基于IPD模式下BIM技術的應用探究*

蕭俊杰 曹 健

（南昌工程學院瑤湖學院，江西 南昌 330099）

裝配式建筑是近年來新興的一種建造模式，雖然目前我國建筑行業主要還是采用鋼筋混凝土的澆筑式施工，但是裝配式擁有著施工效率快，勞動力成本較低，減少能耗，抗震減災，保護生態環境，實現文明施工，建設高質量、高性能的工程建筑等一系列優點，在國內建筑施工行業中擁有著廣闊前景。而IPD模式與BIM技術相結合的模式能較大限度地推動中國裝配式建筑的發展。

1977年在美國政府的推動下，基于IFC標準而制定的BIM應用標準NBIMS的誕生，標志著BIM技術運用到行業中來，實現了建筑信息模型在不同行業間的信息交互與信息化促進商業進程的目的。就BIM技術的誕生地美國而言，近十年來，其BIM技術在基礎建設工程項目中的應用比逐年提高且漲幅較大，其應用程度與應用范圍也在逐漸提高。就全球而言，越來越多的人意識到BIM技術對于傳統建筑業產生的變革，也有越來越多的國家和地區加入buildingSMART這一服務于BIM全生命周期的國際性組織中來，共同推動BIM技術的發展。

而在中國的建筑行業中，BIM技術的推廣還僅存在于小范圍中，其主要應用范圍還局限于大型設計企業，其主要應用對象還僅局限于具有標志性的建筑，在普通居民及商業建筑的建筑中應用較小。而IPD模式在建筑行業中的應用更是少之又少，其管理模式對于國內建筑業來說是一種全新的概念。近幾年來，隨著BIM技術的成功案例的不斷增多，其發展趨勢十分可觀。住房和城鄉建設部于2011年印發的《2011~2015年建筑業信息化發展綱要》中明確指出了“加快BIM等新技術在工程中的應用，推動基于BIM技術的協同設計系統建設與應用”。2014年，住房和城鄉建設部印發了《關于推進建筑業發展的改革若干意見》，第一次明確了BIM技術可以應用在設計、施工和運行維護建筑的全生命周期中[1]。我國政府的政策引導，也印證著BIM技術的光明前景，但是其仍處于發展階段，仍有許多問題待解決。對于整個建筑設計行業而言，BIM技術的應用還沒有形成一個完整的可以指導行業的數據協議標準，軟件產品沒有標準數據規范，以至于無法實現資源與信息的共享[2]。且我國最常用的傳統項目交付模式是設計-投標-建造（DBB），該模式普遍存在著管理低下，各參與方之間信息不對稱，設計與施工分離，項目各方之間信任感嚴重缺乏且注重己方利益，施工過程變更煩瑣，資源浪費，項目進展緩慢等諸多弊端，嚴重阻礙了建筑行業的健康可持續發展趨勢[3]。

IPD模式的出現恰好可以解決上述問題，因為IPD模式與BIM在中國建筑行業內均屬于新興技術，擁有蓬勃生命力與無限的發展潛力，IPD模式與BIM技術的結合，是嶄新模式與先進技術的碰撞與融合，二者之間的嵌合性較高，在成本控制、進度保障和協同合作中均有較為顯著的優勢。IPD模式可以最大化發揮BIM、VDC技術優勢，使項目的各參與方及各種資源與信息集成于同一個平臺之內，在該平臺內資源共享、信息交互，理清項目參與各方的工作職能，以達到權責分明。同時BIM作為一種建筑信息模型技術也為行業管理提供了一個平臺，便于規則的制定與統一管理。

1 理論基礎

1.1 BIM在建筑項目中的應用價值

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，它是整合了所有建筑信息的三維數字化新技術，是支持工程信息管理的最強大工具之一[4]。通俗地講，BIM就是將建筑在電腦上用軟件事先模擬建造出模型，并對模型進行仿真試驗，這樣就可以提前預知施工及后期維護過程中可能會出現的問題并加以解決。這樣就可以根據預定的時間，將建筑實際施工時間，具體用到的人員、材料、設備、資金、時間等數據都可以通過Revit軟件構建合理建筑信息模型。傳統建筑業的項目全過程往往是將項目進程的全部環節串聯工作，而BIM的出現，將傳統的串聯模式逐漸向多并聯模式轉變，多個環節可以同時進行，其覆蓋范圍涵蓋項目工程自設計階段至交付使用后的運營維護階段的全部工作流程，各個參與的部門協同合作項目進行中所有過程的信息數據都被記錄和保存下來，并將設計、施工、運維等全過程中的工程信息整合在一起，形成一個包含全部建筑信息的數據庫。其項目推進模式也由傳統的串聯模式逐漸向多并聯模式轉變，多個環節可以同時進行，縮短了工期，提高了整體項目的效率。在整個BIM系統中，任何一個參數的變動都會對全局產生影響，且能直觀地被決策者所預見。BIM提供了一個平臺，保證了工程項目推進全過程中的協調工作，通過計算機技術對實際工程實現精細化管理。運用BIM可最大程度上減少了返工量，促進了工程項目開展一體化，項目各方的關系產生了根本性的轉變，使得傳統產業鏈中每股力量，又得到了新的整合和有效利用。

1.2 IPD模式在建筑項目中的應用價值

IPD模式（Integrated Project Delivery）是一套反映產品開發模式，理念與方法集成的產品開發模式，也是一種新型的項目交付模式，通過協同項目的各參與方，在最大限度上滿足現代工程建設的需求。整個模式以IPD合同架構為基礎，以互信合作，信息公開為合作準則，通過集成信息、組織、過程和系統，最終達到業主需求。在該模式中，人員、體系、實踐活動和商業架構被整合進統一過程，借助協作平臺，充分利用所有參與方的技能和知識，通過設計、建造以及運營各階段的協同合作，降低成本，使建設項目結果最優化，效益最大化，以期創造更大價值。其最終的目的，就是在花費更少的成本的同時，并能安全、高效、準時地向業主交付高性能的建筑，踐行可持續發展理念[5]。

1.3 “IPD+BIM”模式

BIM技術的運行流程包含了策劃階段、設計階段、施工階段和運維階段，其服務對象包括了業主單位、設計單位、施工單位、咨詢單位和監理單位，其本身就是以從設計、施工到運營協調、項目信息為基礎而構件的集成流程。而IPD模式，其根本上也具有一定的集成屬性，這與BIM技術是相契合的。IPD模式的出現對于BIM來說其實就是以一種新的管理交付模式的應用，是對BIM各個工作周期的一種整合，可以使BIM的工作環節銜接更為緊密，環節之間的交互更為系統化，概括而言，IPD模式可以最大化BIM的價值?！癐PD+BIM”模式具體如圖1所示。

圖1 “IPD+BIM”模式

2 案例分析

位于美國北加利福尼亞州的薩特醫療下的太平洋醫療中心范內斯院區，總建筑面積達92903m2，于2007年開始設計，2020年1月1日順利竣工并投入使用，其最大病床容量達274個病床。該項目承包于Herrero BOLDT，由SmithGroup進行的建筑與室內設計，共消耗建筑成本19億美元，是項目集成交付（IPD）模式的一個經典案例。在項目初期，項目團隊為防止項目進程中的多重風險，薩特醫療的管理層決定嘗試集成項目交付（IPD）的管理模式來進行全面的管理與項目進度把控，從而保證項目的質量與成本控制。

該項目最終發展成一個擁有17個合作伙伴和數百名員工的高效運行團隊，在之后的項目運行過程中，關鍵項目團隊采用了集中協作辦公的形式并定期開展交流例會，解決項目中存在的關鍵性問題，實現項目進度、信息的公開透明化。此外，每月一次的全體會議，由每個合作伙伴公開自己團隊的項目開展情況，這樣既能使不同合作伙伴之間起到監督促進的作用，并能使各個合作伙伴對項目整體進度有一個清晰的了解，管理層也能根據每個合作伙伴的項目進度來安排后續的項目進行，更好地推進項目進程。在這樣的模式中，團隊成員共同承擔風險，共同得到收益，使每一位團隊成員都能收獲責任感與參與感，大大促進了協作。

采用項目集成交付（IPD）模式，使得在項目的前期，合作伙伴能夠參與進來，集思廣益，減少設計階段的漏洞，盡早發現項目中可能存在的問題，并能夠選擇合理創新的解決方案，提高項目的設計質量。太平洋醫療中心范內斯院區在項目團隊、供應商、同行評審員以及州衛生計劃與發展辦公室（OSHPD）一起努力下，在北美首次采用壁式粘性阻尼器作為抗震結構的隔離系統。相較于傳統的抗震結構隔離系統，這樣不僅節省了建筑成本，而且從規劃角度看，大大提高了建筑的靈活性，也為將來的翻修提供了便利。同時，在集成項目交付模式支撐下，設計團隊發現了早期規劃設計中的多處不合理設計并進行了變更，優化了建筑性能與環境。

因為薩特醫療選擇了集成項目交付模式，使得太平洋醫療中心范內斯院區提前建成開業，且建設成本大大低于項目初期的預算。在各項目成員的集思廣益之下，該項目中得益于IPD模式中基于市場開發的思想，多處根據施工過程中的現場實際而運用創新方式，使得項目更符合可持續發展理念及與周邊環境的和諧統一。該模式讓所有人的構想和思路、設計和實施的合作伙伴，以及負責執行的不同項目團隊都集合在一起，形成了一個利益共同體。在彼此信任的多方合作之下，實現了整個IPD團隊的利益最大化。

3 模式評價

根據太平洋醫療中心范內斯院區這一IPD模式在建筑業中的運用實例，通過VRIO模型進行可持續競爭優勢分析，從而更為清晰地表示出“IPD+BIM”模式在建筑業中的發展潛力。VR?IO，就是價值（value）、稀缺性（rarity）、難以模仿性（inimitability）和組織（organization）模型。基于“IPD+BIM”模式的VRIO模型分析見表1。

通過表1中VRIO模式的分析可知，“IPD+BIM”模式在多個層面都有著突出特點，尤其在價值與組織層面，具有極大的優勢。這主要與IPD模式與BIM技術的自身定位有關。這兩種新興技術與模式其根本意義上就是把工程項目的各個環節集成化，推動階段與階段之間，團隊與團隊之間的協同合作與信息交互，以提高工程項目效率和減少工程建設成本為途徑，以建設高質量建筑為目的，向新型建筑模式轉型，其可持續競爭優勢較為明顯。

表1 基于“IPD+BIM”模式的VRIO模型分析

4 模式特色

4.1 協同合作

基于IPD模式下的BIM技術應用的關鍵在于協同，使項目的各參與方及設計項目的所有資源、信息集成于一起。而在傳統模式中，各環節分明且相互獨立，各方負責人之間交流獨立且單一，管理呈現碎片化，常出現前后環節銜接不緊密甚至出現由于某一環節的錯誤而導致項目長期停滯于某一階段的情況。IPD模式使項目主要參與方在項目初期就能盡早參與進來，各方協同合作、信息共享、互信合作，保證項目全周期的信息透明，以BIM平臺為載體，將工程項目的全部信息進行集成，其作用范圍涵蓋設計、施工、運營維護等全階段，充分發揮了BIM技術對于信息集成的巨大優勢。在項目的初始階段，基于IPD的管理模式與BIM平臺的輔助，參與項目的各參與方在工程項目初期的設計階段就介入項目[6]，使得各參與方在項目的設計階段就有了深度的交流與合作，集思廣益，極大地提高了設計質量，可以從多維角度就項目的設計方案提供多方面的建議，從多維角度提出項目的設計方案中可能存在的問題并加以解決。各方參與者提供設計方案、項目圖紙、施工方案，通過BIM平臺可以進行前期模擬，碰撞檢測，使原本在施工現場才能發現的問題盡早在設計階段就得到發現與解決，避免推倒重來式的錯誤，以達到降低成本，縮短工期，減少返工量，保證進度的目的。同時，IPD模式所倡導的跨部門、跨系統的協同，基于BIM的IPD協同管理模式，使得項目分工更為明確，任務點的劃分與實際情況更為緊密。項目各參與方均為項目的參與者，相較于傳統的交付模式，各參與方的權責更加清晰，各參與方在IPD模式的促進下形成了一個利益共同體。在此結構形式下強化了各參與方之間的關聯性，使其可以自由溝通，平等參與決策，進而優化項目決策，減少各方利益沖突，提高各方為項目總體利益服務的積極性，極大地增加了各個參與方之間的信任感與責任感。

4.2 信息交互

BIM技術最為突出的作用，即體現在其龐大的數據信息功能，利用Revit軟件建立的BIM模型中包含了建筑多方面的建筑信息，即可看作一個大型的數據庫，且其數據的涵蓋范圍包含了項目初期設計階段至項目后期運維階段，對于項目施工及維護的各個階段均有極大的參考價值。眾所周知，一個大型建筑項目的建筑項目信息來自業主方、設計單位、施工單位、供應商、生產廠商和監理單位等多個不同參與方，涵蓋了設計、結構、施工、裝修和運維等不同專業[7]，這樣就可能存在信息量龐大，信息源復雜，管理不便，管理成本較高等一系列問題，且各參與方間的數據標準是否統一，不同參與方的數據的滯后性也是較難解決的問題。而IPD模式的一大亮點就是信息交互功能，在IPD模式下的各參與方的定期交流可以保證其信息保持有效性和互通性，基于IPD模式下的BIM平臺能夠為用戶提供建筑項目相關多領域的開放數據存儲標準、存儲平臺和存儲交換服務，各參與方可以隨時在BIM平臺中存儲和調用與建筑項目相關的信息，方便了各參與方之間的數據集成和信息交互，極大地提高了項目的開展效率。

5 結語

IPD模式促使各參與方以信任、溝通和公開為合作前提，以互利共贏為出發點，將各參與方集成在一個平臺，形成了一個利益共同體。而集體做出決策，風險共擔、利益共享的激勵機制又不斷強化了這一過程。而各主要項目參與方同地辦公、信息透明并可隨時溝通，實現了協同合作和信息交互，又可以大大減少了人力、物力及財力浪費，減少建筑工程的成本，加快工程建設的進度。

目前中國基于IPD模式下BIM技術的應用難度受建筑發展模式制約，其推廣上還存在著較多問題，諸如尚無完備的法律體系和統一的行業標準，各參與方之間的權責劃分不清，電子信息的更迭速度較快等問題。但就國內外基于IPD模式的BIM技術應用現狀及諸多優秀案例來看，這種“IPD+BIM”模式仍舊是踐行精益建造理念的有效途徑和實現高性能建筑的必由之路，有著較大的發展潛力。