IPD模式下基于BIM的精益建造能力研究——AHP分析法

(西南科技大学土木工程与建筑学院 四川 绵阳 621010)

一、研究背景

建筑行业近年来发展迅速，但其生产过程中仍然存在生产粗狂、效率低下、能耗高、资源浪费率大等问题。随着精益建造概念的提出和各种建筑技术和工具的使用，在一定程度上提高了资源的利用率和建筑生产效率，但是由于我国建筑业发展过程中知识化发展较为缓慢，妨碍了建筑业实现可持续发展。因此本文对推广基于BIM(Building Information Modeling)技术和精益建造技术的集成交付模式各个因素间的相互影响进行研究，建立评价模型，分析我国建筑业朝可持续发展目标迈进的屏障。在建筑业与信息业快速发展的环境下，该模式的全面实现必将推动建筑工程领域根本性变革。

二、IPD模式下基于BIM的精益建造模式

(一)IPD模式

在传统的如DBB、DB模式下，建筑工程拆分为设计、招标、建造几部分，按时间顺序依次进行，消耗时间较长，并且参与项目的业主、设计方、建设方、供应商、监理方等多方分离、从而导致在建设过程中容易出现频繁工程变更，各方均以规避自身风险将自身利益最大化为建设目标，从而难以控制建设成本，造成资源浪费。

IPD(Integrated Product Development)模式旨在将项目实施过程中的关键参与者通过协同机制集成为一个团队，实现协作、集成和高效的目标。在建设项目全寿命周期中，集业主、承包商、建筑师、咨询工程师等多方为一体，建立基于相互信任，风险共担与利益共享的团队，从而实现建筑业业的高效率低浪费发展。

(二)BIM技术

多方早期介入、协同工作目标的实现最重要的就是各方成员间的经验知识和信息的共享，而BIM则是实现信息集成的重要手段。BIM技术为建筑信息的多方交互提供技术平台，使建筑在全寿命周期中可以有多方参与并对项目进行优化。

现今，建筑工程相关人员运用BIM技术可以实现3D模型建立、4D施工进度计划、5D成本控制，模拟施工过程和碰撞检验，这些可视化极大促进建筑项目的高效率实施。从建筑设计阶段开始，将建筑项目的细节和可能实现的冲突呈现，从而减少不必要的变更，控制工期和成本。

(三)精益建造

精益建造理论是精益生产思想在建筑业中的体现。随着可持续发展的理念提出，建筑业作为社会发展的重要组成部分，对经济、资源、环境的影响都很大。在此种发展背景下，旨在降低建造周期、控制成本、减少浪费、保证项目质量和交付日期的精益建造已成为全球建筑业发展的主要方向。

现有的LPS(末位计划者系统)、CE(并行工程)、TVD(目标价值设计)等方法已得到广泛运用。例如，价值流程图在精益建造过程中可以用于消除资源浪费，LPS可用于均衡工作流，CE则可用于缩短项目建设时长并且可提高建设质量。上述方法均可提高工程建设效率。

(四)新模式探索

新模式主要是业主、设计、承包商、分包商、供应商等项目参与方以IPD合同为纽带，以BIM为合作信息平台，以精益建造作为项目实施的整体操作体系，通过团队支持和真诚合作，以有效减少变异，为顾客减少浪费，创造价值。[4]在新模式的运行过程中，主要依赖于多方的早期参与和全过程参与人员知识化生产过程，将BIM技术和多种精益建造方法正确地投入建设。其主要工作结构如图1。

图1 新模式主要工作形式

新模式的特点。可持续发展是整个社会发展的目标，IPD模式下基于BIM技术的精益建造是为了从项目初期到建设竣工整个过程实现质量最佳、工期最短、成本最低和社会公共利益最大化。项目参与各方的尽早介入、充分沟通和积极合作，减少了整个过程不必要的变更和浪费，同时降低了风险，为业主增加了项目本身的价值，是精益建造思想的具体体现。与此同时，借助BIM技术的信息平台，为项目各个参与方提供了简单、透明、开放的平台。各方可以在平台选择获取有用的信息，在自己的责任领域内做出及时的调整与优化，同时及时反馈给项目其他参与方，充分调动发挥了各方的主观能动性。

三、建立AHP评价体系

(一)AHP基本原理及其主要过程

将层次分析法引入IPD模式下基于BIM的精益建造模式(以下称新模式)的评估中，可以将新模式的诸多影响因素的定性关系转化为定量分析，经过两两比较层层分析，从而得出新模式的主要影响因素，其主要过程如图2所示。

图2 层次分析法主要过程

(二)构建指标体系及定量分析

通过文献梳理和专家问卷等方式，通过计算最终得到表1中的结果，具体公式及步骤可参考《基于AHP-GRAP模型的建筑业企业精益建造能力评价研究》[3]。

表1 指标层各要素的权重值及其排序

表1的主要分析结果如下：

(1)在影响IPD模式下基于BIM的精益建造能力的因素中，BIM软件功能因素占0.2507，在众多单因素指标中居于榜首，表明在新模式的发展过程中，应当将BIM技术的开发与完善居于首位，以推动IPD模式的发展。

(2)IPD合同范本占比为0.1367，居于第二位。但IPD合同是一种新型的合同关系，其是以全生命周期为出发点，现行的合同类型主要为AIA A195，AIA C195，IFOA(Integrated Form Of Agreement)等，但是基于我国建筑业的发展情况，需要制定一份更符合国内环境的合同范本，充分考虑各方的利益与风险，实现项目整体最优。

(3)此外，从准则层层面看人员和经济因素也占有较大比重，因此，各方在今后工作中，国家应当给予一定的政策支持，鼓励奖励BIM和精益建造的发展，在一定程度上降低企业产业转型的经济压力，同时完善知识化体系，提高从业人员的专业素养和精益建造的意识，实现建筑业的高效发展。

四、结语

本文主要通过AHP法对IPD模式下基于BIM的精益建造能力进行研究分析，此种模式符合当下建筑业转型的趋势，是实现建筑项目可持续发展的一大前提，其可改变建筑业粗放型的发展方式，推动建筑业向信息化、科技化、协同化的方向发展。

本文在研究过程中，主要以IPD模式为基础，考虑基于BIM技术精益建造的能力影响因素，但还存在一些问题可以作为下一步研究方向。

(1)IPD模式合同范本的订立。在IPD模式下，各方的风险与利益该以何种机制进行分担；现有的合同范本该做出怎样的变动以符合当下国内发展情况。

(2)精益工具在精益建造中的应用。在精益建造过程中，对人员、技术都有较高的要求，如何依据情况的变化控制精益建造过程从而发挥精益工具对精益绩效的作用。

(3)BIM技术应用的成熟度。当今BIM已经成为建筑业发展的必要趋势，如何在相关领域提高技术水平，引进先进技术，实现本土化的技术创新。