基于BIM技术的EPC项目全过程设计协同研究

张庆华 任晓峰 曹翔

摘要：BIM技术的应用是EPC工程设计优化的关键因素之一，根据EPC项目特点制定切实可行的方案，并基于项目实际情况，拓展出适合于项目的其他应用方式。将BIM技术应用在EPC项目设计中，将会不断提高EPC项目智能化发展的水平，给工程企业提供更新的技术支持及竞争增长点。所以，文章基于BIM技术，研究EPC项目全过程设计协同。

关键词：EPC项目;BIM技术;设计协同

建设工程中BIM技术无疑已成为未来的发展趋势，BIM技术的本质是以信息化技术为基础，带动组织形式、建造过程的变革，并最终带来工程施工过程的变革。将建筑一线施工人员从二维抽象的施工图中解放出来，以三维立体模型作为建筑工程项目的信息载体，实现抽象平面信息的三维可视化表示，便于理解，从而提高从业者的工作效率。EPC模式在工程建设中展示了很大的优越性，BIM技术的应用能够打破EPC项目交付模式受制于CAD技术的窘境——项目管理流程过于冗余、延伸度不足等。将BIM技术运用到EPC总承包项目管理中，能更好地指导施工，为施工企业降低施工成本和运营风险。

一、BIM技术介绍

BIM技术通常都具有以下几个方面的特征：（1）使用者可以在每一个建设项目的全寿命周期以及各阶段过程中使用BIM技术，从中可以得到BIM技术对于全过程及各个阶段的工程信息的完整描述。（2）使用者在使用BIM技术的过程中会发现它具有强大的可视化以及模拟分析的功能，这就会使得在项目的实施过程中，不同专业之间的信息能够反复使用。（3）使用BIM技术可以实现信息的自动变更，在使用BIM的过程中，系统将会对模型的信息进行分析，产生与之相对应的文件。当对模型中的某一对象进行更改，那么在该模型中与它相关的其他模型将会自动变更，这就会减少甚至避免修改图纸以及降低图纸发生问题的概率。（4）使用BIM技术可以使得在项目全寿命周期以及在各个阶段过程中产生的信息都可以实现相互传递以及享用，这就会减少对相同信息进行输入的工作量，提高了效率。

二、EPC模式介绍

EPC是指公司接受业主的委托，依据协议中的商定，对工程建设项目的设计、采购、施工等全过程或几许阶段进行承包。一般来说，在总价合同中，所承包的工程的质量、安全和进度等都需要该公司来负责任。其中E是Engineering这是对建设工程的全部内容以及国内工程实施组织管理进行设计;P是指Procurement，更加主要的对专业设备及材料的采购;C是指Construction，建是指建设，而且还包含施安装、培训等。

三、现阶段EPC项目的设计协同与施工深化

EPC总承包模式的核心理念在于将原来的“分散”承包变为“综合”承包，实现设计—采购—施工的紧密融合，在这种情况下，设计工作必须考虑施工因素，如成本、材料、工艺等，施工的可施工性和可预见的问题必须前置去影响设计执行，通过设计与施工之间主动的交互和协同，提高项目全生命周期的管理效率。由于实施主体各方面的差异，其设计协同和施工深化模式也有所不同，但从实施主体性质来看，可以分为以设计牵头的工程总承包（设计单位转型EPC总承包单位）和以施工主导的工程总承包（施工单位转型EPC总承包单位）。（1）设计牵头EPC总承包模式下的设计协同和深化。一般而言，在设计牵头EPC总承包模式时，具有总承包资质的设计单位通过竞标拿到EPC总承包项目，而后主要负责项目的前期和设计工作。由于总承包单位本身不具备相应的施工管理团队和资源，项目的施工工作往往通过招标发包，由满足分包资质要求的施工单位承接。总承包单位在遵循规定的设计流程完成施工图设计后，交由项目施工单位。负责具体的项目现场实施，并派驻少量管理人员负责项目实施的对接和合同履行的监督控制。项目施工单位负责项目施工的现场实施，为满足项目现场施工要求，进行设计图纸的二维施工深化，总承包在审核确认施工深化图纸后，项目现场按图施工。（2）施工主导EPC总承包模式下的设计协同和深化（联合体）。一般而言，在施工主导EPC总承包模式下，具有总承包资质的施工单位通过竞标拿到EPC总承包项目，而后主要负责项目的施工工作，由于总承包单位本身不具备相应的设计团队和资源，项目的设计工作往往通过招标发包或内部，由满足分包资质要求的设计单位承接。总承包单位要求设计分包单位在项目原有初步设计基础上按照合同约定完成施工图设计，交由项目总承包单位，负责具体的项目现场实施，并在必要时派驻现场设计代表负责项目设计与实施的对接。项目总承包为满足项目现场施工要求，进行设计图纸的二维施工深化，负责项目施工的现场实施。

四、管理措施和风险控制

4.1管理措施BIM协同的前提是使用同一建模规范，严格按照项目建模规范对各类模型进行建立，方便协同工作。项目需实行全员会BIM制度，各部门必须熟悉掌握BIM模型查看方式，各区段专业工程师需负责所管区域模型的建立。4.2风险控制根据现场钢结构的复杂程度，确定需要建模的节点，与设计院及技术部确认后方可进行模型建立，并在方案确定后，方可进行3D打印实际交底。由于BIM技术应用需采购或租赁BIM放樣机器人、三维扫描设备、VR设备、建模工作站等，因此需要提前出具设备使用计划，保证设备不闲置，同时设置专人负责各类设备，保证设备不丢失，不损坏。在BIM技术应用前，需提前进行BIM策划，并且形成项目部完备的BIM管理制度，降低技术实施过程中的成本。

五、可行性分析与价值研究

5.1应用障碍和问题

（1）设计出图期限和建模时间之间的冲突。由于现行的EPC总承包项目，建设单位要求的出图时间相对较短，若要进行设计各专业协同，在正向设计无法实现的情况下，仅能使用逆向BIM建模进而开展设计各专业协同。逆向BIM建模和全专业协同需要在设计图纸完成后进行，难以在图审前将其成果反馈于设计图纸，进而优化设计图纸。（2）专业技术能力和设计-施工深化协同问题。基于BIM进行设计协同和施工深化，需要所有参与单位同时具备专业技术能力和BIM软件操作技能的专业人员，并且EPC总承包单位具备协调各分包单位基于BIM模型开展施工深化的能力。（3）建模标准和协同体系没有统一的参照。基于BIM模型进行多专业、多参与方在EPC项目全阶段的设计协同和施工深化，必须要求有完备的统一的建模标准，来规范项目构件的命名、建模范围、建模内容和深度等，需要有相对完善的模型权限分配和职责划分体系，以调整协同和深化工作。

5.2成本分析

成本主要是人工成本和时间成本。人工成本主要在于专业建模及技术人员，主要负责模型构建、调整和应用，以及协助模型优化、深化和调整等。时间成本主要在于基于BIM的设计协同在图审前将成果反馈于设计图纸需要较长时间。除此以外，计算机硬件成本与相关BIM软件成本也是重要的一部分。

5.3功能分析

BIM建模过程其实是建模人员对二维图纸进行信息采集和存储的过程，其中，图纸校核、图纸问题整理其实是信息采集过程中的错误核查和查缺补漏的过程，而面向对象的三维可视化的信息存储方式带来了一定的设计优化和深化的价值，并为非专业人员提供便捷。整体上有助于提高图纸校核的精度和细度，减少设计问题，提升设计成果的质量、可靠性和落地性，从而提高设计在项目施工阶段对于施工的指导作用。

结束语

综上所述，就EPC项目而言，具有体量大、专业复杂等特征，所以，将BIM技术运用到EPC项目设计中将会带来下面几点突破：（1）通过虚拟模拟来完美实现设计思想，减少在过程中出现的不同干预因素。（2）通过模拟，进行实时的管控和预制组装，最终保证工期的要求。

参考文献

[1] 夏则爱.BIM技术在EPC项目实施过程中的应用实践[J].建筑施工，2019，41（2）：166-168.

[2]方婉蓉.基于BIM技术的建筑结构协同设计研究[D].武汉：武汉科技大学，2013.