基于BIM的IPD协同工作模型在装配式建筑中的应用

陈 燕

(滁州职业技术学院土木工程系，安徽 滁州 239000)

0 引言

装配式建筑是集成结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分，采用工厂化生产和装配化施工的建筑[1]。因此，装配式建筑需要系统化的工程管理模式与之相匹配。项目集成交付(Integrated Project Deliery，IPD)是一种新型的建设项目交付模式，以项目整体目标为各子系统的共同目标，能促使各参与方尽早参与项目，促进各方互尊互信，协同各参与方合作[2]，给装配式建筑带来系统性的管理思想，实现装配式建筑高质量、高效益及低消耗的项目目标。

IPD模式在国内的研究和应用仍处于起步阶段。马智亮等(2017)[3]尝试将先进的IPD模式应用于我国的PPP项目管理，探索了可用的法律依据及两种可操作的应用模式。在此基础上，分别从3个角度和3个方面分析了IPD模式应用于PPP项目所能带来的机遇和面临的挑战。牛建刚等(2017)[4]通过分析复杂工程项目及IPD模式的特点，总结出IPD模式相较于传统交付模式在复杂工程中的应用优势，并结合工程案例，分析IPD模式在复杂项目中应用的可行性。IPD模式作为先进的项目交付模式，需要相应的技术和平台作为支撑，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是IPD最为常用的技术。何清华等(2018)[5]通过文献归纳出BIM技术的应用可以保证IPD项目全生命周期内发生的信息畅通，能为各方工作的集成提供平台，能增强项目团队的整体性，并促进团队协同工作。王茹等(2017)[6]指出，BIM技术是IPD模式实现高度协同的技术基础，为IPD模式的实施提供了信息化集成平台和协调整合平台。王禹杰等(2015)[7]在介绍IPD管理模式的基础上，分析出BIM技术使得IPD项目管理模式中集成和并行设计成为可能，同时，作为项目管理的信息载体，为IPD项目参与方之间的沟通提供了一个平台，实现IPD项目价值最大化。徐友全等(2016)[8]认为，由于IPD模式的特点与建筑工业化的“一体化和协同”特点相吻合，将IPD模式结合BIM技术应用到建筑工业化项目中将有很大的研究价值。基于以上研究基础，本文将基于BIM技术的IPD模式应用到装配式建筑中，为装配式建筑进行系统性集成管理提供参考。

1 IPD模式与装配式建筑

1.1 IPD模式

2007年美国建筑师协会(The American Institute of Architects，AIA)在《综合项目交付指南》中给出了IPD的定义[9]，IPD是将项目体系、人力资源、实践和商业框架整合为一个统一过程，在该过程中，所有参与者充分发挥智慧与才能，为业主增值，优化项目成果，并最大限度地减少浪费，提高效率效益的项目交付模式。根据定义可知，IPD是用整体思维将项目各个阶段的管理集合成为一个系统，其核心是“集成”，目标是“精益”，实现基础是“合作”。项目各参与方的“信息”与“知识经验”是最需要进行集成的重要资源，而BIM技术与协同合作是实现集成的有力手段和重要途径。

1.2 装配式建筑

装配式建筑是一种新型建造方式，代表着建筑业由传统的生产方式向工业化、信息化方向转变，具有以下特征[10]：建造方式工业化、建造管理集约化、建造手段信息化、建造过程社会化、建造活动绿色化，即“五化一体”的系统性思维和方法。装配式建筑的“五化一体”特征与IPD模式思想相吻合，主要体现在以下几个方面。

1.2.1 建造方式工业化——集成思想

工业化的建造方式是运用现代工业化的生产和管理模式，整合建筑生产全过程各个阶段的各生产要素系统，具体是指：设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化和管理信息化。

1.2.2 建造管理集约化——集成思想

集约化的管理方式是工业化建造方式的重要基础和保障。集约化就是在实施过程中，集合各生产要素，并进行整合和统一配置，以高质量、高效率、低成本、节约资源、整体效益最大化为最终目标。

1.2.3 建造手段信息化——集成思想

与信息化深度融合，是装配式建筑发展的根本方向。虽然BIM技术已成为装配式建筑技术升级、生产和管理方式变革的有效工具，但在“互联网+”环境下，还需要发展信息互联技术，以互联网为主，将BIM技术、云计算、物联网、大数据处理等整套信息技术进行集成，实现一体化和平台化。

1.2.4 建造过程社会化——合作思想

装配式建筑的建造过程要充分体现专业化分工和社会化协作，提升组织管理的协同能力。对装配式建筑全产业链协同配置，保证产业结构完整化，产业布局合理化，产业生产规模化，产业组织协同化，避免同质化竞争。

1.2.5 建造活动绿色化——全生命周期、精益思想

绿色化不仅是建筑生产和使用过程中资源节约和环境影响的最低化，同时也是实现高品质、高效率、高效益即精益建造的过程。

2 基于BIM技术的IPD协同模型的建立

2.1 IPD模式下建设项目的实施流程

IPD模式下建设项目的实施流程一般划分为：概念设计、标准设计、详细设计、实施文件设计、审查阶段、生产施工和项目交付7个阶段[11]。由图1可以看出，与传统交付模式实施流程相比，概念设计阶段取代了决策阶段，业主、设计、咨询和施工等主要参与方在概念设计阶段就介入，开始考虑“建什么”“怎么建”和“谁来建”的问题，共同确定项目目标和评价指标。标准设计阶段持续地优化设计方案，使详细设计阶段拥有更完整性的成果，增加了实施文件设计阶段，该阶段促进了各方的协同参与，为后续施工阶段顺利和流畅也进行提供了依据和保障。由此可见，在IPD模式下，各参与方的早期共同合作，较传统模式具有更强的主动性，更真实的合作意图和较高的协同性，也保证了各参与者后续协同合作的效率。

图1 基于实施流程的IPD模式与传统模式的对比

2.2 IPD模式实现要素

2.2.1 IPD实施团队

以项目整体目标为共同目标的高效团队，是IPD项目顺利实施的根本前提。IPD的核心理念是“集成”，在整个项目周期内，集成各参与方的人员、信息、知识经验等要素为项目整体目标服务，以实现项目结果最优。为实现集成，在项目开始时，将各参与方利益与项目整体利益绑定，促使各方有平等参与工作的期望及合作意愿。在项目实施过程中，各方能互尊、互信、坦诚交流、风险共担、利益共享、财务透明，并能放弃部分法律权力，共同服务于项目整体利益，积极提高项目效益。

2.2.2 多方关系型合同

基于信任的关系型合同，是IPD项目实施的重要支撑。与传统的交易型合同相比，关系型合同更多地关注项目实施过程。IPD关系型合同在参与方之间建立了一个合作系统，该系统使参与各方不再孤立，形成信任、合作和共享的多方合作关系，共同管理、实施激励、公开透明，以实现项目目标为共同目标。

2.2.3 BIM技术的支撑

BIM技术在IPD项目全生命周期内，为各阶段的相关信息集成与各方工作协同提供平台。[12]主要体现在：BIM能提供数字形式的设计产品，不仅可以为项目各参与方提供数据库、模型库，也可以进行虚拟施工和施工冲突检查，帮助IPD项目完成设计施工任务。BIM可以提供数据的储存和交换服务，将项目全生命周期内所有发生的信息和数据存储至模型中，为IPD各参与方合作实施项目过程提供平台，项目实施过程中畅通的信息可以保证项目参与方之间的关系稳定，提升工作效率。同时，BIM技术的应用，使得信息流畅、沟通及时，有利于各参与方互尊互信，提升IPD团队的合作层次，形成团队组织文化。此外，BIM按实际情况界定项目目标及合同标的物，促使工作任务分配更为合理，有利于各参与方接受任务安排，放弃诉讼彼此的权力。

2.3 基于BIM技术的IPD协同工作模型

建立图2所示的基于BIM技术的IPD协同工作模型，以下简称BIM-IPD模型。该模型中IPD模式项目实施过程分为7个阶段，其顺利实施需要高效的IPD团队和BIM技术支撑。为实现精益的项目目标，IPD团队以项目整体目标为共同目标，各参与方在关系型合同约束下，在早期平等参与项目，在项目全生命周期内合作实施建设项目。

图2 基于BIM技术的IPD协同工作模型

3 BIM-IPD模型在装配式建筑中的应用

3.1 通过技术整合，实现装配式建筑横向一体化

装配式建筑横向一体化是建筑、结构、机电、装修一体化。装配式建筑是多专业系统集成的建筑，BIM-IPD模型可以支持多专业各阶段之间的协同工作，支持各专业软件间的信息交换及整合，各阶段由分专业细作转向各专业合作。

3.2 通过流程整合，实现装配式建筑纵向一体化

装配式建筑纵向一体化是设计、生产、装配一体化。由于各参与方的早期介入，各专业技术和管理信息前置化，在设计阶段，就统筹分析各专业(建筑、结构、机电、装修)的生产制造和装配施工环节，进行系统性全过程策划，设计出模数化协调、标准化接口、精细化预留预埋的可施工性强的设计成果，满足一体化的设计、生产、装配要求。同时，各参与方通过参数化的模型及数据的统一性和关联性，在设计、生产、装配的各阶段内，保持信息的公开性和透明性，实现信息共享和协同管理。

3.3 通过组织整合，实现装配式建筑技术、管理一体化

IPD是一个工程管理概念，与BIM信息技术手段相结合，对装配式建筑项目的设计、生产、装配、交付与运营等各阶段的关键技术和实施流程进行良好地整合、集成和协调，通过团队合作、价值管理、持续改进等组织整合，实现技术和管理一体化，提高装配式建筑项目的经济、社会等多方面的综合效益。

4 结语

装配式建筑是建筑、结构、机电和装修各子系统协同集成再进行装配的过程。BIM技术与IPD模式的协同应用，将业主、设计方、施工方等主要参与方从项目立项开始就整合到一起，以项目整体目标为共同目标，各专业技术和管理信息前置化，利用技术、流程和组织整合，进行系统性全过程策划，实现实施过程建筑、结构、机电、装修一体化，设计、生产、装配一体化以及技术和管理一体化的集成装配建筑。目前，IPD模式在国内仍属起步阶段，这种协同管理方式的成功应用还需一个过渡和成熟的过程。