基于IPD模式下BIM技术的应用探究*

萧俊杰 曹 健

（南昌工程学院瑶湖学院，江西 南昌 330099）

装配式建筑是近年来新兴的一种建造模式，虽然目前我国建筑行业主要还是采用钢筋混凝土的浇筑式施工，但是装配式拥有着施工效率快，劳动力成本较低，减少能耗，抗震减灾，保护生态环境，实现文明施工，建设高质量、高性能的工程建筑等一系列优点，在国内建筑施工行业中拥有着广阔前景。而IPD模式与BIM技术相结合的模式能较大限度地推动中国装配式建筑的发展。

1977年在美国政府的推动下，基于IFC标准而制定的BIM应用标准NBIMS的诞生，标志着BIM技术运用到行业中来，实现了建筑信息模型在不同行业间的信息交互与信息化促进商业进程的目的。就BIM技术的诞生地美国而言，近十年来，其BIM技术在基础建设工程项目中的应用比逐年提高且涨幅较大，其应用程度与应用范围也在逐渐提高。就全球而言，越来越多的人意识到BIM技术对于传统建筑业产生的变革，也有越来越多的国家和地区加入buildingSMART这一服务于BIM全生命周期的国际性组织中来，共同推动BIM技术的发展。

而在中国的建筑行业中，BIM技术的推广还仅存在于小范围中，其主要应用范围还局限于大型设计企业，其主要应用对象还仅局限于具有标志性的建筑，在普通居民及商业建筑的建筑中应用较小。而IPD模式在建筑行业中的应用更是少之又少，其管理模式对于国内建筑业来说是一种全新的概念。近几年来，随着BIM技术的成功案例的不断增多，其发展趋势十分可观。住房和城乡建设部于2011年印发的《2011~2015年建筑业信息化发展纲要》中明确指出了“加快BIM等新技术在工程中的应用，推动基于BIM技术的协同设计系统建设与应用”。2014年，住房和城乡建设部印发了《关于推进建筑业发展的改革若干意见》，第一次明确了BIM技术可以应用在设计、施工和运行维护建筑的全生命周期中[1]。我国政府的政策引导，也印证着BIM技术的光明前景，但是其仍处于发展阶段，仍有许多问题待解决。对于整个建筑设计行业而言，BIM技术的应用还没有形成一个完整的可以指导行业的数据协议标准，软件产品没有标准数据规范，以至于无法实现资源与信息的共享[2]。且我国最常用的传统项目交付模式是设计-投标-建造（DBB），该模式普遍存在着管理低下，各参与方之间信息不对称，设计与施工分离，项目各方之间信任感严重缺乏且注重己方利益，施工过程变更烦琐，资源浪费，项目进展缓慢等诸多弊端，严重阻碍了建筑行业的健康可持续发展趋势[3]。

IPD模式的出现恰好可以解决上述问题，因为IPD模式与BIM在中国建筑行业内均属于新兴技术，拥有蓬勃生命力与无限的发展潜力，IPD模式与BIM技术的结合，是崭新模式与先进技术的碰撞与融合，二者之间的嵌合性较高，在成本控制、进度保障和协同合作中均有较为显著的优势。IPD模式可以最大化发挥BIM、VDC技术优势，使项目的各参与方及各种资源与信息集成于同一个平台之内，在该平台内资源共享、信息交互，理清项目参与各方的工作职能，以达到权责分明。同时BIM作为一种建筑信息模型技术也为行业管理提供了一个平台，便于规则的制定与统一管理。

1 理论基础

1.1 BIM在建筑项目中的应用价值

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，它是整合了所有建筑信息的三维数字化新技术，是支持工程信息管理的最强大工具之一[4]。通俗地讲，BIM就是将建筑在电脑上用软件事先模拟建造出模型，并对模型进行仿真试验，这样就可以提前预知施工及后期维护过程中可能会出现的问题并加以解决。这样就可以根据预定的时间，将建筑实际施工时间，具体用到的人员、材料、设备、资金、时间等数据都可以通过Revit软件构建合理建筑信息模型。传统建筑业的项目全过程往往是将项目进程的全部环节串联工作，而BIM的出现，将传统的串联模式逐渐向多并联模式转变，多个环节可以同时进行，其覆盖范围涵盖项目工程自设计阶段至交付使用后的运营维护阶段的全部工作流程，各个参与的部门协同合作项目进行中所有过程的信息数据都被记录和保存下来，并将设计、施工、运维等全过程中的工程信息整合在一起，形成一个包含全部建筑信息的数据库。其项目推进模式也由传统的串联模式逐渐向多并联模式转变，多个环节可以同时进行，缩短了工期，提高了整体项目的效率。在整个BIM系统中，任何一个参数的变动都会对全局产生影响，且能直观地被决策者所预见。BIM提供了一个平台，保证了工程项目推进全过程中的协调工作，通过计算机技术对实际工程实现精细化管理。运用BIM可最大程度上减少了返工量，促进了工程项目开展一体化，项目各方的关系产生了根本性的转变，使得传统产业链中每股力量，又得到了新的整合和有效利用。

1.2 IPD模式在建筑项目中的应用价值

IPD模式（Integrated Project Delivery）是一套反映产品开发模式，理念与方法集成的产品开发模式，也是一种新型的项目交付模式，通过协同项目的各参与方，在最大限度上满足现代工程建设的需求。整个模式以IPD合同架构为基础，以互信合作，信息公开为合作准则，通过集成信息、组织、过程和系统，最终达到业主需求。在该模式中，人员、体系、实践活动和商业架构被整合进统一过程，借助协作平台，充分利用所有参与方的技能和知识，通过设计、建造以及运营各阶段的协同合作，降低成本，使建设项目结果最优化，效益最大化，以期创造更大价值。其最终的目的，就是在花费更少的成本的同时，并能安全、高效、准时地向业主交付高性能的建筑，践行可持续发展理念[5]。

1.3 “IPD+BIM”模式

BIM技术的运行流程包含了策划阶段、设计阶段、施工阶段和运维阶段，其服务对象包括了业主单位、设计单位、施工单位、咨询单位和监理单位，其本身就是以从设计、施工到运营协调、项目信息为基础而构件的集成流程。而IPD模式，其根本上也具有一定的集成属性，这与BIM技术是相契合的。IPD模式的出现对于BIM来说其实就是以一种新的管理交付模式的应用，是对BIM各个工作周期的一种整合，可以使BIM的工作环节衔接更为紧密，环节之间的交互更为系统化，概括而言，IPD模式可以最大化BIM的价值。“IPD+BIM”模式具体如图1所示。

图1 “IPD+BIM”模式

2 案例分析

位于美国北加利福尼亚州的萨特医疗下的太平洋医疗中心范内斯院区，总建筑面积达92903m2，于2007年开始设计，2020年1月1日顺利竣工并投入使用，其最大病床容量达274个病床。该项目承包于Herrero BOLDT，由SmithGroup进行的建筑与室内设计，共消耗建筑成本19亿美元，是项目集成交付（IPD）模式的一个经典案例。在项目初期，项目团队为防止项目进程中的多重风险，萨特医疗的管理层决定尝试集成项目交付（IPD）的管理模式来进行全面的管理与项目进度把控，从而保证项目的质量与成本控制。

该项目最终发展成一个拥有17个合作伙伴和数百名员工的高效运行团队，在之后的项目运行过程中，关键项目团队采用了集中协作办公的形式并定期开展交流例会，解决项目中存在的关键性问题，实现项目进度、信息的公开透明化。此外，每月一次的全体会议，由每个合作伙伴公开自己团队的项目开展情况，这样既能使不同合作伙伴之间起到监督促进的作用，并能使各个合作伙伴对项目整体进度有一个清晰的了解，管理层也能根据每个合作伙伴的项目进度来安排后续的项目进行，更好地推进项目进程。在这样的模式中，团队成员共同承担风险，共同得到收益，使每一位团队成员都能收获责任感与参与感，大大促进了协作。

采用项目集成交付（IPD）模式，使得在项目的前期，合作伙伴能够参与进来，集思广益，减少设计阶段的漏洞，尽早发现项目中可能存在的问题，并能够选择合理创新的解决方案，提高项目的设计质量。太平洋医疗中心范内斯院区在项目团队、供应商、同行评审员以及州卫生计划与发展办公室（OSHPD）一起努力下，在北美首次采用壁式粘性阻尼器作为抗震结构的隔离系统。相较于传统的抗震结构隔离系统，这样不仅节省了建筑成本，而且从规划角度看，大大提高了建筑的灵活性，也为将来的翻修提供了便利。同时，在集成项目交付模式支撑下，设计团队发现了早期规划设计中的多处不合理设计并进行了变更，优化了建筑性能与环境。

因为萨特医疗选择了集成项目交付模式，使得太平洋医疗中心范内斯院区提前建成开业，且建设成本大大低于项目初期的预算。在各项目成员的集思广益之下，该项目中得益于IPD模式中基于市场开发的思想，多处根据施工过程中的现场实际而运用创新方式，使得项目更符合可持续发展理念及与周边环境的和谐统一。该模式让所有人的构想和思路、设计和实施的合作伙伴，以及负责执行的不同项目团队都集合在一起，形成了一个利益共同体。在彼此信任的多方合作之下，实现了整个IPD团队的利益最大化。

3 模式评价

根据太平洋医疗中心范内斯院区这一IPD模式在建筑业中的运用实例，通过VRIO模型进行可持续竞争优势分析，从而更为清晰地表示出“IPD+BIM”模式在建筑业中的发展潜力。VR⁃IO，就是价值（value）、稀缺性（rarity）、难以模仿性（inimitability）和组织（organization）模型。基于“IPD+BIM”模式的VRIO模型分析见表1。

通过表1中VRIO模式的分析可知，“IPD+BIM”模式在多个层面都有着突出特点，尤其在价值与组织层面，具有极大的优势。这主要与IPD模式与BIM技术的自身定位有关。这两种新兴技术与模式其根本意义上就是把工程项目的各个环节集成化，推动阶段与阶段之间，团队与团队之间的协同合作与信息交互，以提高工程项目效率和减少工程建设成本为途径，以建设高质量建筑为目的，向新型建筑模式转型，其可持续竞争优势较为明显。

表1 基于“IPD+BIM”模式的VRIO模型分析

4 模式特色

4.1 协同合作

基于IPD模式下的BIM技术应用的关键在于协同，使项目的各参与方及设计项目的所有资源、信息集成于一起。而在传统模式中，各环节分明且相互独立，各方负责人之间交流独立且单一，管理呈现碎片化，常出现前后环节衔接不紧密甚至出现由于某一环节的错误而导致项目长期停滞于某一阶段的情况。IPD模式使项目主要参与方在项目初期就能尽早参与进来，各方协同合作、信息共享、互信合作，保证项目全周期的信息透明，以BIM平台为载体，将工程项目的全部信息进行集成，其作用范围涵盖设计、施工、运营维护等全阶段，充分发挥了BIM技术对于信息集成的巨大优势。在项目的初始阶段，基于IPD的管理模式与BIM平台的辅助，参与项目的各参与方在工程项目初期的设计阶段就介入项目[6]，使得各参与方在项目的设计阶段就有了深度的交流与合作，集思广益，极大地提高了设计质量，可以从多维角度就项目的设计方案提供多方面的建议，从多维角度提出项目的设计方案中可能存在的问题并加以解决。各方参与者提供设计方案、项目图纸、施工方案，通过BIM平台可以进行前期模拟，碰撞检测，使原本在施工现场才能发现的问题尽早在设计阶段就得到发现与解决，避免推倒重来式的错误，以达到降低成本，缩短工期，减少返工量，保证进度的目的。同时，IPD模式所倡导的跨部门、跨系统的协同，基于BIM的IPD协同管理模式，使得项目分工更为明确，任务点的划分与实际情况更为紧密。项目各参与方均为项目的参与者，相较于传统的交付模式，各参与方的权责更加清晰，各参与方在IPD模式的促进下形成了一个利益共同体。在此结构形式下强化了各参与方之间的关联性，使其可以自由沟通，平等参与决策，进而优化项目决策，减少各方利益冲突，提高各方为项目总体利益服务的积极性，极大地增加了各个参与方之间的信任感与责任感。

4.2 信息交互

BIM技术最为突出的作用，即体现在其庞大的数据信息功能，利用Revit软件建立的BIM模型中包含了建筑多方面的建筑信息，即可看作一个大型的数据库，且其数据的涵盖范围包含了项目初期设计阶段至项目后期运维阶段，对于项目施工及维护的各个阶段均有极大的参考价值。众所周知，一个大型建筑项目的建筑项目信息来自业主方、设计单位、施工单位、供应商、生产厂商和监理单位等多个不同参与方，涵盖了设计、结构、施工、装修和运维等不同专业[7]，这样就可能存在信息量庞大，信息源复杂，管理不便，管理成本较高等一系列问题，且各参与方间的数据标准是否统一，不同参与方的数据的滞后性也是较难解决的问题。而IPD模式的一大亮点就是信息交互功能，在IPD模式下的各参与方的定期交流可以保证其信息保持有效性和互通性，基于IPD模式下的BIM平台能够为用户提供建筑项目相关多领域的开放数据存储标准、存储平台和存储交换服务，各参与方可以随时在BIM平台中存储和调用与建筑项目相关的信息，方便了各参与方之间的数据集成和信息交互，极大地提高了项目的开展效率。

5 结语

IPD模式促使各参与方以信任、沟通和公开为合作前提，以互利共赢为出发点，将各参与方集成在一个平台，形成了一个利益共同体。而集体做出决策，风险共担、利益共享的激励机制又不断强化了这一过程。而各主要项目参与方同地办公、信息透明并可随时沟通，实现了协同合作和信息交互，又可以大大减少了人力、物力及财力浪费，减少建筑工程的成本，加快工程建设的进度。

目前中国基于IPD模式下BIM技术的应用难度受建筑发展模式制约，其推广上还存在着较多问题，诸如尚无完备的法律体系和统一的行业标准，各参与方之间的权责划分不清，电子信息的更迭速度较快等问题。但就国内外基于IPD模式的BIM技术应用现状及诸多优秀案例来看，这种“IPD+BIM”模式仍旧是践行精益建造理念的有效途径和实现高性能建筑的必由之路，有着较大的发展潜力。