BIM技術下IPD模式在水泥行業中的應用探究

李嘉，劉薇薇

近兩年，BIM已成為工程建設領域的熱詞，一些業內人士認為BIM是工程建設領域的一場革命，涉及到工程建設領域的方方面面，國內很多工程公司已全面開展BIM技術在工程項目的應用和研究。BIM技術與工程合同的結合，有利于明確工程建設中各方的責任，減少原有信息共享不充分、交流不暢導致的錯誤，提高工程全過程的執行效率。我們在本文中將探討BIM技術下IPD模式與國內及國際水泥行業現有主流設計—建造、EPC模式的結合，探討其在水泥行業項目合同模式及管理的應用價值和前景。

1 BIM技術概述

1.1 BIM的概念

BIM是Building Information Modeling的縮寫，即：建筑信息模型。BIM概念由美國歐特克公司于2002年首次提出，其技術特點主要為可視化、參數化、協同化和模擬化。BIM作為一種新型的技術，可呈現出多維建筑效果，也可作為管理流程貫穿于項目生命周期的全過程。其在工程應用領域中的作用主要體現在以下四個方面：一是實現工程項目信息共享；二是實現項目實施過程中的可預測性；三是能帶動工程項目實施方式的改變；四是推進工程項目的產業化進程。

1.2 BIM的協作流程與工作流程

（1）BIM的協作流程

BIM為各專業提供了一個信息交互式工作平臺，基于BIM模型，不同專業的設計師可以進行信息的傳遞與共享，從而減少專業信息交流不暢導致的錯誤。BIM的協作流程如圖1所示。

（2）BIM的工作流程

各專業在設計階段、施工階段及管理流程方面基于BIM的協同工作流程如圖2所示。

圖1 BIM的協作流程

圖2 BIM的工作流程

2 IPD管理模式概述

2.1 IPD的概念

上世紀90年代后期，國外工程項目出現了一種全新的管理模式——IPD（Integrated Project De?livery）集成項目交付模式。美國建筑師學會（AIA）將集成項目交付定義為“一種項目交付方法，將工程建設項目中的人員、系統、業務結構和實踐全部集成到一個流程中。在該流程中，所有參與者充分發揮各自的智慧和才華，在設計、制造和施工等所有階段優化項目效益、為業主增加價值、減少浪費工作并最大限度提高效率”。這種模式的中心目標是改變傳統工程項目的管理方法，消除工程項目各參與方處于對立地位的缺陷。此模式的出現帶動了工程項目管理的變革與創新，促進了工程項目各參與方信息共享和專業技術人員的整合，實現跨工程項目參與方、跨多專業的高效協作模式，為工程建設項目長期存在的難題提供了新的解決思路。

2.2 IPD模式的特征

2.2.1 參與方早期介入

IPD模式要求建設項目的主要參與方在項目前期盡早參與到項目中，在項目初期將各自的專業知識和工作經驗充分運用到建設項目中。項目參與方的盡早參與，一方面可減少整個項目過程中各階段的錯誤發生率，另一方面還可以提高項目的整體執行效率。在建設項目的前期，主要項目參與方的工作經驗、社會關系和專業知識等都是項目實施的重要資源，可以為項目的順利起步和目標的成功實現提供有力保障。

2.2.2 團隊合作

IPD模式要求項目所有參與方在建設項目的全生命周期內密切合作，完成共同制定的項目目標，并努力促使項目收益達到最大化。與傳統的項目交付模式相比，IPD模式最大的不同點便是試圖在業主、設計院、總承包商和其他項目參與方之間搭建起一種相互合作的關系。通過這種合作關系的構建，能夠使項目各方利益趨于一致，進而降低甚至消除建設項目的風險，而傳統交付模式主要致力于如何將項目風險轉移。英國政府商務辦公室（UKOGC）的研究表明，建設項目運用IPD模式，可以促使建設項目持續穩定改善一系列的項目績效，能使項目建設成本節省高達30%。

2.2.3 各參與方擁有共同利益

在IPD模式中，項目各參與方被要求早期介入項目并相互合作，因此利潤分配機制必然會隨之形成。若將項目整體的利潤分配機制與項目各參與方對項目的貢獻值相匹配，即可使項目的成功與每個參與方各自的成功有機統一。所以，在IPD模式中，參與方個人的利益完全依賴于項目的整體收益，項目各參與方對項目成功的關注度自然會上升，從而有利于項目的整體成功。

3 BIM與IPD的結合

從BIM技術的特點和流程我們看到，BIM技術的核心價值是協同工作，而IPD的核心思想是協同管理，與BIM的核心價值完全契合，兩者均以實現協同管理為目的。BIM是支持IPD高效管理的技術手段，IPD是最大化BIM價值的項目管理方法。

BIM技術是以參數化模型實現工程項目的設計、施工及運營管理的信息技術平臺，以其參數化、集成化、智能化以及模型信息的關聯性等特點，實現對工程項目全過程一目了然的掌控。BIM技術貫穿了工程項目的規劃、設計、施工和運營全過程的信息化管理，使業主、設計方、施工方及運營方全程協同，實現對項目全過程的精細管理。采用BIM技術后工作流程上突出的變化是協同，BIM技術將工程項目全過程的信息整合到數據模型中，實現不同專業不同人員同時分工和協同，不同專業工作人員可以從同一構件的屬性列表中獲取各自所需的信息，在核心模型上同步進行各自的設計工作。一項數據的更新帶動模型所有關聯數據的自動更新，大大提高了工程項目的各參與方之間的協作與信息交流的有效性，從而縮短設計和評審周期，減少返工工作量。

IPD模式是通過合同關系確定項目各參與方之間穩定的組織關系，使信息互通從傳統合同模式下的階段互通上升到項目全過程的互通與共享。IPD是最大化BIM價值的項目管理實施模式，BIM是三維的工程項目幾何、物理、性能、空間關系、專業規則等一系列信息的集成數據庫，可以協助項目參與方從項目概念階段開始就在BIM模型支持下進行項目的各類造型、分析、模擬工作，提高決策的科學性。BIM模型是在主要參與方（業主、設計、施工、供應商等）一起參與下建立的，而在傳統的項目實施模式中，設計、施工等參與方是分階段介入，很難實現項目全過程的互通與共享。設計階段的BIM模型僅包括設計方的知識和經驗，很多施工問題還需到現場才能解決。各參與方對BIM模型的使用廣度和深度必須有統一的規則才能避免錯誤使用和重復勞動等問題。以BIM為技術支撐，可以實現項目管理模式的變革，提高項目參與方之間的協同管理，對工程管理帶來新的變革。IPD的核心是從項目開始就建立項目主要利益相關方參與的一體化項目團隊，對項目的整體成功負責。項目團隊包括業主、設計總包和施工總包三方，與傳統的接力棒形式的項目管理模式比較，項目團隊龐大復雜，項目的各個階段都需要有合適的技術手段支撐，支持項目的表達、溝通、討論和決策，這個技術手段就是BIM。

根據美國建筑工程及管理雜志所述[6]，BIM技術和IPD模式的結合可使工程變更減少70%，成本節約30%，工期縮短31%。BIM與IPD的高度融合是未來工程建設領域的發展方向。目前這種高度融合模式在國外的應用正處于逐步成熟階段，在國內完整結合的工業工程應用很少。但在目前國內大量應用BIM技術的情況下，了解和熟悉IPD模式的核心理念，掌握IPD模式的特點及優勢，有助于為今后的實際應用創造條件。

4 BIM技術與IPD模式相結合下的工程合同管理模式與傳統EPC合同模式的區別

BIM技術下IPD集成項目合同交付方式與傳統EPC項目合同交付方式不同，對工程合同管理的影響也不同，具體區別如下：

（1）項目各參與方介入項目的時間階段不同

將工程項目的整個實施過程劃分為五個階段，方案設計階段、詳細設計階段、采購階段、建設階段以及交付運營階段。在傳統EPC合同方式中通常只有業主和總包方全程參與項目，其他參與方都是在項目開始后的不同階段介入項目。而在集成項目交付合同方式中，業主、總包方及施工安裝方都全程參與項目過程，其他參與方如設備供應商等與傳統EPC合同模式相比也都在項目的早期階段就介入項目。傳統EPC合同方式與集成項目交付合同方式項目各參與方參與項目的階段對比見圖3。

圖3 傳統EPC合同方式與集成項目交付合同方式各方參與項目的時間階段對比

從圖3可以看到項目各參與方介入項目的時間點。集成項目交付合同方式下，項目設計方的早期介入及全程參與大大減少了項目實施過程中的設計變更，其他參與方的早期介入也在一定程度上增強了各參與方對項目的精準把控，降低了工程的成本，并提高了工程項目的實施效率。

（2）合同形式不同

傳統EPC合同方式屬于交易型合同，這種模式側重激勵各參與方各自經營，在一定程度上抑制了項目各參與方之間的合作及協作創新，因此帶來諸多問題。如，各參與方之間合同糾紛及合同實施的效率低下，主要原因是在傳統合同方式中，合同條款的立足點是維護合同各方的利益，而不是立足于維護項目的整體利益。而在集成項目交付合同方式下，有其專屬的標準合同形式，業主與項目主要參與方之間所采用的合同形式屬于關系型合同，可以激勵多向的開放式的溝通和交流，合同所關注的不僅是最終的結果，而且是整個過程。集成項目交付合同方式中，合同的相關條款涉及項目各參與方的相互協作，保證各方的共同利益，并以項目的整體成功作為共同目標，在實現各方利益最大化的同時，實現項目整體利益的最大化。

（3）風險分擔與利益的分配方式不同

工程項目的獨有特點使其在項目實施過程中的風險是不可避免的，因此工程風險成為影響項目成本及實施效果的重要因素，這里的工程風險主要指工程的安全事故及質量事故。傳統EPC合同方式下，項目各方遇到風險時主要是按照合同中所約定的風險條款應對，總體原則是遇到風險時，各方分別管理風險，各方都選擇最大程度轉移自身風險。而集成項目交付合同方式中，項目各參與方相互合作共同管理風險，并共同承擔風險，同時共享項目收益。合理有效的風險分擔機制能減少項目風險的損失，項目各方之間合理公平的收益共享和分配機制是保證各方愿意共擔風險的有效措施。傳統合同方式下的風險和收益分配方式導致項目各參與方投入項目的積極性較低，希望小投入換高產出，容易出現偷工減料所導致的工程質量問題。而集成項目交付合同方式下，各方利益所得以項目的整體成功為前提，各方的利益與項目的整體利益捆綁在一起，各方的工作積極性高。因此，采用集成項目交付合同模式本身對項目各參與方是一項激勵措施。

（4）項目參與方的交流方式及技術不同

傳統EPC合同方式下，項目各方的交流主要是通過二維紙介質圖紙，缺少形象直觀的交流方式。而集成項目交付合同模式下，項目各方的交流基于多維的建筑信息模型（BIM），BIM技術可使項目各參與方全面、及時地了解和掌握項目的海量信息，極大提高了項目的成功率。

（5）項目的團隊關系不同

工程建設行業當前的訴訟程度表明，項目各方成員之間是高度不信任的。集成項目交付合同模式的原則是在主要利益相關者之間提倡透明、開放性的溝通，項目各方之間的合作建立在誠實與信任的基礎之上，相互尊重和信任是集成項目交付合同模式最重要的原則。

（6）組織文化及管理思想不同

傳統EPC合同模式下，項目各參與方遇到問題時會相互推諉，項目內部沒有合作共享的組織氛圍，項目被劃分為多個部分，僅追求局部最優。而在集成項目交付合同模式下，項目各參與方持續學習與改進，系統思考，優化整體，追求多邊合作與信息資源的開放共享。

（7）組織設計與結構不同

傳統EPC合同模式下，組織的功能專業化，強調層次與控制，整個組織架構是垂直關系鏈。集成項目交付合同模式，項目各參與方之間是共存共生的關系，項目團隊基于需求、價值、流程進行開放透明的合作與交流。

（8）決策方式不同

傳統EPC合同模式下，項目各方之間的工作交叉較少，缺乏有效的溝通和協同機制，面對問題時通常選擇獨立決策。集成項目交付合同模式下，各方之間資源共享，透明化的溝通和交流使各方在遇到問題時，以項目數據為基礎，共同進行項目決策，因此所采取的措施與項目目標更加吻合，項目目標實現的結果更為理想。

（9）項目進程不同

傳統EPC合同模式下，項目進程是線性的，項目各方之間相互隔離，缺少溝通交流，缺乏信任，容易導致項目進程緩慢。集成項目交付合同模式下，項目進程是多層次并行，項目各方高度信任，相互尊重，可以加快項目進度。

5 BIM技術下IPD模式在國內水泥行業中的應用

目前，BIM技術下IPD模式在我國的民用建筑行業中已有應用，例如中國國際設計院將BIM和IPD結合，設計了上海世博會浦西企業館園區的企業館。在國內水泥行業工程項目中，尚未有實際應用BIM技術和IPD模式結合交付的項目實例。

5.1 BIM技術在國內水泥行業中的應用現狀

目前國內應用BIM作為技術支持的水泥設計院已逐漸增多，但推廣較慢。國外應用經驗顯示，業主方作為BIM的最大受益方，其介入程度高于項目其他參與方。首先在組織方面，業主通過BIM的可視化效果，能夠更多地參與到方案的設計和把控中；其次在工作過程中，利用BIM可以在項目施工前對工業建筑的功能做出合理的評價，進而加強對設計變更的管理，縮短項目建設的整體工期。所以，BIM不僅可以提高設計的速度和質量，同時也可以降低項目的建設成本，加快建造進度、提高建造質量。BIM能整體提升項目設計和施工兩方面的效益，最終受益方是業主。當業主了解BIM的好處，并要求設計和施工方同時采用BIM技術時，才能真正地獲得應用BIM技術對項目產生的增值服務。

5.2 BIM技術下IPD模式在國內水泥行業工程項目合同的應用現狀

長期以來，國內水泥工程項目已形成了具有中國特色的工程合同體系，尤其是最近幾年。針對不同項目管理形式的出現和應用，國家相關部門也出臺了多種形式的工程合同范本，形成了成熟的合同條款體系。然而這些合同范本沒有相應的BIM技術應用的條款，也沒有根據BIM技術在工程項目應用的實際情況和IPD的協同管理思想對合同文本及合同管理進行調整。

目前國內水泥主流項目為減量置換和技改項目，其中減量置換項目可視為水泥新建項目，其主要的合同方式為設計-建造模式，少量采用EP、EPC等模式。技改項目根據工作量以及業主介入程度交付方式更具多樣化（除了EP、EPC等模式外），本文不再贅述。

5.2.1 傳統設計-建造模式與多方合同型IPD模式結合

如上所述，傳統設計-建造模式已成為現有國內水泥生產線減量置換以及技改項目的主流模式。在該模式中，業主方會分別與設計單位和建設單位簽訂設計合同與施工合同，合同中會明確界定各方對業主應履行的責任和義務。該模式下，設計單位與建設單位分別與業主方產生合同關系，但彼此間并無資源聯系。在技改項目中，業主對于工期的要求普遍較高，但傳統設計-建造模式限制了設計單位與施工單位之間的資源聯系，無法從實質上降低工程成本及縮短工期。所以傳統設計-建造合同模式與多方合同型IPD模式相結合可作為降低工程成本和縮短工期的一種手段。

多方合同型IPD模式在合同模式上與傳統設計-建造模式有本質區別，在多方合同型IPD模式中，業主、設計單位、總承包商以及可能的其他相關方通過多方合同建立起有一定集成度的合同關系。業主與主要參與方簽訂三方或多方合同（見圖4），合同中清晰地界定了各方對業主及對其他各方應履行的責任和義務。

圖4 多方合同型IPD模式合同結構

多方合同型模式與傳統設計-建造模式最大的區別為，將傳統模式中業主和設計公司的雙方合同變為業主與設計公司與建設單位的三方合同，通過具有一定集成度的合同關系增加建設單位與設計單位之間的資源聯系，適用此類型的合同范本可參考AIA的C191系列。在AIA C191系統合同范本中明確提出在項目實施過程中要使用BIM技術。AIA C191與傳統階段劃分方式不同，建立了各參與方在設計和施工階段互相協作的框架，提供了具有目標導向性的激勵報酬。融合多方合同型IPD合同結構可使項目主要參與方在項目前期就介入項目，共同確定項目定義、目標、進度和成本。不同于傳統設計-建造合同模式，多方合同型IPD模式除了對項目流程進行變革，更重要的是改變了項目團隊成員的行為模式，更加適用于對于成本和工期有嚴苛要求的業主。

5.2.2 EPC模式與單一實體型IPD模式結合

傳統EPC模式的合同關系主要發生于業主方和總包方之間。項目實施過程中，總包方全程把控項目整體流程，業主方主要起到監督作用。然而，在目前國內水泥項目中，由于業主方要求不同，真正意義上的EPC模式應用較少。業主往往會根據自身需求，將總承包中的項目建設及部分設備采購分割出來單獨操作。由于業主方和總包方之間的信任問題，國內大部分EPC中，業主方通常會采取閉口EPC模式，認為只有閉口EPC模式總承包方才能對分包方做到有效的成本控制。在此種模式下，項目的成本控制以及工期基本完全依賴于總承包方的項目實施水平，對于項目的整體成本控制和工期并無法有實質的改變。

單一實體型IPD模式可從根本上改變業主方與總包方之間的合同關系，從而解決在EPC模式中業主方與總包方之間的信任問題。單一實體型IPD模式通過共同建立項目有限責任公司來對項目進行全過程的管理（見圖5）。此模式將所有項目參與方高度集成，各方不再是獨立的利益體，利益和風險均捆綁在一起，更有利于項目的順利進行。因此，將傳統的EPC模式和單一實體型IPD模式結合更適用于現有國內水泥行業減量置換項目的推進和實施。兩種模式結合后，此類型合同范本可以參考AIA的C195系列。

圖5 單一實體型IPD模式合同結構

在現有國內水泥行業的傳統EP和EPC模式中，結合IPD模式下的多方及單一實體型模式可更好幫助項目整體推進。然而，在合同文本編制方面，完全復制AIA中的C191和C195系統在國內水泥項目操作中并不可行，如C191和C195中都有規定在項目實施過程中需要使用BIM技術。在國內水泥項目中，項目參與方可根據不同的項目類型，在實際合同中以合同附件或專用合同條款的形式對BIM技術在項目中的應用做出相關的補充，如BIM模型的結構與擴展；數據的互用、交付與交換；各參與方的責任；共享模型和模型的可靠性；互操作性和文件格式；模型管理；知識產權及BIM項目執行規劃要求等具體的BIM合同語言、BIM合同管理流程圖。以合同的形式明確項目各參與方之間的權利義務關系，確保項目的順利進行，有助于業主對項目進行管理，可有效應對在BIM技術應用中產生的實際問題。

綜上所述，IPD作為一種新的合同模式，可結合現有水泥行業中主流的設計-建造及EPC模式，通過相互協作、早期介入，實現降低工程成本、縮短工期，實現共同設定的目標。而BIM技術的應用，使得IPD的合同模式在實施過程中有了更好的技術支持，更容易達成設定的項目目標。在目前國內相對缺乏應用BIM技術合同范本的情況下，首先推動BIM技術在實際項目中的應用，是現階段國內應用BIM技術的合同管理體系的常用方式。我國新版的《建設工程施工合同（示范文本）》也采用了一些成熟的應用成果。新文本由合同協議書、通用合同條款和專用合同條款三部分組成。BIM技術涉及到的一些新內容，如各參與方之間的信息共享、知識產權等，也被寫進了合同條款中。

6 結語

目前，傳統EPC合同模式已經被國內外水泥行業廣泛接受，隨著BIM技術的廣泛應用，必定會推動新型IPD合同模式的進一步發展，BIM技術下單一實體型IPD模式將會成為工業工程未來的發展方向。BIM技術下的IPD模式在國內水泥行業的認可過程會比較長，主要是因為IPD模式不僅僅是對合同模式的改變，而且其對項目各參與方的硬件與軟件要求更高。該模式在合作前期明確信息交換和共享，明確各方的權利、義務和責任，特別是約定各參與方在BIM技術應用中的協同工作、共享模型數據的方式，是采用BIM技術下IPD模式工程項目成功的重要保證。

國內水泥行業減量置換項目相對于短平快的技改項目更容易使業主方接受BIM技術下單一實體型IPD合同模式。為更好地推廣和應用BIM技術，規范BIM技術下IPD模式在工程項目中的應用，在具體項目中根據實際情況采用合同附件方式的合同文本，也是該模式的一種常用方式。相信隨著國內水泥行業越來越多單位應用BIM技術，新型IPD模式在水泥項目中的推廣應用以及國家標準規范的不斷完善，水泥行業項目建設領域的技術水平和經濟效益將會越來越好。