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IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理研究

范文

郭玉莹

摘要：针对目前火电项目参与方众多、专业性强、成本管理困难的特点，本文在在分析传统EPC模式下将BIM应用于火电项目成本管理缺陷的基础上，提出了将IPD模式和BIM-5D技术应用于火电项目成本管理中，在分析两者结合的可行性后，构建了IPD模式下基于BIM-5D的成本协同管理模型并阐述了其优势。

Abstract： As the thermal power project for multi-participants， high-level professional and cost management difficulties， this paper analyses the defect of BIM used in project under EPC mode and then puts forward the ideal that BIM-5D used in project under IPD mode. After analyzing the conformity of IPD and BIM-5D used in thermal power project simultaneously， this paper builds the collaborative cost management model based on BIM-5D under IPD mode and states the advantage.

关键词：IPD;BIM-5D;成本管理;协同控制

Key words： IPD;BIM-5D;cost management;collaborative control

中图分类号：F406.72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）20-0009-04

0 ?引言

火电项目不同于房建项目，其具有涉及专业多、设备采购种类多、采购费用高、不确定因素多等特点，这些都为项目的成本管理带来了很大的困难。

吴蓉蓉[1]结合挣值法构建了BIM-5D在建筑施工成本控制中的实施流程，并结合实际案例证明了该流程下成本控制的优势。匡思羽[2]通过建立5D-BIM技术的工作流程，借助集成的BIM模型验证了5D-BIM技术在施工阶段造价管理中的价值及前景。钟炜等[3]将BIM应用于EPC项目中，并通过实例验证得出：利用BIM-5D技术改进计量支付方式流程可以提高进度款结算效率。李寒哲等[4]提出了在IPD模式下建立项目各参与方间协同工作的成本控制模型，并用案例证明了该模型能有效地控制项目成本。

BIM-5D技术已经被广大学者提出并用于施工项目成本控制中，但是大多数研究都是以建筑业为背景，很少有工业建筑方面的研究。本文结合火电项目的特点，本文提出了用IPD模式代替EPC模式，同时运用BIM-5D技术对项目成本进行协同控制。

1 ?EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理

1.1 EPC模式与BIM简介

1.1.1 EPC模式

EPC模式是指总承包商受业主的委托，按合同要求对建设项目实行设计、采购、施工、试运行等若干阶段的承包，EPC总承包模式旨在设计、采购、施工一体化，缩短建设周期，精细化项目管理，同时减少由于设计与施工分离而造成的浪费。

1.1.2 BIM简介

美国国家标准对BIM的定义[5]为：BIM是物理特性与功能特性的数字表达，也是一个可以共享知识资源、分享项目信息的载体，同时能在项目全寿命周期为项目决策提供可靠依据;在项目的不同阶段，各参与方可以在BIM中插入、提取、更新及修改信息，以支持并反映各自职能内的协同作业。

1.2 EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理现状

结合EPC模式的特点及BIM的发展，已有学者提出了将BIM技术应用于EPC模式中，实现项目全寿命周期的造价管理。针对火电项目专业技术强、设备采购金额大、现场施工危险源多、施工难度高等特点，本文从火电项目处理设计变更的流程出发，构建了EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理模型。

1.2.1 火电项目成本管理流程

在项目投标阶段EPC总承包商就开始进行项目的工艺流程设计，土建、电气、仪控、暖通等专业也会配合工艺提进行投标以确定项目投标价。待确定中标单位后，EPC总承包商便会和业主对全厂设计方案进行技术交流以确定合同价。采购部门在平行时段内对中标项目所需的设备进行订购，以确保设备按时交货，同时进一步明确设备及工器具购置费。

在项目执行过程中，设计方或业主都可以提出设计变更，当设计变更正式提出后EPC總包的设计方将对原有方案进行修改，修改后的方案需报业主评审。业主同意后，EPC总包才能计算因设计变更而造成项目工程量的变化，按合同规定计算出设计变更对项目成本造成的影响。在项目实施的过程中，EPC总包不仅需要进行设计、采购、施工的工作，同时也需要随时与业主沟通，按合同要求做好项目过程资料以方便项目结算，详见图1。

1.2.2 EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理模型

BIM以三维数字技术为基础，通过数字仿真模拟项目的所有信息，实现项目所有参与方在项目实施的不同阶段实现信息的交流与共享。本文在阅读文献的基础上，构建了EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理模型，详见图2。

在EPC模式下，项目的主要参建方是EPC总包，监理、政府职能部门、第三方咨询公司为项目的实施提供监督与帮助。各参与方以BIM为平台实现信息的共享与交互，作为项目主要参与方的EPC总包与业主签订合同，由EPC总包完成项目主体的施工。

在设计阶段，各相关专业利用BIM进行协同设计，减少项目执行过程中产生的设计变更，降低项目成本。在采购阶段，供应商可以利用BIM模型详细了解项目所需设备的规格、型号，也可以从BIM模型中提取非标件的尺寸大小、空洞位置，提前备料，减少材料贮存费用，同时保证质量和交货时间。在施工阶段，BIM相关软件可以对业主或总包提出的变更进行模拟，各参与方可以及时有效地沟通方案的可行性，减少管理费用达到节约成本的目的。

1.3 EPC模式下基于BIM的火电项目成本管理存在问题

将BIM应用于EPC模式的火电项目已经解决了由于信息传递不畅而造成的成本增加，但是该模式下项目成本管理仍存在一些问题，本文将EPC模式下基于BIM的火电成本管理还存在的问题总结如下：

①合同关系复杂。在EPC模式中，业主只与EPC总包有签订合同，再由EPC总包与各分包商签订合同。对于EPC总包来说一个项目需要签订几十甚至上百个合同，且合同涉及采购、施工、施工、调试等专业，合同关系复杂，任何一个合同签订策略或模式出错都会影响整个项目的成本。

②风险分担不均。EPC模式下，业主与总包签订的多为总价合同，一般只有在合同约定的事件发生后合同价才能调整，EPC总包承担了项目执行过程中的绝大部分风险。在项目执行的过程中发生了合同外约定的事件，若业主不予以增加合同价款，则EPC总包只能独自承担所有费用。

③动纠偏。在EPC模式下，供应商和施工单位是在EPC总包签订合同后才介入项目，且各参与方相互独立，为各自利益而坚持自己的立场。因此各参与方在项目执行过程中处于被动状态，即当现实与计划出现偏差时，各参与方才纠偏。

④项目成本信息反馈不及时。在火电项目执行过程中经常会受到国家政策的影响，因此经常会出现设计变更，有时甚至会颠覆整个设计方案以满足最新排放标准的要求。尽管设计或方案变更能在BIM中体现，但仍需要有专业的造价人员计算后才能得知其对项目成本的影响。

2 ?IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理

2.1 IPD模式与BIM-5D简介

2.1.1 IPD模式

IPD（Integrated Project Delivery）即项目集成交付，美国建筑师学会[6]（AIA）对其定义为：一种项目交付的方法，将人、系统、商业结构整合到同一流程中，整合后的流程有利于发挥所有参与方的才智，如此可以在项目全寿命周期内优化项目结果、为业主增加价值、减少浪费，同时最大程度地提高项目效率与价值。

2.1.2 BIM-5D简介

BIM-5D以BIM模型为基础，集成时间和成本信息，为项目实施过程中各环节提供核心数据，如形象进度、过程计量、成本核算等，以帮助用户实施数字化管理。通过对BIM三维模型进行虚拟施工，根据相应的计量软件可以得出项目实时工程量，利用计价软件便可以准确得出项目实时成本数据。被定义为“最精细的预算”的BIM-5D技术在结合多种软件的基础上可以实现造价与合同管理的关联，为决策提供可靠依据。

2.2 IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理可行性分析

BIM-5D在进度管理、成本控制方面有着先天的优势，实现了可视化、自动化、智能化的全过程造价控制管理;IPD模式以公开、透明为准则，各参与在项目全寿命周期内对项目进行协同管理，为业主提供最优价值的产品。本文将从理论、行业、技术三个方面分析IPD模式和BIM-5D技术应用于火电项目的可行性。

2.2.1 理论层面

严玲，李铭青[7]在结合我国建筑业国情的前提下，从合同条款入手提出可以将IPD模式应用于EPC项目中以改善管理绩效、实现项目增值。包剑剑[8]认为BIM的运用可以为IPD模式的实施提供了技术工具，而IPD模式可以解决BIM实时过程中信息流难掌控、工作流难整合、价值流难量化的问题。何清华，王剑锋[9]通过对BIM和精益建造进行讨论，得出BIM可以为IPD提供数据存储与交换、法律事务处理、设计施工协助、组织文化的支持，并用实际案例论证了两者的可行性。李骁等[10]认为BIM与IPD高度匹配且能有效提升项目绩效。

相较于建筑业，火电项目涉及专业复杂且参与方众多，设备及工器具成本占比大于建安成本，各参与方往往都是自为营旨在将自己利益最大化，而对于总包来说不可能做到事无巨细，面面俱到。IPD模式能很好地解决上述问题，其是基于各参与方相互信任的基础上提出来的，各参与方以项目为中心而不是以各自利益为首要目的，最终项目所带来的收益根据合同协议进行分配。IPD模式在提出时就要求有信息沟通的平台，BIM的出现为IPD模式的实现提供了技术支持，已经有很多研究表明BIM与IPD能提高项目绩效，起到相互促进的作用。BIM-5D技术的出现可以实施项目动态成本控制，将其用于IPD模式下可以实现各参与方对成本的协同管控。

2.2.2 行业层面

周争[11]等通过对BIM和IPD模式的特征研究得出两者可以相互依存、共同促进，结合水電工程的特点构建了基于BIM的IPD模式在水电工程中应用框架。张社荣[12]在对水电EPC项目协作要素的分析基础上建立了基于BIM的整体架构和功能结构，并详细阐述了BIM-EPC的关联协调过程，最后通过案例研究表明该系统的有效性。严磊[13]针对水电项目中的问题，提出了将BIM技术应用于水电工程EPC项目中，通过昆明院研发的Hydro-BIM-EPC管理系统，大大提高了项目管理水平和工作效率，实现多参与方协调工作。

从行业层面来看，已经将BIM应用于EPC水电项目中且项目管理水平有了明显提高。虽然水电和火电同属发电行业，但是火电项目建设周期短于水电项目，且投资小于水电项目，因此水电项目的管理比火电项目的要求更高、难度更大。既然BIM在水电行业已经取得了显著成效，那么将BIM-5D与IPD模式应用于火电行业也可以打破现有模式下项目成本管理存在的弊端，实现各参与方相互协作、信息透明、共同决策的成本管理。

2.2.3 技术层面

随着项目复杂程度的提升、对收益要求的不断提高，对传统项目交付模式提出了巨大挑战。IPD模式的出现弥补了传统交付方式的不足，其出现的目的是为了解决项目执行过程中出现的生产率低、返工率高、费用超支、工期拖延等问题。与传统模式相比，IPD模式具有两方面优势：第一，IPD模式提出了新的契约关系，IPD合同属于“关系型”合同而不是传统的“交易型”合同;第二，各参与方提前介入，可以最大程度减少由于施工过程中因为设计变更而造成的变更。

BIM-5D将时间和成本融入BIM中，通过建立构件实体、工程量、定额、进度之间的逻辑关联，实现了模型、进度、成本的实时更新。在国际上比较有影响力的是ITWO-RIB，尽管我国BIM起步晚、现阶段应用仍处于初期发展阶段，但是国内软件厂商也提出了BIM-5D功能的造价管理软件，如鲁班、广联达。BIM-5D技术的发展不仅为各参与方提供了信息沟通的平台，也实现了各参与方进行成本协同控制的愿景。

科学技术和互联网的发展为BIM-5D的应用与普及提供了可能;IPD模式是各参与方相互合作的润滑剂，将IPD和BIM-5D用于日益复杂的火电项目中对项目成本的控制能起到明显的管控作用。

2.3 IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理模型

本文在深入研究BIM-5D和IPD模式及火电项目特点的基础上，提出了IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理模型，如图3所示。

模型由数据层、信息层和应用层构成。数据层是在BIM模型的基础上集成了项目信息、进度信息和造价信息，为项目各参与方的成本协同控制提供了数据支持。在信息层，BIM-5D做到了将成本可视化。由于火电项目管道数量众多且错综复杂，经常在施工过程中会发现管路交叉或布置位置不足的现象，在施工过程中才发现管道供货不足要求供应商再供管道或在现场零星采购，这样做不仅会造成项目成本的增加，也会给施工带来诸多不便。BIM-5D的碰撞检查就能完全解决管道“打架”的问题，在设计过程中能给每一根管道充足的位置，既优化了设计又能为采购和现场施工减少很多不必要的麻烦。利用BIM-5D中的数据同时可以通过虚拟施工对已完工程所消耗材料和已安装设备的工程量进行计算，通过内置定额和计价软件就能得出项目成本。即便出现设计变更，BIM-5D也会根据修改过的设计重新快速计算出项目成本，以便于项目参与方决策。在用户层，由IPD团队遵循利益共享、风险共担的原则，根据相关协议和合同对项目成本进行协同控制。IPD模式与EPC模式不同之处在于，IPD团队在相互信任的基础上而建立的，他们以项目整体最优为目标，通过相应的激励机制对项目成本进行控制。

3 ?IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理优势

在分析IPD模式和BIM-5D应用于火电项目的成本协同控制的可行性并构建相应的模型后，本文将IPD模式下基于BIM-5D的火电项目成本协同管理优势总结如下：

3.1 目标一致，各参与方相互协作

IPD通过多方关系合同将各参与方组成一个项目团体，各参与方在项目执行过程中考虑的更多的是项目执行的合理性而非关注最终的产品。在IPD模式下，各参与方以相互尊重、相互信任为原则，以项目整体价值为基础共同制定决策，各参与方处于平等地位，因此能够充分共享信息，如图4。

3.2 全员早期介入

与EPC模式相比，IPD模式另一个特点是全员早期介入。以供应商为例，火电项目中涉及许多特殊设备和非标件的采购，且这部分成本在项目总成本中占比通常大于建安费用。在EPC模式下，供应商是在初设完成后才介入项目，而在IPD模式下，供应商在中标后就介入项目，其优势在于：供應商对某一设备的熟悉程度高于设计人员，可以在项目设计阶段提出有建设性的意见供各方参考，以最少的价格获得所要求的性能。

3.3 项目成本实时动态显示

火电项目受国家政策影响，经常会出现变更。BIM-5D模型可以实时向各参与方反馈成本信息，当出现设计变更或提出备选方案时，各参与方能第一时间知道项目成本变化并及时作出决策，而不需要再由设计人员出变更单、造价人员根据清单计算项目成本，简化了流程、提高了决策效率。

4 ?结语

随着“一带一路”政策的提出，中国火电项目已经走向世界，因此控制项目成本、保证项目利润已经成为各参与方关注的焦点。互联网和信息技术等发展为BIM-5D技术在项目中的运用提供了保障，但是我国总承包模式中各参与方长期形成的孤立、缺乏彼此信任的局面单靠BIM技术发展不足以改变。希望本文所提出的IPD模式和BIM-5D技术能应用于火电行业中，实现项目各参与方对项目成本进行协同控制具有重要意义。

参考文献：

[1]吴蓉蓉.基于BIM-5D的建筑工程施工成本控制研究[J]. 建筑经济，2017，6（38）：32-35.

[2]匡思羽.基于5D-BIM的施工造价管理[J].建筑经济与管理，2019，1：176-179.

[3]钟炜，张友栋.BIM-5D技术对提高EPC工程价款精准支的应用研究[J].工程造价管理，2018，5：18-24.

[4]李寒哲，苏振民，钱经.IPD模式下基于5D-BIM的工程成本协同控制研究[J].建筑经济，2017，3（38）：30-34.

[5]NIBS. National BIM Standard Project Committee. National BIM Standard. 2006.

[6]AIA. National/AIA California Integrated Project Delivery： A Guide [M/OL].The American Institute of Architects. 2007.

[7]严玲，李铭青.工程总承包项目管理绩效改善研究—基于IPD理念[J].建筑经济，2018，10（39）：78-80.

[8]包剑剑，苏振民，王先华.IPD模式下基于BIM的精益建造实时研究[J].科技管理研究，2013（3）：219-223.

[9]何清华，王剑锋.BIM技术与精益建造技术在IPD模式中的应用研究[J].工程管理学报，2018，2（32）：7-11.

[10]李骁，等.基于DEA的BIM-IPD项目利益协同系统研究[J].工程管理学报，2017，5（31）：1-6.

[11]周争，等.IPD模式下基于BIM技术的水电工程项目管理研究[C].第二届全国岩土工程BIM技术研讨会论文集：167-174.

[12]张社荣，等.水电工程BIM-EPC协作管理平台研究及应用[J].水力发电学报，2018，4（37）：1-10.

[13]严磊，等.BIM技术在水电工程EPC项目中的应用研究[C].第二届全国岩土工程BIM技术研讨会论文集，114-127.

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