IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理研究

郭玉瑩

摘要：針對目前火電項目參與方眾多、專業(yè)性強(qiáng)、成本管理困難的特點，本文在在分析傳統(tǒng)EPC模式下將BIM應(yīng)用于火電項目成本管理缺陷的基礎(chǔ)上，提出了將IPD模式和BIM-5D技術(shù)應(yīng)用于火電項目成本管理中，在分析兩者結(jié)合的可行性后，構(gòu)建了IPD模式下基于BIM-5D的成本協(xié)同管理模型并闡述了其優(yōu)勢。

Abstract： As the thermal power project for multi-participants， high-level professional and cost management difficulties， this paper analyses the defect of BIM used in project under EPC mode and then puts forward the ideal that BIM-5D used in project under IPD mode. After analyzing the conformity of IPD and BIM-5D used in thermal power project simultaneously， this paper builds the collaborative cost management model based on BIM-5D under IPD mode and states the advantage.

關(guān)鍵詞：IPD;BIM-5D;成本管理;協(xié)同控制

Key words： IPD;BIM-5D;cost management;collaborative control

中圖分類號：F406.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0009-04

0 ?引言

火電項目不同于房建項目，其具有涉及專業(yè)多、設(shè)備采購種類多、采購費(fèi)用高、不確定因素多等特點，這些都為項目的成本管理帶來了很大的困難。

吳蓉蓉[1]結(jié)合掙值法構(gòu)建了BIM-5D在建筑施工成本控制中的實施流程，并結(jié)合實際案例證明了該流程下成本控制的優(yōu)勢。匡思羽[2]通過建立5D-BIM技術(shù)的工作流程，借助集成的BIM模型驗證了5D-BIM技術(shù)在施工階段造價管理中的價值及前景。鐘煒等[3]將BIM應(yīng)用于EPC項目中，并通過實例驗證得出：利用BIM-5D技術(shù)改進(jìn)計量支付方式流程可以提高進(jìn)度款結(jié)算效率。李寒哲等[4]提出了在IPD模式下建立項目各參與方間協(xié)同工作的成本控制模型，并用案例證明了該模型能有效地控制項目成本。

BIM-5D技術(shù)已經(jīng)被廣大學(xué)者提出并用于施工項目成本控制中，但是大多數(shù)研究都是以建筑業(yè)為背景，很少有工業(yè)建筑方面的研究。 本文結(jié)合火電項目的特點，本文提出了用IPD模式代替EPC模式，同時運(yùn)用BIM-5D技術(shù)對項目成本進(jìn)行協(xié)同控制。

1 ?EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理

1.1 EPC模式與BIM簡介

1.1.1 EPC模式

EPC模式是指總承包商受業(yè)主的委托，按合同要求對建設(shè)項目實行設(shè)計、采購、施工、試運(yùn)行等若干階段的承包，EPC總承包模式旨在設(shè)計、采購、施工一體化，縮短建設(shè)周期，精細(xì)化項目管理，同時減少由于設(shè)計與施工分離而造成的浪費(fèi)。

1.1.2 BIM簡介

美國國家標(biāo)準(zhǔn)對BIM的定義[5]為：BIM是物理特性與功能特性的數(shù)字表達(dá)，也是一個可以共享知識資源、分享項目信息的載體，同時能在項目全壽命周期為項目決策提供可靠依據(jù);在項目的不同階段，各參與方可以在BIM中插入、提取、更新及修改信息，以支持并反映各自職能內(nèi)的協(xié)同作業(yè)。

1.2 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理現(xiàn)狀

結(jié)合EPC模式的特點及BIM的發(fā)展，已有學(xué)者提出了將BIM技術(shù)應(yīng)用于EPC模式中，實現(xiàn)項目全壽命周期的造價管理。針對火電項目專業(yè)技術(shù)強(qiáng)、設(shè)備采購金額大、現(xiàn)場施工危險源多、施工難度高等特點，本文從火電項目處理設(shè)計變更的流程出發(fā)，構(gòu)建了EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型。

1.2.1 火電項目成本管理流程

在項目投標(biāo)階段EPC總承包商就開始進(jìn)行項目的工藝流程設(shè)計，土建、電氣、儀控、暖通等專業(yè)也會配合工藝提進(jìn)行投標(biāo)以確定項目投標(biāo)價。待確定中標(biāo)單位后，EPC總承包商便會和業(yè)主對全廠設(shè)計方案進(jìn)行技術(shù)交流以確定合同價。采購部門在平行時段內(nèi)對中標(biāo)項目所需的設(shè)備進(jìn)行訂購，以確保設(shè)備按時交貨，同時進(jìn)一步明確設(shè)備及工器具購置費(fèi)。

在項目執(zhí)行過程中，設(shè)計方或業(yè)主都可以提出設(shè)計變更，當(dāng)設(shè)計變更正式提出后EPC總包的設(shè)計方將對原有方案進(jìn)行修改，修改后的方案需報業(yè)主評審。業(yè)主同意后，EPC總包才能計算因設(shè)計變更而造成項目工程量的變化，按合同規(guī)定計算出設(shè)計變更對項目成本造成的影響。在項目實施的過程中，EPC總包不僅需要進(jìn)行設(shè)計、采購、施工的工作，同時也需要隨時與業(yè)主溝通，按合同要求做好項目過程資料以方便項目結(jié)算，詳見圖1。

1.2.2 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型

BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)字仿真模擬項目的所有信息，實現(xiàn)項目所有參與方在項目實施的不同階段實現(xiàn)信息的交流與共享。本文在閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理模型，詳見圖2。

在EPC模式下，項目的主要參建方是EPC總包，監(jiān)理、政府職能部門、第三方咨詢公司為項目的實施提供監(jiān)督與幫助。各參與方以BIM為平臺實現(xiàn)信息的共享與交互，作為項目主要參與方的EPC總包與業(yè)主簽訂合同，由EPC總包完成項目主體的施工。

在設(shè)計階段，各相關(guān)專業(yè)利用BIM進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，減少項目執(zhí)行過程中產(chǎn)生的設(shè)計變更，降低項目成本。在采購階段，供應(yīng)商可以利用BIM模型詳細(xì)了解項目所需設(shè)備的規(guī)格、型號，也可以從BIM模型中提取非標(biāo)件的尺寸大小、空洞位置，提前備料，減少材料貯存費(fèi)用，同時保證質(zhì)量和交貨時間。在施工階段，BIM相關(guān)軟件可以對業(yè)主或總包提出的變更進(jìn)行模擬，各參與方可以及時有效地溝通方案的可行性，減少管理費(fèi)用達(dá)到節(jié)約成本的目的。

1.3 EPC模式下基于BIM的火電項目成本管理存在問題

將BIM應(yīng)用于EPC模式的火電項目已經(jīng)解決了由于信息傳遞不暢而造成的成本增加，但是該模式下項目成本管理仍存在一些問題，本文將EPC模式下基于BIM的火電成本管理還存在的問題總結(jié)如下：

①合同關(guān)系復(fù)雜。在EPC模式中，業(yè)主只與EPC總包有簽訂合同，再由EPC總包與各分包商簽訂合同。對于EPC總包來說一個項目需要簽訂幾十甚至上百個合同，且合同涉及采購、施工、施工、調(diào)試等專業(yè)，合同關(guān)系復(fù)雜，任何一個合同簽訂策略或模式出錯都會影響整個項目的成本。

②風(fēng)險分擔(dān)不均。EPC模式下，業(yè)主與總包簽訂的多為總價合同，一般只有在合同約定的事件發(fā)生后合同價才能調(diào)整，EPC總包承擔(dān)了項目執(zhí)行過程中的絕大部分風(fēng)險。在項目執(zhí)行的過程中發(fā)生了合同外約定的事件，若業(yè)主不予以增加合同價款，則EPC總包只能獨(dú)自承擔(dān)所有費(fèi)用。

③動糾偏。在EPC模式下，供應(yīng)商和施工單位是在EPC總包簽訂合同后才介入項目，且各參與方相互獨(dú)立，為各自利益而堅持自己的立場。因此各參與方在項目執(zhí)行過程中處于被動狀態(tài)，即當(dāng)現(xiàn)實與計劃出現(xiàn)偏差時，各參與方才糾偏。

④項目成本信息反饋不及時。在火電項目執(zhí)行過程中經(jīng)常會受到國家政策的影響，因此經(jīng)常會出現(xiàn)設(shè)計變更，有時甚至?xí)嵏舱麄€設(shè)計方案以滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。盡管設(shè)計或方案變更能在BIM中體現(xiàn)，但仍需要有專業(yè)的造價人員計算后才能得知其對項目成本的影響。

2 ?IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理

2.1 IPD模式與BIM-5D簡介

2.1.1 IPD模式

IPD（Integrated Project Delivery）即項目集成交付，美國建筑師學(xué)會[6]（AIA）對其定義為：一種項目交付的方法，將人、系統(tǒng)、商業(yè)結(jié)構(gòu)整合到同一流程中，整合后的流程有利于發(fā)揮所有參與方的才智，如此可以在項目全壽命周期內(nèi)優(yōu)化項目結(jié)果、為業(yè)主增加價值、減少浪費(fèi)，同時最大程度地提高項目效率與價值。

2.1.2 BIM-5D簡介

BIM-5D以BIM模型為基礎(chǔ)，集成時間和成本信息，為項目實施過程中各環(huán)節(jié)提供核心數(shù)據(jù)，如形象進(jìn)度、過程計量、成本核算等，以幫助用戶實施數(shù)字化管理。通過對BIM三維模型進(jìn)行虛擬施工，根據(jù)相應(yīng)的計量軟件可以得出項目實時工程量，利用計價軟件便可以準(zhǔn)確得出項目實時成本數(shù)據(jù)。被定義為“最精細(xì)的預(yù)算”的BIM-5D技術(shù)在結(jié)合多種軟件的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)造價與合同管理的關(guān)聯(lián)，為決策提供可靠依據(jù)。

2.2 IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理可行性分析

BIM-5D在進(jìn)度管理、成本控制方面有著先天的優(yōu)勢，實現(xiàn)了可視化、自動化、智能化的全過程造價控制管理;IPD模式以公開、透明為準(zhǔn)則，各參與在項目全壽命周期內(nèi)對項目進(jìn)行協(xié)同管理，為業(yè)主提供最優(yōu)價值的產(chǎn)品。本文將從理論、行業(yè)、技術(shù)三個方面分析IPD模式和BIM-5D技術(shù)應(yīng)用于火電項目的可行性。

2.2.1 理論層面

嚴(yán)玲，李銘青[7]在結(jié)合我國建筑業(yè)國情的前提下，從合同條款入手提出可以將IPD模式應(yīng)用于EPC項目中以改善管理績效、實現(xiàn)項目增值。包劍劍[8]認(rèn)為BIM的運(yùn)用可以為IPD模式的實施提供了技術(shù)工具，而IPD模式可以解決BIM實時過程中信息流難掌控、工作流難整合、價值流難量化的問題。何清華，王劍鋒[9]通過對BIM和精益建造進(jìn)行討論，得出BIM可以為IPD提供數(shù)據(jù)存儲與交換、法律事務(wù)處理、設(shè)計施工協(xié)助、組織文化的支持，并用實際案例論證了兩者的可行性。李驍?shù)萚10]認(rèn)為BIM與IPD高度匹配且能有效提升項目績效。

相較于建筑業(yè)，火電項目涉及專業(yè)復(fù)雜且參與方眾多，設(shè)備及工器具成本占比大于建安成本，各參與方往往都是自為營旨在將自己利益最大化，而對于總包來說不可能做到事無巨細(xì)，面面俱到。IPD模式能很好地解決上述問題，其是基于各參與方相互信任的基礎(chǔ)上提出來的，各參與方以項目為中心而不是以各自利益為首要目的，最終項目所帶來的收益根據(jù)合同協(xié)議進(jìn)行分配。IPD模式在提出時就要求有信息溝通的平臺，BIM的出現(xiàn)為IPD模式的實現(xiàn)提供了技術(shù)支持，已經(jīng)有很多研究表明BIM與IPD能提高項目績效，起到相互促進(jìn)的作用。BIM-5D技術(shù)的出現(xiàn)可以實施項目動態(tài)成本控制，將其用于IPD模式下可以實現(xiàn)各參與方對成本的協(xié)同管控。

2.2.2 行業(yè)層面

周爭[11]等通過對BIM和IPD模式的特征研究得出兩者可以相互依存、共同促進(jìn)，結(jié)合水電工程的特點構(gòu)建了基于BIM的IPD模式在水電工程中應(yīng)用框架。張社榮[12]在對水電EPC項目協(xié)作要素的分析基礎(chǔ)上建立了基于BIM的整體架構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述了BIM-EPC的關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)過程，最后通過案例研究表明該系統(tǒng)的有效性。嚴(yán)磊[13]針對水電項目中的問題，提出了將BIM技術(shù)應(yīng)用于水電工程EPC項目中，通過昆明院研發(fā)的Hydro-BIM-EPC管理系統(tǒng)，大大提高了項目管理水平和工作效率，實現(xiàn)多參與方協(xié)調(diào)工作。

從行業(yè)層面來看，已經(jīng)將BIM應(yīng)用于EPC水電項目中且項目管理水平有了明顯提高。雖然水電和火電同屬發(fā)電行業(yè)，但是火電項目建設(shè)周期短于水電項目，且投資小于水電項目，因此水電項目的管理比火電項目的要求更高、難度更大。既然BIM在水電行業(yè)已經(jīng)取得了顯著成效，那么將BIM-5D與IPD模式應(yīng)用于火電行業(yè)也可以打破現(xiàn)有模式下項目成本管理存在的弊端，實現(xiàn)各參與方相互協(xié)作、信息透明、共同決策的成本管理。

2.2.3 技術(shù)層面

隨著項目復(fù)雜程度的提升、對收益要求的不斷提高，對傳統(tǒng)項目交付模式提出了巨大挑戰(zhàn)。IPD模式的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)交付方式的不足，其出現(xiàn)的目的是為了解決項目執(zhí)行過程中出現(xiàn)的生產(chǎn)率低、返工率高、費(fèi)用超支、工期拖延等問題。與傳統(tǒng)模式相比，IPD模式具有兩方面優(yōu)勢：第一，IPD模式提出了新的契約關(guān)系，IPD合同屬于“關(guān)系型”合同而不是傳統(tǒng)的“交易型”合同;第二，各參與方提前介入，可以最大程度減少由于施工過程中因為設(shè)計變更而造成的變更。

BIM-5D將時間和成本融入BIM中，通過建立構(gòu)件實體、工程量、定額、進(jìn)度之間的邏輯關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了模型、進(jìn)度、成本的實時更新。在國際上比較有影響力的是ITWO-RIB，盡管我國BIM起步晚、現(xiàn)階段應(yīng)用仍處于初期發(fā)展階段，但是國內(nèi)軟件廠商也提出了BIM-5D功能的造價管理軟件，如魯班、廣聯(lián)達(dá)。BIM-5D技術(shù)的發(fā)展不僅為各參與方提供了信息溝通的平臺，也實現(xiàn)了各參與方進(jìn)行成本協(xié)同控制的愿景。

科學(xué)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為BIM-5D的應(yīng)用與普及提供了可能;IPD模式是各參與方相互合作的潤滑劑，將IPD和BIM-5D用于日益復(fù)雜的火電項目中對項目成本的控制能起到明顯的管控作用。

2.3 IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理模型

本文在深入研究BIM-5D和IPD模式及火電項目特點的基礎(chǔ)上，提出了IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理模型，如圖3所示。

模型由數(shù)據(jù)層、信息層和應(yīng)用層構(gòu)成。數(shù)據(jù)層是在BIM模型的基礎(chǔ)上集成了項目信息、進(jìn)度信息和造價信息，為項目各參與方的成本協(xié)同控制提供了數(shù)據(jù)支持。在信息層，BIM-5D做到了將成本可視化。由于火電項目管道數(shù)量眾多且錯綜復(fù)雜，經(jīng)常在施工過程中會發(fā)現(xiàn)管路交叉或布置位置不足的現(xiàn)象，在施工過程中才發(fā)現(xiàn)管道供貨不足要求供應(yīng)商再供管道或在現(xiàn)場零星采購，這樣做不僅會造成項目成本的增加，也會給施工帶來諸多不便。BIM-5D的碰撞檢查就能完全解決管道“打架”的問題，在設(shè)計過程中能給每一根管道充足的位置，既優(yōu)化了設(shè)計又能為采購和現(xiàn)場施工減少很多不必要的麻煩。利用BIM-5D中的數(shù)據(jù)同時可以通過虛擬施工對已完工程所消耗材料和已安裝設(shè)備的工程量進(jìn)行計算，通過內(nèi)置定額和計價軟件就能得出項目成本。即便出現(xiàn)設(shè)計變更，BIM-5D也會根據(jù)修改過的設(shè)計重新快速計算出項目成本，以便于項目參與方?jīng)Q策。在用戶層，由IPD團(tuán)隊遵循利益共享、風(fēng)險共擔(dān)的原則，根據(jù)相關(guān)協(xié)議和合同對項目成本進(jìn)行協(xié)同控制。IPD模式與EPC模式不同之處在于，IPD團(tuán)隊在相互信任的基礎(chǔ)上而建立的，他們以項目整體最優(yōu)為目標(biāo)，通過相應(yīng)的激勵機(jī)制對項目成本進(jìn)行控制。

3 ?IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理優(yōu)勢

在分析IPD模式和BIM-5D應(yīng)用于火電項目的成本協(xié)同控制的可行性并構(gòu)建相應(yīng)的模型后，本文將IPD模式下基于BIM-5D的火電項目成本協(xié)同管理優(yōu)勢總結(jié)如下：

3.1 目標(biāo)一致，各參與方相互協(xié)作

IPD通過多方關(guān)系合同將各參與方組成一個項目團(tuán)體，各參與方在項目執(zhí)行過程中考慮的更多的是項目執(zhí)行的合理性而非關(guān)注最終的產(chǎn)品。在IPD模式下，各參與方以相互尊重、相互信任為原則，以項目整體價值為基礎(chǔ)共同制定決策，各參與方處于平等地位，因此能夠充分共享信息，如圖4。

3.2 全員早期介入

與EPC模式相比，IPD模式另一個特點是全員早期介入。以供應(yīng)商為例，火電項目中涉及許多特殊設(shè)備和非標(biāo)件的采購，且這部分成本在項目總成本中占比通常大于建安費(fèi)用。在EPC模式下，供應(yīng)商是在初設(shè)完成后才介入項目，而在IPD模式下，供應(yīng)商在中標(biāo)后就介入項目，其優(yōu)勢在于：供應(yīng)商對某一設(shè)備的熟悉程度高于設(shè)計人員，可以在項目設(shè)計階段提出有建設(shè)性的意見供各方參考，以最少的價格獲得所要求的性能。

3.3 項目成本實時動態(tài)顯示

火電項目受國家政策影響，經(jīng)常會出現(xiàn)變更。BIM-5D模型可以實時向各參與方反饋成本信息，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計變更或提出備選方案時，各參與方能第一時間知道項目成本變化并及時作出決策，而不需要再由設(shè)計人員出變更單、造價人員根據(jù)清單計算項目成本，簡化了流程、提高了決策效率。

4 ?結(jié)語

隨著“一帶一路”政策的提出，中國火電項目已經(jīng)走向世界，因此控制項目成本、保證項目利潤已經(jīng)成為各參與方關(guān)注的焦點。互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)等發(fā)展為BIM-5D技術(shù)在項目中的運(yùn)用提供了保障，但是我國總承包模式中各參與方長期形成的孤立、缺乏彼此信任的局面單靠BIM技術(shù)發(fā)展不足以改變。希望本文所提出的IPD模式和BIM-5D技術(shù)能應(yīng)用于火電行業(yè)中，實現(xiàn)項目各參與方對項目成本進(jìn)行協(xié)同控制具有重要意義。

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