国际工程EPC项目中应用BIM的价值分析

2014-01-18王淑嫱

湖北工业大学学报 2014年5期

王淑嫱

（湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430068）

1 我国国际工程承包现状及面临问题

1.1 我国国际工程承包现状

目前全球建筑业规模约为6万多亿美元，占全球GDP总量约10%，公开招标的工程项目每年约1.8万亿美元，全球基础设施建设整体保持旺盛需求，我国对外工程业务稳步增长，建筑业走出去的规模日渐增大。2013年对外工程承包企业完成营业额和新签合同额分别为1371.4亿美元和1716.3亿美元，同比增长率分别为17.6%和9.7%。2013年ENR（Engineering News Record）225强中我国内地共有52家企业入围。按承包区域划分，非洲市场依然是我国海外营业额中的大头，占比38%，其次是亚洲和中东，分别占营业收入35.9%和18%，而国际工程中高端市场的欧洲、北美洲的工程承包情况依然没有改观［1］。

1.2 我国国际工程承包面临的主要困难和问题

整体来看2015年以后的发展前景将“恢复平稳的强劲增长势头”，但外部经营环境更加严峻。面临竞争越来越激烈的国际市场，我国对外工程承包主要存在如下问题。

1）内部无序低价竞争现象愈演愈烈。目前我国“走出去”的企业数量严重超出了市场容量，造成低水平同质竞争现象普遍，缺乏分工合作；特别是中方资金项目和不熟悉市场的企业低价竞争问题严重，恶性竞争时有发生。

2）低水平的发展模式遭遇严重挑战。劳动力比较优势在逐渐丧失，国内人力资源成本大幅增加，印巴孟朝等国劳务成本较低，成为主要替代来源。

3）缺乏国外大型EPC项目的管理经验。国内外市场差距大，企业的风险控制、资源调配、精细管理均存在突出问题。缺乏属地化运作的能力和经验。标准规范和设计企业走出去滞后，很少能参与前期规划设计、工程咨询和后期的运营管理。

1.3 企业应建立新的竞争优势

建立除低价之外的新的竞争优势。市场竞争者越来越多，客户希望同样低的价格，要创造更多价值。

1）向产业链的高端发展。在一般承包工程业务发展同时，为业主提供规划设计、咨询服务、运营管理等。

2）切实提高项目管理的能力和水平。

从企业宏观决策层面来看:提高国际工程项目风险意识。建立健全内部控制机制，其中包括风险控制机制、成本费用控制等，避免决策失误。提高加强项目管理的意识。管理决定项目的成败，无论是包括施工总承包项目和EPC总承包项目的管理规范化、精细化和信息化方面都还有很大的差距。加强队伍建设和能力建设。培养一批熟悉国际市场运作惯例的技术、商务、管理和法律的人才。提高资源的整合能力、与业主和监理的沟通能力、对分包商管理控制能力等。

从具体管理层面来看:重视项目管理过程中的设计管理，国内设计单位普遍存在的问题有:不熟悉外国规范、不了解当地环境、沟通能力差，造成设计审批难通过，甚至出现质量问题。

2 国际工程EPC项目

管理才能达到盈利的目的。EPC项目要求承包商有高度的责任感、资金整合、技术协同配合、人力资源合理调配、工期质量严格把关的能力，更应具备动态风险防范与对策。过程管理不到位将造成成本失控。

根据美国设计建造学会（DBIA）的预测，到2015年，采用工程总承包模式的项目数将达到55%，超过以业主分别与设计单位和施工单位签订设计、施工合同为特征的传统建设模式［2］。我国对外工程承包商也在积极探索EPC项目的实施途径，然而在实践运行过程中却不尽如人意。2009年2月，中国铁建就沙特麦加轻轨项目签订合同，约定采用EPC＋O/M总承包模式（即设计、采购、施工加运营、维护总承包模式），总承包合同金额66.5亿沙特里亚尔，约120.51亿元人民币，至2010年10月，项目预计净亏损人民币41.48亿元［3］。中国中信－中国铁建组成的联合体承包实施阿尔及利亚东西高速公路EPC项目由于实施过程中缺乏动态管理的能力造成巨亏。

目前国际工程EPC项目存在的主要问题有:

1）国内企业为了进军海外市场，在投标阶段过多压低报价或议标阶段做出不恰当的让步，为今后项目的实施留下隐患。

2）合同责任范围划分不清。尽管是EPC项目，但其中盈利空间较大的设计、采购环节经常被业主变相拿走，承包商控制权被架空，掌握不了设计进度和采购进度，影响施工进度，不利于成本控制。业主配合不力却不承担责任，业主方面权力和义务脱节。比如业主负责的拆迁不能按合同要求完成，造成整个工期顺延，而索赔很难。

3）EPC项目对综合管理能力要求高。这也是我国承包商最欠缺的地方。国际工程更需要精细化

3 BIM在EPC项目中的应用价值分析

2003年以来，BIM（Building Information Modeling）技术在我国建筑行业得到广泛的关注并逐渐以不同的深度应用于建筑招投标、设计、施工和运行维护阶段。BIM的基础是参数化建模，并以矢量模型为载体加载建筑工程项目的各项相关信息数据，通过管理和共享这些数据，提高对建设项目全过程的控制能力。

BIM的特点是可视化、参数化、协同性、模拟性和可出图性。在美国多数州政府都要求新建大型公共项目使用BIM技术；日本BIM应用也上升到政府推进的层面。欧洲也已有多家政府机关致力于BIM应用标准的制定［4］。我国住房和城乡建设部在《关于推进BIM技术在建筑领域应用的指导意见（征求意见稿）》中强调BIM标准和集成应用，并指出至2016年政府投资2万m2以上大型公共建筑及申报绿色建筑的设计、施工采用BIM技术。BIM正在引发一场建筑领域的彻底变革，“BIM＋互联网”的技术驱动将引领建筑业产业转型升级的实质性启动，BIM技术是实现精细化项目管理的重要手段和方法。

由上述分析可以看出，BIM技术可以克服国际工程EPC项目中责任划分不清、综合管理能力不足、粗放管理的弊病。BIM在EPC项目的设计阶段、采购阶段和施工阶段的应用见图1。

图1 BIM在EPC项目中的应用分析

3.1 设计阶段BIM在EPC项目中的应用价值分析

设计阶段是EPC承包商的主要盈利阶段，设计阶段的项目管理对工程进度和整个项目成本影响很大。但业主或工程师与承包商之间经常发生分歧，主要原因在于各方期望的不同:业主或工程师想要符合合同的最佳设计，而承包商则想提供符合合同的最具性价比的设计。业主或工程师经常会利用其批准设计的权力强迫承包商自负费用设计或改变设计以达到其青睐的设计；在实践中，大多数承包商为了获得设计批准以推进工程而被迫就范。但是EPC合同的本质在于:如果承包商负责工程的设计，他也应该有权选择最合适的设计，该设计将符合合同要求和业主要求并适用于工程的目的。BIM的应用有利于改善EPC承包商在设计阶段的被动地位，减少业主和承包商之间的责任分歧。

BIM在设计阶段所发挥的作用有:1）方案展示与对比。在三维虚拟环境中直观展示不同设计方案的效果，并以三维模型为基础进行日照、通风、热工等定量分析。2）在设计阶段还可进行各专业协同设计，实时发现设计冲突，并可进行二三维联动优化设计，提高设计效率，缩短设计周期。3）以BIM为载体的审查流程清晰，对于设计中存在的问题一目了然，减少了业主和承包商之间的分歧。

设计阶段的三维模型构建是基础，为采购信息和施工信息的加载提供载体。

3.2 采购阶段BIM在EPC项目中的应用价值

在EPC项目中采购环节是影响经济效益和项目工期的重要环节。我国对外承包的EPC项目中关键设备采购经常被业主控制，承包商处于被动地位，严重影响了工期。国际工程采购工作具有业主对采购程序要求严格，采购资金占用量大，采购周期长和关联方众多的特点。在一个完整的EPC项目中，采购金额将占工程总造价的60%～70%，采购工作能否顺利进行，既关系到项目成本，也影响项目的经济效益［5］。采购工作居于EPC模式的中间环节，其工作关联方众多，采购部门的设备和散装材料清单是从设计部门获得的，材料运抵现场后，采购人员要及时与施工部门进行交接，并在设备安装过程中处理与制造有关的问题，沟通协调工作量大。就采购工作本身而言，又包含计划、采买、催交、检查和运输等管理环节，信息量大，地域跨越大（图2）。

以BIM为基础的采购管理平台贯穿采购工作的始末。BIM信息管理平台的核心内容包括信息沟通与共享、流程管理和BIM信息集成。信息沟通与共享可实现数据共享和采购协作机制，使各参与方在同一平台协作，实现采购工作的动态管理；流程管理使采购过程流程化、固化，明确各参与方责任权利关系；BIM平台可兼容来自设备和材料供应方的三维信息及相关属性信息，实现接口管理。

图2 EPC项目中采购管理流程

3.3 施工阶段BIM在EPC项目中的应用价值

在国际EPC项目中由于工期延后和成本失控造成损失的案例很多。以BIM为基础的PMIS系统可辅助现场精益施工。

1）可视化属性管理和漫游功能可用于虚拟交底和施工指导，以直观的展示和便利的查询操作使各级施工人员更深入了解工程情况。

2）基于三维模型的测量功能、自动碰撞检查、剖面功能可以在虚拟环境下精确分析专业内部和专业间的相互关系，优化施工方案，以免引起不必要的返工和材料浪费。

3）施工过程重难点方案展示。通过参数化建模，采用施工过程生长动画反映整个工程的施工流程及关键节点的工况，例如基坑施工过程、爬模过程、高大支模过程模拟，大型设备进场、现场拼装、作业过程模拟等。

4）协助进度管理。将进度信息加载到BIM模型中，可以在三维场景中直观显示计划进度下的模型和实际进度下项目实体，分析实际进度和计划进度的差异并进行各项进度偏差指标的计算，供进度的动态控制做参考。基于BIM模型还可以进行横道图、网络图的绘制与调整，实现场景分析与数值分析相结合的效果。

5）成本控制。通过三维建模的方式快速生成土建、安装、钢筋等工程的实体，以此为基础可以按构件、楼层、区域、进度等不同方式统计工程量。以三维模型实体和施工组织为基础，可以实现区域造价统计、进度款项确认、产值精确核算、模型分区优化、实时多算对比等功能，全方位服务于投资估算、概算造价、预算造价、合同价、结算价和实际造价等过程，以此实现全过程成本管控。

6）材料过程控制。可通过构建统计功能获取各类材料准确的实物量，制定采购计划，以此为依据发放限额领料单以节约材料用量，降低工程成本。工程完工后将计划材料用量与实际材料用量做对比分析与自动统计，为材料动态管理提供参考。项目完工后将实际材料用量与计划材料用量自动统计和分析，为材料用量的科学管理提供基础。