基于BIM+PDCA循環控制的EPC總承包模式設計質量研究

張樹懿 劉瑩瑩 劉永昌

(1.山東科技大學土木工程與建筑學院，山東 青島 266590；2.山東科技大學資源與土木工程系，山東 泰安 271019)

0 引言

隨著國家對裝配式建筑的推廣，EPC工程總承包模式成為推進裝配式建筑發展的關鍵因素。在EPC模式下，工程總承包方以設計為主導，更加注重設計的先導作用[1]。一項可持續性差異研究發現，在可持續性差異評價中，設計單位評價最低，遠遠低于構件生產單位[2]。采用EPC模式，在弱管理模式下，施工方將承擔較大的風險[3]。因此，控制設計質量問題的重要性變得尤為突出[4]。提高設計質量，有利于提升設計單位的信心、施工方的風險控制能力和收益水平。建筑信息模型BIM中拆分設計、施工預演等功能[5]的實現為設計質量提升帶來切實可行的解決措施。本文針對EPC模式亟待解決的設計質量控制問題，運用BIM+PDCA循環控制模式進行設計質量的過程控制，為裝配式建筑發展提供借鑒。

1 EPC工程總承包模式推廣的必要性與應用障礙

1.1 工程總承包模式推廣的必要性

工程總承包模式的推廣，對于打破傳統的分階段發包的思維模式具有促進作用。工程總承包模式有利于提高建設單位投資決策的科學性，提高項目前期可行性研究質量、初步設計深度，對于投資風險的降低有積極的影響；有利于落實工程總承包企業的建設責任主體地位，明確企業責任，完成設計、采購、施工等階段的聯通、融合，發揮企業的技術與管理優勢，高效組合管理、技術、資金、人力，提高項目質量、效率；有利于工程總承包人才的培養，提高各專業人才的綜合素質，推動企業組織結構改革、產業升級轉型，并與國際接軌，提高我國企業的國際競爭力；凈化市場，遏制發承包亂象，形成高效的市場競爭體制。

借著我國大力推廣裝配式建筑的東風，工程總成包模式得以迅速發展。《住房城鄉建設部關于進一步推進工程總承包發展的若干意見》指出，裝配式建筑應當更加積極地使用工程總承包模式[6]。

1.2 EPC工程總承包模式的應用障礙

工程總承包模式是一個復雜的系統工程，在項目實施的各個階段都會存在諸多的問題，比如投資風險、成本控制風險、設計質量問題和施工管理問題等。下文主要分析EPC工程總承包模式在成本控制風險和設計質量控制兩個方面的問題，得出在弱管理模式下總承包企業要承擔更大的成本控制風險，企業的積極性受挫，同時處理建筑信息、優化設計存在的問題也構成了EPC工程總承包模式的應用障礙等結論。

1.2.1 成本控制風險

在EPC工程總承包模式下，項目建設方通過招標選擇EPC工程總承包企業，將項目的設計、采購、施工、試運營全部交由工程總承包企業負責。承包方在獲得自主權的同時也要承擔更大的成本控制風險，特別是在建設方弱管理模式下。建設方采用強管理模式，對承包方的設計階段干預較多，自然也分擔了承包方的風險。采用弱管理模式，放手讓承包方全權負責，則成本控制風險明顯加大，影響企業的積極性，通過限額設計進行成本控制往往難以保證設計質量[7]，成本控制風險大成為EPC工程總承包模式的應用障礙。

1.2.2 設計質量問題

設計管理是EPC項目管理的關鍵點，設計管理水平直接影響設計質量，高效的設計管理是項目成功的保證[8]。在傳統的承包模式中，分階段發包的方式不利于統籌設計，無法考慮各方的意見，設計的可施工性差[9]。總承包模式恰好彌補了這一缺點，但是EPC工程總承包項目的各方協調復雜，工程信息分散、量大，如何處理工程信息及利用大量的工程信息優化設計、提高設計質量成為一大問題。

2 BIM+PDCA循環控制

2.1 BIM和PDCA循環控制

2.1.1 BIM

隨著信息技術的提升，以及建筑信息模型在工程中的不斷實踐和優化，BIM技術已經成為改變傳統建筑模式的“催化劑”。2D CAD技術應用在各個較小部分的活動以及項目之間的合作是積極高效的，但是從整體上看，其效率仍需優化[10]。研究證明，只有BIM技術適合集成化設計[11]。BIM的應用對于處理大量的建筑信息以及優化設計都是積極的。BIM技術正在不斷優化，對于設計方來說，信息檢索、協同工作和三維可視化都有明顯的好處[12]。組織在BIM協同管理中是最為重要的因素[13]，只有組織結構合理，BIM的協同管理才能在設計質量控制方面大放異彩。

2.1.2 PDCA循環控制

全面質量管理是有效的現代質量管理方法，PDCA循環控制法是有效的全面質量管理方法[14]。PDCA循環控制法的4個過程分別為：計劃(Plan)-做(Do)-檢查(Check)-行動(Act)。“計劃”階段主要是評估目前的情況，并選擇一個具體的問題，記錄具體的原因以供后續選擇問題；“做”階段的主要工作是找出最根本的原因，列出潛在解決方案并且付諸實施；“檢查”階段要評估解決方案的實施成效，并在最高的層級上預防錯誤，建立標準的應對策略；“行動”階段，應形成一份報告，做出下一輪的計劃方案，找到仍然存在的問題，并根據產生的效果跟進調整。具體的PDCA循環控制方法與設計過程的結合如圖1所示。PDCA循環在施工過程領域的質量控制應用廣泛，但在設計過程中的研究比較少見[15]。質量設計是一個過程，一項設計包括設計策劃、設計實施、設計檢查、設計完善幾個過程。應用PDCA循環法比較契合設計過程，能夠充分發揮PDCA循環法螺旋上升、不斷改進的優勢，優化設計，提高設計質量。

圖1 PDCA循環控制圖

2.2 BIM+PDCA循環控制模式

從前文EPC工程總承包模式的推廣的必要性分析中發現，EPC工程總承包模式優勢突出，也是未來我國建筑承包模式的主流方向，有利于整合資源，提升企業的整體實力。但是其應用障礙也很突出，EPC工程總承包模式的綜合性與復雜性要求企業有良好的信息應用能力。BIM的應用提供了借鑒，針對設計質量在工程總承包模式中的突出地位，本文提出BIM+PDCA循環控制的模式，具體運作過程如圖2所示。

圖2 BIM+PDCA循環控制系統運行圖

2.2.1 BIM+PDCA循環控制模式與傳統設計的關系

在BIM+PDCA循環控制模式中，BIM居于核心地位，PDCA循環控制法是一種手段。基于建筑信息模型的設計不可避免地要吸取傳統設計中有用的理念，融合傳統設計，讓傳統設計助力于BIM設計，實現傳統設計向BIM設計的平滑過渡[16]。BIM信息庫的建立，可以為設計方收集有關各方的建筑信息，并對信息加以分類、整合、存儲、備用，必要時還可以對信息進行處理，建筑信息的整合為設計方提供了設計可施工性的保障。與傳統設計方法相比，BIM在優化設計方面有更深的造詣。結合PDCA循環控制，實現PDCA循環螺旋上升的優化模式，對設計質量的提升產生明顯的增益效果。

2.2.2 BIM+PDCA循環控制模式各階段設計的運行要點

在策劃階段，BIM平臺發揮信息完備性的特點，為設計策劃提供信息與協調保障，制定出更加符合業主期望的設計方案；在實施階段，BIM的可視化設計大大增加了有別于傳統設計的互動性以及反饋性，使得設計更加貼近施工，而且設計更加流暢，設計者體驗更佳；在檢查階段，利用BIM的碰撞檢驗，檢查設計中可能存在的碰撞問題，利用BIM的4D(三維空間與時間維度結合)模擬施工技術，發現設計中不合理的地方；在行動階段，對檢查之中發現的問題加以改正，同時針對復雜的問題形成方案，重復執行PDCA循環過程，直到滿足設計可施工性。設計完成后，要將本次設計備案，建立相關的數據庫，沉淀設計經驗教訓，為下一次設計提供參考，最大化BIM+PDCA循環控制模式的螺旋上升的控制作用。

2.2.3 BIM+PDCA循環控制模式成功運行的關鍵控制點

(1)充分發揮BIM平臺的作用。BIM建筑信息模型在該模式中居于核心地位，正確并充分地發揮平臺的作用對模式運行成功起到關鍵作用。這就要求平臺的管理人員以及信息收集與處理人員能夠全面收集建筑信息，有重點地對建筑信息進行分類。對內外部環境變化建立敏感性，搭建信息與設計工作之間的橋梁，使信息與設計工作之間形成反饋機制，同時對于過往的設計案例中的經驗教訓有所把握，建立新舊項目之間的聯系，充分利用其龐大的信息庫指導設計。

(2)重視過程控制與各方參與。把設計作為一個過程進行過程控制是本模式的指導思想，各方參與更是模式的精髓所在。以BIM平臺為核心，匯聚利益相關方的意見建議，從設計源頭上照顧各方的核心關切，并通過PDCA循環控制優化設計，有效減少設計變更，提高設計的可施工性，整體提升設計質量。

3 提高EPC工程總承包模式設計質量的建議

3.1 設計單位要端正思想

部分設計人員仍然堅持傳統的二維設計，在接受新鮮事物、學習先進設計思想和設計技術方面動力不足，限制了能力的提升。企業應該形成獎勵制度，鼓勵學習，形成學習型的組織文化，淘汰陳舊的設計理念和技術，鼓勵進行三維甚至是N維設計。

3.2 合理配置資源，加大資金投入

企業要獲取持續發展，必須進行長遠規劃，加大在BIM平臺建設及人才引進方面的投入力度，將資金用在“刀刃”上。建立完善的信息平臺，組建完整的現代化設計團隊，在短期來看是存在壓力的，但是從長遠來看，誰占據了技術層面的先機，誰就掌控了市場的先機。

3.3 做好各方的溝通與協調

EPC總承包模式的優勢是在總承包企業的管理下，各方能夠實現相互協調，避免推諉、掣肘現象的產生；能夠組織、協調好各方利益，使各方能力得到充分發揮。例如，采購方和施工方能夠配合設計方，提供設計方需要的信息與便利，有助于提高設計質量。

3.4 真正做到設計先導

EPC總承包項目工程總承包方要承擔更大的風險，以設計為先導，強調設計的重要性，并從上到下貫徹實施這一理念。設計的準確性，對于承包方的成本控制是積極的，設計方案的明確性有助于承包方把控成本。同時，設計質量的提升，將大大減少變更、返工，有助于加快施工進度，節約資源，降低成本。

3.5 意識到信息的重要性

在信息社會中，誰掌握了一手信息，誰就掌握了主動。從企業高層到普通職工，都要意識到信息的重要性，要充分利用BIM建筑信息模型掌控信息，加大BIM技術人才儲備，充分利用BIM模型，助推設計質量提升。

3.6 運用好過程控制

提升設計過程意識，把握設計各過程的特點，運用過程控制方法，對本文提出的BIM+PDCA循環控制模型進行把握，運用到EPC工程總承包模式的設計階段，將大大提升設計質量。

4 結語

針對EPC工程總承包模式中設計質量短板這一應用障礙，本文分析了BIM建筑信息模型與PDCA循環控制在設計質量方面的積極作用，發現兩者結合對于提升設計質量大有裨益。隨著BIM技術的不斷發展，BIM+PDCA循環控制模式也將日趨完善，在提升設計質量、推廣EPC工程總承包模式方面發揮更大的作用，助力我國裝配式建筑的發展。