BIM技術在EPC總承包項目設計階段的應用研究

孫亦珊

摘要：BIM技術被建筑行業普遍看好，在我國正被大力推廣。在EPC總承包項目中，設計、采購以及施工階段的各項工作均由總承包商統籌安排，這對EPC工程總承包方的技術水平提出了很高的要求。BIM作為一個完備的信息模型，通過引入BIM技術，有助于提高EPC總承包工程的項目管理水平，促進EPC總承包工程項目的順利實施。本文分析了BIM技術在EPC總承包項目設計階段的應用價值及應用中存在的問題，并探討了相關解決對策思路。

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.

關鍵詞：BIM技術；EPC總承包；設計階段；應用

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

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0182-03

0 引言

隨著建筑項目的規模逐漸變大、實施難度、項目管理系統化也越來越高，各種各樣大規模的EPC總承包項目層出不窮，這給EPC工程總承包商在設計、采購、施工各階段的技術水平提出了一個不小的挑戰。作為一個完整的信息模型，BIM可以將項目生命周期不同階段的工程信息，過程和資源整合到模型中，供項目參與者使用。同時利用三維數字技術模擬建筑物的真實信息，為工程的設計、采購以及施工階段提供協調一致的內部一致信息模型，實現設計、采購、施工的一體化，在此基礎上，專業人員共同協作，可以有效降低項目的工程造價。但是在我國，EPC總承包項目設計階段推廣使用BIM技術，仍存在一些障礙。因此本文基于EPC總承包項目，研究BIM技術在設計階段中的應用中存在的問題及對策，希望能為EPC總承包項目引入BIM技術提供一定的借鑒。

1 相關理論基礎

1.1 BIM技術內涵

不同的國家和學者對BIM的定義稍有不同，美國國際BIM標準認為BIM是一個可以共享的知識資源，是一個通過分享建筑項目信息可以為該建設項目全生命周期中的決策提供可靠依據的過程[1]。

BIM技術被眾多學者譽為一項革命性的技術，它具有全壽命周期、協調性、可視化、優化性、模擬性、可出圖性等特點[2]。

①全壽命周期。項目的整個運行過程中都貫穿著建筑信息模型，各種有用的信息被不同參與方在項目的不同階段中讀取。

②協調性。BIM技術的協調性既可以體現在排水、建筑照明、暖通等不同專業的協調，也可以體現在項目各參與方之間的溝通與交流。

③可視化。可視化給項目的運行帶來極大的便利，他是項目所包含的信息能夠更好的被理解，它讓項目的全壽命周期中以直觀的3D模型呈現在實施人員面前。

④優化性。包含項目設計的優化、施工方案的優化、采購方案的優化。

⑤模擬性。模擬性是指在模擬設計出的建筑物模型的同時，還可以模擬施工過程，解決施工過程中存在的一些問題，例如：節能模擬等[3]。

1.2 EPC總承包模式內涵

EPC（Engineering、Procurement、Construction）是指總承包商與業主間的一種總承包模式，不同于我國傳統的施工總承包，按照總承包商與業主簽訂的EPC合同的約定，總承包商全面承攬了工程設計、材料與設備的采購、工程施工、試運行期的維護等工作[4]。EPC總承包模式流程圖見圖1所示。

與傳統的承發包模式相比，EPC總承包模式主要有以下特征：

①固定總價合同。EPC總承包工程一般具有以下特點：工程建設規模大、工期長、項目實施難度極大，基于這些特點，業主不會認可因費用變化而調價。

②總承包商在項目實施中處于核心地位。EPC工程中，EPC總承包商承接了包括設計、采購、施工三階段的所有工作。在項目實施過程中，總承包商項目處于各方溝通與協商的中心。

③總承包商承擔的風險大。一方面，總承包商要就所承包的設計、采購及施工任務對業主負責，項目運行中要接受業主的監督，達到業主的質量、進度、環保等要求，如果出現問題，就會被業主問責；另一方面，分包商的工作出現問題，總承包商要就此向業主承擔連帶責任。

2 BIM技術在EPC總承包項目設計階段的應用價值分析

EPC工程總承包模式將項目的設計，采購，施工三階段緊密地結合在一起，在這個過程中設計階段可以起到主導作用。EPC工程總承包項目在設計階段就運用BIM技術，有利于提高設計的準確性，減少設計變更以及不必要的糾紛。

2.1 可視化設計交流及更高效的協同設計

BIM技術可以實現可視化設計交流，與傳統的簡單的2D圖紙不同的是，用更加直觀的3D圖像和圖形，對建筑物有更加形象的模擬，通過這些直觀的模擬，設計者的設計意圖能夠更好的為業主所理解，讓項目的各個參與者對項目的設計意圖進行更加有效的溝通，避免不必要的糾紛和設計變更。同時EPC總承包項目的各相關單位利用集成化的BIM同一平臺進行相互溝通，可以避免信息傳遞中的失真，能更好發揮協同設計的功能。

如某EPC石化碼頭項目，建設規模兩座45萬噸級原油碼頭泊位，泊位總長度498米，設計年吞吐量高達1800萬噸。配套設施主要包括工作平臺1座、靠船墩2座、系纜墩6座、引橋1座，總投資2.6億元，工期兩年。這個EPC石化碼頭項目采用了BIM技術，運用BIM技術強大的建模功能，用更加直觀的3D圖像和圖形，對建筑物有更加形象的模擬，把設計人員的設計意圖更為直觀的傳達給建設單位，避免由于各方對圖紙理解不同而引起的日后的工程變更。借助BIM技術的模擬仿真性，同時也讓設計意圖被施工人員理解，并對他們關于施工方面的建議予以重視。在整個設計階段，建設項目各參與者提高了溝通效率，實現了人性化設計[5]。

2.2 可視化設計審查

EPC總承包項目的可視化設計審查的核心內容是運用BIM三維模型來呈現設計者的設計意圖，業主、政府審批部門作為審查方對建筑三維模型進行多專業集成后的碰撞檢查，對設計方案的功能結構、環保能力、美觀程度等進行審查，并按國家及行業設計標準規范進行一系列設計檢查，以確保建筑工程從設計端到施工端的良好過渡。

EPC總承包項目一般多為大型復雜項目，工期緊、施工難度大，為了保證后期施工順利進行，前期的設計審查顯得尤其重要，通過引入BIM技術實現可視化設計審查，提前預判建筑構件之間的相互沖突，可以有效提高審查效率。

2.3 設計階段造價控制

控制工程造價的最關鍵階段是設計階段，EPC總承包項目也是如此。在傳統的工程項目中，工程造價的重點大多放在施工階段，如今普遍的工作習慣是強調術業有專攻，將設計業務與造價業務分割開來，因而錯失了在設計階段就開始控制造價的大好良機。而BIM技術在EPC總承包項目設計階段的應用則使得EPC項目設計階段控制造價成為可能。因為除了建筑的空間以及幾何結構會呈現在BIM模型中外，BIM模型中還包括構件的材料信息，把這些構件的材料信息專業化的工程量計算軟件中，相應規格的構件的工程量就會被計算出來。充分應用這一功能，就可以實現EPC總承包項目設計階段的造價控制優化。

3 BIM技術在EPC總承包項目設計階段應用中存在的問題

3.1 設計人員不適應

在當前我國建筑設計市場，主要采用仍是二維。我們所強調的EPC總承包協調設計依然處在最基礎的水平，這里面所謂的協同設計僅僅是通過網絡手段來進行設計過程中的溝通與交流。主要有兩種方式，一是共享CAD文件，達到設計人員之間的信息共享，以此達到建立設計標準的目的；二是通過微信、QQ等社交軟件與其他設計人員保持溝通交流，傳授經驗，共同學習、共同進步。而基于BIM的協同設計，需要運用三維平臺，因為BIM是相互有聯系的三維信息模型所組成的宏大的數據信息庫，很多信息會隨著研究的深入以及技術的發展而迅速更新。從傳統的二維設計到BIM的三維設計，設計人員是很難適應的，這對現有設計人員的工作帶來了一定的麻煩[6]。對于BIM相關軟件，設計人員還不能熟練地操作，而對BIM設計出的三維模型，無法導出三維圖形，只能用二維圖紙來體現。

3.2 業主對BIM了解尚淺，無法提出合理的設計需求

BIM技術在我國建筑行業的發展仍處在初始階段，了解BIM的建筑企業很少，很多業主對BIM技術都比較陌生，他們不知道BIM能做什么，對于BIM的設計，他們不知道怎么提出合理的設計要求，這樣通常會造成業主付出了更多的投入卻無法滿足，而EPC總承包商在設計階段花費了更多的心血卻達不到業主要求的尷尬局面。而這種局面形成的前提就是業主、設計方等對于BIM技術對EPC總承包項目設計階段價值的認可，我們要對這種情況有所重視，好好解決這些問題就會推動BIM技術的全面發展，否則就會阻礙BIM技術的發展。而因業主對BIM了解尚淺，無法提出合理設計需求的后果就是，業主對項目的滿意度不夠，無盡的工程變更會隨之而來。

3.3 激勵機制不到位

BIM技術給我們建筑行業的管理模式帶來深刻變革，從2D轉向BIM 5D，對于這場變革，國家及行業還缺乏關于BIM技術使用的統一規范及標準，法律層面也還缺乏具體的規章制度進行調整及支持，在目前的建筑工程招標行業中，AutoCAD制作的2D圖紙普遍被要求作為設計方的成果上交給招標方，這在某些公開招標項目中甚至被強制要求。業主以及相關行業部門缺乏相應的激勵機制或手段能使得BIM技術能在設計階段被廣泛使用。同時EPC總承包在工程項目中如采用BIM技術，需要先期投入大量資源，培養相關BIM人才，各方的設計工作量會有一定增加，但由于投資回收期較長且可能短期效益并不突出，這也使得EPC總承包商在工程各個階段包括設計階段應用BIM技術動力不足。

4 BIM技術在EPC總承包項目設計階段的應用對策

4.1 設計人員應提高自身素質適應BIM技術應用的需要

①聘請BIM咨詢單位，為EPC總承包項目的相關設計人員開展 BIM技術應用培訓，提高設計人員應用BIM技術進行協同設計的能力。在當前的建筑涉及行業中，各大設計院的軟件開發能力還比較薄弱，并不具備將BIM模型轉化為2D圖紙的能力，大力發展BIM工程管理咨詢服務行業或許能解決這一難題。BIM工程管理咨詢服務行業在我國已經發展了多年，其主要工作內容包括軟件應用培訓、建模服務、設計查錯等。在EPC總承包工程的設計階段，借助BIM咨詢，再加上專業設計人員的輔助下，可以對設計圖紙進行設計查錯，得到更為可靠的施工圖紙指導施工。

②配備專職的BIM設計人員。目前EPC總承包項目中，既懂設計又懂BIM技術的人員相對缺乏。為了BIM技術在EPC總承包項目設計階段的可持續發展，在EPC總承包項目中，在設計團隊里應配備專職的BIM設計人員，保證BIM技術在有關設計的各個部門及各個專業之間能正常運轉，提高各方協作效率。

③鼓勵設計人員針對不同EPC總承包項目所涉及的不同專業，進行BIM技術二次研發。目前國內外已開發了一些關于BIM技術在建筑行業的應用軟件，但由于建筑行業不同專業的細分，這些軟件通用性較強，但專業性有一定欠缺。因此設計人員必須結合不同專業的設計特點，進行二次研發，提高BIM技術在EPC總承包項目設計階段不同專業領域的適應性。

4.2 建立BIM專業團隊以協助業主，實現可視化、集成化管理

考慮到BIM技術在我國的發展水平，在EPC總承包工程的設計階段，要求業主對BIM提出合理的設計需求是很難做到的。建立BIM專業團隊是很必要的，在設計階段由于BIM團隊對BIM理解較為深刻，可以讓業主知道BIM能做到什么，結合BIM的功能，協助業主提出切實可行的需求，避免給后續工作帶來麻煩。在EPC總承包工程的設計階段，業主需要掌握的BIM技術核心功能如表1所示，BIM專業團隊還需要針對具體項目，將這些功能進一步細化，幫助業主對EPC總承包項目實現可視化、集成化的設計管理。

4.3 建立配套的激勵機制

在BIM技術發展起步階段，需要建立相關的激勵機制。相關各方可從以下幾個方面著手：

①政府對于采用BIM技術的EPC總承包商要從稅收減免等方面給予一定支持。總承包企業設計階段BIM技術的應用不僅能夠提高企業的競爭實力，加大企業收入，還能起到帶頭作用，加快我國BIM技術的推廣進程。對此政府部門應當給予支持，并以此為契機，加大BIM推廣力度。對于主動發展BIM技術的EPC總承包企業，政府可以對其投入給予相應比例的補助，也可以適當的減免部分稅收，以鼓勵EPC總承包企業的BIM應用。

②在招標評標階段制定相關的要求及評價標準推動BIM技術在EPC總承包項目各個階段包括設計階段的應用。為了推廣BIM技術在EPC工程設計階段的應用，在EPC項目的招標階段，應不再局限于用AutoCAD軟件以及2D圖紙，而對于運用BIM技術進行設計的投標單位，在評標過程中可以就其BIM應用情況進行相應的加分獎勵。具體的方法為：采用綜合評分法進行評標，把是否在EPC項目的全生命周期包括設計階段采用BIM技術作為其中一個指標。

③國家及行業相關部門盡快出臺BIM技術使用標準及規范。BIM技術作為一項新技術在我國的推進面臨的一個重要瓶頸就是標準。國家及行業相關部門應快出臺相關國家標準、行業標準，這樣總承包項目的各相關單位采用BIM技術就能按同一標準進行內部數據的傳遞及交互，確保數據的流動性和準確性，以及模型順利對接，有了這些國家及行業的統一標準，才能更好激發EPC總承包商采用BIM技術的積極性，實現各方共贏。

如香港房屋署在招標文件中明確要求用 BIM 提交文擋 ，同時對于 BIM 的配套研究也很深入 ，正在編制相關 BIM 標準[7]。

5 結束語

BIM技術的應用在我國仍處在初始階段，積極探索BIM技術在EPC總承包項目各階段包括設計階段的合理應用將順應建筑行業的發展形勢，在推廣同時還需要進一步積累實踐經驗及完善理論體系去應對實踐中所存在各種問題。

參考文獻：

[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技術在工程項目進度管理中的應用研究[D].重慶大學碩士論文，2012.

[3]李建成.BIM技術的含義和特點[C].2015年全國建筑院系建筑會.2015.

[4]劉文明，趙萬偉.EPC總承包項目部的合同管理重點及措施[J].項目管理技術，2011，9（4）.

[5]巴特，馬玉柱.BIM技術在EPC石化碼頭的應用研究[J].港工技術，2016（3）.

[6]高浪.基于 BIM 技術的 EPC 項目成本的動態控制[D].長安大學碩士論文，2014.

[7]徐駿，李安洪，劉厚強，葉明珠，張潔茹[J].鐵道工程學報，2014（3）.