式制造、工程施工、运维管理等过程中的信息共享和传递。

BIM 技术在近几年的研究与应用已呈现出更为明显的增长趋势，2017年Dodge Data & Analytics 公司发布的《基础设施BIM 应用的商业价值》报告显示，BIM 技术在项目中应用的比例已从2015年的20%快速提升到2017年的52%。同年由美国联合市场研究（Allied Market Research）发布的《全球BIM 市场》报告中指出，全球BIM 市场收益复合年增长率（CAGR）在2016年至2022年间将达到21.6%，并将在2022年达到117 亿美元，由此可见BIM 技术在建筑领域各行业中的应用越来越深。虽然目前从分析数据来看市场份额的主要地区是在北美，但根据全球大数据统计，由于城市建设急速发展产生更多的建筑工程项目，以及这些国家的大力推广，在2021年亚太地区将成为市场的主导地区。

1.2 国内研究现状与发展趋势

在2011年我国住建部首次在信息化标准建设中发布了相应的BIM 应用政策，明确了建筑工程行业要全面启动BIM 技术，并在“十三五”期间推出的《2016 ～2020年建筑业信息化发展纲要》中也确定要将BIM 技术重点推广，到2020年在有绿色评级要求和国有投资面积超过2 万平方米的大中型建筑中，基于BIM 技术实施的项目比例要占到90%，建筑业已步入信息化时代。自2016年以来，各省也相继推出了BIM 应用指南与标准，到2020年底，已建立完善的 BIM 技术政策法规和标准体系，使BIM 应用得到了政策性的普及推广。

随着基于BIM 技术越来越多的研究与应用案例，根据近十年的BIM 相关文献统计，在BIM 领域研究的内容主要集中在项目管理、技术应用、信息化集成等方面。BIM 技术开始应用较多的内容比如可视化、错漏碰缺、4D 施工模拟，5D 场布应用等，将传统工程建设项目管理中关注的集成管理、项目管理、精细化管理转化到了BIM 技术的协同管理，将信息化集成侧重于与物联网、云计算与RFID 等信息技术结合BIM 的功能集成与应用[2]。

在工程管理方面，BIM 技术可以对EPC 项目管理模式、项目全寿命过程管理等方面起到提升作用，利用其信息集成化改变EPC 承包方的传统管理模式，解决EPC 工程项目过程中的信息传递、设计采购施工一体化障碍等问题，实现集约化管理，使项目各参与方能有效快速的沟通，更好地共享工程信息。在市政工程方面，EPC 项目实施过程中可能会遇到勘察设计信息实效、施工环境改变、地下管线标注不清、地形地貌勘察不准等问题，加之工期一般较长，设计方与施工方异地办公，难以有效快速准确的传递变更信息，造成解决问题周期长、处理问题效率低的情况，而BIM 凭借其精细化建造与信息化管理，能够很好的帮助开展EPC 市政工程，可以较好地实现协同办公，提高项目的综合效益[3-4]。

在此背景下，我国住房和城乡建设部颁布的“项目质量和安全改进行动计划”中就有明确规定，必须整合建筑多方资源，以加快BIM 与工程建设行业的结合应用，提高工程建设质量信息化水平，提高智能管控项目的建设质量。在国家多项建筑信息化政策的推动下，大中型建筑企业已逐渐意识到在工程项目全生命周期中使用BIM 技术的重要性并一直致力于为员工开展BIM 技术学习和培训，并建立了自己的BIM技术精英团队，以下两图分别显示了企业开展BIM 应用情况和应用BIM 技术的项目情况。

图1 企业开展BIM 应用情况图

图2 应用BIM 技术的项目情况图

通过企业对BIM 的应用情况和BIM 技术在项目中的应用情况可知，BIM 技术可以收集整个项目的信息为一体，来支持项目管理者对项目方案筛选、人员结构、各方协作和整体把控进行管理，使项目管理更加高效率、高质量、标准更加规范。主要应用于可视化建筑模型、模拟化施工、出图性完整、参数式设计等，可以整理项目全寿命周期所有阶段的信息包括前期准备、设计、生产、运输、安装、运营维护和拆解回收等，使得项目之间的信息更能公开、透明，各方人员的合作更加协调。基于BIM 本身强大的功能和国内外对于BIM 技术的普遍应用，BIM 技术的发展前景将更加广阔[5]。

2、研究开发的主要内容

本项目研究依托嘉兴富民路商业项目（2018 南-013 号地块），研究的主要内容如下：

（1）研究BIM 技术的相关基础理论，掌握BIM 技术的核心内容、发展趋势和现状。并在对BIM 软件的分析和应用的基础上，探索BIM 的技术特点和优势。

（2）以大量参考文献和案例作为研究基础，对BIM 技术在EPC 项目模式中的协同作用进行探索，从宏观角度阐述BIM 技术在实际项目中与传统设计方法的对比，总结如何解决问题。

（3）以嘉兴富民路商业项目案例为研究对象，使用Revit 系列产品软件创建BIM 实体模型。首先阐明基于Revit 软件的协同管理的协同工作方法，并进行了一系列的工作，在具体案例的实践中对EPC 项目的各个阶段应用进行尝试和验证。

3、项目研究的主要思路

本项目研究的主要脉络是理清BIM 技术在EPC 项目中具体实施过程，通过相关文献阅读和其他案例工程经验的总结，研究的具体过程如下：

3.1 BIM 技术在EPC 各阶段的协同工作内容和功能

首先是在设计阶段通过确定的BIM 模型策划和分析进行完整的建模工作，并对模型进行碰撞检测、各专业模型调整等优化过程，生成IFC 模型后上传至BIM 服务器，对于招标文件和施工阶段出现的设计变更只需修改相应部分的BIM 模型，然后与原模型进行整合处理后即可完整展示工程详细信息；其次是在采购与施工阶段利用BIM 平台的集成信息实现设计方、施工方、监理方、建设方等各方面的信息共建共享，各方可独立将信息录入BIM 模型，并通过文档数据库和关系数据库进行储存，实现信息的全面覆盖；最后是在试运营阶段通过BIM 模型进行数字化工程交付，通过对档数据库和关系数据库中信息的归纳与整理，形成数据索引更新至BIM 模型之中，完成竣工模型，为后期的运行维护建立数字化空间模型。

3.2 BIM 技术在EPC 项目中的协同管理

BIM 技术平台中包含了建筑设计、结构设计以及机电设备设计等方面的几何信息，还涵盖了工程资源、工程造价、施工工序、设备性能等非几何信息，覆盖了建设工程全生命周期的各个阶段，是数字化、可视化技术与项目管理、建设、运维相结合的数字化平台。在项目的不同阶段，不同利益相关方可通过在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，支持和反映其各自职责的协同作业。它主要有以下应用价值：首先可以进行集中和可视化的沟通，提升管理效率；其次可以更早的进行方案比较、可持续分析、高效设计，并进行辅助设计分析和展示；再次可准确测算工程量和施工现场过程优化与控制；最后可集成竣工资料，实现数字化运营等功能。

由此可见BIM 技术在EPC 项目中具有很强的协同管理作用，根据BIM 技术在EPC 项目中各个阶段的执行过程，构建了实施流程，如图3所示。

图3 基于BIM 的EPC 项目实施流程

3.3 项目研究关键技术

本项目采用理论研究与工程实践相结合的方法，通过PDCA 循环的过程管理，并结合EPC 项目特点和BIM 技术优点，将事后检验把关为主的质量管理模式转变为预防为主、改进为主质量的管理模式，将过去分散笼统的管理模式转变为全面系统的综合治理模式，将过去以管结果为导向转变为以管因素为导向的管理模式，从而形成了基于BIM 的EPC 项目信息集成，用于分析实际工程案例。关键技术路线如图4所示。

图4 项目研究关键技术图

结语：

BIM 技术在建设项目中的应用前景将会越来越广泛并将更加专业化，从项目决策、方案规划、投资控制，工程管理、施工控制、运营维护等方面提升项目建设质量，对工程项目全生命周期中所有工程参与方提供数据往来、信息共享，实现了工程数据的互联互通，为智能制造和建筑工业化的协同发展提供了技术平台，展现了智慧建造的广阔前景，为建筑行业的快速发展提供了强大的动力。