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基于BIM的EPC项目价值增值研究论文

发布时间:2018-12-21 11:43:11 来源:职称论 我要评论














职称论(zhichenglun.com):
 
摘 要:BIM 在发达国家广泛应用的实践经验表明能有效提高项目建设的生产效率。基于 BIM 和价值链理论,探讨BIM 理念及相关技术在 EPC 项目价值链的各增值环节的重要作用,提出以 BIM 为基础,对 EPC 项目建设各环节的活动进行强化以提高项目质量和生产效率,对设计采购施工并行建设优化降低项目成本,为实现 EPC 项目价值增值提供手段和途径,也为业主、总承包商和其他利益相关方更好地创造价值和获取利润奠定基础。

关键词:EPC 项目;价值增值;BIM

Research on EPC Projects Value-Added Based on BIM
XU Hui-er1,2,FENG Jing-chun1,2

(1. Wentian College,Hohai University,Nanjing 211100,China;2. School of Business,Hohai University, Nanjing 211100,China)

Abstract:BIM’s extensive practice in developed countries shows that it can effectively improve the efficiency of project construction. Based on the theory of BIM and value chain,this paper discusses the important role of BIM concept and related technology in the value chain of EPC project value,and puts forward the BIM as the foundation to strengthen the activities of EPC project construction to improve the project quality and production efficiency,Optimize the cost of project construction for the construction of parallel construction,provide the means and means for the value appreciation of the EPC project,and lay the foundation for the better creation of value and profitability by the owners,the general contractor and other stakeholders.
Keywords:EPC project;value-added;building information models(BIM)

在西方发达国家,EPC交易模式所带来的增值能力使各利益相关方获得的巨大利润空间有目共睹。在国家一系列相关政策和大力推行工程总承包模式下,我国一些总承包商公司先后在国际或国内承担了EPC项目的建设,在其建设过程中相应实现了项目价值的增值。但与国际领先的总承包企业运营EPC项目水平相比存在较大差距,究其原因主要在于当前我国工程总承包商在组织结构和服务功能上没有满足工程总承包的要求,缺乏与EPC总承包模式相匹配的生产组织方式和管理能力。现阶段EPC项目生命周期不同阶段和不同应用系统之间的信息断层,导致了数据的重复输入和投资成本的增加;项目实施过程中的信息不对称进一步加剧了利益相关方之间的利益冲突,上述结果使得EPC项目价值链的运转不顺畅,价值增值受到阻碍。

1985 年 Porter[1,2]首次提出“价值链”理论后,国内外研究者对价值链理论进行了深化和发展,并把其引入各个领域进行了广泛的分析和应用。赵雪峰等[3]将价值链理论拓展到建筑业领域,提出了项目价值链模型。Yeo 等[4]对 EPC 模式的本质和特征进行了探讨,认为需对 EPC 总承包模式的供应链和管理链进行管理以提升项目价值。钟登华[5]应用相关技术搭建水利水电工程 EPC 项目集成化信息管理平台,以实现项目产品质量、缩短建设周期和降低造价费用的目标。20 世纪以来,BIM 的出现改变了建筑行业中项目各个参与方的协同方式,促进了项目全生命周期的信息、知识、技术的共享,提高了建筑业的设计、安全性、项目质量和管理生产效率。斯坦福大学的综合设施工程中心(CIFE)从 2006年开始到 2007 年进行的一系列调查得出的结论认为虚拟设计与施工促进生产率增长[6]。Suerman[7] 和Issa[8]对在建设项目中使用BIM 和不使用BIM 进行了相关调查,结果显示了项目中使用 BIM 在质量和进度方面有显著提高,其他的相关研究也支持了这一结论。Chelson[9]探讨了 BIM 应用在施工现场对生产力的影响,研究表明 BIM 应用提高了生产率和增加了各参与方的利润。McGraw- Hill  公司[10] 对美国和中国的项目调查研究表明 BIM 应用能减少因沟通不畅而产生的问题,并进一步提高了项目绩效和增加了利益相关者利润。张建平等 开发了4D 施工管理扩展模型 4DSMM++,模型将施工现场、施工资源、施工进度以及施工进度各类信息高效集成;并应用到多项工程实践中,达到对施工过程的高效管理,实现建筑业的价值增值[12]。丁烈云等[13]将 3D 模型与进度、成本等集成探讨其在工程项目中的适用性,以提高工业化住宅开发过程中的综合运行效率。姚刚[14]对工业化住宅应用 BIM 进行协同设计的关键要素与整合进行了研究。王淑嫱等[15]探讨了 EPC 工程总承包模式下 BIM 技术在预制构件生产和现场装配施工的应用价值。Bradley[16] 对 BIM 应用在基础设施项目进行了深入分析,提出BIM 可提高基础设施项目的集成度和效率。

为有效提高项目管理效率,以提升 EPC 项目价值增值作为切入点,通过分析 EPC 项目价值增值机理,聚焦 EPC 项目价值链优化决策,应用 BIM 理念和相关技术,提出对 EPC 项目价值链进行优化, 以解决 EPC 项目在建设过程中的生产效率低下和协同合作能力弱等问题,降低项目生产成本、提高项目产品质量和缩短项目建设周期,以此提升 EPC 项目增值能力。

1EPC 项目价值活动及价值链

1.1EPC 项目价值增值分析
工程项目应用 EPC 组织管理模式进行项目建设,其根本目的是通过对项目建设过程各个环节进行高效管理以提升项目建设的效率。EPC 交易模式下,价值增值主要体现在项目勘察设计、采购、施工和竣工验收等连续性的相关活动,其价值产生来源于各项活动的有机集成。因此,可以采用项目全生命周期建设的先后顺序描述 EPC 项目价值的形成过程:从项目意向性开始到项目中标,是项目产品价值的初始形成,项目参与方对初始的项目产品进行各项价值创造活动,项目产品将依次通过设计采购、施工等各个环节,进行价值传递和价值转移, 由此形成 EPC 项目产品(价值)。EPC 项目是通过设计、采购、施工之间的深度融合实现价值增值, 如图 1 所示。
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1.2EPC 项目价值链
在明确 EPC 项目价值的增值机理,构建如图 2 所示的 EPC 项目价值链模型。EPC 项目价值链是基于工程建设项目周期形成的,在项目建设的每个环节如设计、采购和施工等,都将输入材料设备等物资资源,并进行相应的价值创造活动,各个环节的活动都是价值创造和流通的增值节点,随项目建设的不断深入,产生的价值将通过各节点汇入价值流形成项目产品价值,最终形成项目产品,承载着价值的项目产品将通过验收合格的方式提交给业主或运营方。因此,将 EPC 项目价值链定义为:在EPC 项目全生命周期建设过程中,由一系列创造价值的活动组成的相互衔接、相互依存的价值增值过程不断增值的价值链条。
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上述价值链模型表明项目建设过程中的价值创造活动分为价值创造的基本活动和价值创造的辅助活动,基本活动主要包含设计、采购、安装施工及竣工验收 5 个环节的价值创造活动,辅助活动包括基础活动、人力资源和技术创新等支持价值创造活动。无论是基本活动还是辅助性活动,都会对EPC 项目价值的产生起重要作用,如现场勘查的资料不准确,将会对设计图纸的准确性和施工场地的布置图以及施工过程产生重要影响,如设计对设备材料的型号描述偏差或采购回来的设备质量有问题,同样也会影响到项目产品质量,进而影响到项目价值,因此,EPC 项目产品价值要实现增值,对各环节价值创造活动进行合理的调配至关重要。

2基于 BIM 的 EPC 项目价值增值模型

2.1EPC 项目价值链增值的制约因素
当前我国 EPC 项目建设实践表明,EPC 总承包模式在项目建设中发挥了重要作用,工程质量、工程进度得到了保证,但项目建设成本并没有有效降低,即表现为生产效率并没有真正得到提高,究其原因,主要表现在以下几点:
(1)项目建设过程中的“信息孤岛”。虽然当前我国 EPC 项目越来越多地应用信息技术进行辅助管理,各项目参与方都有自行建设的信息管理系统,由于缺乏统一标准,各方数据之间不能相互兼容,因此无论是在设计阶段还是施工阶段,各业务链上的信息都是相互脱节,数据库不完整,形成“信息孤岛”现象,导致任何一方都需要花费大量时间和费用来搜寻信息和利用信息,造成资源浪费、投资增加和进度拖延等问题[17]。
(2)EPC 项目各参与方缺少相应的协同工作能力也阻碍了项目价值增值。EPC 项目建设涉及到项目业主、工程总承包商、分包商、供应商、政府主管机构和公众(对于公共工程项目)等多个利益相关体,各利益相关方本应按照实现项目总体目标利益最大化而完成各自相应的责任,但各参与方在信息不对称的情况下都会利用自身的信息优势摄取另一方的利益,这导致 EPC 项目价值增值受到阻碍。当前 EPC 项目建设的低效率导致了大量建设成本的浪费,BIM 的出现为 EPC 项目价值的进一步提升提供了技术和管理上的突破口。

2.2BIM 和 EPC 项目价值的关系分析
为促进建筑业技术进步和提高管理水平,提升建筑业建设效率,住房和城乡建设部从国家层面上提出加快 BIM 相关技术在工程项目中的应用。在提升 EPC 项目价值增值中,BIM 有明显的优势和非常高的应用价值。

(1)多专业的协同设计和方案优化分析实现优化设计和可施工性。设计阶段产生的包含所有设计信息的 3D 模型能有效传递到后续阶段,提高各个阶段信息重复利用的高效率,有效降低成本。
(2)设计和采购并行作业和采购的动态管理。EPC 项目总承包商可以通过 BIM 信息模型建立BIM 信息平台,兼容供应方材料设备信息实现数据共享和动态控制,实现对采购工作的动态管理和接口管理,协同合作以减少各类界面接口问题。
(3)随建设过程进展的动态 BIM 模型支持施工方案优化和决策分析,模拟和指导现场施工作业实现精益施工。在 BIM 支持下,现场(进度信息等) 和 BIM 模型(含设计环节的信息和采购环节的信息)紧密结合实时更新,通过集成现场的各类信息到 BIM 信息平台,生成可视化的 4D 和 5D 模型, 进行模拟施工建设的全过程,可实现对项目建设的全程高效管控,有效降低“信息孤岛”现象和提升项目各参与方的协同度,减少各类工程变更、缩短工期和降低建造成本。

许多学者和业界人士认为 BIM 是对建设行业的一次变革,其理念和相关技术能有效提高建设工程项目的质量、安全和管理的生产效率,改变项目各参与方的协同工作方式,促进项目全生命周期的技术、信息和知识的共享,使工程项目的价值获得极大的提升[6,18]。BIM 影响项目各环节的所有活动如图 3 所示。
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2.3基于 BIM 的 EPC 项目价值增值分析
EPC 项目对各类创造价值的活动进行强化以提高项目产品质量、缩短项目周期和降低项目成本,而对 EPC 项目设计采购施工一体化过程中的各类活动的集成,能有效消除冗余和浪费的活动来降低项目的成本,而并行工程建设正是有效集成项目建设过程中各类活动的有效手段。因此借鉴过程管理思想,以 BIM 理念及相关技术为基础,对 EPC 项目设计采购施工各类活动进行优化集成。

BIM 技术是实现并行工程的重要手段,能将项目建设各业务活动以信息化技术固化下来,可以清晰界定各业务环节的各项业务活动,使得业务流程更为规范;BIM 技术能以项目管理流程为主线统一管理信息和支持个性化信息使用,可以推动信息、资源在项目各参与方之间的共享,帮助项目各参与方能够及时获取信息,有利于更好地管理项目。
(1)设计和施工环节的并行建设。设计阶段并行建设工作包含:多专业(联合)设计小组负责项目设计;协同工作团队将设计产品与业主要求相核对,提供自身的专业知识经验进一步优化设计方案;各专业的设计如水工建筑设计,结构设计以及地质设计等设计成果均与 BIM 信息模型相关联。通过设计的 3D 模型成果,能实时进行各专业间的模型碰撞检测、三维机电管线综合、工程量精确统计等。基于 3D 模型的可视化,项目各参与方都能通过平台清晰地了解整个设计的进度,优化设计成果,使设计产品的质量和精确度进一步提高,确保后期采购施工的顺利进行。
(2)设计采购施工活动的并行建设。根据施工并行原则,在施工准备阶段,总承包商将集成各类信息的 BIM 模型传递给施工分包商,分包商藉此创建涵盖施工各类信息的 BIM 模型。供应商可以根据此模型更早地开始详细设计并及时供货。BIM 模型与施工进度相连接,在项目建设不断进行中,通过 BIM 相关联的技术手段如 3S 技术进行实时采集项目建设过程中的建设信息,实时动态地与建筑物的质量、安全、成本信息和施工各类资源集成为一体,形成4D 施工信息模型。项目参与方的各类管理人员可以通过网络平台实时查询 4D BIM 信息模型的各类信息,通过各类信息能进行项目建设进展的各类事件追踪,各类信息能被分类、汇总以及进一步的统计分析并自动生成统计报表,为各参与方的管理决策提供分析依据和支持。

当 EPC 项目竣工时,涵盖项目产品所有信息的BIM 模型也将同时交付给业主或运营商。基于 BIM 的项目产品模型,即包含了项目建设过程中的所有信息,也涵盖了几乎所有物理实体的信息数据,项目产品如建筑物的每个物体如发电机组、空调等都具有单一的编码,使现实与虚拟实现一一对应。根据各项需求,运营商还可以不断将新设备或相关物理实体的数据信息加载到 BIM 模型中,以利于设备运行数据和设计数据比对、设备运营维护,实现项目产品的进一步优化。

基于上述对 EPC 项目建设过程的并行建设分析,并结合其他相关资料,提出了基于 BIM 的 EPC 项目并行建设过程的模型如 4 图所示。
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2.4基于 BIM 的 EPC 项目价值链优化模型
根据上述分析,优化后的基于 BIM 的 EPC 项目价值链模型如图 5 所示,其含义包含以下几方面:
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(1)EPC 项目价值链是增值链。EPC 项目建设过程中,项目产品随项目建设进程深入而不断增加其价值的增值过程。由各创造活动节点形成价值流的节点即是增值链。因此,从创造价值活动的角度来看,每项创造价值活动的效率都会影响到 EPC项目价值的进一步增值,要增加项目价值,就要尽可能消除一切无效劳动和非增值作业。
(2)价值链是信息链。项目建设过程中的项目产品的设计信息、采购信息、施工信息以及各类管理如成本信息、质量信息和进度信息等的集成, 将使项目价值链中的项目参与方及时调整自己的行为提高其对项目建设的控制能力。因此项目建设采用先进的信息技术是实现项目产品价值增值的关键,没有项目管理过程的信息化,EPC 项目价值进一步提升就会遇到阻碍。
(3)价值链是协同合作链。项目建设过程中各项目参与方在做出各项决策时不仅要考虑其内部实施某项活动的工作流程和由此产生的结果,还要考虑实施这项活动时可能会给其他方带来的结果。应用 BIM 理念及相关技术对 EPC 价值链进行优化,目的在于打通各阶段各个环节之间价值增值壁垒,理顺和协调各价值活动之间的关系,使价值通道更畅通,形成高效有序的价值创造系统,真正达到降低项目成本、缩短建设工期和提高项目质量的目的。

3对策与建议

(1)应用 BIM 提升设计采购施工并行建设。EPC 项目建设生产效率的提高来源于设计采购施工一体化,而设计采购施工一体化的增强来源于采用BIM 相关技术进行设计采购施工之间的有效搭接和并行建设,而其中的关键在于项目各参与方之间的早期介入将知识经验共享以减少工程变更和提高项目质量,设计采购施工并行建设优化资源配置以缩短建设工期和降低造价成本。
(2)增强项目建设全过程交付成果的有效管控。项目全生命周期建设的过程管控是指对项目过程各阶段成果交付(分部或分项工作活动成果的交付)的有效管理和控制,交付成果的管控应由项目协同团队来进行,应实行以项目利益最大化的工作理念下更有效率的协同工作,做好每项分部或分项工程下每个阶段的管控工作。
(3)完善 BIM 应用的激励和监控措施。BIM 理念和相关技术融合进入 EPC 项目中能有效提升项目价值,但前提条件是需要项目各参与方进行BIM 的相关投入和项目建设过程中的协同合作。因此,制定合理的 BIM 成本和利益分配策略对项目价值增值至关重要。BIM 技术在不同阶段发挥着不同的作用,在不同阶段的投入和产出并不相同,因此, 应将激励措施纳入各类分包商和供应商的报酬合同中,以激励各方能真正将 BIM 技术应用于 EPC 项目建设过程,从而使项目价值增值。
(4)基于 BIM 的 EPC 项目治理结构的构建。激励和约束协调机制要有效运行和充分发挥作用, 重要的技术支撑是与 BIM 信息集成平台相对应的协同治理结构的构建(见图 6)。基于 BIM 的 EPC项目治理结构能有效监控项目建设全过程,总承包商(或业主)除采取合同激励方式来激励各类分包商进行协同工作外,可设计相应的奖惩措施与 BIM 平台提供的各类信息相结合,对分包商和供应商的实施过程进行动态监控,如施工分包商将现场施工的各类进度和质量信息等上传至 BIM 信息集成平台,总承包商(业主)通过平台获得的数据信息结合现场施工状况以便精确地与合同奖惩措施相核对,根据此结果相应地支付给分包商努力程度的激励报酬。通过 BIM 信息集成平台和与此相对应的治理结构,各利益相关方之间将以现代信息技术为纽带将项目建设过程的各类信息进行高度集成,降低项目建设过程中的信息不对称而诱发的“逆向选择”和“道德风险”,有效提升 EPC 项目价值增值。
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(5)制定与 BIM 相适应的法律法规。如 BIM 标准合同文本、保护 BIM 模型的知识产权的法律法规等,并加强对建设领域的 BIM 技术相关培训和BIM 技术人才培训。

4结语

从价值链和全生命周期等相关理论入手,对EPC 项目全生命周期建设过程中的价值创造活动进行了深入分析,从设计采购施工一体化各环节相互衔接相互作用的深度揭示了 EPC 项目价值增值机理,构建了 EPC 项目价值链。结合当前项目建设实践和 BIM 应用实践,详细分析了 BIM 在 EPC 项目价值链的各增值环节的重要作用,构建了基于BIM 的 EPC 项目价值链优化模型,并以此提出了促进 EPC 项目价值增值的途径。

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