BIM技术在EPC项目中的应用

BIM技术在EPC项目中的应用

卢培升1，苏世宏1，陈纲略1，陈成彬1，马庆1，唐杰1

1.中建科工集团有限公司，深圳，518000

摘要：在建筑业实现产业转型、社会经济发展的需求日益高涨的大背景下，从整个建筑行业价值链分析，传统的建筑承包模式在微笑曲线的底端，已再难找到利润增长点。文章将国家大力推广的BIM技术和EPC工程总承包相关联，通过分析EPC模式与传统承包模式的差异，剖析EPC项目管理的问题，详细阐述BIM在EPC项目中的应用优势，并结合真实的EPC项目进行案例分析，对EPC工程管理项目的应用提出建议，使BIM+EPC的效益最大化。

关键词:BIM应用；EPC项目管理；设计管理；成本分析

0 引言

作为中国经济的支柱产业，建筑业近年来经历了增长放缓，因为城市公共空间和基础设施的建设变得更加复杂，其建设标准更加严格，建设单位的工程管理迎来新的挑战。EPC模式基于基础的合同关系、固定的总价和单独的管理责任制，这大大减轻了开发商的行政负担。在整个EPC项目管理过程中使用BIM数据可视化，可以展示每个阶段工作的进展状况，促进不同专业设计团队合作，加强项目实施过程中成本管控和施工管理，可以有效提高工作效率，减少因沟通和其他问题造成的重复劳动。

1 EPC模式与传统承包模式的比较

1.1 DBB模式

设计招标建造（DBB）模式是一种传统的承包模式[1]，这种线性、顺序的管理方法直接导致了施工周期长、工期紧的项目不适合采用这种模式，由于业主的投资成本过高，漫长的建设周期往往会导致资金链出现问题。此外，业主缺乏对项目的参与，阻碍了项目的执行，导致在施工阶段出现许多变化，这不仅增加了投诉的数量，还严重影响工程质量。在出现质量缺陷的情况下，项目方和业主方互相推卸责任，业主方无法准确确定责任方，使项目的成本和进度难以控制，对业主方的利益是一个很大的损失。DBB模式的优势在于，建设单位与设计团队签订专业服务合同，并与施工团队签订施工合同。参与项目建设的各方，即业主、设计单位和施工承包商，在不违反合同关系的情况下履行各自的任务，参与前期设计或项目管理的专业咨询公司负责管理和协调项目建设阶段的工作，参与建设的三方的权利、责任和利益有适当的划分。这种模式适用于在各个阶段都需要严格审批的设计工作。

1.2 CM模式

与传统的DBB模式不同，在CM模式中，业主方将施工和项目管理的责任委托给CM公司，在实施阶段，业主方只与CM公司签订合同，CM公司再与各专业分包单位签订合同，与平行承发包模式相比，采用施工总承包模式，业主方的合同管理和专业协调的管理难度降低。但建设周期较长，对进度控制不利。

1.3 EPC模式

EPC模式一种工程开发高度集成化的工程总承包模式[3]，是指业主单位通过公开招标或邀请招标等方式，与总承包单位签订工程实施阶段的服务协议，即项目的设计、采购、施工、调试直至项目可交付的全过程。EPC工程对于发包单位而言，可减轻发包单位工程项目管理压力，缩短工程从项目建议到建成落地的全生命周期，特别是对于短时期达成指定业绩以及高周转的政企事业单位；对于总承包单位而言，全过程管理以客户的需求和体验为最终目的，可加强工程实施阶段中设计、采购、施工的全面管理，更大程度的缩短项目工期、提高工程质量、节约造价成本。EPC总承包单位比传统施工单位参与的建造链条长，项目管理更复杂，EPC项目实施，依赖于公司后台强大的资源支撑，涵盖范围更广，涉及到分包单位、设备、材料、机具、关键技术等资源，建立完备、全面、强大的供应链条是决胜的关键因素。

2 EPC项目管理的问题

建设项目设计的全过程涉及不同专业、不同类型的项目，EPC总承包商作为项目总负责人，应帮助实现设计图纸的合理性，优化项目成本，保证图纸的落地效果，而实际EPC项目管理过程中的各种问题会导致各种专业设计变更、材料浪费、返工、施工周期延长等问题。[2]

2.1 EPC项目设计管理问题

随着国家大力推行EPC模式，业内EPC项目越来越多，对于传统的设计工作者而言，EPC项目的设计管理是一个新的挑战、新的机遇和新要求。民建项目一般分为方案设计、初步设计、扩大的初步设计和施工图设计，其中方案设计阶段影响工程造价的可能性为75%-95%，初步设计阶段影响工程造价的可能性为35%-75%，而施工图设计阶段影响工程造价的可能性仅为25%-35%，因此方案设计阶段是设计管理介入是黄金时期。然而实际上大量的EPC项目，总承包方设计人员的介入往往在扩初以及施工图阶段；除此之外，勘察、设计成果直接由建设单位把控，费用由建设单位支付，这导致勘察和设计单位只对建设单位负责，而设计过程中引发的错误而导致的损失往往由总承包方承担，这些原因综合叠加，往往导致EPC项目出现超概等问题。

2.2 EPC项目采购进度以及工程量问题

采购在EPC项目中是创效最直接的方式，采购量的准确性对项目成本影响巨大，一般来说，设计与商务部门是EPC项目管理利器，设计管理既是项目控概的工程

[4]，也是项目创效策划的工程。但在实践中，设计与商务的合作仍不够紧密，商务往往难以做到及时准确的方案成本比选、项目成本的动态测算，使整个前期设计+商务管理模式频频受阻、效率低下[5]。除此之外，采购进度应以现场施工进度为依据，然而，在实践中，材料交付的进度往往会影响到施工的进度，需要商务部门与设计和施工部门之间更好的合作。

2.3 EPC项目施工及生产管理问题

EPC施工及生产管理问题往往导致工期滞后及成本增加问题，如对于土建工程的预埋，应先完成机电设计，再进行施工，以确认预埋位置和孔洞大小，而现场施工进度土建要比机电快得多，所以土建工程的预埋只能依靠初步设计版施工图作为施工依据，所以可能会存在部分不合理的预埋，导致机电施工时出现返工现象。此外，大型项目经常会有综合管网冲突，所以由于大型项目的电气和机械管道工程的复杂性，不同专业组之间的协调尤为重要。

3 BIM技术在EPC项目中的运用优势

BIM（建筑信息模型）可以实现数字可视化和数据传输以及建筑信息技术的转移，BIM在EPC项目中应用于设计、采购、施工三个阶段的工作，实现从方案设计到项目竣工的全生命周期的运作。

3.1 BIM技术应用在建筑设计阶段

3.1.1 BIM正向设计

在EPC项目的建筑设计阶段，BIM技术的应用通常采用云平台，以方便整合和数据备份，如广联达的BIM5D平台、SaaS系统、中望云设计协同平台等。一旦确定了项目的设计目标，首先必须建立BIM模型和设计要求，然后由设计建筑、结构、给排水、暖通、电气和装修的人员根据模型要求进行相关设计工作。随着BIM技术的进步和发展，一些设计院进行了改革，以设计三维模型代替传统的CAD图纸设计，如中建上海院、中建西北院、华东建筑设计研究总院联合中建八局在敦煌大剧院工程中首创了大型项目的BIM正向设计实践，总工期从4年压缩至8个月，项目成本节省65%以上，资金成本节省约35%，创造了“敦煌奇迹”。设计阶段的BIM正向设计并非是完全抛弃二维CAD图纸，而是二者互相结合，模型与图纸在设计、施工阶段所占比重大小问题。设计时采用模块化参数化设计，进行方案比选，达到优化工艺、控制成本、减少设计误差的目的，最后达成三维建模、二维出图、一次成优的效果。图纸与模型相互关联，同步优化，发挥BIM技术在EPC的设计管理中事半功倍的作用。

3.1.2 BIM主导方案比选

BIM设计也要求设计人员按照国家相关技术规范、绿色建筑评价标准等强制性标准的要求进行所有的前期工程工作，在这个阶段，所有的设计文件都收集在BIM云平台上，通过BIM可视化的优势，可以简化许多与不同行业协调有关的问题，一旦设计确定，BIM技术可以用来优化各种参数，例如，在某安置房项目中，总包在方案设计阶段介入，融入产业化及全装修要求，推出住宅主楼取消转角阳台及凸窗的方案，通过对比BIM模型工程量清单以及相应方案的施工措施费用[6]，最终敲定选用后者方案，为项目节省造价约1000万元，节省工期50余天。

3.1.3 BIM为图纸会审增效

图纸会审以BIM为工具和手段[7]，利用动画漫游、三维节点展示等方式对施工图纸进行最终核查，在有限的时间和有限的专业人才储备下降低工程总承包单位图纸审查的工作量，提高图纸审查效率。BIM模型具有可视化的特点，能够将建筑物的结构、建筑内外特征全面直观地反映出来。例如，在框架结构中，可调出BIM模型的某一层结构，可以查看出梁、板、柱节点处的连接关系、主次梁的搭接关系，有利于结构工程师准确直观地判断框架结构布置是否合理。除此之外，BIM应用于图纸会审，除了检查出传统会审工作容易发现的问题，也找出了传统图审工作难以发现的隐藏问题，如建筑结构精准机电管网穿墙留洞定位问题、管线复杂和密集区域的净高问题、预埋点位与结构构件相冲突或遗漏问题等，为项目后续的顺利实施做好了充分的准备。

3.2 BIM技术应用在采购阶段

BIM技术在EPC项目采购中的应用是贯穿EPC项目全过程的，是按照项目前期设计确定的技术指标、限额指标，对项目所需的设备和产品进行按方抓药。

BIM协同算量，实现精细化采购。在业内Revit软件的BIM建模最为广泛，在工程量计算方面，可利用广联达BIM算量与Revit交互插件GFC，将项目土建专业BIM模型导入到广联达BIM土建算量软件，充分利用BIM模型，精确计算混凝土、钢筋等工程量，避免重复建模，实现了技术与商务的协同应用；再将广联达土建模型、广联达钢筋模型集成到BIM5D平台进行资源、资金分析，实现BIM在EPC项目中材料、设备的精细化采购。

3.3 BIM技术应用在现场施工阶段

EPC项目中C端是设计与采购管理动作的执行层面，对项目的成本、质量、进度、安全完美履约有重要意义，影响工程的整体品质。因此，在现场施工阶段引入BIM技术可优化施工、缩短工期、减少返工、降低成本。

3.3.1 三维可视化交底

工程质量管控是项目完美履约的关键一环，是影响工程品质的关键要素。工程质量管控要能落到实处，就要从技术交底开始就注重工程品质，基于BIM的三维可视化交底由此应运而生。面对外形造型独特、结构部位节点复杂繁多及四新应用等问题，又存在施工劳务队人员专业水平参差不齐、凭以往经验按部就班施工的现象，通过三维图片或者三维动画可视化的交底以及较为复杂的施工工艺的模拟，使复杂的结构清楚、直观地呈现出来，有效的提高了交底效率，减少了因交底不明所产生的做错返工现象，提高现场管理人员、劳务人员识图效率。

3.3.2 BIM5D管理

BIM5D是指3D建筑模型附加上工期和成本两个维度，形成BIM5D项目全过程管理模型。BIM5D一般采用三端一云的模式，即桌面端、移动端、Web端和云平台。在现场施工中可利用BIM5D平台作为管理工具，通过BIM5D划分的流水段提取工程量，严格控制模板、钢筋、混凝土、砌体量，集成Excel清单数据，实现量价一体化，快速提取所需工程量并生成报表，提高工作效率，并对分包上报的材料用量及时、准确复核，从源头对材料的用量把控，达到节省材料、提高经济效益的目的。通过BIM5D平台，不仅在桌面端可以操作，也可以在Web端和移动端进行查看模型、施工进度、操作工艺、相关规范、构建跟踪、施工状况等各类信息，极大的方便了现场施工人员对方案的了解。BIM5D平台的应用解决了以往因信息分散，沟通不畅而不能对项目进度、资源、成本等有效把控的情况，提高了EPC工程总承包商的管理水平。

3.3.3 BIM5D+安全管理

通过建立BIM以及三维场布模型，针对工程推进的各个阶段，采用平面布置跟随现场模拟施工的方式，模拟各个阶段现场施工时各种材料堆场的布置以及材料进出场线路，结合三维BIM模型建立标准化安全防护，直观快速地识别四口五临边位置、行车安全、起重吊装等危险源，指导安全防护、安全标牌和消防设施的部署，对工人进行直观的三维安全交底和逃生救援演练。在安全管理动作存档方面，可在BIM5D平台上利用自定义功能或二次开发，形成基于BIM的安全维度管理，BIM5D网页端实时查看存在的安全问题及处理状态，并在BIM以及三维场布模型中准确定位，在网页浏览端进行安全任务情况分析，对劳务班组问题整改情况统计、分析，提高项目安全管理水平，防止出现推诿扯皮等现象。

4 案例分析

4.1 项目工程概况

项目名称：敦煌文博会

项目概况：敦煌文博会系列场馆建筑面积共26.8万平方米，包括敦煌国际会展中心、敦煌大剧院、敦煌国际酒店等主要单体，装配率达81.9%，采用EPC管理模式，设计单位为中建上海院、华东建筑设计研究总院、中建西北院，总承包单位为中建八局，以及中建钢构、中建装饰、中建安装、中建科技等优质专业单位。借助预制装配式构件、EPC模式、设计总包等优势，数字化与绿色建造齐头并进，创出了令人震憾的“敦煌速度”和“敦煌奇迹”。

4.2 BIM技术的应用

项目以业主需求为导向，以全员EPC工程总承包和数字化建造为核心思维，从方案设计阶段采用设计专业总协调模式，利用管理信息化手段，实现设计管理的科学、高效，使用BIM正向设计为主要设计手段，基于BIM三维数字化并行设计与传统模式下的三边工程相比有本质区别，EPC工程总承包牵头，在充分统筹了后序专业的要求下根据工期节点要求进行设计分阶段的科学决策、出图，实现三维建模、二维出图、一次成优。

在采购方面，BIM模型完成后，根据集中采购的优质供应商材料和设备，对应修改相关族的材质、型号、供应商等信息，导出相关的工程量，完成集中采购流程的闭合与完善，在关键盈利材料和设备的选择上，以采购指导设计，缩短采购的前期工程量测算等工作，加快项目采购进度，大剧院项目2个月内完成了140余项招标，高峰期日夜组织完成5个招标工作。

在施工方面，项目4年的计划工期由于国际文化博览会的召开压缩至8个月，在BIM正向设计过程中，根据以往施工经验，结合紧张的工期计划，主导各专业设计结构体系优选装配式，还包括幕墙、GRG、轻质隔墙、室内干挂、预制管沟等，充分发挥施工主导设计的BIM+EPC的指导思想。

综上，在敦煌文博会EPC项目中，BIM技术最有价值的应用为，以业主需求为导向，以采购指导设计、施工引导设计为指导思想，基于BIM正向设计完成设计优化、落实精准采购、缩短项目整体工期，项目整体盈利率远大于行业平均水平。

5 结论

在过去的十年中，科学和技术已经成为建筑业的新动力。传统的建筑概念和方法正在随着时间的推移而逐渐消失，BIM的普及是一个必然的结果。BIM技术已经应用于许多成功的EPC项目，BIM技术实际上已经完全融入建筑设计、成本控制和施工管理，有助于行业的不断发展和现代化，同时BIM在EPC项目中的应用也有助于建筑企业竞争力的不断提升。

参考文献

[1]周换涛.基于装配式建筑的EPC总承包模式研究[J].绍兴文理学院，2021.

[2]熊能超.基于BIM技术的EPC项目装配式建筑增量成本应用研究[J].湖北工业大学，2020.

[3]仇诗雨.BIM技术在EPC模式PC建筑中的应用研究[J].江苏科技大学，2020.

[4]王婷婷.BIM技术应用于房建工程计量中的关键问题研究[J].质量与市场， 2020(20):49-51.

[5]杜巍.基于精细化管理的建筑工程造价管理中BIM技术的应用研究[J].中国建筑金属结构，2021(11):60-61.

[6]王军安.EPC工程总承包模式下施工单位的管理策略研究【J】.中国建筑金属结构,2022(04):111-113.

[7]苏霁康,吴剑波,王依寒,刘维.BIM技术在工程总承包项目图纸会审工作中的应用价值分析【J】.工程技术研究,2022(15):134-136.